JP2005055841A - Development method for image forming apparatus - Google Patents

Development method for image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2005055841A
JP2005055841A JP2003308011A JP2003308011A JP2005055841A JP 2005055841 A JP2005055841 A JP 2005055841A JP 2003308011 A JP2003308011 A JP 2003308011A JP 2003308011 A JP2003308011 A JP 2003308011A JP 2005055841 A JP2005055841 A JP 2005055841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
developing roller
layer thickness
developing
toner layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003308011A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4280585B2 (en
Inventor
Keisuke Isoda
桂輔 礒田
Yuji Kamiyama
雄二 神山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Document Solutions Inc
Original Assignee
Kyocera Mita Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Mita Corp filed Critical Kyocera Mita Corp
Priority to JP2003308011A priority Critical patent/JP4280585B2/en
Publication of JP2005055841A publication Critical patent/JP2005055841A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4280585B2 publication Critical patent/JP4280585B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a development method for an image forming apparatus, whereby, without making a development device complex, the thickness of a toner layer on the development roller is made constantly stabilized for a long time, and a stable image free from a density change is maintained. <P>SOLUTION: In order to detect the thickness of a toner layer on the development roller 2 on a photoreceptor drum 3, a toner layer thickness detection pattern is developed, the toner layer thickness detection pattern having a solid pattern using a toner layer 6 formed during the two rotations of the development roller 2 and a halftone pattern using a toner layer formed during the subsequent one rotation. A concentration sensor detects the toner concentration of the toner layer thickness detection pattern on the photoreceptor drum 3 or a toner layer thickness detection pattern on a transfer body obtained by the transfer of the toner layer thickness detection pattern on the photoreceptor drum 3. Then, control is performed so that the toner layer on the development roller 2 has a specific thickness according to the thus detected toner concentration. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像方法に係り、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにしたハイブリッド型現像装置を有する画像形成装置において、現像ローラ上のトナー層厚を常に安定させられるようにした画像形成装置における現像方法に関するものである。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a developing method in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, and a composite machine using an electrophotographic method, and more particularly, a two-component developer that charges a nonmagnetic toner using a magnetic carrier. In the image forming apparatus having a hybrid type developing device that holds only the charged toner on the developing roller and flies to the electrostatic latent image and develops the latent image, the toner on the developing roller The present invention relates to a developing method in an image forming apparatus in which the layer thickness can always be stabilized.

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像方式には、トナーと磁性キャリアを用いた2成分現像方式、絶縁トナーや導電トナーを用いた1成分現像方式、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにしたハイブリッド現像方式などがある。   Development methods in image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, and composite machines using electrophotography are two-component development methods using toner and a magnetic carrier, and one component using insulation toner and conductive toner. Development method, using a two-component developer that charges non-magnetic toner using a magnetic carrier, holds only the charged toner on the developing roller, and flies to the electrostatic latent image to develop the latent image There is a hybrid development method.

2成分現像方式は、キャリアによるトナーの帯電性に優れ、長寿命化が可能であると共にベタ画像の均一化などの利点がある反面、現像装置が大きく複雑になる、トナー飛散やキャリア引きが発生する、キャリアの耐久性によって画質が変化するなどの欠点がある。また1成分現像方式は、現像装置がコンパクトになってドット再現性に優れているが、現像ローラ、チャージローラの劣化のために耐久性が低く、現像装置を交換するため消耗品価格が高価になる、選択現像が発生するなどの欠点を有している。ハイブリッド現像方式は、ドット再現性に優れて長寿命化、高速の画像形成が可能な方式ではあるが、従来では、現像ゴーストの発生やトナー粒度分布の変化に伴って現像剤中に微粉トナーが増え、この微粉トナーによるキャリア表面が汚染されて帯電量が低下し、現像装置からのトナーの飛散、現像ローラ上への微粉トナーの付着などの問題があった。   The two-component development method has excellent toner chargeability with a carrier, and can have a long lifespan and has the advantage of uniform solid images, but the developing device becomes large and complicated, and toner scattering and carrier pulling occur. However, there is a drawback that the image quality changes depending on the durability of the carrier. In addition, the one-component development system has a compact developing device and excellent dot reproducibility, but has low durability due to deterioration of the developing roller and the charge roller, and the expendables are expensive because the developing device is replaced. There is a disadvantage that selective development occurs. The hybrid development method is a method that has excellent dot reproducibility and can achieve a long life and high-speed image formation. Conventionally, fine powder toner has been added to the developer due to the development ghost and the change in the toner particle size distribution. As a result, the surface of the carrier is contaminated with the fine powder toner, the charge amount is lowered, and there are problems such as scattering of the toner from the developing device and adhesion of the fine powder toner on the developing roller.

そしてハイブリッド現像方式は、従来、非接触の1成分現像の手段として検討されてきたが、近年、高速の画像形成が可能な現像方式として、特に感光体(感光体)上に複数のカラー画像を順次形成する1ドラム色重ね方式用としても検討されてきた。この方式では、感光体上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラー画像形成が可能であり、カラーの高画質化に対応する技術として注目されてきた。   The hybrid development method has been conventionally studied as a non-contact one-component development means. However, in recent years, as a development method capable of forming a high-speed image, a plurality of color images are formed on a photoconductor (photoconductor). It has also been examined for a one-drum color superposition method that is formed sequentially. In this method, it is possible to form a color image with little color misregistration by accurately superimposing toner on the photoconductor, and has been attracting attention as a technique for improving the color image quality.

しかしながらこの1ドラム色重ね方式では、使用する色数分の現像装置を感光体の周りに配置せねばならないから、感光体が大型になり、画像形成装置の小型化の妨げになる。そのため、使用するトナーの色に対応した複数の電子写真プロセス部材を並べて配置し、転写部材の送りに同期させてカラ−画像を形成して転写部材上で色重ねを行うタンデム方式が注目されてきた。しかしながらこの方式では、高速性に優れている利点があるものの、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置しなければならないために大型化する欠点を有していた。この対策として感光体同志の間隔を狭くし、小型化した画像形成ユニットを配置した小型タンデム型画像形成装置が提案されている。   However, in this one-drum color superposition method, since the developing devices for the number of colors to be used must be arranged around the photoconductor, the photoconductor becomes large, which hinders downsizing of the image forming apparatus. Therefore, a tandem method in which a plurality of electrophotographic process members corresponding to the color of the toner to be used are arranged side by side, a color image is formed in synchronization with the transfer of the transfer member, and the color is superimposed on the transfer member has attracted attention. It was. However, this method has the advantage of being excellent in high-speed performance, but has the disadvantage of increasing the size because the electrophotographic process members for each color must be arranged side by side. As a countermeasure, there has been proposed a small tandem type image forming apparatus in which the intervals between the photosensitive members are narrowed and a downsized image forming unit is arranged.

このように構成された小型のタンデム型画像形成装置においては、画像形成ユニットの幅方向のサイズを極小にするため、現像装置を縦型とすることが有利である。すなわち、感光体の上部方向に現像装置を配置することがレイアウト上望ましい。しかしながら従来の2成分現像方式では、このように現像装置を縦型に配置した場合、現像剤の還流、すなわち現像剤攪拌部から感光体に近接した現像部材への供給が複雑になり、装置の小型化に限界が生じると共に感光体へのキャリアの付着、トナーの飛散が避けられないという間題があった。   In the small tandem type image forming apparatus configured as described above, it is advantageous to make the developing device a vertical type in order to minimize the size of the image forming unit in the width direction. That is, it is desirable in terms of layout that the developing device is arranged in the upper direction of the photosensitive member. However, in the conventional two-component development system, when the developing device is arranged vertically as described above, the reflux of the developer, that is, the supply from the developer agitating unit to the developing member adjacent to the photosensitive member becomes complicated. There is a problem that there is a limit to downsizing and carrier adhesion to the photosensitive member and toner scattering are unavoidable.

他の方法として、キャリアを用いない1成分現像方式も提案されているが、現像ローラを感光体に接触する方式では感光体のトルク変動をきたし、タンデム型の弱点である色ずれを助長させてしまう欠点があった。また、感光体に非接触な方式では、トナーをチャージロールで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制していたため、トナーの添加剤がチャ−ジロールに付着して帯電能力が低下したり、規制ブレードにトナーが付着し層形成が不均一になってしまい、画像欠陥をきたすことがあった。   As another method, a one-component developing method that does not use a carrier has been proposed. However, the method in which the developing roller is in contact with the photosensitive member causes torque fluctuations of the photosensitive member, and promotes color misregistration that is a weak point of the tandem type. There was a drawback. In the non-contact system, the toner is charged by a charge roll and the layer thickness on the developing roller is regulated by an elastic regulating blade, so that the toner additive adheres to the charge roll and the charging ability is reduced. The toner may adhere to the regulation blade and the layer formation may become non-uniform, resulting in image defects.

そのため、これらの問題を解決する手段の一つとして、前記したハイブリッド現像方式が注目されてきた。すなわちハイブリッド現像方式では、現像ローラが感光体と非接触であるからトルク変動をきたすことがなく、ドット再現性に優れて長寿命化が可能な高速の画像形成装置が提供できる。   For this reason, the above-described hybrid development method has attracted attention as one means for solving these problems. That is, in the hybrid developing system, since the developing roller is not in contact with the photoconductor, torque fluctuation does not occur, and a high-speed image forming apparatus that has excellent dot reproducibility and can extend the life can be provided.

こういった技術に関する従来技術としては、特許文献1に静電潜像担持体に対して非接触に設置したドナーロール(現像ローラ)上に非磁性トナーで薄層を形成し、交流電界によって静電潜像担持体上の潜像に該トナーを飛翔させる提案がなされている。また特許文献2には、磁気ロールを用いて現像剤をドナーロールに進ませ、このドナーロール上にトナーを転移させてトナー層を形成する現像装置が示されている。   As a conventional technique related to such a technique, a thin layer is formed with a nonmagnetic toner on a donor roll (developing roller) placed in non-contact with an electrostatic latent image carrier in Patent Document 1, and static electricity is generated by an AC electric field. Proposals have been made to fly the toner onto the latent image on the electrostatic latent image carrier. Patent Document 2 discloses a developing device that forms a toner layer by using a magnetic roll to advance a developer to a donor roll and transferring toner onto the donor roll.

しかしながらこれらの提案では、2成分現像剤を採用してドナーロール上への薄層形成は可能なものの、トナーの帯電が高くなった場合にドナーロール上のトナーの分離が困難になり、強い交流電界が必要とされる。この電界が静電潜像担持体上のトナー層を乱してしまうので、色重ねなどには間題を有していた。そのため特許文献3には、ドナーロールと静電潜像担持体の間にワイヤからなる補助電極を設け、この補助電極に弱い交流電界を印加して現像されたトナーを乱さないようにした、いわゆるパウダ−クラウド現像法が提案されている。   However, although these proposals can use a two-component developer to form a thin layer on the donor roll, it becomes difficult to separate the toner on the donor roll when the charge of the toner becomes high, and strong AC An electric field is required. Since this electric field disturbs the toner layer on the electrostatic latent image carrier, there is a problem with color superposition and the like. Therefore, in Patent Document 3, an auxiliary electrode made of a wire is provided between a donor roll and an electrostatic latent image carrier, and a weak alternating electric field is applied to the auxiliary electrode so as not to disturb the developed toner. A powder cloud development method has been proposed.

そして理論面では、非特許文献1で東芝(株)から、2成分現像剤を用いた現像ローラ上のトナー層の形成についての報告がなされ、特許文献4に特許としての出願がある。   In terms of theory, Non-Patent Document 1 reports the formation of a toner layer on a developing roller using a two-component developer from Toshiba Corporation, and Patent Document 4 has a patent application.

また上記した従来の技術は、現像性の高いトナーの粗粉が選択的に静電潜像担持体に現像されやすく、連続印刷を行うと帯電性の高いトナーの微粉が現像スリーブに堆積して選択現像が起こりやすく、画像濃度の低下が生じる傾向があった。さらに、トナーの帯電制御が複雑で、静電潜像担持体に高い表面電位と大きな現像電界を印加することを必要としていた。そのため、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、その現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、前の現像画像の一部が次の現像時に残像(ゴースト)として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。さらに、高濃度の現像パターンを連続して印字した場合、描画後のトナーの需要と供給のバランスが悪く、現像ローラ上のトナー層形成が良好に行われず、画像濃度にムラが生じるなどの画像不均一性がおこりやすく、現像装置を小型化する場合の課題となっていた。   In the above-described conventional technique, coarse powder of highly developable toner is easily developed selectively on the electrostatic latent image carrier, and fine powder of highly chargeable toner accumulates on the developing sleeve when continuous printing is performed. There was a tendency for selective development to easily occur and a decrease in image density. Further, toner charge control is complicated, and it is necessary to apply a high surface potential and a large development electric field to the electrostatic latent image carrier. For this reason, when a toner consumption area and a non-consumption area are generated on the developing roller, a part of the previous developed image is subjected to the next development because of the variation in the toner adhesion state and the toner potential difference on the developing roller. There is a problem that a phenomenon that sometimes appears as an afterimage (ghost), that is, a so-called history phenomenon is likely to occur. Furthermore, when a high density development pattern is printed continuously, the balance between the demand and supply of toner after drawing is poor, the toner layer on the development roller is not well formed, and the image density is uneven. Non-uniformity is likely to occur, which has been a problem when the developing device is downsized.

これを防止し、現像ローラ上のトナーを確実に回収する方法として特許文献5には、専用の回収ロールを用いる提案がなされている。しかしながらこれらの方法は、複雑な機構が必要で小型の電子写真プロセスには実用化されていない。さらに磁気ブラシを用いた履歴現象の対応策として特許文献6に、磁気ロールの磁束密度の半値幅領域を広く設定することにより、現像ローラ上のトナーの回収と供給を図る提案がなされている。また、タンデム型の現像装置の制御方法として特許文献7には、転写工程を行っている画像形成部以外の画像形成部における現像装置の動作を停止させ、現像剤の劣化を防ぐようにした出願がなされている。   As a method for preventing this and reliably collecting the toner on the developing roller, Patent Document 5 proposes using a dedicated collecting roll. However, these methods require a complicated mechanism and have not been put to practical use in a small-sized electrophotographic process. Further, as a countermeasure against a hysteresis phenomenon using a magnetic brush, Patent Document 6 proposes to collect and supply the toner on the developing roller by setting a full width at half maximum of the magnetic flux density of the magnetic roll. Further, as a control method for a tandem developing device, Patent Document 7 discloses an application in which the operation of the developing device in the image forming unit other than the image forming unit performing the transfer process is stopped to prevent the deterioration of the developer. Has been made.

またこういったハイブリッド現像方式においては、選択現像による画像濃度低下、トナーを現像ローラに保持させたまま長時間放置することによる現像欠陥、画像劣化、現像ゴースト、トナー飛散、スリーブ付着などが生じるため、特許文献8(特許文献9)には、2成分現像剤による磁気ブラシを形成する磁気ロールと、この磁気ロールから供給されたトナーの薄層を担持するドナーロール(現像ローラ)と、このドナーロールと静電潜像担持体との間に設けられた電極とを有し、この電極には直流と交流からなるバイアスを、現像ローラには直流バイアスを、そして磁気ロールにはスイッチで異極性となる電圧に切り替えられるようにした直流バイアスを印加するよう構成し、コピーとコピーの間や紙間を利用して、電位差で現像ローラ上のトナーを磁気ロールに回収することで、トナーの帯電を安定化させて上記問題点を解決するようにしたハイブリッド型現像装置が示されている。   Also, in such a hybrid development system, image density lowering due to selective development, development defects, image deterioration, development ghost, toner scattering, sleeve adhesion, etc. caused by leaving the toner on the developing roller for a long time may occur. Patent Document 8 (Patent Document 9) discloses a magnetic roll for forming a magnetic brush using a two-component developer, a donor roll (developing roller) carrying a thin layer of toner supplied from the magnetic roll, and the donor. And an electrode provided between the roll and the electrostatic latent image carrier. The electrode has a DC and AC bias, the developing roller has a DC bias, and the magnetic roll has a different polarity by a switch. The developing roller is configured to apply a DC bias that can be switched to a voltage that becomes a difference between the copies and between the sheets and between the sheets. Toners by collecting the magnetic roll, the hybrid type developing device used to stabilize the charge of the toner so as to solve the above problems is shown.

また特許文献10には、前記特許文献8に示された現像ローラと静電潜像担持体との間に電極を設ける方式につき、電気的にバイアスされて張力のかかった電極線の振動による不均一な現像や、塵が瞬間的に電極に付着して現像ローラに条痕を生じさせる現象が生じるとして、電極を埋め込んだ現像ローラを用いたハイブリッド型現像装置が従来例として紹介され、さらにこの電極を埋め込んだ現像ローラを用いた場合でも、現像ローラ上に付着したキャリアの画像への付着、現像ローラに埋め込んだ電極が所定間隔を持っているため静電潜像担持体へのトナー供給効率が悪く、画像比率が高い画像を連続して現像処理した場合に画像抜けを生じる現象、磁気ロールと現像ローラへ印加する交番バイアスで選択現像が生じ、画質低下、濃度低下を生じる現象などを防止するようにしたハイブリッド型現像装置が示されている。   Patent Document 10 discloses a method in which an electrode is provided between the developing roller and the electrostatic latent image carrier shown in Patent Document 8 and is not caused by vibration of an electrically biased and tensioned electrode wire. As a result of uniform development and the phenomenon that dust instantaneously adheres to the electrode and causes streaks on the developing roller, a hybrid type developing device using a developing roller with an embedded electrode was introduced as a conventional example. Even when using a developing roller with an embedded electrode, the carrier adhering to the developing roller adheres to the image, and the electrode embedded in the developing roller has a predetermined interval, so the toner supply efficiency to the electrostatic latent image carrier Phenomenon that causes poor image quality when images with a high image ratio are continuously developed, selective development occurs due to alternating bias applied to the magnetic roll and the developing roller, resulting in lower image quality and lower density Hybrid type developing apparatus such as to prevent a phenomenon causing is shown.

しかしながら前記特許文献3に記載されたパウダークラウド現像法は、補助電極のワイヤが非常に汚れやすく、また、振動による画像劣化等が発生するため、あまり一般的な方法とはなっていない。さらに特許文献5、特許文献6などに示された装置も、トナーの掻き取り装置や回収ロールの設置が必要であったり、特別な回収バイアスの印加などによってトナーのストレスが増し、トナーの耐久性能劣化の要因になったり、次の現像タイミングでの現像ローラの層形成に時間を要し、高速性を損なったりしていた。また長期使用時に、キャリアの耐久性能劣化によってトナーの帯電性が変化し、現像ローラ上のトナーの帯電特性が大きく変化して補給トナーや回収トナーの帯電の分布が広くなり、帯電不良によるトナーの飛散やカブリの原因になっていた。さらに劣化したキャリアの交換の煩わしさがあり、実用にはいたっていないのが実情である。   However, the powder cloud development method described in Patent Document 3 is not a very general method because the wire of the auxiliary electrode is very easily contaminated and image degradation due to vibration occurs. Further, the devices shown in Patent Document 5, Patent Document 6 and the like also require the installation of a toner scraping device and a recovery roll, or the toner stress increases due to the application of a special recovery bias, etc. It becomes a factor of deterioration, and it takes time to form a layer of the developing roller at the next development timing, thereby impairing the high speed. In addition, during long-term use, the chargeability of the toner changes due to the deterioration of the durability of the carrier, the charging characteristics of the toner on the developing roller change significantly, and the distribution of the charge of the replenishment toner and the recovered toner becomes wider. It was a cause of scattering and fogging. Furthermore, there is a troublesome replacement of a deteriorated carrier, and the actual situation is not practical.

また、タンデム型の現像装置の制御方法としての特許文献7に示された装置は、転写工程を行っている画像形成部以外の現像装置の動作を停止させたり、現像ローラと磁気ロール間に印加する高圧を高周波数で切り替える装置や制御が必要であり、高価にならざるを得ないと共に、現像装置はトナーロールや磁気ロール、及び撹拌部材を横に並べた構成となっており、小型化が難しいという欠点がある。   The device disclosed in Patent Document 7 as a control method for a tandem developing device stops the operation of the developing device other than the image forming unit performing the transfer process, or is applied between the developing roller and the magnetic roll. It is necessary to control and switch the high pressure at a high frequency, and it must be expensive, and the developing device has a configuration in which a toner roll, a magnetic roll, and a stirring member are arranged side by side. There is a drawback that it is difficult.

また、特許文献8(特許文献9)、特許文献10に示された装置も、特許文献8のものは前記したパウダークラウド現像法であって、補助電極のワイヤが非常に汚れやすく、振動による画像劣化等が発生する。さらに特許文献10に示された装置も、現像ローラに電極を埋め込む必要があると共にこの電極にACとDCを重畳したバイアスを供給するためのブラシ電極が必要な複雑な構成であり、電極が周方向に断続していると共に、ブラシ電極が何らかの理由で汚れたり振動などでトナーが固着し、現像ローラの電極に接触できなくなると全くトナーの制御ができなくなる。   Further, the devices disclosed in Patent Document 8 (Patent Document 9) and Patent Document 10 are also the above-described powder cloud developing method in which the wire of the auxiliary electrode is very dirty and the image caused by vibration. Deterioration occurs. Furthermore, the apparatus disclosed in Patent Document 10 also has a complicated configuration in which an electrode needs to be embedded in the developing roller and a brush electrode for supplying a bias in which AC and DC are superimposed on the electrode is necessary. In addition, the toner is fixed due to dirt or vibration for some reason, and the toner cannot be controlled at all.

さらに、特許文献8(特許文献9)、特許文献10に示された装置においては、画像形成完了時に現像ローラから磁気ロールへトナーを回収し、再度の画像形成に際してスイッチを切り替え、磁気ロールから現像ローラへトナーを移動させる方向の直流バイアスを印加するようにしているが、トナーを磁気ロール側から現像ローラに再供給する際、図9におけるAのラインで示したように、現像ローラ上に何もトナー層がないと最初の1周目で形成される層厚が薄くなる。そのため、トナー層形成の2周目である程度の厚さの層が形成されても、その状態で高濃度の印字を行った場合、形成されたトナーが殆ど使用されてしまい、次の3周目の印字は、図9におけるBのラインのようにトナー層厚が薄い状態で印字がされて、その分、イメージ先端の画像濃度が低下することがある。またこういった現象は、現像ローラへの再供給時だけでなく、現像開始時にも生じることがあり、さらに、温度や湿度などの周囲環境の変動によっても生じることがある。   Further, in the apparatuses disclosed in Patent Document 8 (Patent Document 9) and Patent Document 10, toner is collected from the developing roller to the magnetic roll when image formation is completed, and the switch is switched when the image is formed again, and development is performed from the magnetic roll. A DC bias in the direction of moving the toner is applied to the roller. However, when the toner is re-supplied from the magnetic roll side to the developing roller, as shown by the line A in FIG. If there is no toner layer, the thickness of the layer formed in the first round becomes thin. Therefore, even if a layer having a certain thickness is formed in the second round of toner layer formation, when high density printing is performed in that state, the formed toner is almost used, and the next third round is used. Is printed with the toner layer being thin like the line B in FIG. 9, and the image density at the leading edge of the image may be reduced accordingly. Such a phenomenon may occur not only at the time of resupply to the developing roller but also at the start of development, and may also occur due to fluctuations in the surrounding environment such as temperature and humidity.

そのため特許文献11、特許文献12には、1成分現像剤を用いた現像装置ではあるが、現像ローラから中間ローラを介して感光体上の潜像を現像するようにした画像形成装置においては、耐久において現像装置内の添加剤量の増加、逆極性に帯電したトナー、帯電極性を持たないトナー、帯電が低いトナーが増加などにより、トナーの流動性が悪くなって黒ベタ濃度の低下や細線の欠落、感光体の地肌汚れなどの不具合が発生するため、感光体上のトナー濃度、現像ローラと中間ローラの表面電位などを検出し、画像濃度が所定値以下になったときは現像ローラへのバイアスを変化させて中間ローラに付着させるトナー量を増加させたり、現像ローラと中間ローラとの電位差を設定し、逆極性トナーなどが転移しないようにした現像装置が示されている。   For this reason, Patent Document 11 and Patent Document 12 describe a developing device using a one-component developer, but in an image forming apparatus that develops a latent image on a photosensitive member from a developing roller via an intermediate roller, Durability increases the amount of additives in the developing device, increases the number of toners that are charged with opposite polarity, toner that does not have a charging polarity, and toner that has a low charge. The toner density on the photoconductor, the surface potential of the developing roller and the intermediate roller, etc. are detected, and when the image density falls below the predetermined value, the developing roller is inspected. A developing device that increases the amount of toner that adheres to the intermediate roller by changing the bias of the toner and sets the potential difference between the developing roller and the intermediate roller so that the reverse polarity toner does not transfer. It is.

また特許文献13には、1成分現像剤を用い、トナーを現像ローラで搬送して現像するようにした現像方法において、印字に使用されないトナーはリセットローラで掻き落とすようにしているが、かなりの量のトナーが残り、ドクターブレードに搬送されるために新しいトナーとの帯電量が異なる現象が生じ、残像が発生していたため、印字領域と非印字領域とで、ドクターブレード、リセットローラなどに印加する電圧を異ならせ、トナーの帯電量が一定となるようにした現像方法が示されている。   In Patent Document 13, in a developing method in which a one-component developer is used and toner is transported and developed by a developing roller, toner that is not used for printing is scraped off by a reset roller. Because the amount of toner remains and is transported to the doctor blade, the charge amount of the new toner differs, resulting in an afterimage. Apply to the doctor blade, reset roller, etc. in the print area and non-print area. A developing method is shown in which the voltage to be applied is made different so that the charge amount of the toner becomes constant.

さらに特許文献14には、画像形成装置における感光体ドラムは、露光によって感度特性が変化していく場合があるため、定期的に感光体の表面電位や画像濃度を検出し、トナー濃度が所定値となるよう感光体帯電出力設定、現像ローラ現像電圧出力設定を最適化する画像調整プロセス制御手段を設け、プリント枚数が所定値になる毎に画像調整プロセスモードを実行し、調整後の出力値を不揮発性メモリに記録するようにした画像形成装置が示されている。   Further, in Patent Document 14, since the sensitivity characteristics of the photosensitive drum in the image forming apparatus may change due to exposure, the surface potential and image density of the photosensitive member are periodically detected, and the toner density is a predetermined value. An image adjustment process control means for optimizing the photosensitive member charging output setting and the developing roller development voltage output setting is provided so that the image adjustment process mode is executed every time the number of printed sheets reaches a predetermined value, and the adjusted output value is set. An image forming apparatus configured to record in a non-volatile memory is shown.

米国特許第3,866,574号公報U.S. Pat. No. 3,866,574 米国特許第3,929,098号公報U.S. Pat. No. 3,929,098 特開平3−113474号公報JP-A-3-113474 特開昭59−121077号JP 59-121077 特開2000−81788公報JP 2000-81788 A 特開平7−128983号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-128983 特開昭63−249164号公報JP 63-249164 A 特開平7−72733号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-72733 USP5,420,375号公報USP 5,420,375 publication 特開2000−250294号公報JP 2000-250294 A 特開平7−261468号公報JP-A-7-261468 特開平8−202159号公報JP-A-8-202159 特開平9−329958号公報JP-A-9-329958 特開2003−84513公報JP 2003-84513 A 電子写真学会誌第19巻第2号(1981)第44頁〜第51頁、 「タッチダウン現像法」東芝(株)、保坂靖夫、米田等The Journal of the Electrophotographic Society, Vol. 19, No. 2 (1981), pp. 44-51, “Touchdown Development”, Toshiba Corporation, Ikuo Hosaka, Yoneda, etc.

しかしながら特許文献11、12、13に示された装置は、ハイブリッド現像装置とは異なる1成分現像剤を用いた現像装置であってトナーを感光体に対面した現像ローラに保持させるプロセスが異なり、画像形成完了時に現像ローラから磁気ロールへトナーを回収し、画像形成に当たって再度現像ローラ上にトナー層を形成するなどのことは行っておらず、また特許文献14に示された装置も、感光体ドラムの感度特性の変化に対処するようにしたものであって、前記図9で説明したような、現像ローラ上に何もトナー層がないと最初の1周目で形成される層厚が薄くなるといった現象に対する対策とはならない。   However, the apparatuses shown in Patent Documents 11, 12, and 13 are developing apparatuses using a one-component developer different from the hybrid developing apparatus, and the process for holding the toner on the developing roller facing the photoconductor is different. When the formation is completed, the toner is collected from the developing roller to the magnetic roll, and the toner layer is not formed again on the developing roller upon image formation. The apparatus disclosed in Patent Document 14 is also a photosensitive drum. In this case, if there is no toner layer on the developing roller as described in FIG. 9, the layer thickness formed in the first round becomes thin. It is not a measure against such a phenomenon.

上記の事情に鑑み本発明は、現像装置を複雑にすることなく、長期にわたって現像ローラ上のトナー層厚を常に安定させ、濃度変化のない安定した画像を維持するための画像形成装置における現像方法を提供することが課題である。   SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention provides a developing method in an image forming apparatus for constantly stabilizing the toner layer thickness on the developing roller over a long period of time and maintaining a stable image without density change without complicating the developing apparatus. It is a problem to provide.

上記課題を解決するため本発明においては、
キャリアとトナーからなる2成分現像剤を帯電させて現像剤搬送用磁気ロールに磁気ブラシとして保持させ、該磁気ブラシから現像ローラへトナーを搬送する搬送バイアスとを利用して現像ローラ表面にトナーのみの薄層を形成し、前記現像ローラと静電潜像担持体の間に印加した現像バイアスによって静電潜像担持体上の潜像の現像を行うと共に、所定時期に、前記搬送バイアスを変化させて前記現像ローラ上の残留トナーを前記磁気ロールに回収するようにした画像形成装置における現像方法において、
前記静電潜像担持体上に、前記現像ローラ上のトナー層厚を検知するため、前記現像ローラの現像バイアスを印加し始めてから2周目に形成されたトナー層を用いたベタパターンと、次の1回転の間に形成されたトナー層を用いたハーフトーンパターンとを配したトナー層厚検知用パターンを顕像化させ、該静電潜像担持体上のトナー層厚検知用パターン、または前記静電潜像担持体上のトナー層厚検知用パターンを転写された転写体上のトナー層厚検知用パターンにおけるトナー濃度を濃度センサにより検出し、該検出したトナー濃度によって前記現像ローラ上のトナー層を所定層厚に制御するようにしたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the present invention,
A two-component developer consisting of a carrier and toner is charged and held as a magnetic brush on a magnetic roller for developer conveyance, and only toner is applied to the surface of the developing roller using a conveyance bias for conveying toner from the magnetic brush to the developing roller. The latent image on the electrostatic latent image carrier is developed by a developing bias applied between the developing roller and the electrostatic latent image carrier, and the transport bias is changed at a predetermined time. In the developing method in the image forming apparatus, the residual toner on the developing roller is collected on the magnetic roll.
In order to detect the toner layer thickness on the developing roller on the latent electrostatic image bearing member, a solid pattern using a toner layer formed in the second turn after starting to apply the developing bias of the developing roller; A toner layer thickness detection pattern on which a halftone pattern using a toner layer formed during the next rotation is arranged, and a toner layer thickness detection pattern on the electrostatic latent image carrier; Alternatively, the toner density in the toner layer thickness detection pattern on the transfer body onto which the toner layer thickness detection pattern on the electrostatic latent image carrier is transferred is detected by a density sensor, and the detected toner density is used to detect the toner density on the developing roller. The toner layer is controlled to have a predetermined layer thickness.

そして、前記検出したトナー濃度により行う前記現像ローラ上のトナー層厚を所定層厚にする制御は、前記磁気ブラシから現像ローラへトナーを搬送する搬送バイアスを制御して行うようにする。   Then, the control of making the toner layer thickness on the developing roller based on the detected toner density a predetermined layer thickness is performed by controlling a transport bias for transporting toner from the magnetic brush to the developing roller.

また、前記検出したトナー濃度により行う前記現像ローラ上のトナー層厚を所定層厚にする制御は、前記ハーフトーンパターンにおけるトナー濃度を検知し、前記磁気ブラシから現像ローラへトナーを搬送する搬送バイアスを制御しておこなう。   Further, the control to make the toner layer thickness on the developing roller a predetermined layer thickness based on the detected toner concentration detects the toner concentration in the halftone pattern and conveys the toner from the magnetic brush to the developing roller. To control.

また、前記トナー層厚検知用パターンにおけるハーフトーンパターンは、印字率10乃至40%の間、好ましくは印字率が略25%のパターンであり、前記濃度センサは、反射型濃度センサであることが好ましい。   The halftone pattern in the toner layer thickness detection pattern is a pattern with a printing rate of 10 to 40%, preferably a printing rate of approximately 25%, and the density sensor is a reflective density sensor. preferable.

このように、静電潜像担持体上に現像ローラ上のトナー層厚を検知するため、現像ローラの現像バイアスを印加し始めてから2周目に形成されたトナー層を用いたベタパターンと、次の1回転の間に形成されたトナー層を用いたハーフトーンパターンとを配したトナー層厚検知用パターンを顕像化させ、この静電潜像担持体上のトナー層厚検知用パターン、または静電潜像担持体上のトナー層厚検知用パターンを転写された転写体上のトナー層厚検知用パターンにおけるトナー濃度を濃度センサにより検出し、該検出したトナー濃度によって前記現像ローラ上のトナー層を所定層厚に制御するようにしたことにより、ベタパターン形成で消費された現像ローラ上のトナー層が、次の1回転の間にどの程度の層厚で形成されるかをハーフトーンパターンで構成された層厚検知用パターンによって確実に知ることができ、それによって現像ローラ上のトナー層厚を制御することで、常に一定した適切な層厚制御をおこなうことができる現像方法を提供できる。   As described above, in order to detect the toner layer thickness on the developing roller on the electrostatic latent image carrier, a solid pattern using the toner layer formed in the second turn from the start of applying the developing bias of the developing roller; A toner layer thickness detection pattern having a halftone pattern using a toner layer formed during the next one rotation is visualized, and a toner layer thickness detection pattern on the electrostatic latent image carrier; Alternatively, the toner density in the toner layer thickness detection pattern on the transfer body onto which the toner layer thickness detection pattern on the electrostatic latent image carrier is transferred is detected by a density sensor, and the detected toner density on the developing roller is detected. By controlling the toner layer to a predetermined layer thickness, the toner layer on the developing roller that has been consumed in the formation of the solid pattern is formed with a halftone to which layer thickness is formed during the next one rotation. Providing a developing method that can be surely known by the layer thickness detection pattern composed of turns, and thereby controlling the toner layer thickness on the developing roller, so that constant and appropriate layer thickness control can be performed at all times. it can.

そして、前記検出したトナー濃度により行う前記現像ローラ上のトナー層厚を所定層厚にする制御は、前記磁気ブラシから現像ローラへトナーを搬送する搬送バイアスを制御して行うことにより、簡単な構成で適切な層厚制御をおこなうことができる。   The control of making the toner layer thickness on the developing roller a predetermined layer thickness based on the detected toner density is performed by controlling the transport bias for transporting the toner from the magnetic brush to the developing roller. With this, appropriate layer thickness control can be performed.

また、前記検出したトナー濃度により行う前記現像ローラ上のトナー層厚を所定層厚にする制御は、前記ハーフトーンパターンにおけるトナー濃度を検知し、前記磁気ブラシから現像ローラへトナーを搬送する搬送バイアスを制御しておこなうことにより、ハーフトーンパターンは濃度センサによる濃度の検出に最適であり、微妙な濃度変化に対応できるから、環境変動に依存しない、常に安定した出力画像が得られる画像形成装置における現像方法を提供できる。   Further, the control to make the toner layer thickness on the developing roller a predetermined layer thickness based on the detected toner concentration detects the toner concentration in the halftone pattern and conveys the toner from the magnetic brush to the developing roller. Since the halftone pattern is optimal for density detection by the density sensor and can cope with subtle density changes, the image forming apparatus can always obtain a stable output image independent of environmental fluctuations. A development method can be provided.

さらに、前記トナー層厚検知用パターンにおけるハーフトーンパターンは、印字率10乃至40%の間、好ましくは印字率が略25%のパターンとすることで、濃度の検知をより確実にし、前記濃度センサを、反射型濃度センサとすることにより、簡単にトナー濃度を検出することができる。   Further, the halftone pattern in the toner layer thickness detection pattern is a pattern having a printing rate of 10 to 40%, preferably a printing rate of approximately 25%, thereby making it possible to detect the density more reliably. By using a reflection type density sensor, the toner density can be easily detected.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等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に限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.

図1は本発明になる現像方法を実施する画像形成装置の一実施例の模式図、図2は本発明になる現像方法を実施するハイブリッド型現像装置の概略構成図、図3は本発明になる画像形成装置における現像装置の現像ローラ上に形成されるトナー層の厚さと現像ローラの回転数の関係を説明するための図、図4は本発明になる画像形成装置における現像方法のフロー図、図5は濃度センサ出力値と現像ローラ上のトナー層厚の関係を示したグラフ、図6はトナー濃度センサの一概略構成例、図7は印字率とトナー濃度センサ出力電圧との関係を示したグラフ、図8は本発明になる現像方法に用いる像担持体上に設けるトナー層厚検知用パターンの一実施例である。   FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of an image forming apparatus that performs the developing method according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a hybrid developing apparatus that performs the developing method according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining the relationship between the thickness of the toner layer formed on the developing roller of the developing device and the rotation speed of the developing roller in the image forming apparatus, and FIG. 4 is a flowchart of the developing method in the image forming apparatus according to the present invention. 5 is a graph showing the relationship between the density sensor output value and the toner layer thickness on the developing roller, FIG. 6 is a schematic configuration example of the toner density sensor, and FIG. 7 is the relationship between the printing rate and the toner density sensor output voltage. FIG. 8 shows an example of a toner layer thickness detection pattern provided on the image carrier used in the developing method according to the present invention.

図中1は非磁性金属材料で円筒状に形成され、内部に複数の固定磁石が配設されて該固定磁石の周囲を回転可能としたスリーブ状の磁気ロール、2は磁気ロール1上に形成される磁気ブラシによってトナーの薄層を形成される現像ローラ、3は感光体(静電潜像担持体)ドラム、4は現像剤を構成するキャリア、5は同じくトナー、6は現像ローラ2上に形成されたトナー薄層、7aは現像ローラ2へ直流(DC)バイアスVdc1を印加する電源、7bは同じく現像ローラ2へ交流(AC)バイアスVacを印加する電源、8は磁気ロール1へ直流(DC)バイアスVdc2を印加する電源、9は磁気ロール1上に形成された磁気ブラシの高さを一定に保つための穂切りブレード、20は画像形成装置、50Aは画像形成装置20のブラック用現像装置、50Bは同じくイエロー用現像装置、50Cは同じくシアン用現像装置、50Dは同じくマゼンタ用現像装置、53は記録紙を収容した給紙カセット、54は記録紙を搬送するための無端状ベルト、56は感光体ドラム3を帯電するための帯電器、57は帯電された感光体ドラム3を露光して潜像を形成するための露光器、58は現像されたトナー像を記録紙に転写するための転写装置、59はトナー像を転写された記録紙上のトナー像を定着するための定着装置、60はトナー、61はLEDなどを用いた発光素子、62は発光素子61からの光を、トナー60がある感光体ドラム3方向と、この発光素子61の発光量を検出し、フィードバック回路により光量を一定に保つためのモニタ用受光素子1(Photo Detector)63方向に向かわせるためのビームスプリッター1(Beam Splitter)、64は感光体ドラム3上のトナー60で反射された光を、受光素子3(Photo Detector)65、受光素子2(Photo Detector)66に分けるためのビームスプリッター2(Beam Splitter)である。なお、タンデム型画像形成装置においては、感光体ドラム(静電潜像担持体)3の周りに設置する帯電器56、露光器57、現像装置50、転写装置58、クリーニング装置などをコンパクトに設計することが重要であり、本発明においては、現像装置50は感光体ドラム3に対して隣接し、略垂直の方向に配置される。 In the figure, reference numeral 1 denotes a non-magnetic metal material formed in a cylindrical shape, and a plurality of fixed magnets are disposed therein so that the periphery of the fixed magnet can be rotated, and a sleeve-shaped magnetic roll 2 is formed on the magnetic roll 1 Developing roller on which a thin layer of toner is formed by a magnetic brush, 3 is a photoreceptor (electrostatic latent image carrier) drum, 4 is a carrier constituting a developer, 5 is toner, and 6 is on the developing roller 2 7a is a power source for applying a direct current (DC) bias Vdc1 to the developing roller 2, 7b is a power source for applying an alternating current (AC) bias Vac to the developing roller 2, and 8 is a magnetic roll 1. A power source for applying a direct current (DC) bias V dc2 to 9, 9 a spike cutting blade for keeping the height of the magnetic brush formed on the magnetic roll 1 constant, 20 an image forming apparatus, and 50 A an image forming apparatus 20 Bra Development device 50C, also yellow development device 50B, cyan development device 50C, magenta development device 50D, 53 paper feed cassette containing recording paper, 54 endless for conveying recording paper , 56 is a charger for charging the photosensitive drum 3, 57 is an exposure device for exposing the charged photosensitive drum 3 to form a latent image, and 58 is a developed toner image on recording paper. 59, a fixing device for fixing the toner image on the recording paper to which the toner image is transferred, 60, a toner, 61, a light emitting element using an LED or the like, and 62, a light emitting element from the light emitting element 61. The light receiving element 1 for monitoring (Photo Det) for detecting light in the direction of the photosensitive drum 3 with the toner 60 and the light emission amount of the light emitting element 61 and keeping the light quantity constant by a feedback circuit. ctor) Beam splitter 1 (Beam Splitter) 64 for directing in the direction of 63, light reflected by the toner 60 on the photosensitive drum 3, light receiving element 3 (Photo Detector) 65, light receiving element 2 (Photo Detector) This is a beam splitter 2 (Beam Splitter). In the tandem type image forming apparatus, the charger 56, the exposure device 57, the developing device 50, the transfer device 58, the cleaning device and the like installed around the photosensitive drum (electrostatic latent image carrier) 3 are designed in a compact manner. In the present invention, the developing device 50 is adjacent to the photosensitive drum 3 and is disposed in a substantially vertical direction.

このうち感光体ドラム(静電潜像担持体)3の材料としては、アモルファスシリコン(a−Si)感光体、有機感光体(OPC)などを用いることができる。正帯電有機感光体(正OPC)は、オゾンなどの発生が少なくて帯電が安定しており、特に単層構造の正帯電有機感光体は、長期にわたる使用によって膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適である。そして、正帯電有機感光体を長寿命のシステムに用いる場合、膜厚を20μmから40μm程度に設定することが好ましい。20μm以下の場合は、膜厚が減少して10μm程度になったときに絶縁破壊によって黒点の発生が目だってくる。また、40μm以上とした場合は感度が低下し、画像濃度低下の要因となる。   Among these, as a material of the photosensitive drum (electrostatic latent image carrier) 3, an amorphous silicon (a-Si) photosensitive member, an organic photosensitive member (OPC), or the like can be used. Positively charged organic photoconductors (positive OPCs) generate less ozone and have a stable charge. In particular, positively charged organic photoconductors with a single layer structure are sensitive even when their film thickness changes over time. Since there is little change in characteristics and the image quality is stable, it is suitable for a long-life system. When the positively charged organic photoconductor is used in a long-life system, the film thickness is preferably set to about 20 μm to 40 μm. In the case of 20 μm or less, black spots are noticeably generated due to dielectric breakdown when the film thickness is reduced to about 10 μm. On the other hand, when the thickness is 40 μm or more, the sensitivity is lowered, which causes a reduction in image density.

露光器57は、半導体レーザ、もしくはLEDを用いることができる。正帯電有機感光体を用いた場合は770nm付近の波長が有効であり、アモルファスシリコン感光体の場合は685nm付近の波長が有効である。以下本発明においては、感光体ドラム3として正帯電有機感光体を用い、露光器57の光源としてLEDを用いた場合を例に説明してゆく。   The exposure device 57 can use a semiconductor laser or an LED. When a positively charged organic photoconductor is used, a wavelength around 770 nm is effective, and when an amorphous silicon photoconductor is used, a wavelength around 685 nm is effective. Hereinafter, in the present invention, a case where a positively charged organic photoreceptor is used as the photoreceptor drum 3 and an LED is used as a light source of the exposure device 57 will be described as an example.

現像ローラ2の最表面は、均一な導電性のアルミニウム、SUS、導電樹脂被覆などからなるスリーブで構成する。そしてそのシャフト部には、直流(DC)バイアス(Vdc1)7a、交流(AC)バイアス7bを接続し、回転する現像ローラ2と感光体ドラム3、及び磁気ロール1との間にこの直流と交流を重畳したバイアスが作用するようにする。そして、この交流バイアス7bが供給する交流成分は、デューティ(Duty)比を50%以下の矩形波で構成する。本発明においては、一例として直流バイアス(Vdc1)7aを100V、交流バイアス7bをVppが1.5kV、周波数3.0kHz、デューティ(Duty)
比30%に設定した。このように直流バイアス(Vdc1)7aと交流バイアス7bを現像ローラ2に直接印加することによって、現像時に現像ローラ2と感光体ドラム3、及び、磁気ロール1との間に鋭いバイアス成分を印加することができ、現像開始時のトナー層形成の反応を良くすることができる。また、感光体ドラム3上の潜像に対して良好な現像性と共に、磁気ロール1に対してのトナー薄層6の回収性が高まり、連続印字の安定性が改善される。感光体ドラム3と現像ローラ2との間隔は、一例として約250μmとしてこの間にワイヤ電極等は用いない。
The outermost surface of the developing roller 2 is composed of a sleeve made of uniform conductive aluminum, SUS, conductive resin coating, or the like. A direct current (DC) bias (V dc1 ) 7 a and an alternating current (AC) bias 7 b are connected to the shaft portion, and this direct current is connected between the rotating developing roller 2, the photosensitive drum 3, and the magnetic roll 1. A bias with superimposed alternating current is applied. The AC component supplied by the AC bias 7b is a rectangular wave having a duty ratio of 50% or less. In the present invention, as an example, DC bias (V dc1 ) 7a is 100V, AC bias 7b is Vpp 1.5kV, frequency 3.0kHz, duty (Duty).
The ratio was set to 30%. In this way, a direct bias (V dc1 ) 7 a and an AC bias 7 b are directly applied to the developing roller 2 to apply a sharp bias component between the developing roller 2, the photosensitive drum 3, and the magnetic roll 1 during development. It is possible to improve the reaction of forming the toner layer at the start of development. In addition to good developability for the latent image on the photosensitive drum 3, the recoverability of the toner thin layer 6 with respect to the magnetic roll 1 is enhanced, and the stability of continuous printing is improved. As an example, the interval between the photosensitive drum 3 and the developing roller 2 is about 250 μm, and no wire electrode or the like is used between them.

トナー5は、選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナーの粒度分布の広がりはコールカウンターで測定され、粒度分布の広がりは、その体積分布平均粒径と個数分布平均粒径の比でもって表現される。選択現像を防止するためにはその比率を小さくすることが重要である。分布が広いと、連続印刷時に現像ローラ2に比較的粒度の小さなトナーが堆積し、現像性を低下させる。本発明においては、正帯電のトナーを用いる場合を一例として説明するが、前記したバイアスとの関係を逆にすることで、負帯電のトナーを用いた場合でも同様に構成できることは自明である。   It is important to define the particle size distribution of the toner 5 in order to avoid selective developability. In general, the spread of the particle size distribution of the toner is measured by a coal counter, and the spread of the particle size distribution is expressed by a ratio between the volume distribution average particle size and the number distribution average particle size. In order to prevent selective development, it is important to reduce the ratio. When the distribution is wide, toner having a relatively small particle size accumulates on the developing roller 2 during continuous printing, and developability is deteriorated. In the present invention, the case where positively charged toner is used will be described as an example. However, it is obvious that the same configuration can be obtained even when negatively charged toner is used by reversing the relationship with the bias described above.

キャリア4としては、マグネタイトキャリア、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライトなどを用いることができ、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。本発明では一例として、体積固有抵抗が10Ωcmにシリコーン樹脂被覆をし、飽和磁化が40emu/g、平均粒径35μmのフェライトキャリアを用いた。平均粒度が50μmを超えるとキャリアのストレスが増大すると共にトナー濃度を上げられず、現像ローラ2へのトナー供給量が減少する。これらのキャリアをそのまま用いても良いが、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。 As the carrier 4, a magnetite carrier, a Mn-based ferrite, a Mn-Mg-based ferrite, or the like can be used, and the carrier 4 can be used after being surface-treated within a range that does not increase an appropriate resistance value. In the present invention, as an example, a ferrite carrier having a volume resistivity of 10 8 Ωcm 3 and a saturation magnetization of 40 emu / g and an average particle size of 35 μm was used. If the average particle size exceeds 50 μm, the carrier stress increases and the toner density cannot be increased, and the amount of toner supplied to the developing roller 2 decreases. These carriers may be used as they are, but they can also be used after being surface-treated within a range in which an appropriate resistance value is not increased.

現像ローラ上のトナー薄層6の飽和トナー量は、直流バイアス(Vdc2)8と直流バイアス(Vdc1)7aの差によって決定される。直流バイアス(Vdc1)7aを150V、直流バイアス(Vdc2)8の値を400Vに設定すると、現像ローラの2周目で約1.0mg/cmのトナー層が得られる。トナー層6の厚さの調整は、基本的には|(Vdc2)−(Vdc1)|の電位差によって得られるが、トナーの帯電量や磁気ロールの磁極の強さなどの要因も寄与する場合がある。トナー層6の厚さは、直流バイアス(Vdc2)8の値を画像データによって変化させると均一な画像を得ることができる。 The saturated toner amount of the toner thin layer 6 on the developing roller is determined by the difference between the DC bias (V dc2 ) 8 and the DC bias (V dc1 ) 7a. When the DC bias (V dc1 ) 7a is set to 150 V and the value of the DC bias (V dc2 ) 8 is set to 400 V, a toner layer of about 1.0 mg / cm 2 is obtained on the second turn of the developing roller. The adjustment of the thickness of the toner layer 6 is basically obtained by a potential difference of | (V dc2 ) − (V dc1 ) |, but factors such as the toner charge amount and the magnetic pole magnetic pole strength also contribute. There is a case. Regarding the thickness of the toner layer 6, a uniform image can be obtained by changing the value of the DC bias (V dc2 ) 8 according to the image data.

トナー層6が0.5mg/cm以下と薄すぎると高濃度画像が連続した場合の濃度の追随性が低下し、画像ムラが発生しやすくなり、トナー層が1.5mg/cmを超えて厚すぎると現像ゴーストが目立ち、トナー飛散が目立つ傾向がある。トナー薄層6の厚さは、トナーの帯電量によっても左右され、トナー帯電量が10μC/g以下、特に5μC/g以下と低いとトナー層厚が厚くなり、飛散が増大する。一方、トナー帯電量が20μC/g以上になるとトナー層厚が薄くなり、帯電が上昇してトナーの現像性が低下する。 If the toner layer 6 is too thin at 0.5 mg / cm 2 or less, the followability of the density when a high-density image continues is reduced, and image unevenness is likely to occur, and the toner layer exceeds 1.5 mg / cm 2 . If it is too thick, the development ghost is noticeable and the toner scattering tends to be noticeable. The thickness of the toner thin layer 6 depends on the charge amount of the toner. When the toner charge amount is as low as 10 μC / g or less, particularly 5 μC / g or less, the toner layer thickness increases and scattering increases. On the other hand, when the toner charge amount is 20 μC / g or more, the thickness of the toner layer becomes thin, the charge increases, and the developability of the toner decreases.

連続印刷での画像濃度を安定させるためには、印刷データによって定期的に現像ローラ2からトナー6を剥ぎ取り、リフレッシュする必要がある。これは、現像終了時に交流(AC)バイアス(Vac)7bを印加したまま、直流(DC)バイアス(Vdc2)8を変化させて現像ローラ上のトナー薄層6を磁気ブラシ10に回収する。現像終了時毎に現像ローラ2からトナーを剥ぎ取れば常にリフレッシュされるが、再度安定なトナー層を形成するのに時間を要し、十分な印刷速度を達成できない。良好な印刷速度を維持するためには、用紙間隔を調整して一定期間に現像ローラ2上のトナー薄層6を出し入れする時間を調整すればよい。用紙間隔を大きくしないで感光体ドラム3上の潜像に十分なトナーを供給するためには、感光体ドラム3に対して現像ローラ2の周速を1.5倍以上に設定すると、短時間にトナーの出し入れが可能になる。また、磁気ロール1を現像ローラ2に対して1超2倍以下の速度に設定すると、トナー薄層6の入れ替えが促進される。この時、磁気ロール1の回転方向が現像ローラ2に対して逆方向であることが好ましい。 In order to stabilize the image density in continuous printing, it is necessary to periodically remove the toner 6 from the developing roller 2 according to the print data and refresh it. This is to collect the toner thin layer 6 on the developing roller on the magnetic brush 10 by changing the direct current (DC) bias (V dc2 ) 8 while applying the alternating current (AC) bias (V ac ) 7 b at the end of development. . If the toner is peeled off from the developing roller 2 every time the development is completed, the toner is always refreshed. However, it takes time to form a stable toner layer again, and a sufficient printing speed cannot be achieved. In order to maintain a good printing speed, it is only necessary to adjust the time between loading and unloading the toner thin layer 6 on the developing roller 2 in a certain period by adjusting the sheet interval. In order to supply sufficient toner to the latent image on the photosensitive drum 3 without increasing the paper interval, the peripheral speed of the developing roller 2 is set to 1.5 times or more with respect to the photosensitive drum 3 for a short time. The toner can be taken in and out. Further, when the magnetic roll 1 is set to a speed exceeding 1 and 2 times or less than that of the developing roller 2, the replacement of the toner thin layer 6 is promoted. At this time, it is preferable that the rotating direction of the magnetic roll 1 is opposite to the developing roller 2.

図1は本発明になる現像方法を実施する画像形成装置の一実施例の模式図であり、この画像形成装置20は、無端状ベルト54が、給紙カセット53からの記録紙を定着装置59に向かって搬送可能に配設されており、記録紙を搬送するベルト54の上側には、ブラック用現像装置50A、イエロー用現像装置50B、シアン用現像装置50C及びマゼンタ用現像装置50Dが配設されている。そしてこれらの現像装置50(A、B、C、D)には、それぞれ磁気ロール1(A、B、C、D)、該磁気ロール1(A、B、C、D)に近接して現像ローラ2(A、B、C、D)が配設され、該現像ローラ2に対面して感光体ドラム3(A、B、C、D)が、さらにこの感光体ドラム3の周囲には、帯電器56(A、B、C、D)及び露光器57(A、B、C、D)が配置されている。   FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of an image forming apparatus for carrying out the developing method according to the present invention. In this image forming apparatus 20, an endless belt 54 fixes a recording sheet from a paper feed cassette 53 to a fixing device 59. The black developing device 50A, the yellow developing device 50B, the cyan developing device 50C, and the magenta developing device 50D are disposed above the belt 54 that conveys the recording paper. Has been. These developing devices 50 (A, B, C, D) are developed in close proximity to the magnetic roll 1 (A, B, C, D) and the magnetic roll 1 (A, B, C, D), respectively. Rollers 2 (A, B, C, D) are arranged, and the photosensitive drum 3 (A, B, C, D) faces the developing roller 2, and further around the photosensitive drum 3, A charger 56 (A, B, C, D) and an exposure unit 57 (A, B, C, D) are arranged.

このように構成したハイブリッド型現像装置を有する本発明のタンデム型画像形成装置において、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナー5とキャリア4からなる2成分現像剤は、現像剤容器からそれぞれの現像装置50に供給され、図2に示した磁気ロール1上に磁気ブラシ10を形成し、攪拌によってトナー5が帯電される。そして、磁気ロール1上の磁気ブラシ10は規制ブレード9によって層規制され、磁気ロール1に加えられた直流バイアス(Vdc2)8と現像ローラ2に加えられた直流バイアス(Vdc1)7a間の電位差、及び交流バイアス7bによって現像ローラ2にトナー5のみの薄層6を形成する。 In the tandem type image forming apparatus of the present invention having the hybrid type developing apparatus configured as described above, the two-component developer including the toner 5 and the carrier 4 corresponding to each color such as yellow, cyan, magenta, and black is developed. A magnetic brush 10 is formed on the magnetic roll 1 shown in FIG. 2 and supplied to each developing device 50 from the agent container, and the toner 5 is charged by stirring. Then, the magnetic brush 10 on the magnetic roll 1 is layer-regulated by the regulating blade 9, and between the DC bias (V dc2 ) 8 applied to the magnetic roll 1 and the DC bias (V dc1 ) 7 a applied to the developing roller 2. A thin layer 6 of only toner 5 is formed on the developing roller 2 by the potential difference and the AC bias 7b.

そして、図示していない制御回路からプリント開始信号が来ると、まず、帯電器56によって正帯電有機感光体(正OPC)で構成された感光体ドラム3が例えば400Vに帯電され、その後、例えば770nmの波長のLEDを用いた露光器57による露光により、感光体ドラム3の露光後電位は約70Vになって潜像が形成される。そしてこの潜像は、現像ローラ2に加えられた直流バイアス(Vdc1)7aと交流バイアス7bにより、現像ローラ2上のトナー薄層6から感光体ドラム3に飛翔したトナーで現像され、トナー像が形成される。そして記録紙が、給紙カセット53から送りだされてベルト54で送られ、その記録紙が記録紙が感光体ドラム3に達したとき、転写装置58(A、B、C、D)による転写バイアスが印加されて記録紙にトナー像が転写され、定着装置59で定着されて排紙される。その後前記したように、印刷データによって定期的に、交流(AC)バイアス(Vac)7bを印加したまま、直流(DC)バイアス(Vdc2)8を変化させて現像ローラ上のトナー薄層6を磁気ブラシ10に回収する。 When a print start signal is received from a control circuit (not shown), first, the photosensitive drum 3 composed of a positively charged organic photoreceptor (positive OPC) is charged by the charger 56 to 400 V, for example, and then, for example, 770 nm. As a result of the exposure by the exposure device 57 using the LED of the wavelength, the post-exposure potential of the photosensitive drum 3 becomes about 70 V and a latent image is formed. This latent image is developed with the toner that has jumped from the toner thin layer 6 on the developing roller 2 to the photosensitive drum 3 by the DC bias (V dc1 ) 7a and the AC bias 7b applied to the developing roller 2, and the toner image Is formed. Then, the recording paper is fed from the paper feed cassette 53 and sent by the belt 54. When the recording paper reaches the photosensitive drum 3, the recording paper is transferred by the transfer device 58 (A, B, C, D). A toner image is transferred to the recording paper by applying a bias, and is fixed by the fixing device 59 and discharged. Thereafter, as described above, the toner thin layer 6 on the developing roller is changed by periodically changing the direct current (DC) bias (V dc2 ) 8 while applying the alternating current (AC) bias (V ac ) 7 b according to the print data. Is recovered in the magnetic brush 10.

そして、このように構成した画像形成装置において本発明では、図4に示したフロー図に従い、現像ローラ2上のトナー層6の厚さを制御する。すなわちまず、ステップS2で電源がONされ、ステップS3で現像ローラ2上のトナー層厚の制御が必要かどうかが判断され、不要な場合はステップS9に行き、必要な場合はステップS4に進む。   In the image forming apparatus configured as described above, in the present invention, the thickness of the toner layer 6 on the developing roller 2 is controlled in accordance with the flowchart shown in FIG. That is, first, in step S2, the power is turned on. In step S3, it is determined whether the toner layer thickness on the developing roller 2 needs to be controlled. If not necessary, the process proceeds to step S9, and if necessary, the process proceeds to step S4.

するとこのステップS4で図示していない画像形成装置の制御装置は、前記したように帯電器56によって感光体ドラム3を帯電し、露光器57により、層厚制御パターン潜像を形成した後に現像するわけであるが、各層厚制御パターン形成位置と現像ローラの回転周回を一致させるため、感光体ドラム3の周長や周速、並びに帯電開始位置から現像位置までの距離を考慮してそれ自体公知の方法でタイミング制御を行う。なお現像ローラ2の回転周回数は現像バイアスを印加開始時点から数えるものである。この理由は、現像バイアスの印加を開始し、1周目においてトナー層厚を確保した上で、2周目以降に後述する層厚制御パターンを現像するためである。具体的には、まず、図8に「現像ローラ2周目、ソリッド100%」と示したようなベタパターンで形成されたトナー層厚検知用パターンを、前記現像ローラ2の現像バイアスを印加し始めてから2周目に形成されたトナー層により現像されるタイミングで書き込む。   Then, the controller of the image forming apparatus not shown in step S4 charges the photosensitive drum 3 by the charger 56 as described above, and develops after forming the layer thickness control pattern latent image by the exposure unit 57. However, in order to make each layer thickness control pattern formation position coincide with the rotation circumference of the developing roller, it is known per se in consideration of the peripheral length and peripheral speed of the photosensitive drum 3 and the distance from the charging start position to the developing position. The timing is controlled by this method. The number of rotations of the developing roller 2 is counted from the time when the developing bias is applied. This is because the application of the developing bias is started, the toner layer thickness is secured in the first round, and a layer thickness control pattern described later is developed in the second round and thereafter. Specifically, first, a developing bias of the developing roller 2 is applied to a toner layer thickness detection pattern formed as a solid pattern as shown in FIG. Writing is performed at the timing of development by the toner layer formed in the second round from the beginning.

そして次に、図8に「現像ローラ3周目、ハーフ25%」として示したようなハーフトーンパターンで形成されたトナー層厚検知用パターンを、現像ローラ2が次の回転(すなわち3回転目)の間に形成されたトナー層により現像されるタイミングで書き込む。そしてこれらベタパターンとハーフトーンパターンを、ベタパターンは現像ローラ2が2回転している間に形成されたトナー層により現像し、ハーフトーンパターンは現像ローラ2の次の回転(すなわち3回転目)の間に形成されたトナー層により現像して、それぞれ顕像化させる。なお、このベタパターンとハーフトーンパターンとは、図8にBと記したブラック、Yと記したイエロー、Mと記したマゼンタ、Cと記したシアンの各色について形成する。 Next, the developing roller 2 performs the next rotation (that is, the third rotation) of the toner layer thickness detection pattern formed as a halftone pattern as shown in FIG. ) Is written at the timing of development by the toner layer formed during (). These solid patterns and halftone patterns are developed by the toner layer formed while the developing roller 2 rotates twice, and the halftone patterns are developed by the next rotation of the developing roller 2 (that is, the third rotation). Development is performed with the toner layer formed between the two, and each is visualized. The solid pattern and the halftone pattern are formed for each color of black indicated by B, yellow indicated by Y, magenta indicated by M, and cyan indicated by C in FIG.

そして次のステップS5において、この形成されたトナー層厚検知用パターンのうち、ハーフトーンパターンの濃度を図6に示したようなトナー濃度センサにより測定する。この図6に示したトナー濃度センサは反射型の濃度センサであり、LEDなどを用いた発光素子61を出た光は、ビームスプリッター1(Beam Splitter)62によってトナー60がある感光体ドラム3(若しくは感光体ドラム3に形成されたトナー層厚検知用パターンを転写した中間転写体など)の方向と、この発光素子61の発光量を検出し、フィードバック回路により光量を一定に保つためのモニタ用受光素子1(Photo Detector)63に分割される。そして感光体ドラム3上のトナー60で反射された光は、ビームスプリッター2(Beam Splitter)64によって受光素子2(Photo Detector)66と、受光素子3(Photo Detector)65の2つの偏光成分に分けられ、その比率でトナー量が検知される。   In the next step S5, of the formed toner layer thickness detection pattern, the density of the halftone pattern is measured by a toner density sensor as shown in FIG. The toner density sensor shown in FIG. 6 is a reflection type density sensor, and the light emitted from the light emitting element 61 using an LED or the like is applied to the photosensitive drum 3 (with the toner 60) by the beam splitter 1 (Beam Splitter) 62. Or the direction of the intermediate transfer member to which the toner layer thickness detection pattern formed on the photosensitive drum 3 is transferred, and the light emission amount of the light emitting element 61, and for monitoring to keep the light amount constant by the feedback circuit. The light receiving element 1 (Photo Detector) 63 is divided. Then, the light reflected by the toner 60 on the photosensitive drum 3 is divided into two polarization components of a light receiving element 2 (Photo Detector) 66 and a light receiving element 3 (Photo Detector) 65 by a beam splitter 2 (Beam Splitter) 64. The toner amount is detected at the ratio.

このトナー濃度センサの出力電圧と印字率の関係は、図7に示したグラフのようになる。この図7において横軸は%であらわした印字率、縦軸は出力電圧(V)であり、感光体ドラム3(若しくは感光体ドラム3に形成されたトナー層厚検知用パターンを転写した中間転写体など)にトナー60が無い状態(印字率0)で反射光が最大となり、出力電圧も最大となる。そして、トナーの量が増えるに従って光が吸収されるために反射量が低下するが、印字率が10%程度まではあまり大きな出力電圧低下はなく、印字率が10%から40%の間は、ほぼ一定傾斜で下がって行き、印字率が40%を超えると出力電圧の変化が非常に少なくなる。   The relationship between the output voltage of the toner density sensor and the printing rate is as shown in the graph in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the printing rate expressed in%, the vertical axis represents the output voltage (V), and the intermediate transfer in which the photosensitive drum 3 (or the toner layer thickness detection pattern formed on the photosensitive drum 3 is transferred) is transferred. The reflected light is maximized and the output voltage is maximized when the toner 60 is not present in the body (printing rate is 0). As the amount of toner increases, the amount of reflection is reduced because light is absorbed. However, the output voltage does not decrease so much until the printing rate is about 10%, and when the printing rate is between 10% and 40%, When the printing rate exceeds 40%, the change in the output voltage becomes very small.

すなわち、この図7のグラフから明らかなように、反射型トナー濃度センサは、印字率が10〜40%程度の間の場合は濃度の変化を敏感に検出することができ、印字率が10%以下と40%以上とでは濃度変化を敏感に検出することができない。そのため本発明においては、図8に示し、前記したように、トナー濃度を正確に検出するため、トナー層厚検知用パターンにおけるハーフトーンパターンを、印字率が10〜40%の間、好ましくは略25%としたものである。   That is, as apparent from the graph of FIG. 7, the reflection type toner density sensor can sensitively detect a change in density when the printing rate is between about 10 and 40%, and the printing rate is 10%. The change in density cannot be sensitively detected below and above 40%. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 8 and described above, in order to accurately detect the toner density, the halftone pattern in the toner layer thickness detection pattern has a printing rate of 10 to 40%, preferably approximately. 25%.

すなわち前記したように、図8に「現像ローラ2周目、ソリッド100%」と示したようなベタパターンで形成されたトナー層厚検知用パターンと、「現像ローラ3周目、ハーフ25%」として示したようなハーフトーンパターンで形成されたトナー層厚検知用パターンを、現像ローラ2の現像バイアスを印加し始めてから2周目に形成されたトナー層により現像されるタイミングでベタパターンを、現像ローラ2が次の回転(すなわち3回転目)の間に形成されたトナー層により現像されるタイミングでハーフトーンパターンを書き込むことにより、図9にAのラインで示したように、現像ローラの2周目である程度の厚さの層が形成されても層厚スレッシュに達していない場合、その状態で高濃度の印字(すなわちベタパターン)を行うと、現像ローラ2上に形成されたトナーが殆ど使用されてしまい、次の3周目の印字(すなわちハーフトーンパターン)は、図9におけるBのラインのようにトナー層厚が薄い状態で印字がされて、その分、画像濃度が低下する。   That is, as described above, the toner layer thickness detection pattern formed as a solid pattern as shown in FIG. 8 as “development roller second round, solid 100%” and “development roller third round, half 25%”. The solid layer pattern at the timing when the toner layer thickness detection pattern formed as a halftone pattern as shown in FIG. By writing the halftone pattern at the timing when the developing roller 2 is developed by the toner layer formed during the next rotation (that is, the third rotation), as shown by the line A in FIG. Even if a layer having a certain thickness is formed in the second round, if the layer thickness threshold is not reached, high density printing (that is, a solid pattern) is performed in that state. The toner formed on the developing roller 2 is almost used, and the printing on the third round (that is, the halftone pattern) is performed with the toner layer being thin as shown by the line B in FIG. As a result, the image density decreases accordingly.

そのため本発明では、現像ローラ2の現像バイアスを印加し始めてから2周目に形成されたトナー層により現像されるタイミングでベタパターンを書き込むことで、現像ローラ2上のトナー層を消費し、現像ローラ2が次の回転(すなわち3回転目)の間に形成されたトナー層により現像されるタイミングでハーフトーンパターンを書き込んでその濃度を検知することにより、現像ローラ2の現像バイアスを印加し始めてから2周目に形成されたトナー層が、図9に層厚スレッシュとして示された層厚に達していたかどうかを検出できるようにしたものである。すなわち、図3に示したように、現像ローラ2上に形成されるトナー層がA’のように現像ローラ2の1周目にかなりの厚さで形成され、2周目でこの層厚スレッシュを超えていた場合、全く同じように現像ローラ2が2回転している間に形成されたトナー層により現像されるタイミングでベタパターンを書き込んでトナーを消費しても、この図3に点線で示したBのように現像ローラ2上のトナー層厚が極端に低下することが無く、現像ローラ2が次の回転(すなわち3回転目)の間に形成されたトナー層はすでにこの層厚スレッシュを超えるから、例えハーフトーンパターンを書き込んでも、その濃度が不足するということが無くなるわけである。   For this reason, in the present invention, the solid layer is written at the timing of development by the toner layer formed in the second turn after the development bias of the development roller 2 is started, so that the toner layer on the development roller 2 is consumed and developed. When the roller 2 is developed by the toner layer formed during the next rotation (that is, the third rotation), a halftone pattern is written and its density is detected, so that the developing bias of the developing roller 2 starts to be applied. It is possible to detect whether or not the toner layer formed on the second round from the toner thickness has reached the layer thickness shown as the layer thickness threshold in FIG. That is, as shown in FIG. 3, the toner layer formed on the developing roller 2 is formed with a considerable thickness on the first round of the developing roller 2 as shown by A ′, and this layer thickness threshold is formed on the second round. 3 in the same manner, even if the solid pattern is written at the timing of development by the toner layer formed while the developing roller 2 rotates twice, the toner is consumed by the dotted line in FIG. As shown in B, the toner layer thickness on the developing roller 2 does not extremely decrease, and the toner layer formed during the next rotation (that is, the third rotation) of the developing roller 2 already has this layer thickness threshold. Therefore, even if a halftone pattern is written, the density does not become insufficient.

そのため図4における次のステップS6で、トナー濃度センサからの信号によってトナー層厚検知パターンにおけるハーフトーンパターンの濃度が適正かどうかを判断し、適正な場合はステップS9に行き、適正でない場合はステップS7に進む。現像ローラ2上のトナー薄層6の厚さの調整は、前記したように|(Vdc2)−(Vdc1)|の電位差によって行うことができ、濃度センサ出力と現像ローラ2へ印加する直流(DC)バイアス(Vdc1)7aとの関係は、図5に示したグラフのようになるから、濃度センサ出力によってこのグラフに示された値に基づき、この図5に「現像ローラトナー層厚規定範囲」として示された濃度センサ出力値となるよう、直流(DC)バイアス(Vdc1)7a、直流(DC)バイアス(Vdc2)8の値をステップS7で設定して次のステップS8で濃度調整を行う。このようにして現像ローラ2上のトナー層厚を制御することで、印刷濃度を制御すれば常に一定した印刷濃度が得られることになり、次のステップS9でプリント可の信号が出力されて終了する。なおこの制御は、印字枚数と印字率の積算値、すなわち一定の印字率に達したときにするのが好ましい。 Therefore, in the next step S6 in FIG. 4, it is determined whether or not the density of the halftone pattern in the toner layer thickness detection pattern is appropriate based on the signal from the toner density sensor. If it is appropriate, the process goes to step S9. Proceed to S7. The adjustment of the thickness of the toner thin layer 6 on the developing roller 2 can be performed by the potential difference of | (V dc2 ) − (V dc1 ) | as described above, and the density sensor output and the direct current applied to the developing roller 2 can be adjusted. Since the relationship with the (DC) bias (V dc1 ) 7a is as shown in the graph of FIG. 5, the “developing roller toner layer thickness” is shown in FIG. The values of the direct current (DC) bias (V dc1 ) 7a and the direct current (DC) bias (V dc2 ) 8 are set in step S7 so that the density sensor output value shown as the “specified range” is obtained, and in the next step S8. Adjust the density. By controlling the toner layer thickness on the developing roller 2 in this way, a constant print density can always be obtained if the print density is controlled, and a print ready signal is output in the next step S9, and the process ends. To do. This control is preferably performed when the integrated value of the number of printed sheets and the printing rate, that is, when a certain printing rate is reached.

以上が本発明になる画像形成装置における現像方法であるが、本発明によれば、感光体ドラム3上に現像ローラ2上のトナー層厚を検知するため、前記現像ローラ2の現像バイアスを印加し始めてから2周目に形成されたトナー6層を用いたベタパターンと、次の1回転の間に形成されたトナー層を用いたハーフトーンパターンとを配したトナー層厚検知用パターンを顕像化させ、この感光体ドラム3上のトナー層厚検知用パターン、または感光体ドラム3上のトナー層厚検知用パターンを転写された転写体上のトナー層厚検知用パターンにおけるトナー濃度を濃度センサにより検出し、該検出したトナー濃度によって前記現像ローラ2上のトナー層を所定層厚に制御するようにしたことにより、ベタパターン形成で消費された現像ローラ上のトナー層が、次の1回転の間にどの程度の層厚で形成されるかをハーフトーンパターンで構成された層厚検知用パターンによって確実に知ることができ、それによって現像ローラ2上のトナー層厚を制御することで、常に一定した適切な層厚制御をおこなうことができる現像方法を提供できる。   The above is the developing method in the image forming apparatus according to the present invention. According to the present invention, the developing bias of the developing roller 2 is applied to the photosensitive drum 3 in order to detect the toner layer thickness on the developing roller 2. The toner layer thickness detection pattern in which the solid pattern using the six toner layers formed in the second round from the beginning and the halftone pattern using the toner layer formed during the next rotation is revealed. The toner density in the toner layer thickness detection pattern on the transfer body onto which the toner layer thickness detection pattern on the photosensitive drum 3 or the toner layer thickness detection pattern on the photosensitive drum 3 has been transferred is imaged. By detecting the sensor and controlling the toner layer on the developing roller 2 to have a predetermined layer thickness based on the detected toner density, The thickness of the toner layer formed during the next rotation can be surely known by the layer thickness detection pattern constituted by the halftone pattern, and thereby the toner on the developing roller 2 can be recognized. By controlling the layer thickness, it is possible to provide a developing method capable of always performing appropriate and appropriate layer thickness control.

そして、検出したトナー濃度により行う現像ローラ2上のトナー層厚を所定層厚にする制御は、磁気ブラシ10から現像ローラ2へトナーを搬送する直流(DC)バイアス(Vdc1)7aを制御して行うことにより、簡単な構成で適切な層厚制御をおこなうことができる。 The control for making the toner layer thickness on the developing roller 2 a predetermined layer thickness based on the detected toner density controls a direct current (DC) bias (V dc1 ) 7a that conveys toner from the magnetic brush 10 to the developing roller 2. Thus, appropriate layer thickness control can be performed with a simple configuration.

また、検出したトナー濃度により行う現像ローラ2上のトナー層厚を所定層厚にする制御は、ハーフトーンパターンにおけるトナー濃度を検知し、磁気ブラシ10から現像ローラ2へトナーを搬送する直流(DC)バイアス(Vdc1)7aを制御しておこなうことにより、ハーフトーンパターンは濃度センサによる濃度の検出に最適であり、微妙な濃度変化に対応できるから、環境変動に依存しない、常に安定した出力画像が得られる画像形成装置における現像方法を提供できる。 In addition, the control to change the toner layer thickness on the developing roller 2 based on the detected toner density to a predetermined layer thickness is a direct current (DC) that detects the toner density in the halftone pattern and conveys the toner from the magnetic brush 10 to the developing roller 2. ) By controlling the bias (V dc1 ) 7a, the halftone pattern is optimal for density detection by the density sensor and can cope with subtle density changes, so that it is always stable output images that do not depend on environmental fluctuations. A developing method in an image forming apparatus that can obtain the above can be provided.

さらに、トナー層厚検知用パターンにおけるハーフトーンパターンは、印字率10乃至40%の間、好ましくは印字率が略25%のパターンとすることで、濃度の検知をより確実にし、前記濃度センサを、反射型濃度センサとすることにより、簡単にトナー濃度を検出することができる。   Further, the halftone pattern in the toner layer thickness detection pattern is a pattern having a printing rate of 10 to 40%, preferably a printing rate of approximately 25%. By using a reflection type density sensor, the toner density can be easily detected.

本発明によれば、現像ローラ2上のトナー層厚を常に適正な濃度が得られる値とすることができ、濃度変化のない、安定した出力画像が得られる画像形成装置における現像方法を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a developing method in an image forming apparatus in which the toner layer thickness on the developing roller 2 can always be set to a value at which an appropriate density can be obtained, and a stable output image without density change can be obtained. .

本発明になる現像方法を実施する画像形成装置の一実施例の模式図である。1 is a schematic diagram of an embodiment of an image forming apparatus that performs a developing method according to the present invention. 本発明になる現像方法を実施するハイブリッド型現像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hybrid type developing apparatus which implements the developing method according to the present invention. 本発明になる画像形成装置における現像装置の現像ローラ上に形成されるトナー層の厚さと現像ローラの回転数の関係を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a relationship between a thickness of a toner layer formed on a developing roller of a developing device and a rotation speed of the developing roller in the image forming apparatus according to the present invention. 本発明になる画像形成装置における現像方法のフロー図である。It is a flowchart of the developing method in the image forming apparatus according to the present invention. 濃度センサ出力値と現像ローラ上のトナー層厚の関係を示したグラフである。6 is a graph showing the relationship between the density sensor output value and the toner layer thickness on the developing roller. トナー濃度センサの一概略構成例である。2 is a schematic configuration example of a toner density sensor. 印字率とトナー濃度センサ出力電圧との関係を示したグラフである。6 is a graph showing a relationship between a printing rate and a toner density sensor output voltage. 本発明になる現像方法に用いる像担持体上に設けるトナー層厚検知用パターンの一実施例である。2 is an example of a toner layer thickness detection pattern provided on an image carrier used in the developing method according to the present invention. 画像形成装置における現像装置の現像ローラ上に形成されるトナー層の厚さと現像ローラの回転数の関係を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a relationship between a thickness of a toner layer formed on a developing roller of a developing device in the image forming apparatus and a rotation speed of the developing roller.

符号の説明Explanation of symbols

1 磁気ロール
2 現像ローラ
3 感光体
4 キャリア
5 トナー
6 現像ローラ上に形成されたトナー薄層
7a 直流(DC)バイアス(Vdc1)電源
7b 交流(AC)バイアス(Vac)電源
8 直流(DC)バイアス(Vdc2)電源
9 穂切りブレード
20 画像形成装置
50A ブラック用現像装置
50B イエロー用現像装置
50C シアン用現像装置
50D マゼンタ用現像装置
53 給紙カセット
54 無端状ベルト
56 帯電器
57 露光器
58 転写装置
59 定着装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic roll 2 Developing roller 3 Photoconductor 4 Carrier 5 Toner 6 Toner thin layer formed on developing roller 7a Direct current (DC) bias (V dc1 ) power source 7b Alternating current (AC) bias (V ac ) power source 8 Direct current (DC) ) Bias (V dc2 ) Power supply 9 Panning blade 20 Image forming device 50A Black developing device 50B Yellow developing device 50C Cyan developing device 50D Magenta developing device 53 Paper feed cassette 54 Endless belt 56 Charging device 57 Exposure device 58 Transfer device 59 Fixing device

Claims (5)

キャリアとトナーからなる2成分現像剤を帯電させて現像剤搬送用磁気ロールに磁気ブラシとして保持させ、該磁気ブラシから現像ローラへトナーを搬送する搬送バイアスとを利用して現像ローラ表面にトナーのみの薄層を形成し、前記現像ローラと静電潜像担持体の間に印加した現像バイアスによって静電潜像担持体上の潜像の現像を行うと共に、所定時期に、前記搬送バイアスを変化させて前記現像ローラ上の残留トナーを前記磁気ロールに回収するようにした画像形成装置における現像方法において、
前記静電潜像担持体上に、前記現像ローラ上のトナー層厚を検知するため、前記現像ローラの現像バイアスを印加し始めてから2周目に形成されたトナー層を用いたベタパターンと、次の1回転の間に形成されたトナー層を用いたハーフトーンパターンとを配したトナー層厚検知用パターンを顕像化させ、該静電潜像担持体上のトナー層厚検知用パターン、または前記静電潜像担持体上のトナー層厚検知用パターンを転写された転写体上のトナー層厚検知用パターンにおけるトナー濃度を濃度センサにより検出し、該検出したトナー濃度によって前記現像ローラ上のトナー層を所定層厚に制御するようにしたことを特徴とする画像形成装置における現像方法。
A two-component developer consisting of a carrier and toner is charged and held as a magnetic brush on a magnetic roller for developer conveyance, and only toner is applied to the surface of the developing roller using a conveyance bias for conveying toner from the magnetic brush to the developing roller. The latent image on the electrostatic latent image carrier is developed by a developing bias applied between the developing roller and the electrostatic latent image carrier, and the transport bias is changed at a predetermined time. In the developing method in the image forming apparatus, the residual toner on the developing roller is collected on the magnetic roll.
In order to detect the toner layer thickness on the developing roller on the latent electrostatic image bearing member, a solid pattern using a toner layer formed in the second turn after starting to apply the developing bias of the developing roller; A toner layer thickness detection pattern on which a halftone pattern using a toner layer formed during the next rotation is arranged, and a toner layer thickness detection pattern on the electrostatic latent image carrier; Alternatively, the toner density in the toner layer thickness detection pattern on the transfer body onto which the toner layer thickness detection pattern on the electrostatic latent image carrier is transferred is detected by a density sensor, and the detected toner density is used to detect the toner density on the developing roller. A developing method in an image forming apparatus, wherein the toner layer is controlled to have a predetermined layer thickness.
前記検出したトナー濃度により行う前記現像ローラ上のトナー層厚を所定層厚にする制御は、前記磁気ブラシから現像ローラへトナーを搬送する搬送バイアスを制御して行うことを特徴とする請求項1に記載した画像形成装置における現像方法。   2. The control for adjusting the toner layer thickness on the developing roller based on the detected toner density to a predetermined layer thickness is performed by controlling a transport bias for transporting toner from the magnetic brush to the developing roller. The developing method in the image forming apparatus described in 1. 前記検出したトナー濃度により行う前記現像ローラ上のトナー層厚を所定層厚にする制御は、前記ハーフトーンパターンにおけるトナー濃度を検知し、前記磁気ブラシから現像ローラへトナーを搬送する搬送バイアスを制御しておこなうことを特徴とする請求項1に記載した画像形成装置における現像方法。   The control of adjusting the toner layer thickness on the developing roller based on the detected toner density to a predetermined layer thickness detects the toner density in the halftone pattern and controls the transport bias for transporting the toner from the magnetic brush to the developing roller. The developing method in the image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing method is performed. 前記トナー層厚検知用パターンにおけるハーフトーンパターンは、印字率10乃至40%の間、好ましくは印字率が略25%のパターンであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載した画像形成装置における現像方法。   4. The halftone pattern in the toner layer thickness detection pattern is a pattern having a printing rate of 10 to 40%, preferably a printing rate of approximately 25%. A developing method in an image forming apparatus. 前記濃度センサは、反射型濃度センサであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載した画像形成装置における現像方法。   5. The developing method in the image forming apparatus according to claim 1, wherein the density sensor is a reflection type density sensor.
JP2003308011A 2003-07-22 2003-08-29 Development method in image forming apparatus Expired - Fee Related JP4280585B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003308011A JP4280585B2 (en) 2003-07-22 2003-08-29 Development method in image forming apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003277724 2003-07-22
JP2003308011A JP4280585B2 (en) 2003-07-22 2003-08-29 Development method in image forming apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005055841A true JP2005055841A (en) 2005-03-03
JP4280585B2 JP4280585B2 (en) 2009-06-17

Family

ID=34380014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003308011A Expired - Fee Related JP4280585B2 (en) 2003-07-22 2003-08-29 Development method in image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4280585B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717045B1 (en) 2005-04-04 2007-05-10 삼성전자주식회사 Electrophotographic image forming apparatus and developing method thereof
JP2007249109A (en) * 2006-03-20 2007-09-27 Kyocera Mita Corp Method for adjusting developing device
JP2007304360A (en) * 2006-05-12 2007-11-22 Kyocera Mita Corp Adjusting method for developing device
US7536127B2 (en) 2006-03-20 2009-05-19 Kyocera Mita Corporation Developing device adjustment method
JP2016218240A (en) * 2015-05-20 2016-12-22 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Image formation apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717045B1 (en) 2005-04-04 2007-05-10 삼성전자주식회사 Electrophotographic image forming apparatus and developing method thereof
JP2007249109A (en) * 2006-03-20 2007-09-27 Kyocera Mita Corp Method for adjusting developing device
US7536127B2 (en) 2006-03-20 2009-05-19 Kyocera Mita Corporation Developing device adjustment method
JP2007304360A (en) * 2006-05-12 2007-11-22 Kyocera Mita Corp Adjusting method for developing device
JP4502971B2 (en) * 2006-05-12 2010-07-14 京セラミタ株式会社 Development device adjustment method
JP2016218240A (en) * 2015-05-20 2016-12-22 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Image formation apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP4280585B2 (en) 2009-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7937008B2 (en) Image forming apparatus and image forming method
JP2007121940A (en) Electrophotographic image forming apparatus
JP3599193B2 (en) Developing method in image forming apparatus
JP2005189708A (en) Developing device in image forming apparatus
JP4382421B2 (en) Development method and apparatus in image forming apparatus
JP3599192B2 (en) Image forming device
JP4725952B2 (en) Image forming method
JP2003021961A (en) Developing method for image forming device
JP3599190B2 (en) Image forming device
JP2005055839A (en) Development device for image forming apparatus
JP2010091804A (en) Development method and device for image forming apparatus
JP4794276B2 (en) Electrophotographic image forming apparatus
JP2007155811A (en) Electrophotographic image forming apparatus
JP2007033987A (en) Image forming apparatus
JP2010128352A (en) Development method and device in image forming apparatus
JP4280585B2 (en) Development method in image forming apparatus
JP2010122398A (en) Developing method and apparatus for image forming apparatus
JP3599191B2 (en) Method of recovering toner from developing roll in developing device
JP3599189B2 (en) Developing method in image forming apparatus
JP2005055842A (en) Image forming method and device
JP2005099686A (en) Developing device
JP4351887B2 (en) Development method and apparatus in image forming apparatus
JP4349898B2 (en) Developing device in image forming apparatus and method of operating developing device
JP4155913B2 (en) Development method in image forming apparatus
JP4310152B2 (en) Developing device in image forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060704

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081114

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090113

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090220

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090316

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees