JP2010091803A - Development method and device for image forming apparatus - Google Patents

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Futoshi Hatano
太 波多野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a development method and device for an image forming apparatus that prevent the occurrence of image failure due to increase or decrease in the density of a magnetic brush on a magnetic roller with the toner charge amount changing with the environmental condition, or the like, in a touchdown development method, reduction in toner thin-layer forming capability to a development roller, excessive friction to the development roller by the magnetic brush caused by the increase in the toner conveyance amount, or the like. <P>SOLUTION: The relationship between the toner charge amount, varied by varying the environmental temperature and humidity and the magnetic brush density, is previously stored in a table form as the relationship between the environmental temperature and humidity and the frequency of alternating-current toner thin layer formation bias for making the toner charge amount to the development roller by the magnetic brush. The frequency of the table corresponding to the temperature and humidity is read when forming an image; the frequency of the alternating-current toner thin layer formation bias is set to the read frequency; a toner layer on the development roller is formed; and the electrostatic latent image is developed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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と装置に係り、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成分現像剤を用い、帯電したトナーのみを現像ローラ上に均一に薄層形成した後、感光体ドラム上に形成された静電潜像に現像ローラからトナーを飛翔させて現像して画像形成する、画像形成装置における現像方法と装置に関するものである。   The present invention relates to a developing method and an apparatus 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 for charging a nonmagnetic toner using a magnetic carrier. A developer is used to form a thin layer of only the charged toner uniformly on the developing roller, and the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum is developed by flying the toner from the developing roller to form an image. The present invention relates to a developing method and apparatus in an image forming apparatus.

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乾式トナーを用いた現像方式としては、トナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式が知られている。   Development methods using dry toner in image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, and composite machines using electrophotography are two-component development methods that use only toner, and toner and carrier. A two-component development system using a component developer is known.

このうち二成分現像方式は、トナーとキャリアとの摩擦で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、このキャリアとトナーとで形成される磁気ブラシを静電潜像担持体(以下、感光体ドラムと称する)と接触させて現像するため、静電潜像の忠実な現像が可能な方式ではあるが、非潜像部への印字汚れ(かぶり)の問題や、キャリアがトナーと一緒に現像に使われたり非潜像部へ現像したりする、キャリア付着の問題が発生しやすく、また、感光体上に形成されたトナー画像を乱すという欠点がある。   Of these, the two-component development system is suitable for extending the life because a stable charge amount can be obtained over a long period of time by friction between the toner and the carrier. However, in the two-component development method, since the magnetic brush formed by the carrier and the toner is brought into contact with an electrostatic latent image carrier (hereinafter referred to as a photosensitive drum) for development, the electrostatic latent image is faithfully developed. However, there is a problem of print smearing (fogging) on the non-latent image area and a carrier adhesion problem where the carrier is used for development together with the toner or developed to the non-latent image area. In addition, the toner image formed on the photosensitive member is disturbed.

それに対し、感光体に非接触な一成分現像方式は、形成したトナー画像を乱すことがなくエッジの効いたシャープな画像が得られると共に、かぶり等に有利な方式で、高画質化に適している。しかしこの方式では、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制しているため、トナーの帯電量を安定して維持することが難しく、また、トナーの添加剤がチャージローラ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たりして画像欠陥をきたすことがあり、さらにカラートナーの場合は、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。   On the other hand, the one-component development method that does not contact the photoconductor provides a sharp image with an edge effect without disturbing the formed toner image, and is a method advantageous for fogging and is suitable for high image quality. Yes. However, in this method, the toner is charged by the charge roller, and the layer thickness on the developing roller is regulated by the elastic regulating blade, so that it is difficult to stably maintain the charge amount of the toner. May adhere to the charge roller and reduce the charging ability, or toner may adhere to the regulating blade, resulting in non-uniform layer formation and image defects. Since it is required, it must be a non-magnetic toner.

そのためフルカラー画像形成装置においては、非磁性トナーを用いて現像領域は高画質化を狙って一成分現像方式を採用し、帯電領域は長寿命化を考慮して二成分現像方式を採用して、これら2つの現像方式のそれぞれの利点を活かしたタッチダウン現像方式、あるいはハイブリッド現像方式と呼ばれる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。   Therefore, in a full-color image forming apparatus, a non-magnetic toner is used to develop a one-component development method with the aim of improving the image quality of the development region, and a two-component development method is adopted for the charging region in consideration of extending the service life. A development method called a touch-down development method or a hybrid development method that takes advantage of the respective advantages of these two development methods has attracted 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.

このタッチダウン現像方式は、トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤を用いて安定した帯電量を確保すると共に、現像剤担持体(以下、磁気ローラと称する)表面に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシからトナーのみをトナー担持体(以下、現像ローラと称する)の表面に移送させてトナーの薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体の表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。   This touch-down development method uses a two-component developer containing toner and carrier to secure a stable charge amount and forms a magnetic brush on the surface of the developer carrying member (hereinafter referred to as a magnetic roller). After only a toner is transferred from a magnetic brush to the surface of a toner carrier (hereinafter referred to as a developing roller) to form a thin layer of toner, the toner is allowed to fly to the surface of the photoreceptor on which the electrostatic latent image is formed. This is a method of developing as a toner image.

そしてこのタッチダウン現像方式においては、長期に亘って安定した画像品質を維持するため、磁気ローラ上に形成した磁気ブラシから現像ローラ上へのトナー搬送量の適正化/安定化は、画像品質の向上/安定を目指す上で大変重要である。磁気ブラシの現像剤量が低下すると、現像ローラへのトナー薄層形成能力の低下による画像濃度の低下、現像ローラから感光体ドラムへトナーが飛翔した後の残像が、現像ローラ2周目に現れる現像ゴースト(履歴現象)の悪化の原因となる。   In this touch-down development method, in order to maintain stable image quality over a long period of time, the optimization / stabilization of the toner conveyance amount from the magnetic brush formed on the magnetic roller to the development roller is the image quality improvement. This is very important for improvement / stability. When the developer amount of the magnetic brush decreases, the image density decreases due to a decrease in toner thin layer forming ability on the developing roller, and an afterimage after the toner jumps from the developing roller to the photosensitive drum appears on the second developing roller. It causes deterioration of development ghost (history phenomenon).

また磁気ブラシの現像剤量が多すぎると、磁気ブラシによる現像ローラへの摺擦過多によるトナー薄層のムラ、画像ムラの発生、さらには、現像剤搬送量過多による磁気ローラと現像ローラギャップ間での現像剤溢れ落ち等が発生する。これらの不具合発生防止のため、現像剤搬送量の適正な安定化、均一化実現を目指し、ブレードギャップを0.27〜0.33mmと狭く設定することも行われている。   If the developer amount of the magnetic brush is too large, toner thin layer unevenness due to excessive rubbing on the developing roller by the magnetic brush, image unevenness, and further, between the magnetic roller and the developing roller gap due to excessive developer transport amount. In this case, the developer overflows. In order to prevent these problems from occurring, the blade gap is set to be as narrow as 0.27 to 0.33 mm with the aim of achieving proper stabilization and uniformization of the developer conveyance amount.

しかしながら、トナーは環境変化による帯電量の変化、特に高温・高湿(H/H)環境下での帯電量低下による現像剤流動性の上昇は現像剤搬送量の上昇を招き、磁気ブラシ量の上昇、現像ローラ上に形成したトナー薄層に磁気ブラシによる掃きムラを生じさせ、画像にも磁気ブラシの掃きムラを生じさせて画像不良が起き、さらに磁気ローラと現像ローラギャップ間での現像剤溢れ落ちを生じさせる。   However, changes in the charge amount of toner due to environmental changes, particularly an increase in developer fluidity due to a decrease in charge amount in a high-temperature / high-humidity (H / H) environment, lead to an increase in developer transport amount, and the amount of magnetic brush The toner thin layer formed on the developing roller causes unevenness in sweeping with the magnetic brush, and the image also causes unevenness in sweeping of the magnetic brush, resulting in an image defect. Further, the developer between the magnetic roller and the developing roller gap Cause overflow.

また逆に、低温・低湿(L/L)環境下でトナーの帯電量が上昇した場合に現像剤流動性が低下し、現像剤搬送量が低下して磁気ブラシ量が低下し、現像ローラへのトナー薄層形成能力が低下して、画像濃度の低下、現像ゴーストの悪化等が起きる。   Conversely, when the toner charge amount increases in a low temperature / low humidity (L / L) environment, the developer fluidity decreases, the developer transport amount decreases, the magnetic brush amount decreases, and the developing roller is moved to the developing roller. As a result, the toner thin layer forming ability is reduced, resulting in a reduction in image density and a development ghost.

タッチダウン現像方式の問題点に対する技術としては、例えば特許文献1に、現像ロールと感光体ドラム間における印加電位のリークを抑えるため、現像ロールとして表面に厚み5μm以上のアルミニウムの酸化皮膜を形成してなるアルミ製ロールを用い、かつ現像ロールと感光体ドラム素管との距離を150〜300μmに設定して、現像ローラから感光体へトナーを飛翔させるために現像ロールへ交流電流を印加させるときに、非画像形成時における交流電流の周波数を画像形成時よりも大きくなるように制御した画像形成方法が示されている。   As a technique for the problem of the touch-down development method, for example, in Patent Document 1, an aluminum oxide film having a thickness of 5 μm or more is formed on the surface as a developing roll in order to suppress leakage of an applied potential between the developing roll and the photosensitive drum. When the aluminum roll is used and the distance between the developing roll and the photosensitive drum base tube is set to 150 to 300 μm, an alternating current is applied to the developing roll in order to cause the toner to fly from the developing roller to the photosensitive body. In addition, there is shown an image forming method in which the frequency of alternating current during non-image formation is controlled to be higher than during image formation.

また特許文献2には、現像装置内に小粒径のトナーが蓄積するのを防止し、画質低下のない良好な画像を得るようにするため、定期的に現像ロールと磁気ロールの間に特定の電位差を設けた交流バイアス電圧を印加し、所定時間回転させて微粉の多いトナー層を形成する第1工程と、微粉トナー層が形成された現像ロールの回転を完全に停止させ、潜像担持体に対向した位置の現像ロール上のトナーを潜像担持体上に飛翔させ、完全に引き剥がす第2工程とを設けてトナーの粒度分布を調整するようにした画像形成装置が示されている。   Further, Patent Document 2 discloses that a toner image having a small particle diameter is prevented from accumulating in the developing device and that a good image without deterioration in image quality is obtained between a developing roll and a magnetic roll on a regular basis. A first step of applying an AC bias voltage with a potential difference of, and rotating for a predetermined time to form a toner layer with a lot of fine powder, and the rotation of the developing roll on which the fine powder toner layer is formed are completely stopped to carry a latent image An image forming apparatus is provided that adjusts the particle size distribution of toner by providing a second step of causing toner on a developing roll at a position facing the body to fly onto the latent image carrier and completely peeling it off. .

特許文献3には、現像装置を複雑にすることなく、また、プリント速度の低下を招くことなく、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、記録紙の紙間に対応する任意の潜像イメージ間の非現像間隔時に、供給ローラと現像ローラ間の電位差を現像時と異ならせて回転させ、現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取った後、新規のトナー薄層を現像ローラに再形成する再形成サイクルを設定し、このトナー層剥ぎ取り及び再形成サイクルが、現像ローラ一周(d1+d2)+第1のローラ周面距離d1以上で、且つ2周未満のサイクル終期タイミングで現像サイクルに復帰するように現像バイアス復帰タイミングを設定した現像方法と装置が示されている。   In Patent Document 3, the toner layer thickness on the developing roller is always stabilized over a long period of time without complicating the developing device and without causing a decrease in printing speed, and a stable image without density change is maintained. Therefore, at the non-development interval between any latent images corresponding to the recording paper, the potential difference between the supply roller and the development roller is rotated differently from that during development, and the thin toner layer on the development roller is peeled off. After that, a re-formation cycle for re-forming a new thin toner layer on the developing roller is set, and this toner layer peeling and re-formation cycle is equal to or larger than the developing roller circumference (d1 + d2) + first roller circumferential surface distance d1 In addition, there is shown a developing method and apparatus in which a developing bias return timing is set so that the developing cycle is returned to the developing cycle at a cycle end timing of less than two laps.

さらに特許文献4には、装置の大型化や高コスト化を回避しつつ、現像条件や環境条件の変化に応じて画像の濃度ムラの発生を防止できるようにするため、感光体表面の分割領域ごとに、画像処理手段により決定される画素階調を露光量に変換(個別露光量変換)するのに用いる複数の変換情報(個別変換情報)の候補の中から、現像条件や環境条件の変化に応じて適切な個別変換情報を選択し、その選択した個別変換情報に基づいて分割領域ごとに個別に画素階調から露光量への変換(個別露光量変換)を行い、個別変換情報は、分割領域各々における露光量と露光後の電位との対応を表す露光特性のうちの残留電位への収束領域を除く略線形露光特性若しくはその特性を外挿演算により延長した露光特性に対し、前記個別露光量変換により一の基準画素階調を変換して得た露光量を適用したときの露光後の電位を、一の基準電位に一致させるための情報とした画像形成装置が示されている。   Further, Patent Document 4 discloses a divided area on the surface of the photoreceptor in order to prevent the occurrence of density unevenness in the image according to changes in development conditions and environmental conditions while avoiding an increase in size and cost of the apparatus. For each change in development conditions and environmental conditions from among a plurality of conversion information (individual conversion information) candidates used for converting the pixel gradation determined by the image processing means into an exposure amount (individual exposure amount conversion) Appropriate individual conversion information is selected according to, and pixel gradation to exposure amount conversion (individual exposure amount conversion) is individually performed for each divided region based on the selected individual conversion information. Of the exposure characteristics representing the correspondence between the exposure amount in each divided area and the potential after exposure, the individual linear exposure characteristic excluding the convergence area to the residual potential or the exposure characteristic obtained by extending the characteristic by extrapolation By exposure conversion The potential after exposure when applying the exposure amount obtained by converting one reference pixel gradation, the image forming apparatus is shown in which the information to match to a reference potential.

特開2004−318092号公報JP 2004-318092 A 特開2005−10290号公報JP 2005-10290 A 特開2005−55837号公報JP 2005-55837 A 特開2006−181783号公報JP 2006-181783 A

しかしながらこれら特許文献1〜4に示された方法は、現像ロールと感光体ドラム間における印加電位のリークを抑える技術(特許文献1)、現像装置内に小粒径のトナーが蓄積するのを防止する技術(特許文献2)、現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取った後で新規のトナー薄層を現像ローラに再形成するリフレッシュ技術(特許文献3)、現像条件や環境条件の変化に応じ、露光後の電位を一の基準電位に一致させるための情報を用いる技術(特許文献4)で、前記した磁気ローラ上に形成した磁気ブラシから現像ローラ上へのトナー搬送量の適正化/安定化をするためのものではない。   However, these methods disclosed in Patent Documents 1 to 4 are technologies that suppress leakage of applied potential between the developing roll and the photosensitive drum (Patent Document 1), and prevent toner having a small particle diameter from accumulating in the developing device. Technology (Patent Document 2), a refresh technology (Patent Document 3) that re-forms a new toner thin layer on the developing roller after peeling off the toner thin layer on the developing roller, and according to changes in development conditions and environmental conditions In the technique (Patent Document 4) using information for matching the potential after exposure to one reference potential, the toner conveyance amount from the magnetic brush formed on the magnetic roller to the developing roller is optimized / stable. It is not meant to be used.

そのため本発明においては、タッチダウン現像方式において環境条件等によりトナー帯電量が変化しても、磁気ローラ上の磁気ブラシの密度低下による現像ローラへのトナー薄層形成能力の低下による画像濃度の低下、現像ローラから感光体ドラムへトナーが飛翔した後の残像が現像ローラ2周目に現れる現像ゴースト(履歴現象)の悪化、磁気ブラシ密度の上昇に起因する現像ローラへの摺擦過多によるトナー薄層のムラ、画像ムラの発生、さらには、現像剤搬送量過多による磁気ローラと現像ローラギャップ間での現像剤溢れ落ち、等の不具合が起きないようにした、画像形成装置における現像方法と装置を提供することが課題である。   Therefore, in the present invention, even if the toner charge amount changes due to environmental conditions or the like in the touch-down development method, the image density decreases due to the decrease in the ability to form a toner thin layer on the developing roller due to the decrease in the density of the magnetic brush on the magnetic roller. The toner thinning due to the deterioration of the development ghost (history phenomenon) in which the afterimage after the toner flies from the developing roller to the photosensitive drum appears on the second circumference of the developing roller, and excessive rubbing on the developing roller due to the increase in the magnetic brush density. Development method and apparatus in an image forming apparatus in which problems such as non-uniformity of layers and image unevenness, and overflow of developer between the magnetic roller and the developing roller gap due to excessive developer transport amount do not occur It is a problem to provide.

上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加された磁気ローラ上に、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを形成して該磁気ブラシから、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加された現像ローラ上にトナー薄層を形成した後、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
予め、環境温度と湿度を変化させて変化したトナー帯電量と前記磁気ブラシ密度との関係を、前記環境温度、湿度と、前記磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量を一定にする交流トナー薄層形成バイアスの周波数の関係としてテーブル化して記憶し、画像形成時に温度、湿度に対応した前記テーブルの周波数を読み出し、前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数を前記読み出した周波数に設定して現像ローラ上のトナー層を形成し、前記静電潜像の現像を行わせることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the developing method in the image forming apparatus according to the present invention is as follows.
A magnetic brush of a two-component developer composed of toner and carrier is formed on a magnetic roller containing a magnet and applied with a bias for forming a toner thin layer in which alternating current is superimposed on direct current. From the magnetic brush, alternating current is applied to direct current. Development in an image forming apparatus in which a toner thin layer is formed on a developing roller to which a developing bias with superimposed toner is applied and then toner is ejected onto an electrostatic latent image formed on a photoreceptor by electrophotography. In the method
The relationship between the toner charge amount changed by changing the environmental temperature and humidity and the magnetic brush density in advance is the same as the AC toner thinning that makes the environmental temperature and humidity and the toner conveyance amount to the developing roller by the magnetic brush constant. The table is stored as a relationship of the layer forming bias frequency, the frequency of the table corresponding to the temperature and humidity is read at the time of image formation, and the frequency of the AC toner thin layer forming bias is set to the read frequency. An upper toner layer is formed to develop the electrostatic latent image.

そしてこの現像方法を実施する現像装置は、
磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加され、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを形成する磁気ローラと、直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加されて前記磁気ブラシによりトナー薄層が形成され、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に前記トナー薄層からトナーを飛翔させて現像する現像ローラとを有する画像形成装置における現像装置において、
環境温度、湿度を検出する温湿度センサと、環境温度、湿度で変化するトナー帯電量と前記磁気ブラシ密度との関係を、前記環境温度、湿度と、前記磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量を一定にする交流トナー薄層形成バイアスの周波数の関係としてテーブル化したデータを記憶した記憶装置と、前記温湿度センサが検出した温度、湿度の信号を受け、前記記憶装置に記憶された対応する前記テーブルの周波数を読み出し、前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数を前記読み出した周波数に設定して現像ローラ上のトナー層を形成し、前記静電潜像の現像を行わせる現像制御装置と、からなることを特徴とする。
And the developing device for carrying out this developing method is:
A magnetic roller that forms a magnetic brush of a two-component developer composed of toner and a carrier by applying a bias for applying a toner thin layer containing a magnet and superposing an alternating current on a direct current, and forming a toner thin layer on which an alternating current is superimposed on a direct current An image having a developing roller for applying a bias to form a toner thin layer with the magnetic brush and developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor by electrophotography with the toner flying from the toner thin layer. In the developing device in the forming device,
The relationship between the temperature and humidity sensor that detects the environmental temperature and humidity, the toner charge amount that varies with the environmental temperature and humidity, and the magnetic brush density, the amount of toner transported to the developing roller by the environmental temperature and humidity, and the magnetic brush A storage device that stores data tabulated as a frequency relationship of the AC toner thin layer formation bias, and a temperature and humidity signal detected by the temperature and humidity sensor, and a corresponding stored in the storage device. A development control device that reads the frequency of the table, sets the frequency of the alternating toner thin layer forming bias to the read frequency, forms a toner layer on a developing roller, and develops the electrostatic latent image; It is characterized by comprising.

磁気ローラに印加する交流トナー薄層形成バイアスの周波数成分は、高くすると磁気ローラ表面の磁気ブラシをより立たせ、また低くすると磁気ブラシの立ちを低く抑える作用がある。そのため、このように、環境温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、磁気ローラ上の磁気ブラシ密度との関係を、環境温度、湿度と、磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量を一定にする交流トナー薄層形成バイアスの周波数の関係、としてテーブル化することで、例えば環境温度、湿度を検知して現像剤帯電量が低下し、磁気ブラシの密度が上昇したと判断したときは周波数を低くして磁気ブラシの立ちを低く抑え、現像剤帯電量が上昇して磁気ブラシの密度が下降したと判断したときは周波数を高くして磁気ブラシを立たせることで、磁気ブラシの立ちを低く抑えたときは磁気ブラシによる掃きムラによる画像不具合が防止でき、磁気ブラシを立たせたときは現像ローラへのトナー薄層形成能力の低下による画像濃度の低下を防止できる。   When the frequency component of the AC toner thin layer forming bias applied to the magnetic roller is increased, the magnetic brush on the surface of the magnetic roller is more erected, and when the frequency component is decreased, the magnetic brush is less lowered. Therefore, in this way, the relationship between the toner charge amount that changes depending on the environmental temperature and humidity and the magnetic brush density on the magnetic roller is constant, and the environmental temperature, humidity, and toner conveyance amount to the developing roller by the magnetic brush are made constant. The frequency relationship of the AC toner thin layer formation bias is tabulated so that, for example, when the ambient temperature and humidity are detected and the developer charge amount is reduced and the magnetic brush density is increased, the frequency is changed. Decrease the magnetic brush standing by lowering it, and when it is determined that the developer charge amount has increased and the magnetic brush density has decreased, the magnetic brush is raised by increasing the frequency to lower the magnetic brush standing. When it is suppressed, image defects due to uneven sweeping with the magnetic brush can be prevented, and when the magnetic brush is erected, the image density is prevented from decreasing due to a decrease in the ability to form a toner thin layer on the developing roller. It can be.

従って、画像形成時に環境温度、湿度に対応した周波数をテーブルから読み出し、交流トナー薄層形成バイアスの周波数を前記読み出した周波数に設定することで、磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量が常時一定となり、磁気ローラ上の磁気ブラシの密度低下による現像ローラへのトナー薄層形成能力の低下による画像濃度の低下、現像ローラから感光体ドラムへトナーが飛翔した後の残像が現像ローラ2周目に現れる現像ゴースト(履歴現象)の悪化、磁気ブラシ密度の上昇に起因する現像ローラへの摺擦過多によるトナー薄層のムラ、画像ムラの発生、さらには、現像剤搬送量過多による磁気ローラと現像ローラギャップ間での現像剤溢れ落ち、等の不具合を防止して、常に高品質な画像を形成できる画像形成装置における現像方法と装置を提供することができる。   Therefore, when the image is formed, the frequency corresponding to the environmental temperature and humidity is read from the table, and the frequency of the AC toner thin layer forming bias is set to the read frequency, so that the toner conveyance amount to the developing roller by the magnetic brush is always constant. Thus, the density of the magnetic brush on the magnetic roller is lowered, the image density is lowered due to the reduction in the ability to form a toner thin layer on the developing roller, and the afterimage after the toner has jumped from the developing roller to the photosensitive drum Deterioration of developing ghost (history phenomenon) appearing, unevenness of toner thin layer due to excessive rubbing on developing roller due to increase in magnetic brush density, occurrence of image unevenness, and magnetic roller and development due to excessive amount of developer transport The present invention provides an image forming apparatus that can always form high-quality images by preventing problems such as developer overflow between roller gaps. The method and it is possible to provide a device.

さらに、前記テーブルからの周波数の読み出しと交流トナー薄層形成バイアスへの設定を、画像形成装置電源ON時、及び前回画像形成からの所定時間経過後に実施し、そのために、前回画像形成からの経過時間を計測するタイマーを有し、前記現像制御装置は、前記テーブルからの周波数の読み出しと交流トナー薄層形成バイアスへの設定を、画像形成装置電源ON時、及び前記タイマーが所定時間を計測した状態で実施するよう構成されていることで、トナーの帯電量は帯電させた後そのままにしておくと自然と低下するから、単に環境温度、湿度の変化だけでなく、このように前回画像形成からの経過時間をタイマーで計測し、それが所定時間経ったらこのように交流トナー薄層形成バイアスの周波数を設定することで、トナー帯電量の自然低下にも対処した現像方法とすることができる。   Furthermore, the frequency reading from the table and the setting of the AC toner thin layer formation bias are performed when the image forming apparatus is turned on and after a predetermined time has elapsed since the previous image formation. A timer for measuring time, and the development control device reads out the frequency from the table and sets the AC toner thin layer forming bias when the image forming apparatus is turned on and the timer measures a predetermined time. Since the toner charge amount naturally decreases if the toner is left as it is after being charged, it is not only a change in environmental temperature and humidity. Is measured by a timer, and after a predetermined time, the toner charge amount is set by setting the frequency of the AC toner thin layer formation bias in this way. It can be a developing method was also addressed to the natural decline.

また、前記、前回画像形成からの所定時間経過後に実施する交流トナー薄層形成バイアス周波数の設定を、前記テーブルとして記憶した最小周波数を用い、そのために、前記現像制御装置は、前回画像形成からの所定時間経過後に実施する交流トナー薄層形成バイアス周波数の設定を、前記テーブルとして記憶した最小周波数を用いておこなうよう構成されていることで、前記したように所定時間経過後はトナーの帯電量が低下しているわけであるから、周波数を低くして磁気ブラシを抑えることで、磁気ブラシによる掃きムラによる画像不具合を防止することができる。   Further, the setting of the AC toner thin layer formation bias frequency to be performed after the elapse of a predetermined time from the previous image formation is performed using the minimum frequency stored as the table. By setting the AC toner thin layer forming bias frequency to be performed after the lapse of a predetermined time using the minimum frequency stored as the table, as described above, the charge amount of the toner is increased after the lapse of the predetermined time. Therefore, by reducing the frequency and suppressing the magnetic brush, it is possible to prevent image defects due to unevenness in sweeping with the magnetic brush.

そして、前記、前回画像形成からの所定時間経過後に実施した交流トナー薄層形成バイアス周波数設定後、所定枚数の画像形成が連続して行われた場合、前記環境温度と湿度とに対応した周波数を前記テーブルから読み出して前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数とし、そのため、前記現像制御装置は、前回画像形成からの所定時間経過後に実施した交流トナー薄層形成バイアス周波数設定後、所定枚数の画像形成が連続して行われた状態で、前記環境温度と湿度とに対応した周波数を前記テーブルから読み出し、該周波数を前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数として設定するよう構成されていることで、連続画像形成が行われた後はトナーの帯電量が環境温度、湿度に対応したものとなるから、所定枚数の画像形成が連続して行われた場合、このように周波数を前記テーブルから読み出して前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数とすることで、前記したように磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量が常時一定となり、常に高品質な画像を形成できる画像形成装置における現像方法と装置を提供することができる。   When the predetermined number of image formations are continuously performed after setting the AC toner thin layer formation bias frequency after the predetermined time has elapsed since the previous image formation, the frequency corresponding to the environmental temperature and humidity is set. The frequency of the AC toner thin layer formation bias read from the table is set as the frequency, so that the development control device forms a predetermined number of images after setting the AC toner thin layer formation bias frequency after a predetermined time has elapsed since the previous image formation. Is continuously performed, the frequency corresponding to the environmental temperature and humidity is read from the table, and the frequency is set as the frequency of the AC toner thin layer forming bias. After image formation, the toner charge amount corresponds to the environmental temperature and humidity, so a predetermined number of image formations are continuously performed. In this case, by reading out the frequency from the table and setting it as the frequency of the AC toner thin layer formation bias as described above, the toner conveyance amount to the developing roller by the magnetic brush is always constant as described above, and the quality is always high. It is possible to provide a developing method and apparatus in an image forming apparatus capable of forming a clear image.

以上記載のごとく本発明になる画像形成装置における現像方法と装置は、温度や湿度などの環境変化や所定時間画像形成が行われなかったことでトナー帯電量が変化しても、磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量が常時一定となり、磁気ローラ上の磁気ブラシの密度低下による現像ローラへのトナー薄層形成能力の低下による画像濃度の低下、現像ローラから感光体ドラムへトナーが飛翔した後の残像が現像ローラ2周目に現れる現像ゴースト(履歴現象)の悪化、磁気ブラシ密度の上昇に起因する現像ローラへの摺擦過多によるトナー薄層のムラ、画像ムラの発生、さらには、現像剤搬送量過多による磁気ローラと現像ローラギャップ間での現像剤溢れ落ち、等の不具合を防止して、常に高品質な画像を形成できる画像形成装置における現像方法と装置を提供することができる。   As described above, the developing method and apparatus in the image forming apparatus according to the present invention can develop with the magnetic brush even if the toner charge amount changes due to the environmental change such as temperature and humidity or the image formation is not performed for a predetermined time. After the toner transport amount to the roller is always constant, the density of the magnetic brush on the magnetic roller decreases, the image density decreases due to the decrease in the ability to form a toner thin layer on the developing roller, and the toner flies from the developing roller to the photosensitive drum The afterimage of the toner appears on the second round of the developing roller, the development ghost (history phenomenon) deteriorates, the toner thin layer unevenness due to excessive rubbing on the developing roller due to the increase in magnetic brush density, the occurrence of image unevenness, and further development An image forming device that can always form high-quality images by preventing problems such as overflow of developer between the magnetic roller and developer roller gap due to excessive amount of agent transport Kicking it is possible to provide a developing method and apparatus.

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、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 component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Absent.

図1は本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する、タッチダウン現像装置の構成概略図、図2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る。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a touch-down developing device for carrying out a developing method in an image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of an embodiment of an image forming apparatus for performing a developing method according to the present invention. .

図2に示した画像形成装置30は、無端状ベルト31が給紙カセット32からの記録紙を定着装置33に向かって搬送可能に配設されており、記録紙を搬送する無端状ベルト31の図上上側には、ブラック用現像装置34K、イエロー用現像装置34Y、シアン用現像装置34C、及びマゼンタ用現像装置34Mが配設されている。そしてこれらの現像装置34(K、Y、C、M)には、それぞれ磁気ローラ15(K、Y、C、M)、該磁気ローラ15(K、Y、C、M)に近接して現像ローラ11(K、Y、C、M)が配設され、該現像ローラ11に対面して感光体ドラム10(K、Y、C、M)が、さらにこの感光体ドラム10の周囲には、帯電器35(K、Y、C、M)及び露光器36(K、Y、C、M)が配置されている。   In the image forming apparatus 30 shown in FIG. 2, an endless belt 31 is arranged so that the recording paper from the paper feed cassette 32 can be conveyed toward the fixing device 33, and the endless belt 31 that conveys the recording paper is arranged. On the upper side of the figure, a black developing device 34K, a yellow developing device 34Y, a cyan developing device 34C, and a magenta developing device 34M are arranged. These developing devices 34 (K, Y, C, M) are developed in close proximity to the magnetic roller 15 (K, Y, C, M) and the magnetic roller 15 (K, Y, C, M), respectively. A roller 11 (K, Y, C, M) is disposed, and the photosensitive drum 10 (K, Y, C, M) faces the developing roller 11, and further around the photosensitive drum 10, A charger 35 (K, Y, C, M) and an exposure device 36 (K, Y, C, M) are arranged.

図1は、本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する、タッチダウン現像装置の構成概略であり、図2に示した感光体ドラム10(K、Y、C、M)、現像ローラ11(K、Y、C、M)、磁気ローラ15(K、Y、C、M)と13、14、19、20で示したバイアス電源と、その制御回路22、23などの構成を示したものである。図中10は感光体ドラムで、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。11はトナー層12が形成され、直流現像バイアス電源(DC1)13、交流現像バイアス電源(AC1)14から印加される現像バイアスにより、感光体ドラム10に電子写真方式で形成された静電潜像にトナー16を飛翔させて現像を行う現像ローラ、15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た回転可能なスリーブを有し、非磁性トナー16とキャリア17とからなる2成分現像剤の磁気ブラシ18が形成されて、直流トナー薄層形成バイアス電源(DC2)19、交流トナー薄層形成バイアス電源(AC2)20から印加されるトナー薄層形成バイアスにより、現像ローラ11上にトナー層12を形成する磁気ローラ、21は磁気ローラ15上の磁気ブラシ18の高さを一定に保つための穂切りブレードである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a touch-down developing device for carrying out the developing method in the image forming apparatus according to the present invention. The photosensitive drum 10 (K, Y, C, M) and the developing roller 11 shown in FIG. (K, Y, C, M), magnetic roller 15 (K, Y, C, M), bias power source indicated by 13, 14, 19, 20 and control circuits 22, 23, etc. It is. In the figure, reference numeral 10 denotes a photosensitive drum, and an amorphous silicon (a-Si) photosensitive member, an organic photosensitive member (OPC), or the like is used as a material. An electrostatic latent image 11 is formed on the photosensitive drum 10 by an electrophotographic method with a developing bias applied from a DC developing bias power supply (DC1) 13 and an AC developing bias power supply (AC1) 14. A developing roller 15 for developing the toner 16 by flying the toner 16 is formed in a cylindrical shape with a nonmagnetic metal material, and has a rotatable sleeve in which a plurality of fixed magnets are disposed. A toner thin layer forming bias applied from a DC toner thin layer forming bias power source (DC2) 19 and an AC toner thin layer forming bias power source (AC2) 20 is formed by forming a magnetic brush 18 of a two-component developer comprising a carrier 17. Thus, a magnetic roller for forming the toner layer 12 on the developing roller 11, and 21 is a cutting blade for keeping the height of the magnetic brush 18 on the magnetic roller 15 constant. It is over de.

また22は、現像ローラ11の直流現像バイアス電源(DC1)13、交流現像バイアス電源(AC1)14の電圧を制御する現像ローラバイアス電源制御装置、23は磁気ローラ15の直流トナー薄層形成バイアス電源(DC2)19、交流トナー薄層形成バイアス電源(AC2)20を制御する磁気ローラバイアス電源制御装置、24は現像ローラバイアス電源制御装置22、磁気ローラバイアス電源制御装置23に電圧指示などを与えて現像装置を制御する現像制御装置、25は温度・湿度センサ26の検知温度、湿度に対応した磁気ローラ15への交流トナー薄層形成バイアスの周波数を記憶している記憶装置、27は前回画像形成からの経過時間を計測するタイマーである。   Reference numeral 22 denotes a developing roller bias power source controller for controlling the voltages of the DC developing bias power source (DC1) 13 and the AC developing bias power source (AC1) 14 of the developing roller 11, and 23 denotes a DC toner thin layer forming bias power source for the magnetic roller 15. (DC2) 19, a magnetic roller bias power supply controller for controlling AC toner thin layer forming bias power supply (AC2) 20, and 24 for giving a voltage instruction to the developing roller bias power supply controller 22 and magnetic roller bias power supply controller 23. A development control device that controls the development device, 25 is a storage device that stores the temperature detected by the temperature / humidity sensor 26, the frequency of the AC toner thin layer forming bias to the magnetic roller 15 corresponding to the humidity, and 27 is the previous image formation. It is a timer that measures the elapsed time from.

記憶装置25には、画像形成装置20内の温度、湿度の変化でトナー16の帯電量が変化し、磁気ブラシ18の密度が変化したとき、磁気ブラシ18による現像ローラ11へのトナー搬送量を一定にするため、環境温度、湿度と、現像ローラ11へのトナー搬送量を一定にする交流トナー薄層形成バイアスの周波数の関係をテーブル化した、図3に示したようなデータを記憶する。   The storage device 25 stores the amount of toner transported to the developing roller 11 by the magnetic brush 18 when the charge amount of the toner 16 changes due to changes in temperature and humidity in the image forming apparatus 20 and the density of the magnetic brush 18 changes. In order to make it constant, data as shown in FIG. 3 is stored in which the relationship between the environmental temperature and humidity and the frequency of the AC toner thin layer forming bias that makes the toner transport amount to the developing roller 11 constant is tabulated.

この図3に示したテーブルは、予め、環境の温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、磁気ブラシ18による現像ローラ11へのトナー搬送量を一定にする周波数との関係を、環境の温度、湿度に対応した周波数との関係としてテーブルに纏めたもので、一例として横方向に2℃から4℃毎の温度領域を、縦方向に10%ずつの湿度領域を取り、温度、湿度の交点にトナー帯電量に対応する周波数を配してある。そのため、温度が15度以下、湿度が35%以下等、低温・低湿(L/L)環境領域では周波数を4.2kHzに、常温・常湿(N/N)環境に対応した領域では3.8kHzに、高温・高湿(H/H)環境に対応した領域では3.8kHzと、高温・高湿側になるほど周波数を低くしてある。   The table shown in FIG. 3 shows in advance the relationship between the toner charge amount that changes depending on the environmental temperature and humidity, and the frequency at which the toner conveyance amount to the developing roller 11 by the magnetic brush 18 is constant. The table shows the relationship with the frequency corresponding to the humidity. As an example, the temperature range of 2 ° C to 4 ° C is taken in the horizontal direction and the humidity range of 10% in the vertical direction. The frequency corresponding to the toner charge amount is arranged. Therefore, the frequency is 4.2 kHz in the low temperature / low humidity (L / L) environment region such as a temperature of 15 degrees or less and the humidity is 35% or less, and 3. in the region corresponding to the normal temperature / normal humidity (N / N) environment. In the region corresponding to the high-temperature / high-humidity (H / H) environment at 8 kHz, the frequency is lowered to 3.8 kHz and the higher the high-temperature / high-humidity side.

すなわち前記したように、トナーは高温・高湿(H/H)環境下で帯電量が低下し、現像剤流動性が上昇して現像剤搬送量の上昇を招く。すると磁気ブラシ量が上昇し、現像ローラ上に形成したトナー薄層に磁気ブラシによる掃きムラを生じさせ、画像にも磁気ブラシの掃きムラを生じさせて画像不良が起き、さらに磁気ローラと現像ローラギャップ間での現像剤溢れ落ちを生じさせる。また逆に、低温・低湿(L/L)環境下でトナーの帯電量が上昇した場合、現像剤流動性が低下し、現像剤搬送量が低下して磁気ブラシ量の低下を招き、現像ローラへのトナー薄層形成能力が低下して、画像濃度の低下、現像ゴースト性の悪化等が起きる。   That is, as described above, the charge amount of the toner decreases under a high temperature and high humidity (H / H) environment, and the developer fluidity increases, leading to an increase in the developer transport amount. Then, the amount of the magnetic brush is increased, and the toner thin layer formed on the developing roller is caused to be uneven by the magnetic brush, and the image is also caused to be uneven by the magnetic brush. Further, the magnetic roller and the developing roller The developer overflows between the gaps. Conversely, when the charge amount of the toner increases in a low temperature / low humidity (L / L) environment, the developer fluidity decreases, the developer transport amount decreases, and the magnetic brush amount decreases. As a result, the toner thin layer forming ability is reduced, resulting in a decrease in image density, deterioration in development ghosting property, and the like.

それを調べたのが図5の表と図6のグラフである。まず図5の表は、「条件」と記した左欄が、直流トナー薄層形成バイアスMagと直流現像バイアスSLV、及びその電位差ΔVを表している。そして次の、「Vmag」と記した欄は直流トナー薄層形成バイアス電圧で、次の「環境」と記した欄が、温度/湿度であり、32.5℃/80%は高温・高湿(N/N)環境、23.5℃/50%は常温・常湿(N/N)環境、10℃/15%は低温・低湿(L/L)環境をそれぞれ表している。その隣の「マグローラ上」と記した欄は、磁気ローラ上のトナー濃度(単位:%)とトナー帯電量(単位:μC/g)であり、次の「現像ローラ上」と記した欄は現像ローラ上のトナー量(単位:mg/cm)とトナー帯電量(単位:μC/g)、その次の「ドラム上」と記した欄は感光体ドラム上のトナー量(単位:mg/cm)とトナー帯電量(単位:μC/g)である。 The table in FIG. 5 and the graph in FIG. 6 are examined. First, in the table of FIG. 5, the left column labeled “Condition” represents the DC toner thin layer formation bias Mag, the DC development bias SLV, and the potential difference ΔV. The next column “Vmag” is the DC toner thin layer forming bias voltage, the next “environment” column is temperature / humidity, and 32.5 ° C./80% is high temperature / high humidity. (N / N) environment, 23.5 ° C./50% represents a normal temperature / normal humidity (N / N) environment, and 10 ° C./15% represents a low temperature / low humidity (L / L) environment. The column next to “on the mag roller” is the toner density (unit:%) and the toner charge amount (unit: μC / g) on the magnetic roller, and the next column “on the developing roller” is The amount of toner on the developing roller (unit: mg / cm 2 ), the toner charge amount (unit: μC / g), and the next column “on the drum” are the amounts of toner on the photosensitive drum (unit: mg / cm 2 ). cm 2 ) and toner charge amount (unit: μC / g).

この図5の表からわかるとおり、直流トナー薄層形成バイアスMagと直流現像バイアスSLVとの電位差ΔVを、一定電圧となるようにしながら直流トナー薄層形成バイアスMagと直流現像バイアスSLVを変化させ、各環境におけるトナー量とトナー帯電量とを見ると、磁気ローラ上のトナー濃度は各環境であまり大きく変わっていないが、帯電量は低温・低湿(L/L)環境で大きく、高温・高湿(N/N)環境では低くなっている。それは「現像ローラ上」でもほぼ同じで、トナー量は0.54から0.67と各環境であまり大きく変わっていないが、帯電量は低温・低湿(L/L)環境では18.1から21.6なのに対し、高温・高湿(N/N)環境では8.2から9.3と低くなっている。   As can be seen from the table of FIG. 5, the DC toner thin layer forming bias Mag and the DC developing bias SLV are changed while keeping the potential difference ΔV between the DC toner thin layer forming bias Mag and the DC developing bias SLV constant. Looking at the toner amount and the toner charge amount in each environment, the toner concentration on the magnetic roller does not change much in each environment, but the charge amount is large in the low temperature / low humidity (L / L) environment, and the high temperature / high humidity. Low in (N / N) environment. It is almost the same on the “developing roller”, and the toner amount is 0.54 to 0.67, which is not significantly changed in each environment, but the charge amount is 18.1 to 21 in a low temperature / low humidity (L / L) environment. In contrast, the temperature is 8.2 to 9.3 in a high temperature and high humidity (N / N) environment.

しかし「感光体ドラム上」の場合、トナー濃度は低温・低湿(L/L)環境では0.33から0.60と大きく異なり、高温・高湿(N/N)環境でも、0.44から0.76と大きく異なっていて、それによって現像特性が変わっていることがわかる。しかし帯電量の傾向は「現像ローラ上」とほぼ同じで、低温・低湿(L/L)環境では14.01から17.71なのに対し、高温・高湿(N/N)環境では6.37から7.99と低くなっている。   However, in the case of “on the photosensitive drum”, the toner density is greatly different from 0.33 to 0.60 in a low temperature / low humidity (L / L) environment, and from 0.44 in a high temperature / high humidity (N / N) environment. It can be seen that the development characteristics are changed by 0.76. However, the tendency of the charge amount is almost the same as “on the developing roller”, which is 14.01 to 17.71 in the low temperature / low humidity (L / L) environment, and 6.37 in the high temperature / high humidity (N / N) environment. It is as low as 7.99.

そして現像剤流量は図6のグラフに見られるように、環境によって大きく異なっている。この図6のグラフは、横軸が穂切りブレード21と磁気ローラ15とのブレードギャップ(単位:mm)で、縦軸は現像剤流量(単位:mg/cm)であり、各環境でブレードギャップを変化させると現像剤流量がどのように変化するか、をプロットしたグラフである。各線は、◆をプロットした線が温度10℃、湿度15%の低温・低湿(L/L)環境の場合、■をプロットした線が温度23.5℃、湿度50%の常温・常湿(N/N)環境の場合、▲をプロットした線が温度32.5℃、湿度80%の高温・高湿(N/N)環境の場合である。この図6のグラフからわかるとおり、高温・高湿(N/N)環境では、ブレードギャップが大きくなると現像剤流量が大きく増加し、逆に低温・低湿(L/L)環境では、レードギャップが大きくなっても現像剤流量はあまり増えていない。 The developer flow rate varies greatly depending on the environment as seen in the graph of FIG. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis is the blade gap (unit: mm) between the ear cutting blade 21 and the magnetic roller 15, and the vertical axis is the developer flow rate (unit: mg / cm 2 ). 6 is a graph plotting how the developer flow rate changes when the gap is changed. Each line is plotted in a low temperature / low humidity (L / L) environment with a temperature of 10 ° C. and a humidity of 15%, and a line plotted with ■ is a room temperature / normal humidity with a temperature of 23.5 ° C. and a humidity of 50%. In the case of the (N / N) environment, the line in which the triangle is plotted is the case of the high temperature / high humidity (N / N) environment where the temperature is 32.5 ° C. and the humidity is 80%. As can be seen from the graph of FIG. 6, in the high temperature / high humidity (N / N) environment, the developer flow rate greatly increases as the blade gap increases, and conversely, in the low temperature / low humidity (L / L) environment, the raid gap increases. Even if it becomes larger, the developer flow rate does not increase so much.

すなわちこれらの事実は、トナーが高温・高湿(H/H)環境下で帯電量が低下し、現像剤流動性が上昇して現像剤搬送量の上昇を招いていることを示しており、磁気ブラシ量が上昇することで現像ローラ上に形成したトナー薄層に磁気ブラシによる掃きムラを生じさせ、画像にも磁気ブラシの掃きムラを生じさせて画像不良、さらには磁気ローラと現像ローラギャップ間での現像剤溢れ落ちを生じさせることを示している。また逆に、低温・低湿(L/L)環境下では、トナーの帯電量が上昇して現像剤流動性が低下し、現像剤搬送量が低下して磁気ブラシ量の低下を招き、現像ローラへのトナー薄層形成能力が低下して画像濃度の低下、現像ゴーストの悪化等が起きる。   That is, these facts indicate that the toner has a low charge amount in a high temperature and high humidity (H / H) environment, and the developer fluidity is increased, leading to an increase in the developer transport amount. When the amount of magnetic brush increases, the toner thin layer formed on the developing roller causes unevenness of the magnetic brush, and the magnetic brush also causes unevenness of the magnetic brush. It shows that the developer overflows between the two. Conversely, in a low-temperature / low-humidity (L / L) environment, the charge amount of the toner increases, the developer fluidity decreases, the developer transport amount decreases, and the magnetic brush amount decreases. As a result, the ability to form a toner thin layer is reduced, resulting in a decrease in image density and a deterioration in development ghost.

なお、図5の表、図6のグラフは、京セラミタ製のタッチダウン現像装置を備えた画像形成装置を用いて調べたものであり、用いた感光体ドラム10は外形φ30mmで線速が169.0mm/sec、現像ローラ1は外形φ16mmで周速が270.4mm/sec、磁気ローラ15は外形φ16mmで周速が421.8mm/secである。また、磁気ローラ15と穂切りブレード21とのブレードギャップを0.27〜0.32mm、磁気ローラ15と現像ローラ11とのM/Sギャップを0.29mm、現像ローラ11と感光体ドラム10とのD/Sギャップを0.15mmとし、現像ローラ11の周速と感光体ドラム10の周速との比(S/D)を約1.6、磁気ローラ15の周速と現像ローラ11の周速との比(M/S)を約1.56として、現像剤は黒(K)の平均粒径6.8μmの小粒径化トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた。   The table in FIG. 5 and the graph in FIG. 6 were examined using an image forming apparatus equipped with a touch-down developing device manufactured by Kyocera Mita. The photosensitive drum 10 used had an outer diameter of 30 mm and a linear velocity of 169. Development roller 1 has an outer diameter of 16 mm and a peripheral speed of 270.4 mm / sec, and magnetic roller 15 has an outer diameter of 16 mm and a peripheral speed of 421.8 mm / sec. Further, the blade gap between the magnetic roller 15 and the ear cutting blade 21 is 0.27 to 0.32 mm, the M / S gap between the magnetic roller 15 and the developing roller 11 is 0.29 mm, and the developing roller 11 and the photosensitive drum 10 are The D / S gap is 0.15 mm, the ratio (S / D) of the peripheral speed of the developing roller 11 to the peripheral speed of the photosensitive drum 10 is about 1.6, the peripheral speed of the magnetic roller 15 and the developing roller 11 The ratio (M / S) to the peripheral speed was about 1.56, and the developer used was a two-component developer composed of black (K) toner having a reduced average particle diameter of 6.8 μm and a carrier.

再度図3に戻って本発明では、前記したように磁気ローラ15に印加する交流トナー薄層形成バイアスの周波数成分を、高くすると磁気ローラ15表面の磁気ブラシ18をより立たせ、また低くすると磁気ブラシ18の立ちを低く抑える作用があることを利用し、図3に示したように、環境温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、磁気ローラ15上の磁気ブラシ18の密度との関係を、環境温度、湿度と、磁気ブラシ18による現像ローラ11へのトナー搬送量を一定にする交流トナー薄層形成バイアスの周波数の関係、としてテーブル化した。   Returning to FIG. 3 again, in the present invention, as described above, when the frequency component of the AC toner thin layer forming bias applied to the magnetic roller 15 is increased, the magnetic brush 18 on the surface of the magnetic roller 15 is made to stand more. As shown in FIG. 3, the relationship between the toner charge amount that changes depending on the environmental temperature and humidity and the density of the magnetic brush 18 on the magnetic roller 15 is used. The relationship between the environmental temperature and humidity and the frequency of the AC toner thin layer forming bias that makes the amount of toner transported to the developing roller 11 by the magnetic brush 18 constant is tabulated.

このテーブル化にあたっては、前記したように温度領域を2℃から4℃の範囲で、湿度を10%程度ずつそれぞれ変化させ、図5の表の値、図6のグラフを参照しながら、各温度、湿度毎に交流トナー薄層形成バイアスの周波数を変化させて、どの周波数なら磁気ブラシによる掃きムラが生じないかを調べ、掃きムラのない最大周波数を採用した。その結果がこの図3のテーブルである。このようにすることで、例えば環境温度、湿度を検知して現像剤帯電量が低下し、磁気ブラシ18の密度が上昇したと判断されるときは低い周波数が採用されて磁気ブラシ18の立ちを低く抑え、現像剤帯電量が上昇して磁気ブラシ18の密度が下降したと判断されるときは高い周波数が採用されて、磁気ブラシ18を立たせることで、磁気ブラシ18の立ちを低く抑えたときは磁気ブラシ18による掃きムラによる画像不具合が防止でき、磁気ブラシ18を立たせたときは現像ローラ11へのトナー薄層形成能力の低下による画像濃度の低下が防止できるわけである。   In making this table, as described above, the temperature range is 2 ° C. to 4 ° C., the humidity is changed by about 10%, and each temperature is changed with reference to the values in the table of FIG. 5 and the graph of FIG. The frequency of the AC toner thin layer forming bias was changed for each humidity, and it was investigated which frequency would not cause unevenness in sweeping with a magnetic brush, and the maximum frequency without sweeping unevenness was adopted. The result is the table of FIG. In this way, for example, when the ambient temperature and humidity are detected and the developer charge amount is reduced, and it is determined that the density of the magnetic brush 18 is increased, a low frequency is adopted to stand the magnetic brush 18. When the developer charge amount is increased and the density of the magnetic brush 18 is determined to be decreased, a high frequency is adopted, and the magnetic brush 18 is raised to keep the magnetic brush 18 standing low. When the magnetic brush 18 is erected, it is possible to prevent a decrease in image density due to a decrease in the ability to form a toner thin layer on the developing roller 11.

以上が記憶装置25に記憶させるデータであるが、再度図1に戻って現像装置を構成する要素について説明すると、現像ローラ11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し、リークを防ぐため、例えば20μm程度のアルマイト処理と樹脂コートをして抵抗値を高めることが好ましい。そしてそのシャフト部には直流現像バイアス電源(DC1)13、交流現像バイアス電源(AC1)14を接続し、回転する現像ローラ11と感光体ドラム10、及び磁気ローラ15との間にこの直流と交流を重畳した現像バイアス電圧が作用するようにする。交流現像バイアス電源(AC1)14が供給する交流成分は、例えばデューティ(Duty)比を73%以下の矩形波で構成する。   The data stored in the storage device 25 has been described above. Returning to FIG. 1 again, the elements constituting the developing device will be described. The outermost surface of the developing roller 11 has uniform conductive aluminum, SUS, conductive resin coating, and the like. In order to prevent leakage, it is preferable to increase the resistance value by applying an alumite treatment of about 20 μm and a resin coat, for example. A DC developing bias power supply (DC1) 13 and an AC developing bias power supply (AC1) 14 are connected to the shaft portion, and the direct current and alternating current are connected between the rotating developing roller 11, the photosensitive drum 10, and the magnetic roller 15. The developing bias voltage superimposed with the above is applied. The AC component supplied by the AC developing bias power source (AC1) 14 is constituted by, for example, a rectangular wave having a duty ratio of 73% or less.

トナー16は形成画像の高精細化のため、例えば1013〜1014Ωで6.8μm程度の6μm台の小粒径化トナーを用いる。選択現像性を回避するためには粒度分布を規定することが重要であり、一般的にトナーの粒度分布の広がりはコールター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。分布が広いと連続印刷時に、現像ローラ11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。 For the toner 16, for example, a toner having a small particle diameter on the order of 6 μm of about 6.8 μm with 10 13 to 10 14 Ω is used to increase the definition of the formed image. In order to avoid selective developability, it is important to define the particle size distribution. Generally, the spread of the particle size distribution of the toner is measured by a Coulter counter, and the spread of the particle size distribution is determined by the volume distribution average particle size and number. Expressed as a ratio of the distribution average particle size. When the distribution is wide, toner having a relatively small particle size is accumulated on the developing roller 11 during continuous printing, and developability is deteriorated.

キャリア17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11へのトナー供給量が減少する。 As the carrier 17, a magnetite carrier, Mn-based ferrite, Mn—Mg-based ferrite, or the like can be used, and it can also 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. When 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 11 decreases.

またトナー16とキャリア17の混合割合は、キャリア17およびトナー16の合計量に対しトナー16を5〜20重量%、好ましくは5〜15重量%とする。トナー16の混合割合が5重量%未満であると、トナー16の帯電量が高くなって十分な画像濃度が得られなくなり、20重量%を超えると今度は十分な帯電量が得られなくなるため、トナー16が現像器から飛散して画像形成装置内を汚染したり、画像上にトナーカブリが生じる。   The mixing ratio of the toner 16 and the carrier 17 is 5 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight, based on the total amount of the carrier 17 and the toner 16. If the mixing ratio of the toner 16 is less than 5% by weight, the charge amount of the toner 16 becomes high and a sufficient image density cannot be obtained, and if it exceeds 20% by weight, a sufficient charge amount cannot be obtained this time. The toner 16 scatters from the developing device and contaminates the inside of the image forming apparatus, or toner fog occurs on the image.

再度図2に戻って、このように構成したハイブリッド型現像装置を有する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16とキャリア17とからなる2成分現像剤は、現像剤容器からそれぞれの現像装置34に供給され、図1に示した磁気ローラ15上に磁気ブラシ10を形成して攪拌によってトナー16が帯電される。そして、磁気ローラ15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、磁気ローラ15に加えられる直流トナー薄層形成バイアス(Vmag)19と現像ローラ11に加えられる直流現像バイアス(Vslv)13間の電位差ΔV、及び交流バイアス14、20とによって現像ローラ11にトナー16のみのトナー層12を形成する。   Returning to FIG. 2 again, in the tandem type image forming apparatus having the hybrid type developing apparatus configured as described above, the two-component composed of the toner 16 and the carrier 17 corresponding to the respective colors such as yellow, cyan, magenta, and black. The developer is supplied from the developer container to each developing device 34, and the magnetic brush 10 is formed on the magnetic roller 15 shown in FIG. 1, and the toner 16 is charged by stirring. Then, the magnetic brush 10 on the magnetic roller 15 is layer-regulated by the regulating blade 9, and between the DC toner thin layer forming bias (Vmag) 19 applied to the magnetic roller 15 and the DC developing bias (Vslv) 13 applied to the developing roller 11. The toner layer 12 including only the toner 16 is formed on the developing roller 11 by the potential difference ΔV and the AC biases 14 and 20.

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、図2の帯電器35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10が例えば420Vに帯電され、その後、例えば770nmの波長のLEDを用いた露光器36による露光により、感光体ドラム10の露光後電位は約100V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11に加えられた直流現像バイアス13と交流バイアス14により、現像ローラ11上のトナー層12から感光体ドラム10に飛翔したトナー16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32から送りだされてベルト54で送られ、感光体ドラム10に達したとき、転写装置37(K、Y、C、M)により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33で定着されて排紙される。現像ローラ11上の現像に用いられなかったトナー16は、磁気ローラ15上に形成されている磁気ブラシ18と、前記したバイアス電圧により剥ぎ取られ、さらに新たなトナー層12が形成されて次の現像に備えられる。   When a print start signal is received from a control circuit (not shown), first, the photosensitive drum 10 composed of a positively charged organic photosensitive member (positive OPC) is charged to, for example, 420 V by the charger 35 shown in FIG. For example, by exposure by the exposure device 36 using an LED having a wavelength of 770 nm, the post-exposure potential of the photosensitive drum 10 becomes about 100 V and a latent image is formed. The latent image is developed with the toner 16 that has jumped from the toner layer 12 on the developing roller 11 to the photosensitive drum 10 by the DC developing bias 13 and the AC bias 14 applied to the developing roller 11 to form a toner image. The Then, when the recording paper is fed from the paper feed cassette 32 and sent by the belt 54 and reaches the photosensitive drum 10, a transfer bias is applied by the transfer device 37 (K, Y, C, M) to record the recording paper. The toner image is transferred to the toner image, fixed by the fixing device 33, and discharged. The toner 16 that has not been used for the development on the developing roller 11 is peeled off by the magnetic brush 18 formed on the magnetic roller 15 and the above-described bias voltage, and a new toner layer 12 is formed and the next toner layer 12 is formed. Prepared for development.

以上が通常の画像形成の際の動作であるが、本発明においては、画像形成装置の電源がONされたとき、図4に示したフロー図に従って現像制御装置24が、温度・湿度センサ26からの環境温度、湿度の検知結果の信号を受けて、図3に示したテーブルから現在の温度、湿度に最適な交流トナー薄層形成バイアスの周波数を設定する。すなわち、まずステップS10で処理がスタートすると、ステップS11で周波数キャリブレーションのためのバッチが印字される。これは、例えばステップS11に示したように、パターン1は直流トナー薄層形成バイアスVmag19を450Vに、直流現像バイアスVslv13を200Vに、パターン2は直流トナー薄層形成バイアスVmag19を400Vに、直流現像バイアスVslv13を150Vに、パターン3は直流トナー薄層形成バイアスVmag19を350Vに、直流現像バイアスVslv13を100Vにして描画する。   The above is the operation during normal image formation. In the present invention, when the power of the image forming apparatus is turned on, the development control device 24 starts from the temperature / humidity sensor 26 according to the flowchart shown in FIG. In response to the environmental temperature / humidity detection result signal, the AC toner thin layer forming bias frequency optimum for the current temperature / humidity is set from the table shown in FIG. That is, when the process starts in step S10, a batch for frequency calibration is printed in step S11. For example, as shown in step S11, pattern 1 has DC toner thin layer forming bias Vmag19 set to 450V, DC developing bias Vslv13 set to 200V, pattern 2 has DC toner thin layer forming bias Vmag19 set to 400V, and DC developed. Drawing is performed with the bias Vslv13 set to 150V, the DC toner thin layer forming bias Vmag19 set to 350V, and the DC developing bias Vslv13 set to 100V.

それが描画されると、現像制御装置24は、ステップS12で温度・湿度センサ26からの信号を確認して環境温度、湿度を検知し、その検知結果を基に、ステップS13で図3に示したテーブルが記憶されている記憶装置25から、現在の温度・湿度に対応した交流トナー薄層形成バイアスの周波数を読み出す。そしてステップS14で、それを磁気ローラバイアス電源制御装置23に送り、磁気ローラバイアス電源制御装置23は、交流トナー薄層形成バイアス電源(AC2)20の周波数を送られてきた周波数に設定し、それによって磁気ローラ15上の磁気ブラシ18からトナー16が現像ローラ11へ移動するようにしてステップS15で終了する。   When it is drawn, the development control device 24 checks the signal from the temperature / humidity sensor 26 in step S12 to detect the environmental temperature and humidity, and based on the detection result, the development control device 24 shows in FIG. 3 in step S13. The frequency of the AC toner thin layer forming bias corresponding to the current temperature and humidity is read from the storage device 25 in which the table is stored. In step S14, it is sent to the magnetic roller bias power source controller 23. The magnetic roller bias power source controller 23 sets the frequency of the AC toner thin layer forming bias power source (AC2) 20 to the transmitted frequency. As a result, the toner 16 moves from the magnetic brush 18 on the magnetic roller 15 to the developing roller 11, and the process ends in step S15.

このようにすることで、交流トナー薄層形成バイアスの周波数は、例え環境温度、湿度によってトナーの帯電量が変化していても、前記したように現像剤帯電量が低下していて磁気ブラシ18の密度が上昇した、と判断されるときは周波数を低くして磁気ブラシ18の立ちを低く抑え、現像剤帯電量が上昇して磁気ブラシ18の密度が下降したと判断されるときは周波数を高くして磁気ブラシ18を立たせるから、トナー帯電量の変化量に見合った周波数に設定され、磁気ブラシ18による掃きムラによる画像不具合、現像ローラ11へのトナー薄層形成能力の低下による画像濃度の低下などを防止できるわけである。   By doing so, the frequency of the AC toner thin layer forming bias is such that, even if the charge amount of the toner changes due to the environmental temperature and humidity, the developer charge amount decreases as described above, and the magnetic brush 18 When it is determined that the density of the magnetic brush 18 has increased, the frequency is lowered to suppress the standing of the magnetic brush 18, and when it is determined that the developer charge amount has increased and the density of the magnetic brush 18 has decreased, the frequency is decreased. Since the magnetic brush 18 is raised at a high level, the frequency is set according to the amount of change in the toner charge amount, and the image density is caused by unevenness of sweeping by the magnetic brush 18 and the ability to form a toner thin layer on the developing roller 11 is decreased. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the level.

また本発明においては、長時間画像形成が行われない場合にトナーの電荷が逃げてしまう点に鑑み、予め画像形成後の経過時間でトナーの帯電量がどの程度低下するか、を環境温度・湿度に対応させて調べ、それを記憶装置25に記憶しておく。そして現像制御装置24は、環境温度・湿度と共に前回画像形成からの経過時間を計時しているタイマー27の経時結果を常時監視し、その経過時間が環境温度・湿度に対応してトナー帯電量を低下させていると判断される所定時間に達した場合、図3に示したテーブルが記憶されている記憶装置25から、高温・高湿(H/H)環境に対応した最低周波数、(図3の場合は3.4kHz)を読み出し、それを磁気ローラバイアス電源制御装置23に送る。   In addition, in the present invention, in view of the fact that the toner charge escapes when image formation is not performed for a long time, it is determined in advance how much the toner charge amount decreases in the elapsed time after image formation. A check is made corresponding to the humidity, and this is stored in the storage device 25. The development control device 24 constantly monitors the elapsed time of the timer 27 that measures the elapsed time from the previous image formation together with the environmental temperature and humidity, and the elapsed time corresponds to the environmental temperature and humidity to determine the toner charge amount. When the predetermined time determined to have decreased is reached, the minimum frequency corresponding to the high-temperature / high-humidity (H / H) environment from the storage device 25 storing the table shown in FIG. In this case, 3.4 kHz) is read out and sent to the magnetic roller bias power source controller 23.

そのため磁気ローラバイアス電源制御装置23は、交流トナー薄層形成バイアス電源(AC2)20の周波数を送られてきた周波数、すなわちこの例の場合は3.4kHzにセットし、それによって磁気ローラ15上の磁気ブラシ18からトナー16が現像ローラ11へ移動するようにする。これは、前回画像形成からの経過時間が前記したように所定時間経過した場合は、トナーの帯電量が低下していると考えられるから、このようにすることで単に現在の温度・湿度だけでなく、画像形成からの経過時間でトナー帯電量が低下した場合にも対応できる画像形成装置における現像方法と装置とすることができる。   Therefore, the magnetic roller bias power source controller 23 sets the frequency of the AC toner thin layer forming bias power source (AC2) 20 to the frequency that has been sent, that is, 3.4 kHz in this example, and thereby the magnetic roller bias power source controller 23 on the magnetic roller 15 The toner 16 is moved from the magnetic brush 18 to the developing roller 11. This is because if the elapsed time from the previous image formation has passed as described above, the charge amount of the toner is considered to have decreased. In addition, it is possible to provide a developing method and apparatus in an image forming apparatus that can cope with a case where the toner charge amount is reduced in the elapsed time from image formation.

なお、この場合、交流トナー薄層形成バイアス周波数を最低周波数に設定した後、所定枚数の画像形成が連続して行われた場合、トナー帯電量は環境温度、湿度に対応した量になっていると考えられるから、電源ON時と同様、現像制御装置24は温度・湿度センサ26からの環境温度、湿度の検知結果の信号により、図3に示したテーブルから現在の温度・湿度に対応した交流トナー薄層形成バイアスの周波数を読み出し、交流トナー薄層形成バイアス電源(AC2)20の周波数をこの周波数にセットする。従って、磁気ブラシ18による現像ローラ11へのトナー搬送量が常時一定となり、常に高品質な画像を形成できる画像形成装置における現像方法と装置とすることができる。   In this case, when the predetermined number of image formations are continuously performed after setting the AC toner thin layer formation bias frequency to the lowest frequency, the toner charge amount is an amount corresponding to the environmental temperature and humidity. Therefore, as in the case when the power is turned on, the development control device 24 uses the ambient temperature / humidity detection result signal from the temperature / humidity sensor 26 to generate an alternating current corresponding to the current temperature / humidity from the table shown in FIG. The frequency of the toner thin layer formation bias is read, and the frequency of the AC toner thin layer formation bias power supply (AC2) 20 is set to this frequency. Accordingly, the toner conveying amount to the developing roller 11 by the magnetic brush 18 is always constant, and a developing method and apparatus in an image forming apparatus that can always form a high quality image can be obtained.

なお、図3に示した温度、湿度のテーブルは一例であり、ここに示された温度間隔、湿度間隔、周波数の数値に限られないことは自明であり、また画像形成からの経過時間によってトナー帯電量が低下するのをタイマー27を設けて計時する場合を例に説明したが、例えば熱定着装置を有し、一定時間画像形成が行われない場合に定着装置のヒータ温度を下げるような制御をしている場合、その温度をサーミスタなどの温度センサで測定し、それによって所定時間が経過した、と判断するようにしても良い。   Note that the temperature / humidity table shown in FIG. 3 is an example, and it is obvious that the temperature interval, humidity interval, and frequency values shown here are not limited to these values. Although the case where the timer 27 is provided to measure the decrease in the charge amount has been described as an example, for example, a control is provided to lower the heater temperature of the fixing device when a thermal fixing device is provided and image formation is not performed for a certain period of time. If the temperature is measured, the temperature may be measured by a temperature sensor such as a thermistor, and it may be determined that a predetermined time has elapsed.

本発明によれば、どのような環境温度、湿度においても画像濃度の低下、現像ゴースト(履歴現象)の悪化、トナー搬送量増大に起因する磁気ブラシによる現像ローラへの摺擦過多によるトナー薄層のムラ、画像ムラの発生、さらには、現像剤搬送量過多による磁気ローラと現像ローラギャップ間での現像剤溢れ落ち、等の不具合を防止し、常に高品質な画像を形成できる画像形成装置における現像方法と装置を提供することができる。   According to the present invention, the toner thin layer is caused by excessive rubbing on the developing roller by the magnetic brush due to a decrease in image density, deterioration in development ghost (history phenomenon), and increase in the toner conveyance amount at any environmental temperature and humidity. In an image forming apparatus capable of always forming a high quality image by preventing the occurrence of unevenness of image, unevenness of image, and overflow of developer between the magnetic roller and the developing roller gap due to excessive developer transport amount. A development method and apparatus can be provided.

本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する、タッチダウン現像装置の構成概略図である。1 is a schematic configuration diagram of a touch-down developing device for performing a developing method in an image forming apparatus according to the present invention. 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. 環境の温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、磁気ローラ15上の磁気ブラシ密度との関係を、環境温度、湿度と磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量を一定にする交流トナー薄層形成バイアスの周波数の関係としてテーブル化したデータの例である。An AC toner thin layer that makes the relationship between the toner charge amount that changes depending on the temperature and humidity of the environment and the magnetic brush density on the magnetic roller 15 constant, and the amount of toner transported to the developing roller by the environment temperature and humidity and the magnetic brush is constant. It is an example of the data tabulated as a relationship of the frequency of formation bias. 本発明になる現像方法において、トナー帯電量に対応した交流トナー薄層形成バイアスの周波数を設定するためのフロー図である。In the developing method according to the present invention, it is a flowchart for setting the frequency of the AC toner thin layer forming bias corresponding to the toner charge amount. 高温・高湿(H/H)環境、常温・常湿(N/N)環境、低温・低湿(L/L)環境のそれぞれで、磁気ローラ上、現像ローラ上、感光体ドラム上におけるトナー濃度とトナー帯電量を調べた表である。Toner density on the magnetic roller, on the developing roller, and on the photosensitive drum in high temperature / high humidity (H / H) environment, normal temperature / normal humidity (N / N) environment, and low temperature / low humidity (L / L) environment And a table in which the toner charge amount was examined. 高温・高湿(H/H)環境、常温・常湿(N/N)環境、低温・低湿(L/L)環境のそれぞれで、ブレードギャップを変化させたときに現像剤流量がどのように変化するかをプロットしたグラフである。How is the developer flow rate when changing the blade gap in high temperature / high humidity (H / H) environment, normal temperature / normal humidity (N / N) environment, low temperature / low humidity (L / L) environment? It is the graph which plotted whether it changes.

符号の説明Explanation of symbols

10 感光体ドラム
11 現像ローラ
12 トナー層
13 直流現像バイアス電源(DC1)
14 交流現像バイアス電源(AC1)
15 磁気ローラ
16 非磁性トナー
17 キャリア
18 磁気ブラシ
19 直流トナー薄層形成バイアス電源(DC2)
20 交流トナー薄層形成バイアス電源(AC2)
21 穂切りブレード
22 現像ローラバイアス電源制御装置
23 磁気ローラバイアス電源制御装置
24 現像制御装置
25 記憶装置
26 温度・湿度センサ
27 タイマー
10 Photosensitive drum 11 Developing roller 12 Toner layer 13 DC developing bias power supply (DC1)
14 AC development bias power supply (AC1)
15 Magnetic roller 16 Non-magnetic toner 17 Carrier 18 Magnetic brush 19 DC toner thin layer forming bias power source (DC2)
20 AC toner thin layer forming bias power supply (AC2)
21 Bone Cutting Blade 22 Developing Roller Bias Power Supply Control Device 23 Magnetic Roller Bias Power Supply Control Device 24 Development Control Device 25 Storage Device 26 Temperature / Humidity Sensor 27 Timer

Claims (8)

磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加された磁気ローラ上に、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを形成して該磁気ブラシから、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加された現像ローラ上にトナー薄層を形成した後、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
予め、環境温度と湿度を変化させて変化したトナー帯電量と前記磁気ブラシ密度との関係を、前記環境温度、湿度と、前記磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量を一定にする交流トナー薄層形成バイアスの周波数の関係としてテーブル化して記憶し、画像形成時に温度、湿度に対応した前記テーブルの周波数を読み出し、前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数を前記読み出した周波数に設定して現像ローラ上のトナー層を形成し、前記静電潜像の現像を行わせることを特徴とする画像形成装置における現像方法。
A magnetic brush of a two-component developer composed of toner and carrier is formed on a magnetic roller to which a bias for toner thin layer formation in which alternating current is superimposed on direct current and magnet is contained, and the alternating current from the magnetic brush to direct current is formed. Development in an image forming apparatus in which a toner thin layer is formed on a developing roller to which a developing bias with superimposed toner is applied and then toner is ejected onto an electrostatic latent image formed on a photoreceptor by electrophotography. In the method
The relationship between the toner charge amount changed by changing the environmental temperature and humidity and the magnetic brush density in advance is the same as the AC toner thinning that makes the environmental temperature and humidity and the toner conveyance amount to the developing roller by the magnetic brush constant. The table is stored as a relationship of the layer forming bias frequency, the frequency of the table corresponding to the temperature and humidity is read at the time of image formation, and the frequency of the AC toner thin layer forming bias is set to the read frequency. A developing method in an image forming apparatus, comprising: forming an upper toner layer; and developing the electrostatic latent image.
前記テーブルからの周波数の読み出しと交流トナー薄層形成バイアスへの設定を、画像形成装置電源ON時、及び前回画像形成からの所定時間経過後に実施する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 image according to claim 1, wherein the reading of the frequency from the table and the setting of the AC toner thin layer formation bias are performed when the image forming apparatus is turned on and after a predetermined time has elapsed since the previous image formation. Development method in forming apparatus. 前記、前回画像形成からの所定時間経過後に実施する交流トナー薄層形成バイアス周波数の設定を、前記テーブルとして記憶した最小周波数を用いておこなうことを特徴とする請求項2に記載した画像形成装置における現像方法。   3. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the setting of the AC toner thin layer forming bias frequency to be performed after a predetermined time has elapsed since the previous image formation is performed using the minimum frequency stored as the table. Development method. 前記、前回画像形成からの所定時間経過後に実施した交流トナー薄層形成バイアス周波数設定後、所定枚数の画像形成が連続して行われた場合、前記環境温度と湿度とに対応した周波数を前記テーブルから読み出して前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数とすることを特徴とする請求項2または3に記載した画像形成装置における現像方法。   When a predetermined number of image formations are continuously performed after setting the AC toner thin layer formation bias frequency performed after a predetermined time has elapsed since the previous image formation, the frequency corresponding to the environmental temperature and humidity is set in the table. 4. The developing method in an image forming apparatus according to claim 2, wherein the frequency of the AC toner thin layer forming bias is read out from the AC toner thin layer forming bias. 磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加され、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを形成する磁気ローラと、直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加されて前記磁気ブラシによりトナー薄層が形成され、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に前記トナー薄層からトナーを飛翔させて現像する現像ローラとを有する画像形成装置における現像装置において、
環境温度、湿度を検出する温湿度センサと、
環境温度、湿度で変化するトナー帯電量と前記磁気ブラシ密度との関係を、前記環境温度、湿度と、前記磁気ブラシによる現像ローラへのトナー搬送量を一定にする交流トナー薄層形成バイアスの周波数の関係としてテーブル化したデータを記憶した記憶装置と、
前記温湿度センサが検出した温度、湿度の信号を受け、前記記憶装置に記憶された対応する前記テーブルの周波数を読み出し、前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数を前記読み出した周波数に設定して現像ローラ上のトナー層を形成し、前記静電潜像の現像を行わせる現像制御装置と、からなることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
A magnetic roller that forms a magnetic brush of a two-component developer composed of toner and a carrier by applying a bias for applying a toner thin layer containing a magnet and superposing an alternating current on a direct current, and forming a toner thin layer on which an alternating current is superimposed on a direct current An image having a developing roller for applying a bias to form a toner thin layer with the magnetic brush and developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor by electrophotography with the toner flying from the toner thin layer. In the developing device in the forming device,
A temperature and humidity sensor that detects environmental temperature and humidity;
The relationship between the toner charge amount that changes depending on the environmental temperature and humidity and the magnetic brush density, and the frequency of the AC toner thin layer forming bias that makes the amount of toner transported to the developing roller by the environmental temperature and humidity constant and the magnetic brush constant. A storage device that stores data tabulated as a relationship between
The temperature and humidity signals detected by the temperature and humidity sensor are received, the frequency of the corresponding table stored in the storage device is read, and the AC toner thin layer forming bias frequency is set to the read frequency and developed. A developing device in an image forming apparatus, comprising: a developing control device that forms a toner layer on a roller and develops the electrostatic latent image.
前回画像形成からの経過時間を計測するタイマーを有し、前記現像制御装置は、前記テーブルからの周波数の読み出しと交流トナー薄層形成バイアスへの設定を、画像形成装置電源ON時、及び前記タイマーが所定時間を計測した状態で実施するよう構成されていることを特徴とする請求項5に記載した画像形成装置における現像装置。   A timer for measuring an elapsed time since the previous image formation, and the development control device reads the frequency from the table and sets the AC toner thin layer formation bias when the image forming apparatus is turned on and the timer 6. The developing device in an image forming apparatus according to claim 5, wherein the developing device is configured to perform the measurement in a state where a predetermined time is measured. 前記現像制御装置は前回画像形成からの所定時間経過後に実施する交流トナー薄層形成バイアス周波数の設定を、前記テーブルとして記憶した最小周波数を用いておこなうよう構成されていることを特徴とする請求項6に記載した画像形成装置における現像装置。   The development control device is configured to perform setting of an AC toner thin layer formation bias frequency to be performed after a predetermined time has elapsed since the previous image formation, using the minimum frequency stored as the table. A developing device in the image forming apparatus according to 6. 前記現像制御装置は、前回画像形成からの所定時間経過後に実施した交流トナー薄層形成バイアス周波数設定後、所定枚数の画像形成が連続して行われた状態で、前記環境温度と湿度とに対応した周波数を前記テーブルから読み出し、該周波数を前記交流トナー薄層形成バイアスの周波数として設定するよう構成されていることを特徴とする請求項6または7に記載した画像形成装置における現像装置。   The development control device responds to the environmental temperature and humidity in a state where a predetermined number of images are continuously formed after setting a bias frequency for forming an AC toner thin layer after a predetermined time has elapsed since the previous image formation. 8. The developing device in an image forming apparatus according to claim 6, wherein the frequency is read from the table and the frequency is set as the frequency of the AC toner thin layer forming bias.
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