JP2016161618A - Image forming device and process cartridge used for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いる画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ装置などの画像形成装置およびこれに用いられるプロセスカートリッジに関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system or an electrostatic recording system, and relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a process cartridge used therefor.
従来の複写機、プリンターなどの画像形成装置においては、トナーを用いた電子写真記録方式や静電記録方式等が多く用いられている。 In conventional image forming apparatuses such as copying machines and printers, an electrophotographic recording system using electrostatic toner, an electrostatic recording system, and the like are often used.
そして、電子写真装置などの画像形成装置に装填された廃トナー回収容器の交換時期を判定する上では、廃トナー容器の廃トナーフル状態を検出(以下、廃トナー満タン検知と称する)することが必要である。このために、一般的には、廃トナー満タンを検知するセンサを用いられるものが知られている。 In determining the replacement timing of the waste toner collection container loaded in the image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus, the waste toner full state of the waste toner container may be detected (hereinafter referred to as waste toner full tank detection). is necessary. For this reason, there is generally known one that uses a sensor for detecting the fullness of waste toner.
特許文献1には、廃トナー回収容器内の廃トナー満タン検知を行うセンサが設けられ、このセンサによる検出後、画像データのピクセルカウント値が所定値に達した時点で印字が禁止されるものが開示されている。 Patent Document 1 is provided with a sensor that detects waste toner full in a waste toner collection container, and after detection by this sensor, printing is prohibited when the pixel count value of image data reaches a predetermined value. Is disclosed.
また、近年の小型化、低コスト化に伴って、レス化技術や共通化技術を積極的に採用している。一環として、高圧共通化やセンサレスなどが行われており、その中で、廃トナー満タン検知センサを設けず、画像データのピクセルカウント値から廃トナー量を算出するものが知られている。特許文献2には、廃トナーの蓄積量を、消費トナー量と転写効率、環境情報により補正し、廃トナー満タン検知センサを用いずにピクセルカウントを計算するものが開示されている。 In addition, with the recent miniaturization and cost reduction, the technology for reducing the size and the common technology have been actively adopted. As part of this, common use of high pressure, sensorless, and the like are performed, and among them, a waste toner full sensor is not provided, and a waste toner amount is calculated from a pixel count value of image data. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a method in which the accumulated amount of waste toner is corrected based on the consumed toner amount, transfer efficiency, and environmental information, and the pixel count is calculated without using the waste toner full sensor.
しかし、上記従来技術では、動作環境温湿度やカートリッジ寿命によって、感光ドラムの表面電位がばらつくことで、感光ドラムに対するトナーの現像性が変化するため、特に、かぶりトナー(非画像部のトナー)のコントロールが困難であった。かぶりトナーには、感光ドラムから記録媒体に転写されるトナー(転写バイアスと逆極性)と、転写されないトナー(転写バイアスと同極性)が存在する。これまで、上記のようなかぶりトナーの量が正確に算出されないために、廃トナー満タン検知前に廃トナー容器から廃トナーが溢れたり、廃トナー満タンより少ない量で満タン検知を行ってしまう可能性があった。 However, in the above prior art, the developing potential of the toner on the photosensitive drum varies depending on the surface potential of the photosensitive drum due to the operating environment temperature and humidity and the life of the cartridge. Control was difficult. The fog toner includes toner transferred from the photosensitive drum to the recording medium (polarity opposite to the transfer bias) and toner not transferred (same polarity as the transfer bias). Until now, the amount of fog toner as described above has not been accurately calculated. Therefore, waste toner overflows from the waste toner container before full detection of waste toner, or full detection is performed with a smaller amount than waste toner full. There was a possibility.
その上、小型化や低コスト化に伴って、高圧(高電圧)が各ステーションに共通であるといった場合には、ステーション毎の電位調整を高圧のみで行うことができず、かぶりトナーのコントロールが更に困難を極めていた。 In addition, when high voltage (high voltage) is common to each station due to miniaturization and cost reduction, the potential adjustment for each station cannot be performed only with high voltage, and fog toner control is not possible. It was even more difficult.
本発明の目的は、かぶりトナーを含め廃トナー量を正しく取得できる画像形成装置およびこれに用いられるプロセスカートリッジを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of correctly acquiring the amount of waste toner including fog toner and a process cartridge used therefor.
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、前記像担持体に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、画像形成に伴い発生する廃トナーを回収する回収手段と、前記廃トナーの量を取得する取得部と、を有し、前記像担持体の帯電電位と前記現像剤担持体の現像電位との電位差を、前記像担持体の非画像部に付着するかぶりトナーが前記転写手段に転写することを抑制する電位差とし、前記取得部は、前記像担持体の画像部については前記像担持体に現像されたトナーのうち前記転写手段で転写されないトナー量を、かつ、非画像部については前記かぶりトナーのトナー量を、前記廃トナーの量として取得することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention forms an electrostatic latent image on an image carrier, charging means for charging the surface of the image carrier, and the charged surface of the image carrier. Exposure means for developing, a developer carrier for developing the electrostatic latent image with toner, a transfer means for transferring a toner image formed on the image carrier to a transfer target, and waste toner generated during image formation A collecting means for collecting the amount of waste toner, and an acquisition unit for acquiring the amount of the waste toner, and the potential difference between the charging potential of the image carrier and the developing potential of the developer carrier is set to A potential difference that suppresses transfer of fog toner adhering to the image portion to the transfer means is set, and the acquisition portion is the transfer portion of the toner developed on the image carrier for the image portion of the image carrier. The amount of toner that is not transferred to the non-image area In its toner amount of the fog toner, and acquires as the amount of the waste toner.
また、本発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体の静電像をトナーにより現像する現像剤担持体)と、を有し、前記像担持体の帯電電位と前記現像剤担持体の現像電位との電位差を、前記像担持体の非画像部に付着するかぶりトナーの転写が抑制される電位差とし、前記像担持体の画像部については前記像担持体に現像されたトナーのうち転写されないトナー量を、かつ、非画像部については前記かぶりトナーのトナー量を、廃トナーの量とすることを特徴とすることを特徴とする。 The process cartridge according to the present invention includes an image carrier, a charging unit that charges the surface of the image carrier, and a developer carrier that develops an electrostatic image of the image carrier with toner. The potential difference between the charging potential of the image carrier and the development potential of the developer carrier is a potential difference that suppresses the transfer of fog toner adhering to the non-image portion of the image carrier, and The amount of toner that is not transferred among the toner developed on the image carrier for the image portion, and the amount of waste toner for the non-image portion is the amount of waste toner. And
本発明によれば、かぶりトナーを含め廃トナー量を正しく取得できる。 According to the present invention, the amount of waste toner including fog toner can be acquired correctly.
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
《第1の実施形態》
(画像形成装置)
図1を用い、本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作を説明する。本実施形態の画像形成装置は、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像を形成するための第1、第2、第3、第4ステーション(画像形成ステーション、画像形成部)a、b、c、dを有する。
<< First Embodiment >>
(Image forming device)
The configuration and operation of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment includes first, second, third, and fourth toner images for forming yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images, respectively. Station (image forming station, image forming unit) a, b, c, d.
各ステーションの構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、以下の説明では、第1ステーションaについて説明することとする。なお、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添字a、b、c、dを省略して、総括的に説明する場合もある。 Since the configuration and operation of each station are substantially the same except that the color of the toner used is different, the first station a will be described in the following description. In the following description, if there is no particular distinction, the subscripts a, b, c, and d given to the reference numerals are omitted to indicate that they are elements provided for any color, and the overall description is omitted. It may be explained in
(プロセスカートリッジ)
本実施形態では、各ステーションの構成として、図3に示すように画像形成装置の装置本体に対して取り外し可能に装着されるプロセスカートリッジを備えている。ここで、プロセスカートリッジとは、電子写真方式の感光体ドラムなどの像担持体を少なくとも備える、更には像担持体と、像担持体に作用するプロセス手段とを一体的に備えるカートリッジである。
(Process cartridge)
In the present embodiment, as a configuration of each station, as shown in FIG. 3, a process cartridge that is detachably attached to the apparatus main body of the image forming apparatus is provided. Here, the process cartridge is a cartridge including at least an image carrier such as an electrophotographic photosensitive drum, and further integrally including an image carrier and process means acting on the image carrier.
(画像形成装置の動作)
本実施形態の画像形成装置の第1ステーションaには、像担持体としてドラム状の電子写真感光体(以下、感光ドラム)1aが設けられ、この感光ドラム1aは図1に示す矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。ここで、第1ステーションaは、最上流の画像形成部に相当する。
(Operation of image forming apparatus)
The first station a of the image forming apparatus according to the present embodiment is provided with a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) 1a as an image carrier. It is driven to rotate at a peripheral speed (process speed). Here, the first station a corresponds to the most upstream image forming unit.
感光ドラム1aはこの回転過程で、帯電手段としての帯電ローラ2aにより所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで露光手段3aにより像露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像(静電像)が感光ドラム1aの表面に形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において第1現像器4aによりトナーを用いて現像され、トナー像(イエロートナー像)として可視化される。 In this rotating process, the photosensitive drum 1a is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by a charging roller 2a as a charging unit, and then subjected to image exposure by an exposure unit 3a. Thereby, an electrostatic latent image (electrostatic image) corresponding to the yellow color component image of the target color image is formed on the surface of the photosensitive drum 1a. Next, the electrostatic latent image is developed with toner by the first developing device 4a at the development position, and visualized as a toner image (yellow toner image).
被転写体としての中間転写体10は、感光ドラム1aと中間転写体10との当接部において感光ドラム1aの回転方向と同方向に移動する向きに、感光ドラム1aと略同一の周速度で回転駆動される。第1〜第4ステーションa〜dは、中間転写体10の回転方向に沿って並設されている。 The intermediate transfer member 10 serving as a transfer target has a substantially same peripheral speed as that of the photosensitive drum 1a in a direction of moving in the same direction as the rotation direction of the photosensitive drum 1a at the contact portion between the photosensitive drum 1a and the intermediate transfer member 10. Driven by rotation. The first to fourth stations a to d are arranged side by side along the rotation direction of the intermediate transfer body 10.
感光ドラム1a上に形成されたイエロートナー像は、1次転写部を通過する過程で、1次転写高圧電源15より1次転写ローラ14aに印加された1次転写電圧によって、中間転写体10上に転写される(1次転写)。感光ドラム1a表面に残留したトナーは、クリーニング装置5aにより清掃、除去(回収)される。 The yellow toner image formed on the photosensitive drum 1a is transferred onto the intermediate transfer body 10 by the primary transfer voltage applied to the primary transfer roller 14a from the primary transfer high-voltage power supply 15 in the process of passing through the primary transfer portion. (Primary transfer). The toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1a is cleaned and removed (collected) by the cleaning device 5a.
以下、同様にして、第2色のマゼンタトナー像、第3色のシアントナー像、第4色のブラックトナー像が形成され、各1次転写部で順次、中間転写体10上に1次転写されて、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。 Thereafter, a magenta toner image of the second color, a cyan toner image of the third color, and a black toner image of the fourth color are formed in the same manner, and the primary transfer is sequentially performed on the intermediate transfer body 10 in each primary transfer portion. Thus, a composite color image corresponding to the target color image is obtained.
その後、中間転写体10上の4色のトナー像は、2次転写部を通過する過程で、2次転写高圧電源21により2次転写ローラ20に印加された2次転写電圧によって、記録材供給装置8により給送された記録材Pの表面に一括転写される(2次転写)。 Thereafter, the four color toner images on the intermediate transfer body 10 are supplied with a recording material by the secondary transfer voltage applied to the secondary transfer roller 20 by the secondary transfer high-voltage power source 21 in the process of passing through the secondary transfer portion. Batch transfer is performed on the surface of the recording material P fed by the apparatus 8 (secondary transfer).
その後、4色のトナー像が担持された記録材Pは定着装置7に導入され、そこで加熱及び加圧されることにより4色のトナーが溶融混色して記録材Pに固定される。以上の画像形成動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。 Thereafter, the recording material P carrying the four color toner images is introduced into the fixing device 7 where the four color toners are melted and mixed and fixed to the recording material P by being heated and pressurized. A full-color print image is formed by the above image forming operation.
2次転写後に中間転写体10表面に残留した2次転写残トナーは、中間転写体10上の転写クリーニング装置16にて回収を行う。尚、転写クリーニング装置16は、トナーの1次転写同時回収を行うために、導電性ローラや導電性ブラシを用いても良い。 The secondary transfer residual toner remaining on the surface of the intermediate transfer member 10 after the secondary transfer is collected by the transfer cleaning device 16 on the intermediate transfer member 10. The transfer cleaning device 16 may use a conductive roller or a conductive brush in order to simultaneously collect the primary transfer of toner.
(潜像・現像・1次転写動作の説明)
以下、潜像から1次転写までに行われる動作について、詳しく説明する。先ず、感光ドラム1表面を均一に帯電するため、画像形成装置内部に設けられた高圧電源により、帯電手段たる帯電ローラ2に所定の直流電圧を印加する。この時、感光ドラム1は帯電ローラ2によって約−1100V電圧を印加される。
(Explanation of latent image / development / primary transfer operation)
Hereinafter, operations performed from the latent image to the primary transfer will be described in detail. First, in order to uniformly charge the surface of the photosensitive drum 1, a predetermined DC voltage is applied to the charging roller 2 serving as a charging unit by a high voltage power source provided inside the image forming apparatus. At this time, a voltage of about −1100 V is applied to the photosensitive drum 1 by the charging roller 2.
続いて、感光ドラム1表面に静電潜像を形成するため、不図示の情報処理機器より送られてきた画像情報により変調された発光素子としてのLEDやレーザーを光学手段3よって感光ドラム1上に照射する。光学手段3は、LED光、レーザー光のいずれも使用することが出来る。 Subsequently, in order to form an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1, an LED or a laser as a light emitting element modulated by image information sent from an information processing device (not shown) is applied to the photosensitive drum 1 by the optical means 3. Irradiate. The optical means 3 can use either LED light or laser light.
次に、静電潜像を可視像化するため、画像形成装置内部に設けられた高圧電源により、現像装置4に所定の直流電圧を印加する。これにより、現像装置4に内包された負帯電性の非磁性一成分現像剤T(以下、「トナー」と称す)を感光ドラム1表面に現像し、可視像(以下、「トナー像」と称す)を形成する。 Next, in order to make the electrostatic latent image visible, a predetermined DC voltage is applied to the developing device 4 by a high voltage power source provided inside the image forming apparatus. As a result, the negatively chargeable non-magnetic one-component developer T (hereinafter referred to as “toner”) contained in the developing device 4 is developed on the surface of the photosensitive drum 1 to form a visible image (hereinafter referred to as “toner image”). Form).
この時、現像高圧30から現像剤担持体としての現像ローラ6に現像バイアス(Vdc)が印加されている。このような電位設定にすることで、帯電された感光ドラム1の表面電位(Vd)である未露光部に負極性のトナーは付着せず、静電気力によって露光部(Vl)へ付着することになる。Vlは約−150Vに設定している。Vdc、Vdに関しては後に詳述する。 At this time, a developing bias (Vdc) is applied from the developing high pressure 30 to the developing roller 6 as a developer carrying member. By setting such a potential, the negative toner is not attached to the unexposed portion, which is the surface potential (Vd) of the charged photosensitive drum 1, and is attached to the exposed portion (Vl) by electrostatic force. Become. Vl is set to about -150V. Vdc and Vd will be described in detail later.
次に、感光ドラム1表面のトナー像を中間転写体10に転写するため、高圧電源により転写手段たる転写材14に対し所定の電圧印加を行うことによって、感光ドラム1表面のトナー像を中間転写体10へ転写する。このとき、トナー像の大部分は中間転写体10へ転写されるが、一部は中間転写体10に転写しきれずに感光ドラム1上に残存する。 Next, in order to transfer the toner image on the surface of the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer member 10, a predetermined voltage is applied to the transfer material 14 serving as a transfer unit by a high-voltage power source, thereby transferring the toner image on the surface of the photosensitive drum 1 to the intermediate transfer body 10. Transfer to the body 10. At this time, most of the toner image is transferred to the intermediate transfer member 10, but part of the toner image remains on the photosensitive drum 1 without being completely transferred to the intermediate transfer member 10.
残存したトナーは廃トナーとして、感光ドラム1に当接した像担持体クリーニング手段たるクリーニングブレード9によって掻き落とされ(回収され)、クリーニング装置5内に蓄積し、これによって感光ドラム1表面はリフレッシュされる。以降は、同様のプロセスが繰り返されることによって画像形成が継続される。 The remaining toner is scraped off (collected) as waste toner by a cleaning blade 9 which is an image carrier cleaning means in contact with the photosensitive drum 1, and is accumulated in the cleaning device 5, whereby the surface of the photosensitive drum 1 is refreshed. The Thereafter, image formation is continued by repeating the same process.
(制御部)
図2は、本実施形態の画像形成装置の動作、構成を説明する為の制御部(画像形成システム)のブロック図である。ホストコンピュータ200は印刷指令を出し、印刷画像の画像データを画像形成装置内に設置されたインターフェースボード151に転送する役割を担う。インターフェースボード151は、ホストコンピュータ200からの画像データを露光データに変換し、制御手段としてのDCコントローラ150に印刷指令を出す。DCコントローラ150は、低圧電源152から電力供給されて動作し、印刷指令を受け取ると、各種センサ153の状態を監視しながら画像形成シーケンスをスタートさせる。
(Control part)
FIG. 2 is a block diagram of a control unit (image forming system) for explaining the operation and configuration of the image forming apparatus of the present embodiment. The host computer 200 is responsible for issuing a print command and transferring the image data of the print image to the interface board 151 installed in the image forming apparatus. The interface board 151 converts image data from the host computer 200 into exposure data, and issues a print command to the DC controller 150 serving as a control unit. The DC controller 150 operates with power supplied from the low-voltage power supply 152. Upon receiving a print command, the DC controller 150 starts an image forming sequence while monitoring the state of various sensors 153.
DCコントローラ150には、CPU、メモリ等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。具体的には、メインモータ、現像装置4、感光ドラム1の駆動装置などの各種駆動装置154の動作を制御する。同時に、露光光量が安定するよう露光手段3の制御を行う。また、定着装置7に接続された電力制御装置155を制御して定着装置7の温度が所定の温度を維持するよう、電力制御を行う。 The DC controller 150 is equipped with a CPU, a memory, etc., and performs a pre-programmed operation. Specifically, the operation of various driving devices 154 such as a main motor, a developing device 4 and a driving device for the photosensitive drum 1 is controlled. At the same time, the exposure means 3 is controlled so that the amount of exposure light is stabilized. Further, the power control device 155 connected to the fixing device 7 is controlled to perform power control so that the temperature of the fixing device 7 maintains a predetermined temperature.
高圧電源160には、画像形成を司る各種の機能部品が接続される。例えば、各ステーションに設けられた帯電ローラ2a〜2dは、高圧電源160から、高圧電圧の給電を受けて、各ステーションの感光ドラム1a〜1dと当接して、感光ドラム1a〜1dの表面を均一な電位に帯電する役割を担う。この帯電電位の制御は、高圧電源160内で生成する高圧電圧を、DCコントローラ150が制御することにより行われる。 Various functional components that control image formation are connected to the high-voltage power supply 160. For example, the charging rollers 2a to 2d provided in each station receive a high voltage from the high voltage power supply 160 and come into contact with the photosensitive drums 1a to 1d of each station, so that the surfaces of the photosensitive drums 1a to 1d are uniform. It plays a role of charging to a certain potential. This charging potential is controlled by the DC controller 150 controlling the high voltage generated in the high voltage power supply 160.
同様に、各ステーションに設けられた現像ローラ6a〜6d及び1次転写ローラ14a〜14d、2次転写ローラ20にも高圧電圧が高圧電源160から給電される。このときの印加電圧、印加電流は、DCコントローラ150で制御される。 Similarly, a high voltage is supplied from a high voltage power supply 160 to the developing rollers 6 a to 6 d and the primary transfer rollers 14 a to 14 d and the secondary transfer roller 20 provided in each station. The applied voltage and applied current at this time are controlled by the DC controller 150.
(メモリ機構とピクセルカウント)
図3のように、プロセスカートリッジには、記憶手段としてのメモリ23を設けている。メモリ23としては、例えば、接触不揮発性メモリ、非接触不揮発性メモリ、電源を有する揮発性メモリなど、任意の形態を用いることができる。本実施形態では、メモリとして非接触不揮発性メモリ23がプロセスカートリッジに搭載されている。非接触不揮発性メモリ23は、メモリ側の情報伝達手段であるアンテナ(不図示)を有し、無線で画像形成装置本体が備えたCPU22と通信することで、情報の読み出し及び書き込みが可能である。
(Memory mechanism and pixel count)
As shown in FIG. 3, the process cartridge is provided with a memory 23 as storage means. As the memory 23, for example, an arbitrary form such as a contact nonvolatile memory, a contactless nonvolatile memory, a volatile memory having a power source, or the like can be used. In the present embodiment, a non-contact nonvolatile memory 23 is mounted on the process cartridge as a memory. The non-contact non-volatile memory 23 has an antenna (not shown) as information transmission means on the memory side, and can read and write information by wirelessly communicating with the CPU 22 provided in the image forming apparatus main body. .
即ち、本実施形態では、CPU22は、制御部、演算部、記憶部(ROM)、時計などを備え、更に、装置本体側の情報伝達手段を介して、メモリ23への情報の読み書き機能を備えている。また、CPU22は、後述する廃トナー量を取得する取得部、ピクセルカウント(画像信号のカウント)を行うカウント手段としても機能する。 That is, in this embodiment, the CPU 22 includes a control unit, a calculation unit, a storage unit (ROM), a clock, and the like, and further includes a function for reading and writing information to the memory 23 via information transmission means on the apparatus body side. ing. The CPU 22 also functions as an acquisition unit that acquires a waste toner amount, which will be described later, and a counting unit that performs pixel count (image signal count).
メモリ23には、少なくとも現像剤残量検知による現像剤消費量と、画像形成(印刷)枚数、及び、または画像形成の画像のドットを形成する個々の画像信号の積算カウント数(ピクセルカウント積算数)が記憶される。そして、記憶された画像枚数やピクセルカウント積算数から、消費(現像、使用)されたトナー量(現像剤量)を見積もることが可能となる。 In the memory 23, at least the developer consumption amount by detecting the remaining amount of developer, the number of image formation (printing), and / or the integrated count number (pixel count integrated number) of individual image signals forming the dots of the image forming image. ) Is stored. Then, it is possible to estimate the consumed toner amount (developer amount) from the stored number of images and the integrated pixel count.
ここで、ピクセルカウントとは、形成される画像の画像ドット(以下、ドット)を形成する個々の画像信号をカウントすることである。本実施形態に係る画像形成装置は、一例として600dpi(ドット/インチ)のレーザビームプリンタである。また、レターサイズ用紙(216mm×279mm)の画像形成可能領域は204mm×269mmで、ドットに換算すると4878ドット×6420ドットとなる。 Here, the pixel count is to count individual image signals that form image dots (hereinafter, dots) of an image to be formed. The image forming apparatus according to this embodiment is a laser beam printer of 600 dpi (dot / inch) as an example. Further, the image formable area of letter size paper (216 mm × 279 mm) is 204 mm × 269 mm, which is 4878 dots × 6420 dots in terms of dots.
本実施形態においては、ホストコンピュータ200(図2)からプリント出力する画像データが電気信号として、CPU22(図3)に送られてくる。画像データは、例えば画像形成装置本体に備えた画像読取手段等から送られるものであっても良い。 In the present embodiment, image data to be printed out from the host computer 200 (FIG. 2) is sent to the CPU 22 (FIG. 3) as an electrical signal. The image data may be sent from, for example, an image reading unit provided in the image forming apparatus main body.
CPU22で、この画像データを1走査ラインごとのビデオ信号に変換し、ビデオ信号に応じてレーザー駆動信号を作成する。そして、レーザーユニット(不図示)の発光/消灯を制御して感光ドラム1を照射する。ビデオ信号がレーザー発光させる信号となってレーザーユニットへ送られる際には、水平同期信号(BD信号)が走査ラインの先頭にくる。BD信号から一定時間後にビデオ信号がくるので、ビデオ信号の開始位置はBD信号を検知することにより確認することができる。 The CPU 22 converts this image data into a video signal for each scanning line, and creates a laser drive signal according to the video signal. Then, the photosensitive drum 1 is irradiated by controlling light emission / extinction of a laser unit (not shown). When the video signal is sent to the laser unit as a signal for laser emission, a horizontal synchronizing signal (BD signal) comes to the head of the scanning line. Since the video signal comes after a certain time from the BD signal, the start position of the video signal can be confirmed by detecting the BD signal.
各領域内のドットの計数(カウント)は、一定時間ごとにゼロから計数を開始するが、計数結果は不図示のドット数記憶メモリに送られて、計数した領域ごとに記憶される。このようにして、各領域でのレーザー走査方向のドット数を計数できる。また、BD信号を計数することで、走査ライン数を知ることができる。このようにして、領域ごとのドット数が計数されてドット数記憶メモリに記憶される。 The count (count) of dots in each area starts from zero at regular intervals, but the count result is sent to a dot number storage memory (not shown) and stored for each counted area. In this way, the number of dots in the laser scanning direction in each region can be counted. Further, the number of scanning lines can be known by counting BD signals. In this way, the number of dots for each region is counted and stored in the dot number storage memory.
(画像部に関する廃トナー量の取得(算出))
続いて、画像部に関する廃トナー量の取得(算出)方法に関して説明する。本実施形態の廃トナー量の算出には、露光手段3の発光するピクセル数をカウントすることの出来るピクセル計数手段(ピクセルカウンター)を用いる。
(Acquire (calculate) the amount of waste toner related to the image area)
Next, a method for acquiring (calculating) the amount of waste toner related to the image portion will be described. For the calculation of the amount of waste toner in the present embodiment, a pixel counting unit (pixel counter) that can count the number of pixels emitted by the exposure unit 3 is used.
先ず、実際に画像形成に使用したトナー量(現像されたトナー量)を予測値として算出(取得)する。ある画像を現像するために要するトナー量は、露光手段3が発光するピクセル数から、1ピクセルカウントあたりのトナー使用量をCPU22に記憶しておく。そして、記憶されたその値とピクセルカウンターでカウントされた発光ピクセル数との積算値から、トナー使用量を推定(取得)する。 First, the toner amount actually used for image formation (developed toner amount) is calculated (acquired) as a predicted value. As the amount of toner required to develop a certain image, the amount of toner used per pixel count is stored in the CPU 22 from the number of pixels emitted by the exposure means 3. Then, the toner usage amount is estimated (acquired) from the integrated value of the stored value and the number of light emitting pixels counted by the pixel counter.
しかし、実際に使用したとして算出されたトナー使用量に対して、100%全てが記録媒体に転写・定着されるわけではなく、定着されるまでの過程で、トナーの損失が起きる。そのため、廃トナー量は、実際に使用(現像)されたトナー量にある割合を乗じた値となる。そのトナーの損失や、画像形成に使用されないケースでの発光ピクセル数分のトナー使用量を、様々な状況を想定して計算し、各ステーションの廃トナー容器に廃トナーが収容されるように順次積算している。 However, not all 100% of the toner usage calculated as actually used is transferred / fixed on the recording medium, and toner loss occurs in the process until fixing. Therefore, the amount of waste toner is a value obtained by multiplying the amount of toner actually used (developed) by a certain ratio. The amount of toner used and the amount of toner used for the number of light-emitting pixels when not used for image formation are calculated assuming various situations, and the waste toner is stored in the waste toner container of each station sequentially. Accumulated.
トナーの損失には1次転写残や1次再転写、ジャム発生時のトナー回収、ミスプリント発生時のトナー回収、かぶりがある。画像形成に使用されないケースでの発光ピクセル数分のトナー使用は、キャリブレーション、トナーパージが挙げられる。 Toner loss includes primary transfer residue and primary retransfer, toner recovery when a jam occurs, toner recovery when a misprint occurs, and fogging. The use of toner for the number of light emitting pixels in a case where it is not used for image formation includes calibration and toner purge.
1次転写残や1次再転写の影響を受けるトナーの算出は、転写効率の係数を予めCPU22に持たせることにより、行うことができる。実際のピクセルカウントに対応するトナー使用量に、感光ドラム1の使用環境や使用履歴など様々な条件で規定される転写効率の係数を掛ける。これによって、中間転写体10に転写される分と感光ドラム1上に残る分として、トナー使用量を分けて考えることが可能となる。 The calculation of the toner affected by the primary transfer residue and the primary retransfer can be performed by providing the CPU 22 with a coefficient of transfer efficiency in advance. The amount of toner used corresponding to the actual pixel count is multiplied by a coefficient of transfer efficiency defined under various conditions such as the usage environment and usage history of the photosensitive drum 1. As a result, the amount of toner used can be considered separately as the amount transferred to the intermediate transfer member 10 and the amount remaining on the photosensitive drum 1.
図4(a)に1次転写効率の係数、(b)に1次再転写効率の係数を示した。1次転写効率は自色のトナーが1次転写される割合を示した値であり、1次再転写効率は中間転写体10上に転写された各色のトナーが、中間転写体10の回転方向に対して、自ステーションより下流に存在する感光ドラム1上に再度転写する割合を示した値となる。 FIG. 4A shows the primary transfer efficiency coefficient, and FIG. 4B shows the primary retransfer efficiency coefficient. The primary transfer efficiency is a value indicating the ratio of primary transfer of the toner of its own color, and the primary retransfer efficiency is the rotation direction of the intermediate transfer member 10 for each color toner transferred onto the intermediate transfer member 10. On the other hand, this is a value indicating the rate of transfer again onto the photosensitive drum 1 existing downstream from the station.
一例として、第1ステーションのYで画像形成を行う場合を説明する。図4(a)(b)から、Yの1次転写効率が97.5%、1次再転写効率が5%となる。ここで、第1ステーションの感光ドラム1上に現像されたトナー量(画像部に対応)をXとすると、各ステーションの廃トナーの回収量(廃トナー量)は、画像部に関して以下のようになる。 As an example, a case where image formation is performed at Y of the first station will be described. 4A and 4B, the primary transfer efficiency of Y is 97.5%, and the primary retransfer efficiency is 5%. Here, if the amount of toner developed on the photosensitive drum 1 of the first station (corresponding to the image portion) is X, the amount of waste toner collected (waste toner amount) at each station is as follows for the image portion. Become.
先ず、第1ステーションでは、1次転写されないトナー(Xの2.5%)がクリーニング装置5に廃トナーとして回収されるので、(2.5/100)Xと表される。第2ステーションでは、第1ステーションで中間転写体10上に1次転写されたトナー(Xの97.5%)が、第2ステーションの感光ドラム1によって、5%再転写されるので、(97.5/100)X×(5/100)となる。 First, in the first station, toner that is not primarily transferred (2.5% of X) is collected as waste toner by the cleaning device 5, and is expressed as (2.5 / 100) X. In the second station, the toner (97.5% of X) primarily transferred onto the intermediate transfer body 10 in the first station is retransferred by 5% by the photosensitive drum 1 in the second station. .5 / 100) X × (5/100).
第3ステーションでは、第2ステーションを通過したトナーに対して再転写効率を考慮するので、(97.5/100)X×(95/100)×(5/100)となる。また、第4ステーションでは、同様に(97.5/100)X×(95/100)×(95/100)×(5/100)となる。 In the third station, since retransfer efficiency is considered for the toner that has passed through the second station, (97.5 / 100) X × (95/100) × (5/100). In the fourth station, similarly, (97.5 / 100) X × (95/100) × (95/100) × (5/100).
ジャム発生時、ミスプリント発生時、キャリブレーション、トナーパージに関しては、画像として外部出力されないので、実際にドットをカウントしたピクセルカウントに応じて、廃トナー量として加算すれば良い。 When a jam occurs, a misprint occurs, calibration, and toner purge are not output to the outside as an image. Therefore, the amount of waste toner may be added according to the pixel count in which dots are actually counted.
(画像部に関する廃トナー量算出のフローチャート)
図5は、画像部に関する廃トナー量の算出(取得)処理についてのフローチャートである。先ず、S1で本体動作開始を行った後、S2でDCコントローラ150から印字開始動作を開始する。S3において、BD信号で画像形成出力タイミングを判断するためのTOP出力信号を出す。S4にてピクセルカウント計測手段を用いて、DCコントローラ150から入力されるビデオ信号を計測する。
(Flow chart for calculating the amount of waste toner relating to the image portion)
FIG. 5 is a flowchart of the waste toner amount calculation (acquisition) process for the image portion. First, after the main body operation is started in S1, a printing start operation is started from the DC controller 150 in S2. In S3, a TOP output signal for judging the image formation output timing is output from the BD signal. In S4, the video signal input from the DC controller 150 is measured using the pixel count measuring means.
その後、S5で画像終了の情報を受け、ピクセルカウント手段が計測したカウント値から演算手段により廃トナー量を算出し、画像イメージ1枚毎に集計され、CPU22を介してメモリ23に記憶される。プロセスカートリッジに搭載されたメモリ23には、蓄積された廃トナー量の積算値と、予め定められた閾値が格納されている。閾値は、廃トナーがクリーニング装置5から溢れないような廃トナー量に設定されている。 Thereafter, in S5, the image end information is received, and the amount of waste toner is calculated by the calculation means from the count value measured by the pixel count means, and is summed for each image image, and stored in the memory 23 via the CPU 22. The memory 23 mounted on the process cartridge stores an accumulated value of accumulated waste toner amount and a predetermined threshold value. The threshold is set to an amount of waste toner so that the waste toner does not overflow from the cleaning device 5.
これまでの積算値に、今回の画像形成で計算された廃トナー量を加算した積算値を、S6にて算出する。画像部に関しクリーニング装置5に回収される廃トナー量の計算は、具体的には1次転写部での転写効率と再転写効率を用いて行われる。非画像部に関しては、後に詳述する。 In S6, an integrated value obtained by adding the waste toner amount calculated in the current image formation to the integrated value so far is calculated. The calculation of the amount of waste toner collected by the cleaning device 5 with respect to the image portion is specifically performed using the transfer efficiency and retransfer efficiency in the primary transfer portion. The non-image part will be described in detail later.
図5のS7において、閾値と積算値を比較して、積算値が閾値を越えていると判断したとき(S7−YES)、S8で画像形成装置に備えられた不図示の表示部に、廃トナー満タンであることを報知する。報知後もしくは閾値を越えていない場合、S9で動作を終了する。そして、この一連の動作を順次Y、M、C、Kで行う。 When the threshold value and the integrated value are compared in S7 of FIG. 5 and it is determined that the integrated value exceeds the threshold value (S7-YES), the display unit (not shown) provided in the image forming apparatus is discarded in S8. Notify that the toner is full. After notification or when the threshold is not exceeded, the operation is terminated in S9. Then, this series of operations is sequentially performed in Y, M, C, and K.
(非画像部におけるかぶりトナーに関する廃トナー量算出)
廃トナー量の取得に関しては、上述した画像部に関する廃トナー量だけでなく、非画像部におけるかぶりトナーに関する廃トナー量を加算する必要がある。そこで、非画像部におけるかぶりトナーに関する廃トナー量の算出(取得)について説明する。かぶりトナーとは、実際にはドットを打っていないが、感光ドラム1と現像バイアスの電位差とトナーの極性によって、意図せず現像ローラ6から感光ドラム1上に転写するトナーを指す。したがって、かぶりトナーはトナー消費および廃トナー量が変化しているにもかかわらず、そのままではピクセルカウントが積算されない。
(Calculation of waste toner amount for fog toner in non-image area)
Regarding the acquisition of the amount of waste toner, it is necessary to add not only the amount of waste toner related to the image portion described above but also the amount of waste toner related to fog toner in the non-image portion. Accordingly, calculation (acquisition) of the waste toner amount related to the fog toner in the non-image portion will be described. The fog toner refers to toner that is not actually printed with dots, but is unintentionally transferred from the developing roller 6 onto the photosensitive drum 1 due to the potential difference between the photosensitive drum 1 and the developing bias and the polarity of the toner. Therefore, although the toner consumption and the amount of waste toner change in the fog toner, the pixel count is not integrated as it is.
即ち、ピクセルカウントを介した画像部に関する廃トナー量の算出を行ったとしても充分ではなく、正しい廃トナー量の算出のためには、更に非画像部に関する廃トナー量の算出を行いこれを加算する(かぶりトナーによるズレを補正する)必要がある。以下、これについて具体的に説明する。 In other words, it is not sufficient to calculate the amount of waste toner related to the image portion through the pixel count. To calculate the correct amount of waste toner, the amount of waste toner related to the non-image portion is further calculated and added. It is necessary to correct misalignment due to fog toner. This will be specifically described below.
先ず、非画像部のピクセル数としての白部ピクセルカウント数を算出する。ここで、白部のピクセルカウントとは、1枚当たりの総ピクセルカウントに対して、実際に画像形成が行われた際にカウントされたピクセルカウント検出数を除いたものとなる。具体的には、以下の数式1のように算出される。 First, the white part pixel count as the number of pixels in the non-image part is calculated. Here, the pixel count of the white portion is obtained by excluding the pixel count detection number counted when the image is actually formed with respect to the total pixel count per sheet. Specifically, it is calculated as the following formula 1.
(数式1)
白部ピクセルカウント数=1枚当たりの総ピクセルカウント数−ピクセルカウント検出数
続いて、感光ドラム1上の非画像部のトナー(かぶりトナー)のトナー量(かぶりトナー量)を以下の数式2のように算出する。
(Formula 1)
White part pixel count = total pixel count per sheet-pixel count detection
Subsequently, the toner amount (fogging toner amount) of the non-image portion toner (fogging toner) on the photosensitive drum 1 is calculated as in the following Equation 2.
(数式2)
かぶりトナー量=白部ピクセルカウント数×(かぶり補正率(%)/100)×(かぶり環境係数(%)/100)
数式2のかぶり補正率とは、色ごとに異なるかぶり特性を補正したものであり、予め登録された図6(a)に示したかぶり補正率のテーブルに色が当てはめられることで求められる。また、かぶり環境係数は、環境ごとに異なるかぶり特性を補正したものであり、予め登録された図6(b)に示したかぶり環境係数のテーブルに、色と環境が当てはめられることで求められる。
(Formula 2)
Fog toner amount = white area pixel count × (fogging correction rate (%) / 100) × (fogging environmental coefficient (%) / 100)
The fog correction rate in Equation 2 is obtained by correcting the fog characteristics that differ for each color, and is obtained by applying a color to the fog correction rate table shown in FIG. Further, the fog environment coefficient is obtained by correcting the fog characteristic that varies depending on the environment, and is obtained by applying the color and the environment to the fog environment coefficient table shown in FIG. 6B registered in advance.
本実施形態のかぶり環境係数はL/L(15℃/10%)、N/N(23℃/50%)、H/H(30℃/80%)の値が設定されており、環境間は水分量で線形補間する。なお、それぞれの値は非接触不揮発性のメモリ23(図3)に記憶されている。 The fogging environment coefficient of this embodiment is set to L / L (15 ° C./10%), N / N (23 ° C./50%), and H / H (30 ° C./80%). Linearly interpolates with moisture content. In addition, each value is memorize | stored in the non-contact non-volatile memory 23 (FIG. 3).
(廃トナー満タン検知)
以下、本実施形態の特徴である廃トナー満タン検知における非画像部のかぶりトナーに関する廃トナーの考慮(かぶり補正)について説明する。本実施形態では、感光ドラム1の表面電位Vdと現像バイアス(現像電位)Vdcの電位差ΔV(=Vbackと称する)を所定値とし、これを一定に制御することにより、かぶりトナーの回収をコントロールしている。即ち、感光ドラム1の非画像部に付着するかぶりトナーの転写手段による転写が抑制される電位差を用い、これを一定に制御する。
(Waste toner full tank detection)
Hereinafter, consideration of waste toner (fogging correction) related to the fog toner in the non-image area in the waste toner full tank detection, which is a feature of the present embodiment, will be described. In this embodiment, the potential difference ΔV (= Vback) between the surface potential Vd of the photosensitive drum 1 and the developing bias (developing potential) Vdc is set to a predetermined value, and this is controlled to be constant, thereby controlling the recovery of the fog toner. ing. That is, a potential difference that suppresses the transfer of the fog toner adhering to the non-image portion of the photosensitive drum 1 by the transfer means is controlled to be constant.
そして、非画像部については、かぶりトナーのうち転写手段で転写されないトナー量(本実施形態ではかぶりトナー量と一致)を廃トナーの量とする。一方、画像部については感光ドラム1に現像されたトナーのうち転写手段で転写されないトナー量を廃トナーの量とする。以下、廃トナー満タン検知について具体的に説明する。 For the non-image portion, the amount of toner that is not transferred by the transfer unit among the fog toner (in the present embodiment, matches the fog toner amount) is set as the amount of waste toner. On the other hand, for the image portion, the amount of toner developed on the photosensitive drum 1 that is not transferred by the transfer means is the amount of waste toner. The waste toner full tank detection will be specifically described below.
通常、感光ドラム1の表面電位Vdは、使用状況や転写バイアスの影響から、逐次変化してしまうため、帯電バイアスおよび現像バイアスを適宜変更する。各バイアスの値は環境(温度/湿度)毎に持っており、CPU22に格納されている。具体的には、L/L(15℃/10%)、N/N(23℃/50%)、H/H(30℃/80%)の値が設定されており、環境間は水分量で線形補完する。環境情報と使用状況を非接触不揮発性メモリ23から読み出し、変更を行う。 Usually, the surface potential Vd of the photosensitive drum 1 changes sequentially due to the use situation and the influence of the transfer bias. Therefore, the charging bias and the developing bias are appropriately changed. Each bias value has for each environment (temperature / humidity) and is stored in the CPU 22. Specifically, L / L (15 ° C / 10%), N / N (23 ° C / 50%), and H / H (30 ° C / 80%) are set, and the amount of water between the environments Use linear interpolation. The environmental information and usage status are read from the non-contact nonvolatile memory 23 and changed.
本実施形態における使用初期の電位関係を、図7(a)に示す。図のように、実際に使用した電位は使用初期でVd=−510V、Vdc=−380V、Vback=130Vとした。ユーザーが使用していくと、感光ドラム1の膜厚が削れて薄くなることで放電開始電圧が変わり、同じ帯電バイアスを選択した場合、感光ドラム1の膜厚が薄い方が感光ドラム1の表面電位Vdが絶対値で大きくなる。そのため、それに応じて現像バイアスを絶対値で大きくし、Vbackを上記の値(130V)で一定としている。 FIG. 7A shows the potential relationship at the initial stage of use in this embodiment. As shown in the figure, the actually used potentials were Vd = −510V, Vdc = −380V, and Vback = 130V in the initial stage of use. As the user uses it, the discharge start voltage changes as the film thickness of the photosensitive drum 1 is reduced and thinned. When the same charging bias is selected, the surface of the photosensitive drum 1 is thinner when the photosensitive drum 1 is thinner. The potential Vd increases in absolute value. Therefore, the developing bias is increased in absolute value accordingly, and Vback is kept constant at the above value (130 V).
帯電バイアス、現像バイアスは感光ドラム1の膜厚に応じてテーブルを持っており、値を非接触不揮発性メモリ23から読み出し、適宜変更を行う。プロセスカートリッジの使用により感光ドラム1の膜厚が変わった時の電位の関係を図7(b)に示す。図7(a)、(b)の比較から、Vbackが常に一定になることが分かる。 The charging bias and the developing bias have a table according to the film thickness of the photosensitive drum 1, read values from the non-contact nonvolatile memory 23, and appropriately change them. FIG. 7B shows the potential relationship when the film thickness of the photosensitive drum 1 changes due to the use of the process cartridge. From the comparison between FIGS. 7A and 7B, it can be seen that Vback is always constant.
本実施形態中に使用した非画像部におけるトナーのかぶり量を、Vbackを変化させながら確認した(図8、図9)。カートリッジ使用初期と末期の比較を図8に、環境ごとに比較した結果を図9に示す。これらの図から、どのような状況でもかぶりトナーは、Vback=100V近傍でボトム、すなわち最もかぶりトナーが発生しなくなることが分かる。逆に、Vback=100Vに対して小さくても大きくてもかぶりトナーの量は多くなる傾向がある。従来は、かぶりトナー量はトナー消費の観点からなるべく少なくしたいので、Vbackをボトム(100V)に設定している。 The fogging amount of the toner in the non-image part used in this embodiment was confirmed while changing Vback (FIGS. 8 and 9). FIG. 8 shows a comparison between the initial stage and the end stage of cartridge use, and FIG. 9 shows a result of comparison for each environment. From these figures, it can be seen that the fog toner is bottom in the vicinity of Vback = 100 V, that is, the fog toner is least generated in any situation. On the contrary, the amount of fog toner tends to increase regardless of whether it is small or large with respect to Vback = 100V. Conventionally, since the amount of fog toner is desired to be as small as possible from the viewpoint of toner consumption, Vback is set to the bottom (100 V).
続いて、非画像部におけるかぶりトナーの極性のVback依存性に関して説明する。Vbackが100Vより小さい場合、図8、9に示したように、かぶりトナーは増加傾向を示す。ここで、図10に示すように、Vbackが小さい時には、感光ドラム1の表面電位Vd上に弱ネガに帯電した、現像ローラ6と付着力が弱いトナーが移動する割合が増えて、かぶりトナーとなる。図10では、Vback=50Vとした時のトナー移動の状態を示す。 Next, the Vback dependency of the polarity of the fog toner in the non-image area will be described. When Vback is smaller than 100V, the fog toner tends to increase as shown in FIGS. Here, as shown in FIG. 10, when Vback is small, the proportion of the negatively charged toner on the surface potential Vd of the photosensitive drum 1 that moves with the developing roller 6 and the toner with weak adhesion increases, and the fog toner and Become. FIG. 10 shows the state of toner movement when Vback = 50V.
Vback=100Vより小さいとき、感光ドラム1上にかぶりトナーが存在した場合、現像されたトナーを転写するために正バイアスが印加されている転写手段を用いた1次転写によって、かぶりトナーは中間転写体10にほとんど転写される。このとき、廃トナーとしてクリーニング装置5での回収が行われないため、積算する必要が無くなる。しかし、このようにかぶりトナーをほとんど転写させる場合は、記録媒体上にかぶりトナーが転写された状態となり、ユーザーに不利益な画像を出力することとなる。つまり、廃トナー満タン検知の算出精度は向上するが、画像に影響がでてしまう。 When Vback = 100V, if fog toner is present on the photosensitive drum 1, the fog toner is intermediate transferred by primary transfer using a transfer means to which a positive bias is applied to transfer the developed toner. Mostly transferred to the body 10. At this time, since the waste toner is not collected by the cleaning device 5, there is no need to integrate the toner. However, when the fog toner is almost transferred as described above, the fog toner is transferred onto the recording medium, and an image that is disadvantageous to the user is output. That is, although the calculation accuracy of the waste toner full detection is improved, the image is affected.
一方、Vbackが100Vより大きい、本実施形態のような構成では、前述のような弱ネガに帯電したトナーが感光ドラム1上に現像されることは無い。しかし、現像ローラ6表面上に担持されているトナーの中で反転している(正極性を帯びている)トナーが、選択的に感光ドラム1上に現像されることとなる。以上の現象を説明した図として、図11に一例として、Vback=200Vとした時のトナー移動の状態を示す。 On the other hand, in the configuration of the present embodiment in which Vback is greater than 100 V, the toner charged to the weak negative as described above is not developed on the photosensitive drum 1. However, toner that is reversed (having positive polarity) among the toner carried on the surface of the developing roller 6 is selectively developed on the photosensitive drum 1. As a diagram for explaining the above phenomenon, FIG. 11 shows, as an example, a state of toner movement when Vback = 200V.
この正極性を帯びたかぶりトナーは、1次転写バイアスの極性と同極性を持っているため、1次転写を受けても、ほとんど感光ドラム1表面上に担持したまま、クリーニング装置5に回収される。そのため、中間転写体10上にトナーはほとんど転写されない。 Since the positive fogging toner has the same polarity as the polarity of the primary transfer bias, it is collected by the cleaning device 5 while being almost carried on the surface of the photosensitive drum 1 even after the primary transfer. . Therefore, the toner is hardly transferred onto the intermediate transfer body 10.
ここで、Vbackに対する非画像部におけるかぶりトナーの1次転写割合(かぶり転写効率)を図12に示す。概略的にはVback=100Vを境界として、かぶりトナーが1次転写する場合としない場合で分かれていることが分かる。Vback=100V近傍では、転写するトナーの割合が不明確なのに対して、Vback=100Vより大きい以下に示す範囲では、ほとんど(ほぼ100%)1次転写しないことが確認されている。 Here, the primary transfer ratio (fogging transfer efficiency) of the fog toner in the non-image portion with respect to Vback is shown in FIG. In general, it can be seen that, with Vback = 100V as a boundary, the fog toner is divided into a case where it is not primarily transferred and a case where it is not. In the vicinity of Vback = 100V, the ratio of toner to be transferred is unclear, but in the range shown below, which is larger than Vback = 100V, it has been confirmed that almost no primary transfer is performed (almost 100%).
すなわち、Vbackとして120V以上であれば転写効率が5%以下と考えられる(更には、Vbackとして130V以上であれば転写効率が3%以下と考えられる)。かぶり転写効率が近似的に0%であると考える場合、かぶり量(図8、図9)に関係なく、上記Vbackとすれば良い。 That is, if the Vback is 120 V or more, the transfer efficiency is considered to be 5% or less (and if the Vback is 130 V or more, the transfer efficiency is considered to be 3% or less). When it is considered that the fog transfer efficiency is approximately 0%, the above Vback may be used regardless of the fog amount (FIGS. 8 and 9).
そして、かぶり転写効率が近似的にも0%ではないと考える場合、かぶり転写効率(図12)と、かぶり量(図8、図9)の積が小さいという条件に鑑み、Vbackとして120V以上250V以下(更には130V以上200V以下)とすれば良い。更には、130V以上150V以下とすれば良い。 When the fog transfer efficiency is considered to be not approximately 0%, in view of the condition that the product of the fog transfer efficiency (FIG. 12) and the fog amount (FIGS. 8 and 9) is small, the Vback is 120V or more and 250V. It may be set below (further, 130V or more and 200V or less). Furthermore, it may be 130 V or more and 150 V or less.
以上の結果から、Vbackとして上述した100Vより大きい領域を採用すれば、画像弊害が無い(かぶりトナーの転写がほとんど無い)上に、かぶりトナーの量をそのまま廃トナーの量(廃トナー量)として計算を行うことが出来る。このため、廃トナー満タン検知精度の向上に寄与する。 From the above results, if the region larger than 100 V described above is adopted as Vback, there is no image defect (there is almost no transfer of fog toner), and the amount of fog toner is directly used as the amount of waste toner (waste toner amount). Calculation can be performed. For this reason, it contributes to the improvement of the waste toner full tank detection accuracy.
これに対し、従来のように、Vback=100Vで廃トナー検知を行うと、かぶりトナーの廃トナー計算に際して、Vdに対してのトナーの極性が定まらないため、転写効率を正確に見積もることが出来ず、最適な廃トナー満タン検知を行うことが出来ない。 On the other hand, if waste toner detection is performed at Vback = 100 V as in the prior art, the transfer efficiency can be accurately estimated because the polarity of the toner with respect to Vd is not determined when calculating the waste toner of the fog toner. Therefore, it is not possible to perform the optimal waste toner full tank detection.
ここで、かぶりトナーが発生する割合は、図9に示したように環境によって異なる。したがって、かぶりトナー量としてクリーニング装置5に回収される廃トナー量も、環境によって異なる。このため、図6(a)のかぶり補正率と、図6(b)のかぶり環境補正係数(不図示の環境センサにより温度、水分量(g/cm^3)が得られる前提)を取得する。 Here, the ratio of occurrence of fog toner varies depending on the environment as shown in FIG. Therefore, the amount of waste toner collected by the cleaning device 5 as the amount of fog toner varies depending on the environment. For this reason, the fog correction rate in FIG. 6A and the fog environment correction coefficient in FIG. 6B (assuming that the temperature and moisture content (g / cm ^ 3) are obtained by an environmental sensor not shown) are acquired. .
上述したように、非画像部に関して白部ピクセルカウント数とかぶり補正率とかぶり環境補正係数からかぶりトナー量が求められる(数式2)が、かぶりトナーの転写が存在する場合には、かぶりトナーに関する廃トナーの予測量の取得に以下の考慮が必要となる。即ち、廃トナーの予測量を取得するのに、更に1次転写効率、1次再転写効率が考慮される必要がある。以下に、1次再転写を考慮しない第1ステーションと、第1ステーションから中間転写体10に転写されたトナーの1次再転写を考慮する第2ステーションにおける廃トナーの予測量の取得についての式を示す。 As described above, the amount of fog toner is obtained from the white area pixel count number, the fog correction rate, and the fog environment correction coefficient for the non-image portion (Equation 2). When the fog toner is transferred, the fog toner is related. The following considerations are necessary for obtaining the predicted amount of waste toner. That is, in order to obtain the estimated amount of waste toner, it is necessary to further consider primary transfer efficiency and primary retransfer efficiency. In the following, an expression for obtaining a predicted amount of waste toner in the first station that does not consider primary retransfer and the second station that considers primary retransfer of toner transferred from the first station to the intermediate transfer member 10 is shown. Indicates.
(数式3:第1ステーション)
廃トナーの予測量(K1)=白部ピクセルカウント数×(かぶり補正率(%)/100)×(かぶり環境係数(%)/100)×((100−1次転写効率)(%)/100)
数式3で表わされる廃トナーの予測量(K1)は、感光ドラム1aの非画像部におけるかぶりトナー量のうち転写されないものに相当する。
(Formula 3: First Station)
Expected amount of waste toner (K1) = white pixel count × (fogging correction rate (%) / 100) × (fogging environmental coefficient (%) / 100) × ((100-1 primary transfer efficiency) (%) / 100)
The predicted amount (K1) of waste toner represented by Equation 3 corresponds to the amount of fog toner that is not transferred in the non-image portion of the photosensitive drum 1a.
(数式4:第2ステーション)
廃トナーの予測量(K2)={第2ステーション白部ピクセルカウント数×(第2ステーションかぶり補正率(%)/100)×(第2ステーションかぶり環境係数(%)/100)×((100−第2ステーションの1次転写効率)(%)/100)}+{第1ステーション白部ピクセルカウント数×(第1ステーションかぶり補正率(%)/100)×(第1ステーションかぶり環境係数(%)/100)×(第1ステーションの1次転写効率(%)/100)×(第2ステーションの1次再転写効率(%)/100)}
数式4で表わされる廃トナーの予測量(K2)は、感光ドラム1bの非画像部におけるかぶりトナー量のうち感光ドラム1bに存在するものに相当する。即ち、感光ドラム1bの非画像部におけるかぶりトナー量のうち転写されないものと、感光ドラム1aの非画像部におけるかぶりトナー量のうち転写された後に感光ドラム1bに再転写されるものの加算された量となる。
(Formula 4: Second Station)
Expected amount of waste toner (K2) = {second station white area pixel count number × (second station fog correction rate (%) / 100) × (second station fog environment coefficient (%) / 100) × ((100 -Primary transfer efficiency of second station) (%) / 100)} + {first station white area pixel count number x (first station fog correction rate (%) / 100) x (first station fog environment coefficient ( %) / 100) × (first station primary transfer efficiency (%) / 100) × (second station primary retransfer efficiency (%) / 100)}
The estimated amount (K2) of waste toner expressed by Equation 4 corresponds to the amount of fog toner in the non-image portion of the photosensitive drum 1b existing on the photosensitive drum 1b. That is, the added amount of the fog toner amount not transferred in the non-image portion of the photosensitive drum 1b and the fog toner amount transferred in the non-image portion of the photosensitive drum 1a that is transferred to the photosensitive drum 1b after being transferred. It becomes.
ここで、Vbackを調整することにより、かぶりトナーを1次転写させない構成とすると、非画像部のかぶりトナーに関する廃トナーの予測量の取得に際し、図4の(a)、(b)のような転写効率、再転写効率を考慮しなくて良い。即ち、(数式3)および(数式4)の1次転写効率、1次再転写効率を0%として、かぶりトナー分の廃トナー量を見積もって差し支えない(非画像部の廃トナー量はかぶりトナー量に一致)。そして、かぶりトナーが、全て自色のクリーニング装置5に回収されるとした場合、非画像部の廃トナーの予測量(K)は、各色共通で以下の数式5から算出される。 Here, if the configuration is such that the fog toner is not primarily transferred by adjusting Vback, when obtaining the estimated amount of waste toner relating to the fog toner in the non-image area, as shown in FIGS. There is no need to consider transfer efficiency and retransfer efficiency. That is, the amount of waste toner for the fog toner may be estimated by setting the primary transfer efficiency and the primary retransfer efficiency of (Equation 3) and (Equation 4) to 0% (the waste toner amount of the non-image portion is the fog toner). Match the quantity). When all the fog toner is collected by the self-color cleaning device 5, the predicted amount (K) of waste toner in the non-image portion is calculated from the following Equation 5 for each color.
(数式5)
廃トナーの予測量(K)=白部ピクセルカウント数×(かぶり補正率(%)/100)×(かぶり環境係数(%)/100)
よって、数式5=数式2となり、数式上もかぶりトナーは全て廃トナーとして、クリーニング装置5に回収されるという関係式になる。従来は、廃トナー量に積算するためのかぶりトナーを計算するために、1次転写効率、1次再転写効率を用いて数式3、4で計算を行う必要があった。しかし、かぶりトナーをほとんど1次転写させることがない本実施形態の構成であれば、上記のような煩雑な計算が必要無くなり、廃トナー満タン検知精度がより増す。
(Formula 5)
Expected amount of waste toner (K) = white pixel count × (fogging correction rate (%) / 100) × (fogging environmental coefficient (%) / 100)
Therefore, Equation 5 = Equation 2 is satisfied, and also in the equation, all the fog toner is collected as waste toner by the cleaning device 5. Conventionally, in order to calculate the fog toner to be integrated with the amount of waste toner, it has been necessary to perform calculations using Equations 3 and 4 using the primary transfer efficiency and the primary retransfer efficiency. However, with the configuration of the present embodiment in which the fog toner is hardly primarily transferred, the complicated calculation as described above is not necessary, and the waste toner full detection accuracy is further increased.
なお、廃トナーの予測量を取得するのにかぶりトナーの転写を前提とする従来例においては、電位に対するかぶりトナーの極性がその都度異なると、転写効率などで補正しても誤差が大きくなる。これに対して、本実施形態の方法では、廃トナーの予測量を取得するのにかぶりトナーの転写を前提としないため、そのような誤差も少なくすることが出来る。 Note that, in the conventional example on the assumption that the fog toner is transferred to obtain the estimated amount of waste toner, if the polarity of the fog toner with respect to the potential is different each time, the error becomes large even if the correction is made by the transfer efficiency. On the other hand, in the method of the present embodiment, since the transfer of fog toner is not premised for obtaining the estimated amount of waste toner, such an error can be reduced.
(本実施形態の作用)
以上のように、本実施形態によれば、かぶりトナーを電位でコントロールする(感光ドラム1に留まらせる)ことが可能となるので、かぶりトナーの転写効率を考慮する必要がない。そのため、廃トナー量の積算精度が上がる。その結果、正確に廃トナー満タン状態を検出することが出来る。
(Operation of this embodiment)
As described above, according to the present embodiment, the fog toner can be controlled by the electric potential (retained on the photosensitive drum 1), so that it is not necessary to consider the transfer efficiency of the fog toner. For this reason, the accuracy of waste toner amount integration is improved. As a result, the waste toner full state can be accurately detected.
《第2の実施形態》
第1の実施形態では、かぶりトナーの回収をコントロールするために、Vbackを一定にした。各ステーションに印加される電圧が全て同一となる場合、ステーション毎のVbackがばらついてしまうという課題がある。本実施形態においては、帯電高圧53が各ステーションで共通化されている構成を前提に、後述するバックグラウンド露光を用いてVbackを一定にする。
<< Second Embodiment >>
In the first embodiment, Vback is made constant in order to control the collection of fog toner. When all the voltages applied to each station are the same, there is a problem that Vback varies from station to station. In the present embodiment, assuming that the charging high voltage 53 is shared by each station, Vback is made constant using background exposure described later.
(帯電高圧電源について)
図13を用いて、帯電高圧電源53について説明する。図13では、図1に示す構成に対して要部のみを示しており、転写クリーニング装置16等の部材は不図示としている。図13において、図1に示す構成と同様の構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
(Charging high voltage power supply)
The charging high-voltage power supply 53 will be described with reference to FIG. In FIG. 13, only the main part is shown with respect to the configuration shown in FIG. 1, and members such as the transfer cleaning device 16 are not shown. In FIG. 13, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
帯電高圧電源53は、トランス及びトランス駆動・制御系より構成されている。図13の例では、複数色の夫々に対応した帯電ローラ2a〜2dが帯電高圧電源53に接続されており、帯電高圧電源53は、負のトランスから出力された帯電電圧Vcdc(電源電圧)を帯電ローラ2a〜2dに供給している。すなわち、帯電ローラ2a〜2dに電圧を供給する電源としては、共通の1つの帯電高圧電源53が適用されている。 The charging high-voltage power supply 53 includes a transformer and a transformer driving / control system. In the example of FIG. 13, the charging rollers 2a to 2d corresponding to each of a plurality of colors are connected to a charging high-voltage power supply 53, and the charging high-voltage power supply 53 receives a charging voltage Vcdc (power supply voltage) output from a negative transformer. The charging rollers 2a to 2d are supplied. That is, as a power source for supplying voltage to the charging rollers 2a to 2d, one common high-voltage power source 53 is applied.
したがって、図13の電源回路においては、帯電高圧電源53から各ローラへ印加する電圧を所定の関係を維持させたまま一括して調整することはできる。しかしながら、色間で独立した個別調整を行うことができない。 Therefore, in the power supply circuit of FIG. 13, the voltage applied to each roller from the charging high-voltage power supply 53 can be collectively adjusted while maintaining a predetermined relationship. However, independent individual adjustment between colors cannot be performed.
帯電電圧Vcdcを略一定に制御する為、帯電電圧VcdcをR2/(R1+R2)で降圧させた負電圧を、基準電圧Vrgvにより正極性の電圧にオフセットさせモニタ電圧Vrefとし、それが一定値になるようフィードバック制御を行っている。具体的には、CPUで予め設定されたコントロール電圧Vcをオペアンプ55の正端子に入力し、他方、モニタ電圧Vrefを負端子に入力する。エンジン制御部は、その都度の状況により、適宜コントロール電圧Vcを変更する。 In order to control the charging voltage Vcdc to be substantially constant, a negative voltage obtained by stepping down the charging voltage Vcdc by R2 / (R1 + R2) is offset to a positive voltage by the reference voltage Vrgv to obtain a monitor voltage Vref, which becomes a constant value. Feedback control is performed. Specifically, the control voltage Vc preset by the CPU is input to the positive terminal of the operational amplifier 55, and the monitor voltage Vref is input to the negative terminal. The engine control unit appropriately changes the control voltage Vc depending on the situation.
そして、モニタ電圧Vrefがコントロール電圧Vcと等しくなるようオペアンプ55の出力値がトランスの制御・駆動系をフィードバック制御する。これにより、トランスから出力される帯電電圧Vcdcが目標値になるように制御される。 The output value of the operational amplifier 55 feedback-controls the control / drive system of the transformer so that the monitor voltage Vref becomes equal to the control voltage Vc. As a result, the charging voltage Vcdc output from the transformer is controlled to be the target value.
ここで、抵抗素子R1、R2は、固定抵抗、半固定抵抗、可変抵抗の何れによって構成しても良い。また、図中では、帯電高圧電源53としてトランスからの電源電圧自体を帯電ローラ2a〜2dに直接入力しているが、これは一例であり、この電圧入力形態に限定されない。帯電手段や現像手段の個々のローラへの様々な電圧入力形態が想定される。例えば、トランスからの出力自体に替え、それをコンバータによりDC−DC変換した変換電圧や、電源電圧や変換電圧を固定の電圧降下特性を持った電子素子により分圧、又は降圧した電圧を帯電ローラ2a〜2dに入力しても良い。 Here, the resistance elements R1 and R2 may be configured by any of a fixed resistance, a semi-fixed resistance, and a variable resistance. In the drawing, the power supply voltage itself from the transformer is directly input to the charging rollers 2a to 2d as the charging high-voltage power supply 53, but this is merely an example, and the present invention is not limited to this voltage input form. Various voltage input forms to individual rollers of the charging unit and the developing unit are assumed. For example, instead of the output from the transformer itself, a voltage obtained by DC-DC conversion using a converter, or a voltage obtained by dividing or stepping down a power supply voltage or a converted voltage by an electronic element having a fixed voltage drop characteristic is used as a charging roller. You may input into 2a-2d.
なお、固定の電圧降下特性を持った電子素子としては、例えば抵抗素子、ツェナーダイオード等を例に挙げる事が出来る。また、コンバータには可変レギュレータ等も含まれる。また、電子素子により分圧、又は降圧するとは、分圧した電圧を更に降圧したり、また、その逆の場合なども含むものとする。また、トランスの出力制御について、オペアンプ55の出力をCPUへ入力し、CPUによる演算結果をトランスの制御・駆動系に反映するようにしても良い。 As an electronic element having a fixed voltage drop characteristic, for example, a resistance element, a Zener diode, etc. can be cited as examples. The converter also includes a variable regulator and the like. In addition, voltage division or step-down by an electronic element includes further lowering the divided voltage or vice versa. Further, regarding the output control of the transformer, the output of the operational amplifier 55 may be input to the CPU, and the calculation result by the CPU may be reflected in the control / drive system of the transformer.
(バックグラウンド露光)
本実施形態において、各ステーションのVbackを終始一定にするために、共通の供給源から帯電バイアス印加後(電圧印加後)に弱露光(バックグラウンド露光)を行い、感光ドラムの表面電位Vdを一定にする。本制御により、使用状況に係らずVbackを一定に制御することが可能となる。以下、具体的に説明する。
(Background exposure)
In this embodiment, in order to make Vback of each station constant from beginning to end, weak exposure (background exposure) is performed after applying a charging bias (after voltage application) from a common supply source, and the surface potential Vd of the photosensitive drum is kept constant. To. With this control, Vback can be controlled to be constant regardless of the usage status. This will be specifically described below.
バックグラウンド露光を行う前に、帯電ローラ2の印加電圧に応じて感光ドラム1の表面電位(=Vd1とする)を一意的に決める。本実施形態では、Vd1に帯電されている感光ドラム1表面上に、バックグラウンド露光を行うことによって、所望のVdまで除電する。この制御を、環境や使用状況を問わず常時行う。 Before performing the background exposure, the surface potential (= Vd1) of the photosensitive drum 1 is uniquely determined according to the voltage applied to the charging roller 2. In the present embodiment, the surface of the photosensitive drum 1 charged to Vd1 is subjected to background exposure so that the charge is discharged to a desired Vd. This control is always performed regardless of the environment and usage conditions.
バックグラウンド露光により除電する電位は一定とし、Vd1−Vd=50Vとした。帯電後にバックグラウンド露光することによって、感光ドラム1表面の1次転写後電位のばらつきを抑えることが出来、Vdが安定する。したがって、Vbackの精度も上がることとなる。 The potential to be neutralized by background exposure was constant, and Vd1−Vd = 50V. By performing background exposure after charging, variation in potential after primary transfer on the surface of the photosensitive drum 1 can be suppressed, and Vd is stabilized. Therefore, the accuracy of Vback also increases.
帯電バイアスは環境によって変更し、感光ドラム1の使用状況に応じて一定とする。すると、感光ドラム1の表面電位Vdが使用状況によって所望の値と変わってしまうため、バックグラウンド露光量を適宜調整している。バックグラウンド露光により除電する電位を一定としているので、使用が多い(使用期間が長い)ユーザーほど、バックグラウンド露光量は大きくなる。 The charging bias is changed according to the environment, and is constant according to the usage state of the photosensitive drum 1. Then, since the surface potential Vd of the photosensitive drum 1 changes from a desired value depending on the use situation, the background exposure amount is appropriately adjusted. Since the potential to be neutralized by the background exposure is constant, the background exposure amount increases as the user is more used (the usage period is longer).
それに伴い、現像バイアスも大きくする。バックグラウンド露光量の値は環境(温度/湿度)毎に持っており、CPU22に格納されている。L/L(15℃/10%)、N/N(23℃/50%)、H/H(30℃/80%)の値が設定されており、環境間は水分量で線形補間する。環境情報と使用状況を非接触不揮発性メモリ23から読み出し、変更を行う。 Accordingly, the developing bias is also increased. The background exposure value is stored for each environment (temperature / humidity) and stored in the CPU 22. Values of L / L (15 ° C./10%), N / N (23 ° C./50%), and H / H (30 ° C./80%) are set, and linear interpolation is performed between the environments by the amount of moisture. The environmental information and usage status are read from the non-contact nonvolatile memory 23 and changed.
本実施形態の電位関係の一例を、図14(a)に示す。図のように、実際に使用した電位は、使用初期でVd1=−560V、Vd=−510V、Vdc=−380V、Vback=130Vとした。 An example of the potential relationship of the present embodiment is shown in FIG. As shown in the figure, the actually used potentials were Vd1 = −560V, Vd = −510V, Vdc = −380V, and Vback = 130V in the initial stage of use.
ユーザーが使用していくと、感光ドラム1の膜厚が削れて薄くなることで感度が変わり、Vd1が絶対値で大きくなるので、それに応じて現像バイアスを大きくし、Vbackを上記の値で一定としている。プロセスカートリッジの使用により感光ドラム1の膜厚が変わった時の電位の関係を図14(b)に示す。図14(a)、(b)の比較から、Vbackが常に一定になることが分かる。そのためにVd1−Vdを一定に、かつ、Vdcを従させている。 As the user uses it, the sensitivity changes as the film thickness of the photosensitive drum 1 is reduced and thinned, and Vd1 increases in absolute value. Therefore, the developing bias is increased accordingly, and Vback is kept constant at the above value. It is said. FIG. 14B shows the potential relationship when the film thickness of the photosensitive drum 1 is changed by using the process cartridge. From the comparison between FIGS. 14A and 14B, it can be seen that Vback is always constant. Therefore, Vd1-Vd is made constant and Vdc is made to follow.
以上の制御により、環境・プロセスカートリッジ使用状況に応じてバックグラウンド露光量を変え、いかなる使用時にもVbackが一定になるように制御することを可能とする。 With the above control, it is possible to change the background exposure amount according to the environment / process cartridge usage status, and to control the Vback to be constant at any usage.
《第3の実施形態》
第2の実施形態では、帯電高圧53が共通化されている場合の制御を説明したが、本実施形態では現像高圧30も共通である場合の制御を説明する。第2の実施形態と同様に、帯電ローラ2に帯電バイアスを印加した後、バックグラウンド露光を行うことによって、所望のVdまで除電する。
<< Third Embodiment >>
In the second embodiment, the control in the case where the charging high voltage 53 is shared is described, but in the present embodiment, the control in the case where the development high voltage 30 is also shared is described. As in the second embodiment, after applying a charging bias to the charging roller 2, background exposure is performed to remove the charge to a desired Vd.
本実施形態では、バックグラウンド露光により除電する電位を一定とせず、Vdを一定化することによって、Vbackを一定に保つ。よって、本実施形態では第2の実施形態と異なり、Vd1−Vdが一定とならない。本実施形態では、Vdを一定化するために、使用が多いユーザーほど、第2の実施形態に比べてさらにバックグラウンド露光量が大きくなる。 In this embodiment, Vback is kept constant by making Vd constant without making the potential to be neutralized by background exposure constant. Therefore, unlike the second embodiment, Vd1−Vd is not constant in this embodiment. In this embodiment, in order to make Vd constant, the more frequently used the user, the greater the background exposure amount compared to the second embodiment.
本実施形態の電位の関係の一例を図15(a)に示す。図15(a)に示したように、実際に使用した電位は、使用初期でVd1=−600V、Vd=−480V、Vdc=−350V、Vback=130Vとした。使用により感光ドラムの膜厚が変わった時の電位の関係を、図15(b)に示す。図15(a)、(b)の比較から、Vd、Vbackが常に一定になることが分かる。本実施形態では、そのためにVd1−Vdを変化させている。 An example of the potential relationship of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 15A, the potential actually used was Vd1 = −600V, Vd = −480V, Vdc = −350V, and Vback = 130V in the initial use. FIG. 15B shows the potential relationship when the film thickness of the photosensitive drum changes due to use. From the comparison between FIGS. 15A and 15B, it can be seen that Vd and Vback are always constant. In the present embodiment, Vd1−Vd is changed for that purpose.
以上の制御により、帯電高圧と現像高圧が各々共通化されている場合であっても、環境・カートリッジ使用状況に応じてバックグラウンド露光量を変え、いかなる使用時にもVbackが一定になるように制御することを可能とする。 By the above control, even when charging high voltage and development high voltage are shared, the background exposure amount is changed according to the environment and cartridge usage status, and Vback is controlled to be constant at any usage. It is possible to do.
《第4の実施形態》
第1乃至第3の実施形態に示したように、非画像部のかぶりトナーをコントロールするためには、Vbackを一定にすることが出来れば良い。そこで、帯電高圧53と現像高圧30を共通化させても良く、本実施形態では、帯電高圧53と現像高圧30を共通化した場合を説明する。
<< Fourth Embodiment >>
As shown in the first to third embodiments, in order to control the fog toner in the non-image portion, it is only necessary to make Vback constant. Therefore, the charging high voltage 53 and the development high pressure 30 may be shared. In the present embodiment, a case where the charging high voltage 53 and the development high pressure 30 are shared will be described.
図16に示すように、帯電高圧53から現像装置4に高圧を印加するために、現像ローラ6に対して、電圧安定素子18を接続する。帯電高圧53に必要な電圧より現像電圧に必要な電圧は小さいので、電圧安定素子18で十分賄える。本実施形態では、電圧安定素子18はツェナーダイオードを使用したものの、同様の効果を得られる素子であれば、別の電圧安定素子18でも良く、例えば、バリスタなどの素子であっても良い。 As shown in FIG. 16, a voltage stabilizing element 18 is connected to the developing roller 6 in order to apply a high voltage from the charging high voltage 53 to the developing device 4. Since the voltage required for the developing voltage is smaller than the voltage required for the charging high voltage 53, the voltage stabilizing element 18 can sufficiently cover the voltage. In the present embodiment, the voltage stabilizing element 18 uses a Zener diode, but may be another voltage stabilizing element 18 as long as the same effect can be obtained, for example, an element such as a varistor.
(変形例)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。上述した実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(Modification)
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments described above are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.
(変形例1)
上述した実施形態ではVback=130Vとし、廃トナー満タン検知精度向上とトナー消費量減、かつ、画像弊害が生じないようにしたが、Vbackが100Vより大きければ良く、130Vに限られるものではない。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, Vback = 130V is set so that the waste toner full tank detection accuracy is improved, the toner consumption is reduced, and the image is not adversely affected. However, Vback should be larger than 100V, and is not limited to 130V. .
(変形例2)
上述した実施形態では、画像信号をカウントするカウント手段としてピクセルカウントを説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, the pixel count is described as the counting means for counting the image signal, but the present invention is not limited to this.
(変形例3)
上述した実施形態では、1次転写で中間転写体10上にトナー像を転写しているが、直接記録媒体P上に転写させる構成を用いても良い。ただし、記録媒体Pによって表面性や抵抗などが異なるため、かぶりトナーに対する転写性が安定しないのに対して、中間転写体10を用いると、常にかぶりトナーに対する転写状態が安定するため、廃トナー満タン検知精度はより高くなることが確認されている。
(Modification 3)
In the embodiment described above, the toner image is transferred onto the intermediate transfer member 10 by primary transfer, but a configuration in which the toner image is directly transferred onto the recording medium P may be used. However, since the surface property, resistance, and the like differ depending on the recording medium P, the transferability to the fog toner is not stable. On the other hand, when the intermediate transfer member 10 is used, the transfer state to the fog toner is always stable, so It has been confirmed that the tongue detection accuracy is higher.
1・・感光ドラム、2・・帯電ローラ、3・・露光装置、5・・クリーニング装置、6・・現像ローラ、22・・CPU 1 .... photosensitive drum, 2 .... charging roller, 3 .... exposure device, 5 .... cleaning device, 6 .... developing roller, 22 .... CPU
Claims (19)
前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、
画像形成に伴い発生する廃トナーを回収する回収手段と、
前記廃トナーの量を取得する取得部と、
を有し、
前記像担持体の帯電電位と前記現像剤担持体の現像電位との電位差を、前記像担持体の非画像部に付着するかぶりトナーが前記転写手段に転写することを抑制する電位差とし、
前記取得部は、
前記像担持体の画像部については前記像担持体に現像されたトナーのうち前記転写手段で転写されないトナー量を、かつ、非画像部については前記かぶりトナーのトナー量を、前記廃トナーの量として取得することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
Charging means for charging the surface of the image carrier;
Exposure means for forming an electrostatic latent image on the surface of the charged image carrier;
A developer carrying member for developing the electrostatic latent image with toner;
Transfer means for transferring the toner image formed on the image carrier to a transfer target;
A collecting means for collecting waste toner generated during image formation;
An acquisition unit for acquiring the amount of the waste toner;
Have
The potential difference between the charging potential of the image carrier and the development potential of the developer carrier is a potential difference that suppresses transfer of fog toner that adheres to a non-image portion of the image carrier to the transfer unit,
The acquisition unit
For the image portion of the image carrier, the amount of toner developed on the image carrier that is not transferred by the transfer means, and for the non-image portion, the toner amount of the fog toner, the amount of waste toner An image forming apparatus characterized by being acquired as follows.
前記カウント手段の出力を用いて前記トナーの現像された量を予測値として取得することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 Having a counting means for counting image signals;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developed amount of the toner is obtained as a predicted value by using the output of the counting unit.
前記像担持体の画像部については前記カウント手段の出力と転写効率とを用い、かつ、非画像部については前記カウント手段の出力とかぶり補正率とかぶり環境係数とを用いて取得されることを特徴とする請求項7または8に記載の画像形成装置。 The amount of the waste toner acquired by the acquisition unit is
The image portion of the image carrier is obtained using the output of the counting means and the transfer efficiency, and the non-image portion is obtained using the output of the counting means, a fog correction rate, and a fog environment coefficient. The image forming apparatus according to claim 7, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
前記画像部について前記像担持体に現像されたトナーのうち前記転写手段で転写されないトナー量と、前記非画像部について前記かぶりトナーのうち前記転写手段で転写されないトナー量と、を加算することを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The acquisition unit
The amount of toner developed on the image carrier for the image portion that is not transferred by the transfer means and the amount of toner that is not transferred by the transfer means for the fog toner for the non-image portion are added. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像担持体の静電像をトナーにより現像する現像剤担持体と、を有し、
前記像担持体の帯電電位と前記現像剤担持体の現像電位との電位差を、前記像担持体の非画像部に付着するかぶりトナーの転写が抑制される電位差とし、
前記像担持体の画像部については前記像担持体に現像されたトナーのうち転写されないトナー量を、かつ、非画像部については前記かぶりトナーのトナー量を、廃トナーの量とすることを特徴とするプロセスカートリッジ。 An image carrier;
Charging means for charging the surface of the image carrier;
A developer carrier that develops the electrostatic image of the image carrier with toner,
The potential difference between the charging potential of the image carrier and the development potential of the developer carrier is a potential difference that suppresses transfer of fog toner that adheres to the non-image portion of the image carrier,
For the image portion of the image carrier, the amount of toner that is not transferred among the toner developed on the image carrier is used, and for the non-image portion, the amount of fog toner is the amount of waste toner. Process cartridge.
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