JP2006047839A - Method for forming image and image forming apparatus - Google Patents

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久雄 岡田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming an image for developing an image on a sheet by using a two-component developer comprising toner and carrier, wherein a toner deposition amount in a unit area of a line image is appropriately controlled compared to a toner deposition amount in a solid image. <P>SOLUTION: The developer used shows the following properties: that when the relation between a charge amount Q/M per unit weight of a toner and the toner concentration Tc (%) representing a weight proportion of the toner in the developer is represented by an expression with numerical values A and B, the absolute value Q/M of the toner is ≥15 μC/g at the toner concentration Tc satisfying B≤0.035 and B×Tc<0.54. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成方法および画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an image forming method and an image forming apparatus using an electrophotographic system.

電子写真方式による画像形成方法を用いた画像形成装置としては、レーザビームプリンタや複写機などが知られている。主な画像形成方法としては、感光体を帯電した後、画像データに応じた露光を行って感光体上に画像パタ−ンに対応した電荷分布を形成し、電荷分布に応じてトナーを現像して顕像化されたトナー像が現れる。その後、トナー像を紙へ転写し、熱定着によって用紙上に固着して印刷を完成する。現像としては、粒径5〜10μm前後の着色粒子であるトナーと、フェライトやマグネタイト,鉄粉など平均粒径が30〜100μmの磁性粒子であるキャリアを混合した2成分現像の方式が知られている。一方、トナーに磁性粉を含有し、キャリアを用いない1成分現像の方式が知られている。   As an image forming apparatus using an electrophotographic image forming method, a laser beam printer, a copying machine, and the like are known. The main image forming method is that after charging the photoconductor, exposure according to the image data is performed to form a charge distribution corresponding to the image pattern on the photoconductor, and the toner is developed according to the charge distribution. As a result, a visualized toner image appears. Thereafter, the toner image is transferred to paper and fixed on the paper by heat fixing to complete printing. As the development, a two-component development method is known in which toner, which is a colored particle having a particle diameter of about 5 to 10 μm, and a carrier, which is a magnetic particle having an average particle diameter of 30 to 100 μm, such as ferrite, magnetite, and iron powder are mixed. Yes. On the other hand, a one-component development method in which toner contains magnetic powder and does not use a carrier is known.

2成分現像方式で用いられる現像剤は、トナーとキャリアを混合したとき、トナーとキャリアの摩擦によってトナーを帯電させている。感光体上に形成された電荷に応じて帯電したトナーが付着するので、画像を形成することができる。このため、トナーに適正な帯電量を与えることは、適正な濃さの画像を形成するために重要な要素である。また、トナーの帯電量が安定であることによって、画像の濃さも安定する。トナーは消費されるので、現像機中にトナーを補給する必要があり、その補給されたトナーを速やかに帯電させる必要がある。これらの性能が良好となる2成分現像剤として、トナー帯電量とトナーとキャリアの混合比(あるいは、現像剤中のトナーの重量割合であるトナー濃度)の望ましい関係と特性の現像剤について開示された例が知られている。(例えば、特許文献1)また、トナー濃度をどのような考えに基づいて決めればよいかということを記載した例が知られている。(例えば、非特許文献1)
更に、2成分現像方式では、線画像と、広い面積画像(ベタ画像)とで、単位面積あたりに付着するトナー量が異なり、線画像の方の付着量が多くなってしまうことが一般的であった。これらは、エッジ効果と呼ばれるもので、線画像にトナーが必要以上に付着することになる。特に文字などは、線画像の集まりであるので、トナーが付着している面積は少なくてもエッジ効果が強い場合には、トナーの付着量は多くなる。実際にこのような画像の表面を指でなぞると、トナーが盛り上がっていることを感じる。エッジ効果による線画像の付着量が多すぎると、トナーが無駄に消費されることになるので、同じ量のトナーで印刷できる枚数が減り、印刷コストの上昇も招く。単位面積あたりに付着するトナー量としては、ベタ画像で必要な画像濃度が得られる量と、線画像に付着する量は同じであることが望ましい。このような特性を得るためには現像ギャップを狭くすることが有効であり、現像ギャップを狭くするための工夫がなされている。(例えば、特許文献2,特許文献3)
従来から行われてきた現像条件の調整は、広い面積のベタ画像濃度が適正となるトナー付着量が得られ、画像乱れなどの不具合が出ないように、現像バイアス、トナー濃度、周速比、現像ギャップを調整してきたが、エッジ効果などの不具合については対策が不十分であった。
The developer used in the two-component development system charges the toner by the friction between the toner and the carrier when the toner and the carrier are mixed. Since the toner charged according to the charge formed on the photoreceptor adheres, an image can be formed. For this reason, giving an appropriate charge amount to the toner is an important element for forming an image having an appropriate darkness. Further, since the toner charge amount is stable, the image density is also stabilized. Since the toner is consumed, it is necessary to replenish the toner in the developing machine, and it is necessary to quickly charge the replenished toner. As a two-component developer that improves these performances, a developer having a desirable relationship and characteristics between the toner charge amount and the mixing ratio of the toner and the carrier (or the toner concentration that is the weight ratio of the toner in the developer) is disclosed. Examples are known. (For example, Patent Document 1) Further, an example describing what kind of idea the toner density should be determined is known. (For example, Non-Patent Document 1)
Furthermore, in the two-component development method, the amount of toner adhering per unit area differs between a line image and a large area image (solid image), and the adhering amount of the line image is generally large. there were. These are called edge effects, and toner adheres to the line image more than necessary. In particular, since characters and the like are a collection of line images, if the edge effect is strong even if the area where the toner is attached is small, the amount of toner attached increases. When you actually trace the surface of such an image with your finger, you will feel the toner rising. If the amount of adhesion of the line image due to the edge effect is excessive, the toner is wasted, so the number of sheets that can be printed with the same amount of toner is reduced and the printing cost is increased. As for the amount of toner adhered per unit area, it is desirable that the amount of image density required for a solid image is the same as the amount adhered to a line image. In order to obtain such characteristics, it is effective to narrow the development gap, and a device for narrowing the development gap has been devised. (For example, Patent Document 2 and Patent Document 3)
The adjustment of the development conditions that have been conventionally performed is such that a solid image density of a wide area is appropriate and a toner adhesion amount is obtained, and development bias, toner density, peripheral speed ratio, The development gap has been adjusted, but measures such as edge effects have been insufficient.

特開平8−248672号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-248672

特開昭56−161565号公報JP 56-161565 A 特開2001−343832号公報JP 2001-343832 A 保志信義、安西正保、二成分現像剤の実効キャリア被覆率、電子写真学会誌、第25巻 第4号(1986)Nobuyoshi Hoshi, Masaho Anzai, Effective carrier coverage of two-component developer, Journal of Electrophotographic Society, Vol. 25, No. 4 (1986)

本発明が解決しようとする課題は、2成分現像剤を用いた画像形成装置において、線画像の単位面積あたりのトナー付着量がベタ画像のトナー付着量に比べて多すぎることである。   The problem to be solved by the present invention is that, in an image forming apparatus using a two-component developer, the toner adhesion amount per unit area of a line image is too much as compared with the solid image toner adhesion amount.

本発明は、2成分現像剤のトナー帯電量のトナー濃度依存性が少なく、所定のトナー濃度において所定の帯電量以上になるような現像剤を用いることを主要な特徴とする。   The main feature of the present invention is to use a developer that is less dependent on the toner concentration of the toner charge amount of the two-component developer and that becomes a predetermined charge amount or more at a predetermined toner concentration.

本発明によれば、単位面積あたりのトナー付着量について、線画像の付着量を広い面積のベタ画像の付着量とほぼ同じ量に合わせることができるので、無駄なトナーの消費を抑えられるので印刷コストの低減が可能であり、また線画への過剰なトナー付着が低減されるので飛散りが減り、画質も改善することができる。   According to the present invention, the amount of toner adhered per unit area can be adjusted to the same amount as that of a solid image with a large area, so that wasteful toner consumption can be suppressed. Costs can be reduced, and excessive toner adhesion to line drawings is reduced, so that scattering is reduced and image quality can be improved.

次に本発明が適用される画像形成装置について図2を用いて説明する。   Next, an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.

時計方向(矢印方向)に回転する感光体1は、帯電器2によってその表面が一様に帯電される。レーザビームもしくはLEDなどの露光器3は、画像デ−タに応じて光が明滅し、感光体1の表面を露光する。感光体1上では、露光器3から照射された光が当たった部分が導電化して表面の電荷が消失する。   The surface of the photoreceptor 1 rotating in the clockwise direction (arrow direction) is uniformly charged by the charger 2. The light exposure device 3 such as a laser beam or LED flickers in accordance with image data, and exposes the surface of the photoreceptor 1. On the photosensitive member 1, the portion irradiated with the light irradiated from the exposure device 3 becomes conductive and the surface charge disappears.

現像機4には、トナーとキャリアからなる2成分現像剤が保持されており、内部に磁石を備えた現像ロ−ル41の回転にともなって感光体1と向かい合った領域へと搬送される。現像ロ−ル41には、直流に交流を重畳した現像バイアス電圧が現像バイアス電源48から印加されており、感光体1と同じ帯電極性のトナーは、感光体1と現像ロール41間の電界の作用で、感光体表面の電荷が消失した場所に付着する。現像によって感光体1上に形成されたトナー像は、転写器5によって用紙7に転写される。用紙7に転写されたトナー像は、図示していないが、定着器での加熱によって融解されて、用紙7上に固着される。その後、感光体1上に残留したトナーを清掃機6で除去し、以後同様に画像形成が行なわれる。清掃機6で除去されたトナーは、トナーホッパ42に回収されて再び現像に使用される。   The developing device 4 holds a two-component developer composed of toner and carrier, and is conveyed to a region facing the photoreceptor 1 as the developing roller 41 having a magnet therein rotates. A developing bias voltage in which an alternating current is superimposed on a direct current is applied to the developing roller 41 from a developing bias power supply 48, and toner having the same charging polarity as that of the photosensitive member 1 has an electric field between the photosensitive member 1 and the developing roller 41. Due to the action, it adheres to the place where the charge on the surface of the photoreceptor disappears. The toner image formed on the photoreceptor 1 by development is transferred to the paper 7 by the transfer device 5. Although not shown, the toner image transferred onto the paper 7 is melted by heating with a fixing device and fixed on the paper 7. Thereafter, the toner remaining on the photosensitive member 1 is removed by the cleaning device 6, and thereafter image formation is similarly performed. The toner removed by the cleaner 6 is collected by the toner hopper 42 and used again for development.

現像によってトナーが消費されると、現像機4の現像剤中のトナー濃度が低下し、トナー濃度センサ44の出力値が変化する。トナー濃度センサ44の出力値を、制御部46に設けられた記憶手段で記憶されている所定値と比較する。制御部46は、トナー濃度が所定値より低下したことを検出すると、トナー補給ローラ43を駆動して、トナーホッパ42から現像機4内にトナーを補給する。トナー濃度センサ44の出力値が所定値になると、現像機4内のトナー濃度が過剰にならないように制御部46は補給ローラ43を停止させる。   When the toner is consumed by the development, the toner concentration in the developer of the developing machine 4 is lowered and the output value of the toner concentration sensor 44 is changed. The output value of the toner density sensor 44 is compared with a predetermined value stored in a storage unit provided in the control unit 46. When the controller 46 detects that the toner density has decreased below a predetermined value, the controller 46 drives the toner supply roller 43 to supply toner from the toner hopper 42 into the developing device 4. When the output value of the toner density sensor 44 reaches a predetermined value, the control unit 46 stops the supply roller 43 so that the toner density in the developing device 4 does not become excessive.

感光体1と現像ロール41の向かい合った部分が現像の行われる部分であり、感光体1と現像ロール41の間隔を現像ギャップとよぶ。また、感光体1の周表面の移動速度と、現像ロール41周表面の移動速度の比を周速比とよぶ。   A portion where the photosensitive member 1 and the developing roll 41 face each other is a portion where development is performed, and the interval between the photosensitive member 1 and the developing roller 41 is referred to as a developing gap. Further, the ratio of the moving speed of the peripheral surface of the photoreceptor 1 and the moving speed of the peripheral surface of the developing roll 41 is referred to as a peripheral speed ratio.

本発明の実施例では、線画像の単位面積あたりのトナー付着量をベタ画像のトナー付着量に合わせるために、現像ギャップ、現像バイアス、周速比、現像バイアス電圧の調整を、トナー帯電量のトナー濃度依存性が少ない現像剤を用いて、そのトナー帯電量とトナー濃度の調節を併用することとした。
(実施例)
まず、現像剤のトナー単位重量当たりの帯電量Q/Mと、トナーの重量割合を表すトナー濃度Tcの関係を、図1を用いて説明する。
In the embodiment of the present invention, in order to adjust the toner adhesion amount per unit area of the line image to the toner adhesion amount of the solid image, the adjustment of the development gap, the development bias, the peripheral speed ratio, and the development bias voltage is performed by adjusting the toner charge amount. By using a developer that is less dependent on the toner concentration, the toner charge amount and the toner concentration are adjusted together.
(Example)
First, the relationship between the charge amount Q / M per unit toner weight of the developer and the toner concentration Tc representing the toner weight ratio will be described with reference to FIG.

図1は、3種類の現像剤について、トナー帯電量Q/Mのトナー濃度Tc特性を示したグラフである。使用した現像剤は、平均粒径8.5μmのスチレンアクリル樹脂の黒トナーを共通に用いている。キャリアは各現像剤について下記のような諸元である。   FIG. 1 is a graph showing the toner density Tc characteristics of the toner charge amount Q / M for three types of developers. As the developer used, a black toner of styrene acrylic resin having an average particle diameter of 8.5 μm is commonly used. The carrier has the following specifications for each developer.

現像剤de−1のキャリアは、コア材がマグネシウムフェライトで、平均粒径40μm、シリコン樹脂をコーティングし、コーティング材中にカーボンブラックを添加している。   In the carrier of developer de-1, the core material is magnesium ferrite, the average particle size is 40 μm, silicon resin is coated, and carbon black is added to the coating material.

現像剤de−2のキャリアは、コア材がマグネシウムフェライトで、平均粒径40μm、アクリル樹脂をコーティングし、コーティング材中にカーボンブラックを添加している。   In the carrier of developer de-2, the core material is magnesium ferrite, the average particle diameter is 40 μm, an acrylic resin is coated, and carbon black is added to the coating material.

現像剤de−3のキャリアは、コア材がマグネタイトであり、平均粒径40μm、現像剤de−1のキャリアとは異なるシリコン樹脂をコーティングし、コーティング材中にカーボンブラックを添加している。帯電量の測定は、吸引法の装置(トレックジャパンの210HS型相当品)で測定した。
トナー帯電量Q/Mはトナー濃度Tcが大きくなると低下する傾向を示す。Tc増加に伴うQ/Mの低下は、Tcに対して一定の割合で低下するとは限らず、現像剤によって低下の割合は異なる。トナー濃度Tcが増加すると、急激にトナー帯電量Q/Mが低下するde−2のような現像剤、緩やかにQ/Mが低下するde−1やde−3のような現像剤がある。これらの現像剤のトナー帯電量Q/Mとトナー濃度Tcの関係は、Tcに対する変化の割合が異なっても1つの数式で記述することができる。この内容は、特許文献1に詳しく記載されている。特許文献1では、
[数1]
Q/M = A/(1+B×T/C)
の形式で表されることが説明されている。T/Cは、トナーとキャリアの重量混合比であり、トナー濃度Tcとの間には
[数2]
Tc=T/C/(1+T/C)×100
の関係がある。特許文献1では、トナー帯電量Q/Mと混合比T/Cの関係を数1に当てはめて、A、Bを求めていた。
The carrier of developer de-3 has a core material of magnetite, an average particle size of 40 μm, a silicon resin different from the carrier of developer de-1 is coated, and carbon black is added to the coating material. The charge amount was measured with a suction method apparatus (Trek Japan 210HS equivalent product).
The toner charge amount Q / M tends to decrease as the toner concentration Tc increases. The decrease in Q / M accompanying an increase in Tc is not necessarily reduced at a constant rate with respect to Tc, and the rate of decrease differs depending on the developer. As the toner concentration Tc increases, there are developers such as de-2 in which the toner charge amount Q / M rapidly decreases, and developers such as de-1 and de-3 in which the Q / M gradually decreases. The relationship between the toner charge amount Q / M of these developers and the toner concentration Tc can be described by one equation even if the rate of change with respect to Tc is different. This content is described in detail in Patent Document 1. In Patent Document 1,
[Equation 1]
Q / M = A / (1 + B × T / C)
It is explained that it is expressed in the form of T / C is a weight mixing ratio of the toner and the carrier, and is between the toner concentration Tc.
[Equation 2]
Tc = T / C / (1 + T / C) × 100
There is a relationship. In Patent Document 1, A and B are obtained by applying the relationship between the toner charge amount Q / M and the mixing ratio T / C to Equation 1.

数1の数式で表される特性は、指数関数を用いて、
[数3]
Q/M=A×exp(−B×Tc)
の形式で表すことができる。これは指数関数exp(−x)は、テイラー展開により、
[数4]
exp(−x)=1−x+x×x/2+(3次以上は省略)
と展開されるので、xが1より小さい場合には数4右辺第2項までで近似でき、
[数5]
exp(−x)≒1−x
となり、更に、
[数6]
1−x≒1/(1+x)
と近似できるので、結局、
[数7]
exp(−x)≒1/(1+x)
の関係が得られ、数3の指数関数を用いた形式でもトナー帯電量Q/Mとトナー濃度Tcとの関連を表すことができる。
The characteristic represented by the mathematical formula 1 is an exponential function,
[Equation 3]
Q / M = A × exp (−B × Tc)
Can be expressed in the form This is because the exponential function exp (-x) is
[Equation 4]
exp (−x) = 1−x + x × x / 2 + (third order and higher are omitted)
Therefore, when x is smaller than 1, it can be approximated by the second term on the right side of Equation 4,
[Equation 5]
exp (−x) ≈1−x
And then
[Equation 6]
1-x≈1 / (1 + x)
So, after all,
[Equation 7]
exp (−x) ≈1 / (1 + x)
Thus, the relationship between the toner charge amount Q / M and the toner density Tc can be expressed even in the form using the exponential function of Formula 3.

3種類の現像剤について、現像剤のトナー濃度Tcを変えて、トナー帯電量Q/Mを測定し、Q/MとTcの関係を表計算ソフトウエアの近似曲線当てはめの機能を用いて、数3に当てはめると以下のようになった。
現像剤 de−1
[数8]
Q/M=29.22×exp(−0.034×Tc)
現像剤 de−2
[数9]
Q/M=38.04×exp(−0.067×Tc)
現像剤 de−3
[数10]
Q/M=22.06×exp(−0.035×Tc)
以上、トナー帯電量Q/Mとトナー濃度Tcの関係について説明した。
次に、線画とベタの付着量差を低減する現像条件を検討した結果を説明する。この検討を行うため、日立プリンティングソリューションズ製の解像度600dpiであるプリンタDDP92をベースとして評価を行った。
For the three types of developers, the toner density Tc of the developer is changed, the toner charge amount Q / M is measured, and the relationship between Q / M and Tc is calculated using the function of approximate curve fitting of the spreadsheet software. When applied to 3, it became as follows.
Developer de-1
[Equation 8]
Q / M = 29.22 × exp (−0.034 × Tc)
Developer de-2
[Equation 9]
Q / M = 38.04 × exp (−0.067 × Tc)
Developer de-3
[Equation 10]
Q / M = 22.06 × exp (−0.035 × Tc)
The relationship between the toner charge amount Q / M and the toner concentration Tc has been described above.
Next, the results of studying the development conditions for reducing the difference in the amount of adhesion between the line drawing and the solid will be described. In order to perform this study, evaluation was performed based on a printer DDP92 having a resolution of 600 dpi manufactured by Hitachi Printing Solutions.

第1番目にトナー濃度の効果について検討した結果を、図3を用いて説明する。現像剤はde−1を用い、現像ギャップは0.5mm、直流現像バイアス350V、周速比1.5である。
トナー濃度と線画、ベタ付着量の関係について図3に示す。L1−2は線幅1ドットで線間を2ドット空けた繰り返し線、L2−4は線幅2ドットで線間を4ドット空けた繰り返し線、L8−16は線幅8ドットで線間16ドット空けた繰り返し線である。solidはベタ画像である。それぞれの印刷パターンを、OHPフィルムに印刷した。印刷前のOHPフィルムの重量と、印刷後のOHPフィルムの重量の差が付着したトナーの重量となる。そのトナーの重量を印刷面積で割ることによって、単位面積あたりのトナー付着量m/A(mass per Area)を得ることができる。これらの凡例は以下の検討でも同じである。なお、8ドットの線幅は、文字サイズとしてよく使われる10ポイント前後の文字の線幅となっており、さらにエッジ効果によるトナー付着量も多くなる線幅でもある。したがって、8ドット線の付着量とsolid(ベタ)に近づける条件を見出すことが、本発明の特徴の一つとなる。
図3より、トナー濃度を増加させるとL8−16(8ドット線)、solid(ベタ)ともにトナー付着量の増加分がほぼ同じであり、線画、ベタの付着量の比が1に近くなることがわかった。すなわち、トナー濃度を増加させることは、線画とベタの付着量を近づける効果がある。
First, the results of studying the effect of toner density will be described with reference to FIG. The developer is de-1, the development gap is 0.5 mm, the DC development bias is 350 V, and the peripheral speed ratio is 1.5.
FIG. 3 shows the relationship between toner density, line drawing, and solid adhesion amount. L1-2 is a repetitive line with a line width of 1 dot and a space of 2 dots, L2-4 is a repetitive line of a line width of 2 dots and a space of 4 dots, and L8-16 is a line width of 8 dots and a space between lines 16 It is a repeating line with dots. Solid is a solid image. Each print pattern was printed on an OHP film. The difference between the weight of the OHP film before printing and the weight of the OHP film after printing becomes the weight of the adhered toner. By dividing the weight of the toner by the printing area, it is possible to obtain a toner adhesion amount m / A (mass per Area) per unit area. These legends are the same in the following discussion. The line width of 8 dots is the line width of a character of around 10 points that is often used as a character size, and is also a line width that increases the toner adhesion amount due to the edge effect. Therefore, it is one of the features of the present invention to find out the conditions for bringing the adhesion amount of 8 dot lines and solid (solid) closer.
As shown in FIG. 3, when the toner density is increased, the increase in the toner adhesion amount is almost the same for both L8-16 (8 dot line) and solid (solid), and the ratio of the adhesion amount between the line drawing and the solid becomes close to 1. I understood. That is, increasing the toner density has an effect of bringing the amount of adhesion between the line image and the solid image closer.

第2番目に、現像ギャップの効果について検討した結果を説明する。現像ギャップを狭くすることによってエッジ効果は低減される。現像剤de−1をトナー濃度15%で用いて検討した結果を図4に示す。現像バイアスは、直流350V、周速比は1.5である。   Second, the results of studying the effect of the development gap will be described. By narrowing the development gap, the edge effect is reduced. FIG. 4 shows the results of investigation using the developer de-1 at a toner concentration of 15%. The developing bias is DC 350V and the peripheral speed ratio is 1.5.

現像ギャップを0.5、0.4、0.2mmと狭くしていくと、solidの付着量が増加し、線画の付着量は減少することがわかった。現像ギャップが0.2mmでsolid(ベタ)とL8−16(8ドット線幅)の付着量と同じになることがわかるが、現像ギャップ0.2mmは機械精度を高くしなければならず、価格が高くなる。また、現像ギャップを狭くすると、線画の付着量が減っているが、これはキャリアによる擦りが強くなって、画像のかきとりが増えているためであり、画質の面からも0.2mmの現像ギャップを採用することは難しいと考えられる。
第3番目に直流現像バイアスの検討結果について、図5を用いて説明する。現像剤de−1をトナー濃度15%で用い、現像ギャップは0.5mm、周速比は1.5である。
It was found that as the development gap was narrowed to 0.5, 0.4, and 0.2 mm, the solid adhesion amount increased and the line drawing adhesion amount decreased. It can be seen that when the development gap is 0.2 mm, the adhesion amount of solid (solid) and L8-16 (8-dot line width) will be the same, but the development gap of 0.2 mm requires higher mechanical accuracy and price. Becomes higher. In addition, when the development gap is narrowed, the amount of line drawing attached decreases, but this is because the scraping of the image is increased due to strong rubbing by the carrier. It is considered difficult to adopt.
Thirdly, the results of studying the DC developing bias will be described with reference to FIG. Developer de-1 is used at a toner concentration of 15%, the development gap is 0.5 mm, and the peripheral speed ratio is 1.5.

図5に示すように、直流現像バイアスを増加させると、線画、ベタ付着量の増加量はほぼ同じである。トナー濃度の場合と同様に、現像バイアスを増加させると、線画とベタの付着量を近づける効果がある。   As shown in FIG. 5, when the DC developing bias is increased, the amount of increase in the line drawing and solid adhesion amount is substantially the same. As in the case of toner density, increasing the developing bias has the effect of bringing the amount of adhesion between the line image and the solid closer.

第4番目に周速比の検討結果について、図6を用いて説明する。現像剤de−1をトナー濃度15%で用い、現像ギャップは0.4mm、現像バイアスは直流350Vである。   Fourth, the results of examining the peripheral speed ratio will be described with reference to FIG. The developer de-1 is used at a toner concentration of 15%, the development gap is 0.4 mm, and the development bias is DC 350V.

周速比を増加させると、solid(ベタ)付着量は増加し、線画の付着量が減少する傾向が見られる。周速比を増加させると、線画とベタの付着量を近づける効果がある。   When the peripheral speed ratio is increased, the solid adhesion amount increases and the adhesion amount of the line drawing tends to decrease. Increasing the peripheral speed ratio has the effect of bringing the line drawing and the solid amount of adhesion closer.

第5番目に現像バイアスに交流電圧を重畳する効果について検討した結果を、図7を用いて説明する。現像剤de−1をトナー濃度15%で用い、現像ギャップは0.4mm、直流現像バイアスは350V、周速比は1.8、交流の周波数は7kHzである。図7に示すように、交流電圧が0.6kVppでは直流バイアスのみの場合とほとんど同じ付着量であるが、交流電圧を0.9kVppに高くすると、solid(ベタ)付着量は増加するが、線画(L1−2、L2−4、L8−16)は減少することがわかった。特に問題としている8ドット線(L8−16)の付着量はわずかであるがベタ(solid)を下回っており、これまで検討してきた条件範囲で付着量を同じにできる条件があることを意味している。なお、本検討では交流周波数を交流電源の最大電流の制限から7kHzとして実験したが、4kHz以上であれば同じ効果が得られる。ここでVppは、ピークトゥピーク電圧とする。
以上説明してきたように、トナー濃度、直流現像バイアス電圧、周速比、交流現像バイアス電圧振幅は高め或いは大きめに、現像ギャップは狭くする方向に調整することで、線画とベタの付着量を合わせられることがわかった。
Fifth, the result of studying the effect of superposing an AC voltage on the developing bias will be described with reference to FIG. Developer de-1 is used at a toner concentration of 15%, the development gap is 0.4 mm, the DC development bias is 350 V, the peripheral speed ratio is 1.8, and the AC frequency is 7 kHz. As shown in FIG. 7, when the AC voltage is 0.6 kVpp, the adhesion amount is almost the same as when only the DC bias is applied. However, when the AC voltage is increased to 0.9 kVpp, the solid adhesion amount increases. It was found that (L1-2, L2-4, L8-16) decreased. In particular, the adhesion amount of the 8-dot line (L8-16), which is a problem, is slight but below the solid, which means that there are conditions that can make the adhesion amount the same within the range of conditions studied so far. ing. In this study, the AC frequency was set to 7 kHz due to the limitation of the maximum current of the AC power supply, but the same effect can be obtained if the frequency is 4 kHz or more. Here, Vpp is a peak-to-peak voltage.
As described above, by adjusting the toner density, DC development bias voltage, peripheral speed ratio, AC development bias voltage amplitude to be higher or larger and the development gap to be narrower, the amount of adhesion between the line drawing and the solid image is adjusted. I found out that

これらの条件で、トナー濃度以外は、現像装置の調整に関わる条件で、自由に設定可能な項目であり、また設定による不具合は原理的には起こらない。しかし、トナー濃度については、キャリアとトナーの組合せで適切な帯電が行われなければならず、自由に調整できるものではない。本発明で達成した条件は、図1に示した現像剤de−1で達成できたものであった。現像剤de−2とde−3では、トナー濃度15%に設定すると、画像背景部が汚れるという課題が発生してしまった。   Under these conditions, items other than the toner density are items that can be freely set under conditions relating to the adjustment of the developing device, and problems due to the setting do not occur in principle. However, the toner density must be appropriately charged by a combination of carrier and toner and cannot be freely adjusted. The conditions achieved in the present invention were those achieved with the developer de-1 shown in FIG. With the developers de-2 and de-3, when the toner density is set to 15%, the problem that the image background portion becomes dirty has occurred.

現像剤de−1のようなトナー帯電量のトナー濃度特性を得ることが本発明の要点である。   The essential point of the present invention is to obtain the toner density characteristic of the toner charge amount like the developer de-1.

現像剤de−2はトナー濃度が8%以下でトナー帯電量Q/Mが最も高いが、トナー濃度の増加に伴って急激に低下してしまう特性であった。現像剤de−2は、トナー濃度10%程度で背景部の汚れが目立ち、トナー濃度15%では背景部の汚れがひどく使用に耐えられなかった。背景部の汚れがでる原因は、トナーが十分に帯電していない場合である。トナー帯電量がトナー濃度によって大きく変化する現像剤では、キャリアがトナーを帯電させる能力が低いため、このような課題が生じ易いものと考えられる。   The developer de-2 has a toner density of 8% or less and the highest toner charge amount Q / M, but has a characteristic of rapidly decreasing as the toner density increases. In the developer de-2, the background portion was conspicuous when the toner concentration was about 10%, and the background portion was unusable because the background portion was very dirty. The cause of background stains is when the toner is not sufficiently charged. It is considered that such a problem is likely to occur in a developer in which the toner charge amount greatly changes depending on the toner concentration because the carrier has a low ability to charge the toner.

また、現像剤de−3はトナー濃度に対する変化の割合は、現像剤de−1とほぼ同じであるが若干帯電量が低い現像剤であり、トナー濃度15%でも使用することはできたが、背景部の汚れが若干目立っていた。   Further, the developer de-3 is a developer whose change rate with respect to the toner concentration is almost the same as the developer de-1, but has a slightly lower charge amount, and could be used even at a toner concentration of 15%. The background was slightly noticeable.

また、現像剤de−1でもトナー濃度を16%にすると、背景部の汚れが若干目立ってきた。   Further, even in the developer de-1, when the toner concentration is 16%, the background portion is slightly stained.

このようなことから、本発明で使える現像剤としては、トナー帯電量Q/Mのトナー濃度Tc特性としては、数3に当てはめた場合、Bの値が0.035以下(現像剤de−1、de−3)であり、B×Tc<0.54を満足するトナー濃度とすることが必要である。さらに背景部のカブリが目立たないような条件として、現像剤de−1とde−3の結果から、トナー濃度15%におけるそれぞれの帯電量の平均が14.8μC/gであるのでおよそ15μC/g以上(現像剤de−1)とすることが望ましい。   For this reason, as a developer usable in the present invention, when the toner density Tc characteristic of the toner charge amount Q / M is applied to Equation 3, the value of B is 0.035 or less (developer de-1). , De-3), and it is necessary to make the toner density satisfying B × Tc <0.54. Further, as a condition that the fog in the background portion is not conspicuous, the average of the respective charge amounts at the toner concentration of 15% is 14.8 μC / g based on the results of the developers de-1 and de-3, and is about 15 μC / g. The above (developer de-1) is desirable.

そしてこのような特性の現像剤を用い、実際に線画とベタの付着量をほぼ同じに合わせるための条件は、現像ギャップが0.4mm以下、直流現像バイアスが350V以上、周速比が1.8以上、交流現像バイアス電圧が900Vpp以上である。   Using the developer having such characteristics, the conditions for actually matching the adhesion amount between the line drawing and the solid are almost the same. The development gap is 0.4 mm or less, the DC development bias is 350 V or more, and the peripheral speed ratio is 1. 8 or more, AC developing bias voltage is 900 Vpp or more.

なお、非特許文献1では、トナーとキャリアの粒径から適正なトナー濃度を規定しているが、本発明のような帯電量のトナー濃度特性とすることによって非特許文献1の理論で規定されるトナー濃度以上でも使うことができた。   In Non-Patent Document 1, an appropriate toner concentration is defined from the particle diameters of toner and carrier. However, it is defined by the theory of Non-Patent Document 1 by using the toner concentration characteristic of the charge amount as in the present invention. It could be used even when the toner density was higher.

トナー帯電量のトナー濃度特性を示したグラフである。6 is a graph showing toner density characteristics of toner charge amount. 画像形成装置の模式図である。1 is a schematic diagram of an image forming apparatus. トナー濃度とトナー付着量の関係を示したグラフである。6 is a graph showing the relationship between toner density and toner adhesion amount. 現像ギャップとトナー付着量の関係を示したグラフである。5 is a graph showing a relationship between a development gap and a toner adhesion amount. 直流現像バイアス電圧とトナー付着量の関係を示したグラフである。6 is a graph showing a relationship between a DC developing bias voltage and a toner adhesion amount. 周速比とトナー付着量の関係を示したグラフである。6 is a graph showing a relationship between a peripheral speed ratio and a toner adhesion amount. 交流現像バイアスとトナー付着量の関係を示したグラフである。6 is a graph showing a relationship between an AC developing bias and a toner adhesion amount.

符号の説明Explanation of symbols

1…感光体、2…帯電器、3…露光器、4…現像機、5…転写器、6…清掃機、7…用紙、8…現像剤、11…トナーの転写特性、41…現像ロ−ル、42…トナーホッパ、43…トナー補給ローラ、44…トナー濃度センサ、45…攪拌スクリュー、47…現像剤規制部材、48…現像バイアス電源、53…転写電源。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photoconductor, 2 ... Charging device, 3 ... Exposure device, 4 ... Developer, 5 ... Transfer device, 6 ... Cleaning device, 7 ... Paper, 8 ... Developer, 11 ... Toner transfer characteristic, 41 ... Developing roller 42, a toner hopper, 43, a toner supply roller, 44, a toner density sensor, 45, a stirring screw, 47, a developer regulating member, 48, a developing bias power supply, 53, a transfer power supply.

Claims (6)

トナーとキャリアからなる2成分現像剤を使用して用紙などに画像を顕像化する画像形成方法において、
トナー単位重量当たりの帯電量Q/Mと、現像剤中のトナー濃度Tc(%)との関係が(1)式に当てはまるAとBを求めた場合、Bの値が0.035以下となる現像剤を使用し、かつB×Tc<0.54の条件を満足するトナー濃度Tcの条件で前記現像剤を使用することを特徴とする画像形成方法。
Q/M=A×exp(−B×Tc)…(1)
In an image forming method for visualizing an image on a sheet or the like using a two-component developer comprising a toner and a carrier,
When A and B in which the relationship between the charge amount Q / M per unit toner weight and the toner concentration Tc (%) in the developer applies to the equation (1) are obtained, the value of B is 0.035 or less. An image forming method comprising using a developer and using the developer under a condition of toner concentration Tc satisfying a condition of B × Tc <0.54.
Q / M = A × exp (−B × Tc) (1)
Q/Mの絶対値を15μC/g以上としたことを特徴とする請求項1記載の画像形成方法。   2. The image forming method according to claim 1, wherein an absolute value of Q / M is 15 μC / g or more. トナーとキャリアからなる2成分現像剤を使用して用紙などに画像を顕像化する画像形成装置において、
トナー単位重量当たりの帯電量Q/Mと、現像剤中のトナー濃度Tc(%)との関係が(1)式に当てはまるAとBを求めた場合、Bの値が0.035以下で、かつB×Tc<0.54の条件を満足するトナー濃度Tcにおいて、トナーのQ/Mの絶対値が15μC/g以上の現像剤を使用したことを特徴とする画像形成装置。
Q/M=A×exp(−B×Tc)…(1)
In an image forming apparatus that visualizes an image on a sheet or the like using a two-component developer composed of a toner and a carrier,
When A and B in which the relationship between the charge amount Q / M per unit weight of toner and the toner concentration Tc (%) in the developer applies to the equation (1) are obtained, the value of B is 0.035 or less. An image forming apparatus using a developer having an absolute value of Q / M of toner of 15 μC / g or more at a toner concentration Tc satisfying a condition of B × Tc <0.54.
Q / M = A × exp (−B × Tc) (1)
トナーとキャリアからなる2成分現像剤を保持し現像ロールを備えた現像機と、前記現像ロールと対向する感光体と、前記現像ロールに重畳バイアス電圧を加える現像バイアス電源を有する画像形成装置において、
トナー単位重量当たりの帯電量Q/Mと、現像剤中のトナー濃度Tc(%)との関係が(1)式に当てはまるAとBを求めた場合、Bの値が0.035以下で、Tc=15%でのトナーのQ/Mの絶対値が15μC/g以上、前記現像ロールと前記感光体との間の現像ギャップが0.4mm以下、周速比が1.8以上、前記現像バイアス電源による重畳バイアス電圧のうち直流現像バイアスが350V以上、交流現像バイアス電圧が900Vpp以上の画像形成条件としたことを特徴とする画像形成装置。
Q/M=A×exp(−B×Tc)…(1)
In an image forming apparatus having a developing machine that holds a two-component developer including a toner and a carrier and includes a developing roll, a photoconductor facing the developing roll, and a developing bias power source that applies a superimposed bias voltage to the developing roll.
When A and B in which the relationship between the charge amount Q / M per unit weight of toner and the toner concentration Tc (%) in the developer applies to the equation (1) are obtained, the value of B is 0.035 or less. The absolute value of Q / M of the toner at Tc = 15% is 15 μC / g or more, the development gap between the developing roll and the photoconductor is 0.4 mm or less, the peripheral speed ratio is 1.8 or more, and the development An image forming apparatus having an image forming condition in which a DC developing bias is 350 V or more and an AC developing bias voltage is 900 Vpp or more in a superposed bias voltage by a bias power source.
Q / M = A × exp (−B × Tc) (1)
前記現像ギャップの値が0.2mm以上0.4mm以下であることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 4, wherein a value of the development gap is 0.2 mm or more and 0.4 mm or less. 交流電圧の周波数を4kHz以上としたことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
5. The image forming apparatus according to claim 4, wherein the frequency of the AC voltage is 4 kHz or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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