JP2007322716A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents
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Abstract
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関し、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画像形成装置および画像形成方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine using an electrophotographic method, and particularly uses a two-component developer that charges a nonmagnetic toner using a magnetic carrier, The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method in which only a charged toner is held on a developing roller to fly to an electrostatic latent image and the latent image is developed.
従来より、電子写真方式の画像形成装置における、乾式トナーを用いる現像方式としては、一成分現像方式および二成分現像方式が知られている。
一成分現像方式は、キャリアを含まないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって静電潜像担持体(以下、感光体ともいう。)の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
二成分現像方式は、安定した帯電量が長期にわたって得られるため、長寿命化に適している。しかし、二成分現像方式は、上述の磁気ブラシによる影響のため、画質の点では不利である。
Conventionally, as a developing method using a dry toner in an electrophotographic image forming apparatus, a one-component developing method and a two-component developing method are known.
Since the one-component development method does not include a carrier, an electrostatic latent image of an electrostatic latent image carrier (hereinafter also referred to as a photosensitive member) is not disturbed by a magnetic brush formed from a carrier and toner. Suitable for high image quality. However, in the one-component development method, it is difficult to stably maintain the charge amount of the toner. In the case of a color toner, since transparency is required, it must be a non-magnetic toner. For this reason, full-color image forming apparatuses often employ a two-component development system that uses a carrier as a medium for charging and transporting toner.
The two-component development method is suitable for extending the life because a stable charge amount can be obtained over a long period of time. However, the two-component development method is disadvantageous in terms of image quality because of the influence of the magnetic brush described above.
近年、これら現像方式のそれぞれの利点を活かすべく、長寿命化を考慮してトナー帯電領域は二成分現像方式を採用し、高画質化を狙って現像領域は一成分現像方式を採用したハイブリッド現像方式が注目されている。特に、高画質化および長寿命化が重視されるフルカラー画像形成装置においては、この現像方式の特徴が充分に発揮される。
ハイブリッド現像方式は、トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤を現像剤担持体(以下、磁気ローラともいう。)の表面に担持させて磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシからトナーのみをトナー担持体(以下、現像ローラともいう。)の表面に移送させてトナー層を形成し、該トナー層からトナーを、静電潜像が形成された感光体の表面に飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する方式である。
In recent years, in order to take advantage of the advantages of each of these development methods, hybrid development has been adopted in which the toner charging area adopts a two-component development system in consideration of extending the life and the development area adopts a one-component development system in order to improve image quality. The method is drawing attention. In particular, in a full-color image forming apparatus in which high image quality and long life are important, the characteristics of this development method are sufficiently exhibited.
In the hybrid development system, a two-component developer containing toner and carrier is carried on the surface of a developer carrier (hereinafter also referred to as a magnetic roller) to form a magnetic brush, and only toner is carried from the magnetic brush. The toner layer is transferred to the surface of the body (hereinafter also referred to as a developing roller) to form a toner layer, and the toner is ejected from the toner layer onto the surface of the photoreceptor on which the electrostatic latent image is formed. This is a method of developing as a toner image.
しかし、ハイブリッド現像方式には、以下の問題がある。
つまり、ハイブリッド現像方式においては、現像ローラ上の残トナーを磁気ローラの磁気ブラシで剥ぎ取りながら、同時に磁気ブラシから現像ローラへトナーを供給する必要があるが、残トナーの剥ぎ取りが不充分であったり、現像ローラへのトナー供給が不充分である場合、現像ローラから感光体へトナーが飛翔した後の残像が2周目にも現れる、いわゆる現像ゴーストが発生しやすい。
However, the hybrid development method has the following problems.
In other words, in the hybrid development method, it is necessary to supply toner from the magnetic brush to the developing roller at the same time while removing the residual toner on the developing roller with the magnetic brush of the magnetic roller. However, the residual toner is not sufficiently removed. If the toner is insufficiently supplied to the developing roller, a so-called development ghost in which an afterimage after the toner jumps from the developing roller to the photosensitive member appears on the second round is likely to occur.
そこで、ハイブリッド現像方式における現像ゴーストの対策として、種々の方法が提案されている。例えば、用いられる二成分現像剤において、キャリアを低磁化にすることによって、磁気ブラシの密度を高めて、現像ローラ上のトナーを剥ぎ取る効果を大きくして、トナー現像ゴーストを解消する方法が開示されている(特許文献1参照)。しかし、特許文献1においては、キャリアの劣化によって、磁気ブラシの密度や均一性が損なわれると、剥ぎ取り性能も低下し、現像ゴーストが発生するため、長期間を通じて現像ゴーストを解消するのが困難である。
また、現像ローラの交流成分に対してその逆位相の交流電圧を磁気ローラに印加することによって、現像ローラ上のトナーの入れ替えを促進する方法が開示されている(特許文献2参照)。しかし、現像剤の劣化によって現像ゴーストや現像リークの発生レベルの変化に対応するために複雑な制御を必要とするため、完全に解消することは容易ではない。
In addition, a method for promoting toner replacement on the developing roller by applying an AC voltage having an opposite phase to the AC component of the developing roller to the magnetic roller is disclosed (see Patent Document 2). However, since complicated control is required to cope with changes in the generation level of development ghosts and development leaks due to deterioration of the developer, it is not easy to completely eliminate them.
本発明の課題は、ハイブリッド現像方式の現像手段を具備する画像形成装置において、現像ゴーストが抑えられた高画質の画像を長期間にわたって得ることができる画像形成装置および画像形成方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus and an image forming method capable of obtaining a high-quality image with suppressed development ghosts over a long period of time in an image forming apparatus having a hybrid developing type developing unit. is there.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、第1の発明としては、トナー担持体の第1周目で形成された画像(第1パッチ)の濃度と第2周目で形成された画像(第2パッチ)の濃度との差を小さくする制御機構(制御手段)を有することにより、現像ゴーストが抑えられることを見出して、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の画像形成装置は、以下の構成を有する。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventor of the present invention has as the first invention the density of the image (first patch) formed on the first round of the toner carrier and the second round. It has been found that development ghosts can be suppressed by having a control mechanism (control means) that reduces the difference from the density of the image (second patch) formed in step (i), and the present invention has been completed.
That is, the image forming apparatus of the present invention has the following configuration.
(1)トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤を現像剤担持体の表面に担持させ、該現像剤担持体の表面の二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体の表面に移送させてトナー担持体の表面にトナー層を形成させ、該トナー層からトナーを、静電潜像が形成された静電潜像担持体の表面に飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する現像手段を具備する画像形成装置であって、前記トナー担持体の第1周目で形成された画像の濃度と第2周目で形成された画像の濃度との差を小さくする制御機構を有した画像形成装置。
(2)前記制御機構は、前記現像剤担持体とトナー担持体に印加する直流電圧の差を制御することを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
(1) A two-component developer containing a toner and a carrier is supported on the surface of the developer carrier, and only the toner is transferred from the two-component developer on the surface of the developer carrier to the surface of the toner carrier. Developing means for forming a toner layer on the surface of the carrier, and causing the toner to fly from the toner layer to the surface of the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed to develop the electrostatic latent image as a toner image An image forming apparatus comprising: a control mechanism that reduces a difference between a density of an image formed on the first circumference of the toner carrier and a density of an image formed on the second circumference. Forming equipment.
(2) The image forming apparatus according to (1), wherein the control mechanism controls a difference in DC voltage applied to the developer carrier and the toner carrier.
また第2の発明としては、トナー担持体の第1周目で形成されたベタ濃度画像(第1パッチ)を現像した後、続いてトナー担持体の第2周目および第3周目でトナー担持体周面における前記第1パッチと同位置を含む位置にハーフ濃度画像の第2パッチおよび第3パッチを現像して得られた、前記第2パッチと前記第3パッチの前記第1パッチと同位置のハーフ濃度画像の濃度差を小さくする制御機構(制御手段)を有することにより、現像ゴーストが抑えられることを見出して、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の画像形成装置および画像形成方法は、以下の構成を有する。
According to a second aspect of the present invention, after the solid density image (first patch) formed on the first circumference of the toner carrier is developed, the toner is subsequently produced on the second and third circumferences of the toner carrier. The second patch and the first patch of the third patch obtained by developing the second patch and the third patch of the half density image at a position including the same position as the first patch on the circumferential surface of the carrier. It has been found that development ghosts can be suppressed by having a control mechanism (control means) for reducing the density difference between half-density images at the same position, and the present invention has been completed.
That is, the image forming apparatus and the image forming method of the present invention have the following configurations.
(3)トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤を現像剤担持体の表面に担持させ、該現像剤担持体の表面の二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体の表面に移送させてトナー担持体の表面にトナー層を形成させ、該トナー層からトナーを、静電潜像が形成された静電潜像担持体の表面に飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する現像手段を有する画像形成装置であって、所定の位置に前記トナー担持体の第1周目で形成されたベタ濃度画像(第1パッチ)を現像した後、続いてトナー担持体の第2周目および第3周目で形成されたトナー担持体周面における前記第1パッチと同位置を含むハーフ濃度画像の第2パッチおよび第3パッチの濃度差を小さくする制御機構を有した画像形成装置。
(4)トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤を現像剤担持体の表面に担持させ、該現像剤担持体の表面の二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体の表面に移送させてトナー担持体の表面にトナー層を形成させ、該トナー層からトナーを、静電潜像が形成された静電潜像担持体の表面に飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する現像工程を有する画像形成方法であって、所定の位置に前記トナー担持体の第1周目で形成されたベタ濃度画像(第1パッチ)を現像した後、続いてトナー担持体の第2周目および第3周目でトナー担持体周面における前記第1パッチと同位置を含む位置にハーフ濃度画像の第2パッチおよび第3パッチを現像する工程1と、前記第2パッチと前記第3パッチの前記第1パッチと同位置のハーフ濃度画像の濃度を検出する工程2と、前記第2パッチと第3パッチの画像濃度の差に基づいて前記現像剤担持体と前記トナー担持体に印加する直流電圧の差を制御する工程3と、前記工程1〜3を繰り返して前記第2パッチと第3パッチの画像濃度差が所定の値以下になったときの前記電圧差を設定する工程4と、を有することを特徴とする画像形成方法。
(3) A two-component developer containing toner and carrier is carried on the surface of the developer carrying member, and only the toner is transferred from the two-component developer on the surface of the developer carrying member to the surface of the toner carrying member. Developing means for forming a toner layer on the surface of the carrier, and causing the toner to fly from the toner layer to the surface of the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed to develop the electrostatic latent image as a toner image After the solid density image (first patch) formed on the first circumference of the toner carrier is developed at a predetermined position, and then the second circumference of the toner carrier and An image forming apparatus having a control mechanism for reducing a density difference between a second patch and a third patch of a half density image including the same position as the first patch on a toner carrier circumferential surface formed on a third circumference.
(4) A two-component developer containing toner and carrier is carried on the surface of the developer carrying member, and only the toner is transferred from the two-component developer on the surface of the developer carrying member to the surface of the toner carrying member. A developing process in which a toner layer is formed on the surface of the carrier, and toner is ejected from the toner layer onto the surface of the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed to develop the electrostatic latent image as a toner image. And developing a solid density image (first patch) formed on the first circumference of the toner carrier at a predetermined position, followed by the second circumference of the toner carrier and Developing the second patch and the third patch of the half density image at a position including the same position as the first patch on the peripheral surface of the toner carrier on the third circumference, and the second patch and the third patch Half density at the same position as the first patch A step 2 for detecting an image density, a step 3 for controlling a difference in DC voltage applied to the developer carrier and the toner carrier based on a difference in image density between the second patch and the third patch; An image forming method comprising: setting the voltage difference when the image density difference between the second patch and the third patch is equal to or less than a predetermined value by repeating the steps 1 to 3. .
本発明によれば、トナー担持体の第1周目で形成された画像の濃度と第2周目で形成された画像(ベタ画像)の濃度との差を小さくする制御機構を有することにより、ハイブリッド現像方式において発生しやすい現像ゴーストを、前記制御機構により事前に検出することでその発生を防止するため、長期間にわたって安定した高画質画像を得ることが可能になる。
また第2の発明によれば、第2周目と第3周目に形成されたハーフ濃度画像の濃度差を小さくする制御機構を有することで、前記第1の発明同様、ハイブリッド現像方式において発生しやすい現像ゴーストを、前記制御機構により事前に検出することでその発生を防止するため、長期間にわたって安定した高画質画像を得ることが可能になる。
特に第2の発明においては、ハーフ濃度画像の濃度差を比較し制御するため、濃度差の検出がベタ部の濃度差を検出する場合に比べ、よりわずかな差を検出することが可能となる。
According to the present invention, by having a control mechanism for reducing the difference between the density of the image formed on the first circumference of the toner carrier and the density of the image (solid image) formed on the second circumference, Since the development ghost that is likely to occur in the hybrid development system is detected in advance by the control mechanism, the occurrence is prevented, so that a stable high-quality image can be obtained over a long period of time.
Further, according to the second invention, similar to the first invention, it has a control mechanism for reducing the density difference between the half density images formed on the second and third rounds. Since the development ghost that is likely to occur is detected in advance by the control mechanism, the development ghost is prevented, so that a stable high-quality image can be obtained over a long period of time.
Particularly in the second invention, since the density difference of the half density image is compared and controlled, it is possible to detect a slight difference compared to the case of detecting the density difference of the solid portion. .
<画像形成装置>
本発明は、二成分現像剤を現像剤担持体の表面に担持させ、該現像剤担持体の表面の二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体の表面に移送させてトナー担持体の表面にトナー層を形成させ、該トナー層からトナーを、静電潜像が形成された静電潜像担持体の表面に飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する、いわゆるハイブリッド現像方式の現像手段を具備する画像形成装置において、前記トナー担持体の第1周目に形成された画像の濃度と第2周目に形成された画像の濃度との差を小さくする制御機構を有する画像形成装置である。
<Image forming apparatus>
In the present invention, a two-component developer is carried on the surface of a developer carrier, and only the toner is transferred from the two-component developer on the surface of the developer carrier to the surface of the toner carrier. Development of a so-called hybrid development system in which a toner layer is formed and toner is ejected from the toner layer onto the surface of the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed to develop the electrostatic latent image as a toner image. An image forming apparatus having a control mechanism for reducing the difference between the density of the image formed on the first circumference of the toner carrier and the density of the image formed on the second circumference of the toner carrier. It is.
本発明の画像形成装置としては、例えば、図1に示すような、ドラム状の静電潜像担持体(感光体)12と、感光体12の表面を帯電させる帯電手段14と、感光体12の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段16と、静電潜像にトナーを付着させて静電潜像をトナー像として現像する現像手段18と、トナー像を感光体12から無端ベルト20上を移動する被転写体(図示せず)へ転写する転写手段22と、感光体の表面をクリーニングするクリーニング手段24とを具備する画像形成装置10が挙げられる。 As the image forming apparatus of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a drum-shaped electrostatic latent image carrier (photoconductor) 12, a charging unit 14 for charging the surface of the photoconductor 12, and the photoconductor 12. Exposure means 16 for exposing the surface of the toner to form an electrostatic latent image; developing means 18 for developing the electrostatic latent image as a toner image by attaching toner to the electrostatic latent image; The image forming apparatus 10 includes a transfer unit 22 that transfers to a transfer target (not shown) that moves on the endless belt 20 and a cleaning unit 24 that cleans the surface of the photoreceptor.
感光体12としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体等が挙げられる。
帯電手段14としては、スコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。
露光手段16、転写手段22、クリーニング手段24としては、公知のものを用いればよい。
現像手段18は、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現像剤担持体(磁気ローラ)26と、磁気ローラ26上に形成される磁気ブラシ(図示せず)によってトナー層(図示せず)を形成されるトナー担持体(現像ローラ)28と、磁気ローラ26へ直流(DC)バイアスを印加する電源30と、現像ローラ28へ直流(DC)バイアスを印加する電源32と、現像ローラ28へ交流(AC)バイアスを印加する電源34と、磁気ローラ26上に形成された磁気ブラシの高さを一定に保つための規制ブレード36と、トナーが収納されたトナーコンテナ38と、トナーコンテナ38から供給されたトナーを、キャリアとともに撹拌し帯電させる撹拌ミキサー40と、仕切板42を通って撹拌ミキサー40から供給された二成分現像剤を撹拌しながら磁気ローラ26へ供給するパドルミキサー44と、磁気ローラ26、現像ローラ28、撹拌ミキサー40およびパドルミキサー44が収納された枠体46とを具備するものである。
Examples of the photoreceptor 12 include inorganic photoreceptors such as selenium and amorphous silicon, and organic photoreceptors in which a single-layer or multilayer photosensitive layer containing a charge generating agent, a charge transport agent, a binder resin, and the like is formed on a conductive substrate. Etc.
Examples of the charging unit 14 include a scorotron system, a charging roller, and a charging brush.
As the exposure unit 16, the transfer unit 22, and the cleaning unit 24, known ones may be used.
The developing means 18 includes a sleeve-like developer carrier (magnetic roller) 26 having a plurality of fixed magnets disposed therein and rotatable around the fixed magnets, and a magnetic brush formed on the magnetic roller 26. A toner carrier (developing roller) 28 on which a toner layer (not shown) is formed by (not shown), a power supply 30 for applying a direct current (DC) bias to the magnetic roller 26, and a direct current (DC) to the developing roller 28 ) A power source 32 for applying a bias, a power source 34 for applying an alternating current (AC) bias to the developing roller 28, a regulating blade 36 for keeping the height of the magnetic brush formed on the magnetic roller 26 constant, and toner A toner container 38 containing toner, a stirring mixer 40 that stirs and charges the toner supplied from the toner container 38 together with a carrier, and a mixing plate 42 through a partition plate 42. Paddle mixer 44 that supplies the two-component developer supplied from -40 to the magnetic roller 26 while stirring, and a frame 46 in which the magnetic roller 26, the developing roller 28, the stirring mixer 40, and the paddle mixer 44 are housed. To do.
<画像形成方法>
前記画像形成装置10を用いた画像形成方法を以下に説明する。
まず、帯電手段14によって感光体12の表面を帯電させる(帯電工程)。ついで、露光手段16によって感光体12の表面を露光して静電潜像を形成する(露光工程)。
一方、現像手段18においては、二成分現像剤を磁気ローラ26の表面に担持させて磁気ブラシを形成し、磁気ローラ26の表面の磁気ブラシからトナーのみを現像ローラ28の表面に移送させて現像ローラ28の表面にトナー層を形成させる。ついで、現像ローラ28のトナー層からトナーを飛翔させ、感光体12の静電潜像にトナーを付着させて静電潜像をトナー像として現像する(現像工程)。
ついで、転写手段22によってトナー像を感光体12から被転写体へ転写する(転写工程)。ついで、クリーニング手段24を用いて感光体12の表面をクリーニングする。以上の工程は、繰り返し行われる。
なお、画像形成装置としては、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ、これらの複合機等が挙げられる。
<Image forming method>
An image forming method using the image forming apparatus 10 will be described below.
First, the surface of the photoreceptor 12 is charged by the charging unit 14 (charging process). Next, the surface of the photoreceptor 12 is exposed by the exposure means 16 to form an electrostatic latent image (exposure process).
On the other hand, in the developing means 18, a two-component developer is carried on the surface of the magnetic roller 26 to form a magnetic brush, and only toner is transferred from the magnetic brush on the surface of the magnetic roller 26 to the surface of the developing roller 28 for development. A toner layer is formed on the surface of the roller 28. Next, the toner is ejected from the toner layer of the developing roller 28, and the electrostatic latent image is developed as a toner image by attaching the toner to the electrostatic latent image on the photoreceptor 12 (developing process).
Next, the toner image is transferred from the photosensitive member 12 to the transfer target by the transfer means 22 (transfer process). Next, the surface of the photoreceptor 12 is cleaned using the cleaning unit 24. The above steps are repeated.
Examples of the image forming apparatus include a copying machine, a facsimile, a laser beam printer, and a complex machine of these.
<現像ゴースト>
図2を用いて、現像ゴーストの発生メカニズムについて説明する。図2は、現像ローラ28を用いてその1周目にベタ画像(第1パッチ)を形成した後、現像ローラ28の第2周目で形成される画像(第2パッチ)が、所望する画像濃度よりも低くなる現象を示したものである。これは、画像の印字によって現像ローラ28上のトナー層が欠落するが、その後磁気ローラ26の担持する磁気ブラシによってその像が残らないほど十分にトナーを剥ぎ取ることができれば、第2周目で現像ゴーストが発生することはない。ところが、十分に磁気ブラシで現像ローラ28上のトナーを剥ぎ取れず、且つ第1周目の画像形成時に欠落した部分を埋め尽くせるほど十分にトナーを供給できない場合に、現像ゴーストが発生することになる。その結果、同じ位置に同じ大きさのベタ画像を形成した場合には、このようなゴーストが発生すると第2周目のベタ画像の濃度が低くなる。
<Development ghost>
The development ghost generation mechanism will be described with reference to FIG. In FIG. 2, after a solid image (first patch) is formed on the first turn using the developing roller 28, an image (second patch) formed on the second turn of the developing roller 28 is a desired image. This shows a phenomenon that the concentration becomes lower than the concentration. This is because the toner layer on the developing roller 28 is missing due to the image printing, but if the toner can be removed sufficiently by the magnetic brush carried by the magnetic roller 26 so that the image does not remain, the second round will occur. Development ghosts never occur. However, the development ghost occurs when the toner on the developing roller 28 cannot be sufficiently peeled off by the magnetic brush and the toner cannot be supplied enough to fill the missing part at the time of image formation on the first round. Become. As a result, when a solid image having the same size is formed at the same position, the density of the solid image on the second round is lowered when such a ghost occurs.
次に、この現像ゴーストをより検出し易くしたのが、図3にあるように、第2パッチとしてハーフトーン画像(25%ドットパターン)を用いて検出するものである。現像ローラ28を用いてその1周目にベタ画像(第1パッチ)を形成した後、その第1パッチと同じ位置を含むハーフトーン画像(第2パッチ)を、現像ローラ28の第2周目に印字し、引き続いて第3周目に第2パッチと同じ位置を使用して再度ハーフトーン画像(第3パッチ)を形成する。
この場合、図2に基づいて説明したゴーストの発生メカニズムにより、現像ゴーストが生じる場合、ハーフトーン画像としての第2パッチ上には、第1パッチに対応した位置にハーフトーン画像よりも濃度が低いゴーストが発生する。そして、現像ローラ28上に新しいトナーの供給が追いつく第3パッチ上にはゴーストは現れない。
Next, the development ghost is more easily detected by using a halftone image (25% dot pattern) as the second patch as shown in FIG. After a solid image (first patch) is formed on the first round using the developing roller 28, a halftone image (second patch) including the same position as the first patch is formed on the second round of the developing roller 28. Then, a halftone image (third patch) is formed again using the same position as the second patch on the third round.
In this case, when a development ghost is generated by the ghost generation mechanism described with reference to FIG. 2, the density is lower on the second patch as the halftone image at a position corresponding to the first patch than the halftone image. A ghost occurs. Then, no ghost appears on the third patch on which the supply of new toner catches up on the developing roller 28.
ここで、磁気ローラ26から現像ローラ28へのトナーの移行量は、磁気ローラ26と現像ローラ28の直流(DC)バイアスの差分、いわゆる電位差で決定される。つまり、磁気ローラ26から現像ローラ28に対して十分にトナーが供給されれば、現像ゴーストは発生することはないので、磁気ローラ26と現像ローラ28の直流(DC)バイアスの電位差が大きいほど現像ゴーストは発生しにくい。更に、磁気ローラ26から現像ローラ28へのトナー供給量が少ない場合も、磁気ブラシで十分に引き剥がせる量であれば、現像ゴーストは発生しない。故に、現像ゴーストが発生しやすいトナー層厚が存在することになり、それを回避するためには、前述した電位差についてそのトナー層厚になる電位差を避けて使用する必要がある。 Here, the amount of toner transferred from the magnetic roller 26 to the developing roller 28 is determined by a difference in direct current (DC) bias between the magnetic roller 26 and the developing roller 28, a so-called potential difference. That is, if a sufficient amount of toner is supplied from the magnetic roller 26 to the developing roller 28, a development ghost will not occur. Therefore, the larger the potential difference of the direct current (DC) bias between the magnetic roller 26 and the developing roller 28, the more the development. Ghost is unlikely to occur. Further, even when the amount of toner supplied from the magnetic roller 26 to the developing roller 28 is small, the development ghost does not occur if the amount can be sufficiently peeled off by the magnetic brush. Therefore, there is a toner layer thickness at which development ghost is likely to occur, and in order to avoid this, it is necessary to avoid the potential difference that becomes the toner layer thickness with respect to the potential difference described above.
しかし、磁気ローラ26から現像ローラ28へのトナー供給性については、前述した電位差が一定であっても、二成分現像剤中のトナー濃度、トナー帯電量などによって変動する。
また、現像ローラ28上のトナーを引き剥がす能力についても、現像ローラ28と磁気ローラ26の距離、磁極のレイアウト、磁気ブラシの穂の高さ(穂切ブレード36と磁気ローラ26のギャップ)、キャリアの飽和磁化等に左右される。またトナーの帯電量、また付着力などによって現像ローラ28から引き剥がされにくい場合も有り、耐久を通じて非常に変動しやすい要素である。
従って、現像ゴーストが発生しやすい電位差は、その都度変動するものと考えるのが妥当である。本発明は、あらかじめ現像ゴーストの発生する電位差を検出し、その電位差を避けたバイアス設定にすることを特徴とする。
However, the toner supply performance from the magnetic roller 26 to the developing roller 28 varies depending on the toner concentration in the two-component developer, the toner charge amount, etc., even if the above-described potential difference is constant.
Further, regarding the ability to peel off the toner on the developing roller 28, the distance between the developing roller 28 and the magnetic roller 26, the layout of the magnetic pole, the height of the ears of the magnetic brush (the gap between the ear cutting blade 36 and the magnetic roller 26), the carrier Depends on the saturation magnetization and the like. Further, there are cases where the toner is hardly peeled off from the developing roller 28 due to the charge amount of the toner or the adhesive force, and is an element that is very likely to fluctuate through durability.
Therefore, it is appropriate to consider that the potential difference at which development ghosts are likely to occur fluctuates each time. The present invention is characterized in that a potential difference in which a development ghost is generated is detected in advance and a bias setting that avoids the potential difference is set.
<現像ゴーストの検出方法>
次に、現像ゴーストの検出方法について、ハーフトーン画像を用いた場合について説明する。
画像濃度の検出については、反射型濃度センサを用いて、背景面に対する反射光とトナー層表面の反射光からトナー量を算出し、画像濃度に換算する方法を用いることができる。画像濃度検出のタイミングは、1次転写が終了し、2次転写が開始される前に実施する必要があるので、濃度センサは1次転写と2次転写の間に設置する。
画像濃度の検出から、現像条件設定までの流れは以下に示す通りである。まず回転している現像ローラ28のあるタイミングで第1パッチをベタ画像で現像(第1周目)した後、続いてその第1パッチと同じ位置を含むハーフトーン画像を現像ローラ28の第2周目で第2パッチとして形成し、さらにこのハーフトーン画像と前記同一箇所に現像ローラ28の第3周目で第3パッチの画像を形成する。第2パッチと第3パッチのトナー量の差は極力近づけるのが望ましい。この場合の第1パッチは、感光体12へのトナー飛翔後に残像が顕著になるソリッド画像が望ましい。ここで、画像濃度として0.1以上の差があれば濃度差として十分認識されるので、現像ゴーストが明らかになる。従って、第2パッチと第3パッチの画像濃度差が0.1未満になる磁気ローラ26と現像ローラ28の電位差に設定すれば、現像ゴーストは回避できる。
<Development ghost detection method>
Next, the development ghost detection method will be described in the case of using a halftone image.
For the detection of the image density, it is possible to use a method of calculating the toner amount from the reflected light with respect to the background surface and the reflected light of the toner layer surface by using a reflection type density sensor and converting it to the image density. Since the image density detection timing needs to be performed before the end of the primary transfer and the start of the secondary transfer, the density sensor is installed between the primary transfer and the secondary transfer.
The flow from the detection of the image density to the development condition setting is as follows. First, the first patch is developed with a solid image at a certain timing of the rotating developing roller 28 (first round), and then a halftone image including the same position as that of the first patch is subsequently applied to the second image of the developing roller 28. A second patch is formed at the circumference, and an image of the third patch is formed at the third circumference of the developing roller 28 at the same location as the halftone image. It is desirable to make the difference in toner amount between the second patch and the third patch as close as possible. In this case, the first patch is preferably a solid image in which an afterimage becomes noticeable after toner flying to the photoreceptor 12. Here, if there is a difference of 0.1 or more as the image density, it is sufficiently recognized as the density difference, so that the development ghost becomes clear. Therefore, development ghost can be avoided by setting the potential difference between the magnetic roller 26 and the development roller 28 so that the image density difference between the second patch and the third patch is less than 0.1.
具体的には、図4に示すように実施される。つまり、前述したように、第1パッチをベタ画像で現像した後、続く第2パッチと第3パッチの画像濃度差を検出して0.1以上であった場合は、現像ローラ28の印加直流電圧は固定して、磁気ローラ26の印加直流電圧を上げて、再度第2パッチと第3パッチを印字し、画像濃度差を検出する。これを繰り返して、画像濃度差が0.1未満になったときの現像ローラ28と磁気ローラ26の印加直流電圧を現像条件として設定することによって、現像ゴーストを回避することが可能となる。
ここで、画像濃度の差を検出する際に、濃度の検出がソリッド画像よりもむしろハーフ画像の精度が高い濃度センサを使用する場合は、前記ベタ画像を現像しないで、現像ローラ28の第1周目でソリッド画像を印字し、その同一箇所に現像ローラ28の第2周目と第3周目でハーフ画像を印字し、それらの画像濃度差を判断基準としても、特に支障はない。
なお、現像ゴーストの検出方法として、上述したようなハーフトーン画像を用いることなく、第1パッチ並びに第2パッチをベタ画像として、この2回のパッチ形成により検出することもできる。この場合、図5に示したように、第1パッチ形成後に画像濃度をまず検出し、続いて第2パッチを形成した後に再度画像濃度を検出して、この両者の画像濃度差を判断基準として電位差を決定すればよい。
Specifically, it is implemented as shown in FIG. That is, as described above, after the first patch is developed with a solid image, if the difference in image density between the subsequent second patch and the third patch is detected and is 0.1 or more, the direct current applied to the developing roller 28 is applied. The voltage is fixed, the DC voltage applied to the magnetic roller 26 is increased, the second patch and the third patch are printed again, and the image density difference is detected. By repeating this and setting the applied DC voltage of the developing roller 28 and the magnetic roller 26 when the image density difference is less than 0.1 as the developing condition, it is possible to avoid the development ghost.
Here, when detecting a difference in image density, if a density sensor is used in which the density is detected with high accuracy of a half image rather than a solid image, the first image of the developing roller 28 is not developed without developing the solid image. A solid image is printed on the circumference, half images are printed on the second and third circumferences of the developing roller 28 at the same location, and the difference between the image densities is used as a criterion for determination.
As a method for detecting the development ghost, the first patch and the second patch can be detected as solid images by using these two patch formations without using the halftone image as described above. In this case, as shown in FIG. 5, after the first patch is formed, the image density is first detected, then after the second patch is formed, the image density is detected again, and the difference between the two image densities is used as a criterion. What is necessary is just to determine an electrical potential difference.
前述した濃度センサを用いた現像条件の調整は、紙面上に画像を印字する前に行い、実際の印字物に現像ゴーストを起こさせないようにすることが肝要である。もちろん、すべての印字前に実施するのが理想ではあるが、印字効率の低下やトナー消費量の増大を招くので、現像剤の一定駆動時間ごと、例えば30分ごとに一度実施すれば十分である。また、印字環境が大幅に変化した場合や、長時間にわたって駆動がなく放置されていた直後等も、画質が変化する可能性が高いので、前記現像条件の調整を実施するのが好ましい。 It is important to adjust the development conditions using the above-described density sensor before printing an image on a paper surface so as not to cause a development ghost in an actual printed matter. Of course, it is ideally performed before every printing, but it causes a decrease in printing efficiency and an increase in toner consumption. Therefore, it is sufficient to carry out it once every fixed driving time of the developer, for example, every 30 minutes. . In addition, it is preferable to adjust the development conditions because the image quality is highly likely to change even when the printing environment changes significantly or immediately after being left undriven for a long time.
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited only to a following example.
画像評価機としては、FS−C5016N(京セラミタ社製、プリンタ)を用いた。
評価方法としては、常温環境下で、FS−C5016Nにて図2(a)に示すような先頭のベタ画像50およびこれに続くハーフ部分52を有するサンプル画像(現像ゴーストパターン)を印字して現像ゴーストおよび画像濃度差を評価した。
磁気ローラ26に印加する直流バイアスと現像ローラ28に印加する直流バイアスを表1に示す組合せで印加し、得られた画像の現像ゴーストを目視により測定した。測定結果を表1に示した。判定基準は以下の通りである。
○:ハーフ部分に残像なし。(判定:合格)
△:ハーフ部分に残像はあるが、軽微である。(判定:合格)
×:ハーフ部分に残像あり。(判定:不合格)
また、前記磁気ローラ26と現像ローラ28に印加する直流バイアスを組合せたときの第2パッチと第3パッチの画像濃度を濃度センサとしてマクベス反射濃度計(RD914)を用いて検出し、その画像濃度差を求めた。その結果を表2に示した。
As an evaluation method, a normal solid image 50 and a sample image (development ghost pattern) having a half portion 52 following the head solid image 50 as shown in FIG. Ghost and image density differences were evaluated.
A DC bias applied to the magnetic roller 26 and a DC bias applied to the developing roller 28 were applied in the combinations shown in Table 1, and the development ghost of the obtained image was visually measured. The measurement results are shown in Table 1. Judgment criteria are as follows.
○: No afterimage in the half part. (Judgment: Pass)
Δ: There is an afterimage in the half, but it is slight. (Judgment: Pass)
X: There is an afterimage in the half portion. (Judgment: Fail)
Further, the image density of the second patch and the third patch when the DC bias applied to the magnetic roller 26 and the developing roller 28 is combined is detected using a Macbeth reflection densitometer (RD914) as a density sensor, and the image density is detected. The difference was determined. The results are shown in Table 2.
以上の結果、表1より磁気ローラ26と現像ローラ28の印加直流電圧の電位差(以下、ΔVと略する。)が250Vのときに、現像ゴーストの顕著な領域が存在しているのが
分かる。同様に、表2より濃度センサで検出した第2パッチと第3パッチの画像濃度差もΔVが250Vのときに、最も大きく、0.1を上回っている。
得られた結果から、ΔVを250Vにならない現像条件に設定する必要があることが分
かる。ただし、ΔVを250V未満に設定した場合は、電位差が小さいためトナー層が減
少するので、ソリッド濃度の低下等を引き起こす虞がある。したがって、現像ゴーストが発生するΔVを回避するには、ΔVを250V以上に設定するのが望ましい。具体的には
、表2の場合、現像ローラ28の印加直流電圧が100Vの場合、磁気ローラ26の印加直流電圧は450Vまで上げて設定する必要がある。
As a result of the above, it can be seen from Table 1 that when the potential difference (hereinafter abbreviated as ΔV) of the DC voltage applied between the magnetic roller 26 and the developing roller 28 is 250 V, there is a remarkable development ghost region. Similarly, from Table 2, the image density difference between the second patch and the third patch detected by the density sensor is the largest when ΔV is 250 V, and exceeds 0.1.
From the obtained results, it can be seen that ΔV needs to be set to a developing condition that does not become 250V. However, when ΔV is set to less than 250 V, the potential difference is small and the toner layer is reduced, which may cause a decrease in solid density. Therefore, in order to avoid ΔV in which a development ghost occurs, it is desirable to set ΔV to 250V or more. Specifically, in the case of Table 2, when the DC voltage applied to the developing roller 28 is 100V, the DC voltage applied to the magnetic roller 26 needs to be set up to 450V.
10 画像形成装置
12 静電潜像担持体(感光体)
14 帯電装置
16 露光装置
18 現像装置
22 転写装置
26 現像剤担持体(磁気ローラ)
28 トナー担持体(現像ローラ)
30、32 直流電源
34 交流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image forming apparatus 12 Electrostatic latent image carrier (photosensitive body)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Charging device 16 Exposure device 18 Developing device 22 Transfer device 26 Developer carrier (magnetic roller)
28 Toner carrier (developing roller)
30, 32 DC power supply 34 AC power supply
Claims (4)
前記トナー担持体の第1周目で形成された画像(第1パッチ)の濃度と第2周目で形成された画像(第2パッチ)の濃度との差を小さくする制御機構を有した画像形成装置。 A two-component developer containing a toner and a carrier is supported on the surface of the developer carrier, and only the toner is transferred from the two-component developer on the surface of the developer carrier to the surface of the toner carrier. A developing unit that forms a toner layer on the surface, and causes the toner to fly from the toner layer to the surface of the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed to develop the electrostatic latent image as a toner image; An image forming apparatus,
An image having a control mechanism for reducing the difference between the density of the image (first patch) formed on the first circumference of the toner carrier and the density of the image (second patch) formed on the second circumference. Forming equipment.
所定の位置に前記トナー担持体の第1周目で形成されたベタ濃度画像(第1パッチ)を現像した後、続いてトナー担持体の第2周目および第3周目で形成されたトナー担持体周面における前記第1パッチと同位置を含むハーフ濃度画像の第2パッチおよび第3パッチの濃度差を小さくする制御機構を有した画像形成装置。 A two-component developer containing a toner and a carrier is supported on the surface of the developer carrier, and only the toner is transferred from the two-component developer on the surface of the developer carrier to the surface of the toner carrier. An image having a developing means for forming a toner layer on the surface and developing the electrostatic latent image as a toner image by flying toner from the toner layer onto the surface of the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed. A forming device,
After the solid density image (first patch) formed on the first circumference of the toner carrier is developed at a predetermined position, the toner subsequently formed on the second and third circumferences of the toner carrier An image forming apparatus having a control mechanism for reducing a density difference between a second patch and a third patch of a half density image including the same position as the first patch on the circumferential surface of the carrier.
所定の位置に前記トナー担持体の第1周目で形成されたベタ濃度画像(第1パッチ)を現像した後、続いてトナー担持体の第2周目および第3周目でトナー担持体周面における前記第1パッチと同位置を含む位置にハーフ濃度画像の第2パッチおよび第3パッチを現像する工程1と、
前記第2パッチと前記第3パッチの前記第1パッチと同位置のハーフ濃度画像の濃度を検出する工程2と、
前記第2パッチと第3パッチの画像濃度の差に基づいて前記現像剤担持体と前記トナー担持体に印加する直流電圧の差を制御する工程3と、
前記工程1〜3を繰り返して前記第2パッチと第3パッチの画像濃度差が所定の値以下になったときの前記電圧差を設定する工程4と、
を有することを特徴とする画像形成方法。
A two-component developer containing a toner and a carrier is supported on the surface of the developer carrier, and only the toner is transferred from the two-component developer on the surface of the developer carrier to the surface of the toner carrier. An image having a developing process in which a toner layer is formed on the surface, and toner is ejected from the toner layer onto the surface of the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is formed to develop the electrostatic latent image as a toner image. A forming method comprising:
After the solid density image (first patch) formed on the first circumference of the toner carrier is developed at a predetermined position, the toner carrier circumference is subsequently developed on the second and third circumferences of the toner carrier. Developing a second patch and a third patch of a half-density image at a position including the same position as the first patch on the surface;
Detecting a density of a half density image at the same position as the first patch of the second patch and the third patch;
Controlling a difference in DC voltage applied to the developer carrier and the toner carrier based on a difference in image density between the second patch and the third patch;
Step 4 for setting the voltage difference when the image density difference between the second patch and the third patch is equal to or less than a predetermined value by repeating Steps 1 to 3;
An image forming method comprising:
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