JP2010091804A - Development method and device for image forming apparatus - Google Patents

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JP2010091804A JP2008261762A JP2008261762A JP2010091804A JP 2010091804 A JP2010091804 A JP 2010091804A JP 2008261762 A JP2008261762 A JP 2008261762A JP 2008261762 A JP2008261762 A JP 2008261762A JP 2010091804 A JP2010091804 A JP 2010091804A
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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 preventing excessive image density and fogging, reduction in image density, and occurrence of image density irregularity in a touchdown development method. <P>SOLUTION: The relationship between the toner charge amount which is varied by varying the environmental temperature and humidity and the potential difference ΔV for making constant the toner layer thickness on the development roller 11 is previously stored in a table form as the relationship among the temperature and humidity and the potential difference ΔV. In setting the density of a pattern for toner layer thickness detection detected during calibration as a target density, the corrected value of the target density corrected by the variation in γ value is stored in a table form, the potential difference ΔV and the target density corrected value are read at the environmental temperature and humidity, direct-current toner thin layer forming bias and direct-current development bias are controlled by using them, and a constant toner amount is formed on the development roller 11 so that density that corresponds to the varying γ value is obtained. <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成分現像剤を使用し、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.

それに対して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て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て、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 does not disturb the formed toner image, and can produce a sharp image with an edge and is advantageous for fogging, and is suitable for high image quality. Yes. However, in this method, since the toner is charged by the charge roller and the layer thickness on the developing roller is regulated by the elastic regulating blade, it is difficult to stably maintain the toner charge amount. May adhere to the charge roller and decrease 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つの現像方式における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、現像ロー上のトナー層量を常時一定に保つことが重要である。すなわち、現像ローラ上のトナー層量が一定に保てないと、同一現像バイアスで感光体に飛翔するトナー量が異なり、一定濃度の画像が得られなくなる。   In this touch-down development method, it is important to always keep the toner layer amount on the development row constant in order to maintain stable image quality over a long period of time. That is, if the amount of toner layer on the developing roller cannot be kept constant, the amount of toner flying to the photoconductor with the same developing bias differs, and an image with a constant density cannot be obtained.

そのため本願出願人は特許文献1において、現像ローラが2回転している間に形成されたトナー層を用いたベタパターンと、次の1回転の間に形成されたトナー層を用いたハーフトーンパターンとを配したトナー層厚検知用パターンを顕像化させ、このトナー層厚検知用パターンのトナー濃度を濃度センサにより検出し、検出したトナー濃度によって現像ローラ上のトナー層を所定層厚に制御するキャリブレーションを実施し、現像装置を複雑にすることなく、長期にわたって現像ローラ上のトナー層厚を常に安定させて、濃度変化のない安定した画像を維持する現像方法を提案した。   For this reason, the applicant of the present application disclosed in Patent Document 1 a solid pattern using a toner layer formed while the developing roller is rotating twice and a halftone pattern using a toner layer formed during the next rotation. The toner layer thickness detection pattern is visualized, the toner density of the toner layer thickness detection pattern is detected by the density sensor, and the toner layer on the developing roller is controlled to a predetermined layer thickness by the detected toner density Thus, a developing method has been proposed in which the toner layer thickness on the developing roller is always stabilized over a long period of time without making the developing device complicated, thereby maintaining a stable image without density change.

特開2005−55841号公報JP 2005-55841 A

しかしながらこの特許文献1に示された現像方法では、感光体ドラム上、または転写体上のハーフパターンの濃度が常に一定となるよう、磁気ローラから現像ローラへトナーを搬送させるトナー薄層形成バイアスを制御しているが、現像ローラ上のトナー層厚、すなわちトナー層量を制御しているわけではない。また、感光体ドラム上、または感光体ドラムのトナー像を転写した転写体上のベタパターン濃度を制御しているわけでもないので、ベタ画像濃度が安定しないという問題がある。   However, in the developing method disclosed in Patent Document 1, a toner thin layer forming bias for conveying toner from the magnetic roller to the developing roller is used so that the density of the half pattern on the photosensitive drum or the transfer body is always constant. Although it is controlled, the toner layer thickness on the developing roller, that is, the toner layer amount is not controlled. Further, since the solid pattern density on the photosensitive drum or on the transfer body to which the toner image on the photosensitive drum is transferred is not controlled, there is a problem that the solid image density is not stable.

また画像形成装置内の温度、湿度は、電源ON当初は環境に左右され、時間と共に定着装置やモータなどからの熱で内部温度が上昇すると共に湿度が低下してゆく。その場合、トナーは画像形成装置の置かれている環境と、特に筐体内の温度や湿度によってその帯電量が変化し、それに応じて例えば図13のグラフに示したように、現像ローラ上のトナー量が変化する。この図13のグラフにおける横軸は磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧(Vmag、単位:V)、縦軸は現像ローラ上のトナー量(単位:mg/cm)であり、実線は常温・常湿(N/N)環境における◆が現像装置左側(DLP左側)に対応した位置のトナー量、■が現像装置右側(DLP右側)に対応した位置のトナー量、破線は低温・低湿(L/L)環境における◆が現像装置左側(DLP左側)に対応した位置のトナー量、■が現像装置右側(DLP右側)に対応した位置のトナー量で、現像ローラへトナー層を形成するために磁気ローラへ印加する直流トナー薄層形成バイアス電圧と、現像ローラへ印加する直流現像バイアス電圧(Vslv、単位:V)との電位差ΔV(Vmag−Vslv)を、250V一定となるよう制御して、磁気ローラへ印加する直流トナー薄層形成バイアス電圧(Vmag)を変化させた場合である。 The temperature and humidity in the image forming apparatus are influenced by the environment when the power is turned on, and the internal temperature increases and the humidity decreases with time from heat from the fixing device and the motor. In that case, the charge amount of the toner changes depending on the environment where the image forming apparatus is placed and particularly the temperature and humidity in the housing, and accordingly, as shown in the graph of FIG. The amount changes. In the graph of FIG. 13, the horizontal axis represents the DC toner thin layer forming bias voltage (Vmag, unit: V) to the magnetic roller, the vertical axis represents the toner amount (unit: mg / cm 2 ) on the developing roller, and the solid line represents In normal temperature and normal humidity (N / N) environment, ◆ indicates the toner amount at the position corresponding to the left side of the developing device (DLP left side), ■ indicates the toner amount at the position corresponding to the right side of the developing device (DLP right side), and the broken line indicates low temperature and low humidity In the (L / L) environment, a toner layer is formed on the developing roller where ◆ is a toner amount at a position corresponding to the left side of the developing device (DLP left side), and ■ is a toner amount at a position corresponding to the right side of the developing device (DLP right side). Therefore, the potential difference ΔV (Vmag−Vslv) between the DC toner thin layer forming bias voltage applied to the magnetic roller and the DC developing bias voltage (Vslv, unit: V) applied to the developing roller is constant at 250V. In this case, the direct current toner thin layer forming bias voltage (Vmag) applied to the magnetic roller is changed.

この図13のグラフからわかるように、通常、低温・低湿(L/L)環境においてはトナーの帯電量が多くなるため、現像ローラ上のトナー量は常温・常湿(N/N)環境に比較し、磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧(Vmag)が低い場合に少なくなっている。但し、直流トナー薄層形成バイアス電圧を上昇させるに従って常温・常湿(N/N)環境における現像ローラ上のトナー量が減少し、直流トナー薄層形成バイアス電圧が470V付近では、常温・常湿(N/N)環境の場合との差が小さくなっている。   As can be seen from the graph of FIG. 13, since the toner charge amount usually increases in a low temperature / low humidity (L / L) environment, the toner amount on the developing roller is in a normal temperature / normal humidity (N / N) environment. In comparison, it decreases when the DC toner thin layer forming bias voltage (Vmag) to the magnetic roller is low. However, as the DC toner thin layer formation bias voltage is increased, the amount of toner on the developing roller in a normal temperature / normal humidity (N / N) environment decreases, and when the direct current toner thin layer formation bias voltage is around 470 V, the normal temperature / normal humidity is reached. The difference from the (N / N) environment is small.

また、画像形成装置においては前記特許文献1に記されているように、画像濃度を一定とするため、画像形成に先立って感光体ドラム上に画像濃度調整用のハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成し、そのトナー層厚検知用パターン、または転写体上に転写されたトナー層厚検知用パターンの濃度を濃度センサで読み取り、その濃度を一定に制御するキャリブレーションが行われている。しかしながら、温度、湿度でトナー帯電量が変化するとそれに伴い、図14のグラフに示したように、形成画像における印字率と濃度との関係を示す現像γ曲線が変化する。   In the image forming apparatus, as described in Patent Document 1, in order to make the image density constant, the toner layer thickness including a half density pattern for image density adjustment on the photosensitive drum prior to image formation. Calibration is performed to form a detection pattern, read the density of the toner layer thickness detection pattern or the toner layer thickness detection pattern transferred onto the transfer body with a density sensor, and control the density to be constant. Yes. However, when the toner charge amount changes with temperature and humidity, as shown in the graph of FIG. 14, the development γ curve showing the relationship between the printing rate and density in the formed image changes.

この図14のグラフは、画像形成に際して指示した黒ベタに対する印字率(単位:%)を横軸に、形成された画像の濃度(ID)を縦軸にとり、直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagを430V、直流現像バイアス電圧Vslvを180V、直流トナー薄層形成バイアス電圧と直流現像バイアス電圧Vslvとの電位差ΔV(Vmag−Vslv)をΔV=250Vとし、◆をプロットした一点鎖線は高温・高湿(H/H)環境の場合、■をプロットした実線は常温・常湿(N/N)環境の場合、▲をプロットした破線は低温・低湿(L/L)環境の場合それぞれにおける、印字率を変化させたときにそれぞれの濃度(ID)がどのように変化したか、即ち現像γ曲線がどのように変化したかをプロットしたグラフである。   In the graph of FIG. 14, the horizontal axis represents the printing rate (unit:%) for black solids designated at the time of image formation, the vertical axis represents the density (ID) of the formed image, and the DC toner thin layer formation bias voltage Vmag is 430V, DC developing bias voltage Vslv is 180V, the potential difference ΔV (Vmag−Vslv) between the DC toner thin layer forming bias voltage and the DC developing bias voltage Vslv is ΔV = 250V. In the case of (H / H) environment, the solid line plotting ■ indicates the printing rate in the normal temperature / humidity (N / N) environment, and the broken line plotting ▲ indicates the printing rate in the low temperature / low humidity (L / L) environment. It is the graph which plotted how each density | concentration (ID) changed when it changed, ie, how the development gamma curve changed.

この図14のグラフからわかるとおり、低温・低湿(L/L)環境においては帯電量が増加することで、磁気ローラから現像ローラへトナーを移動させるトナー薄層形成バイアスを大きくしても、常温・常湿(N/N)環境に比較してトナーが移動し難くなってトナー量が減少することでベタ濃度が減少し、逆に高温・高湿(H/H)環境においては帯電量が落ちて感光体ドラムへの移動量が増加し、ベタ濃度が増加したりムラが生じたりする。   As can be seen from the graph of FIG. 14, the amount of charge increases in a low temperature / low humidity (L / L) environment, so that even if the bias for forming the toner thin layer for moving the toner from the magnetic roller to the developing roller is increased, -Compared to the normal humidity (N / N) environment, the toner is less likely to move and the amount of toner is reduced, so that the solid density is decreased. Conversely, the charge amount is high in a high temperature / high humidity (H / H) environment The amount of movement to the photoconductive drum increases and the solid density increases or unevenness occurs.

そのため環境変化でトナー帯電量が変化し、現像γ曲線が変化することで、トナー濃度調整のためにハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを用いてキャリブレーションを実施すると、低温・低湿(L/L)環境においては常温・常湿(N/N)環境に比較し、ハーフ画像濃度の低下量がベタ画像濃度の低下量より小さくなり、逆に高温・高湿(H/H)環境においては低温・低湿(L/L)環境に比較し、ベタ画像濃度は高いにも拘らずハーフ画像濃度が低くなる。そのため、低温・低湿(L/L)環境においてハーフ画像濃度を最適にしようとするとベタ画像濃度が不足し、逆に高温・高湿(H/H)環境においては、ハーフ画像濃度を最適にしようとするとベタ画像濃度が過剰となる。   Therefore, the toner charge amount changes due to environmental changes, and the development γ curve changes. Therefore, when calibration is performed using a toner layer thickness detection pattern consisting of a half density pattern for toner density adjustment, low temperature and low humidity ( In the L / L) environment, compared to the normal temperature and normal humidity (N / N) environment, the reduction amount of the half image density is smaller than the reduction amount of the solid image density, and conversely, the high temperature and high humidity (H / H) environment. In contrast to the low temperature and low humidity (L / L) environment, the half image density is low although the solid image density is high. Therefore, when trying to optimize the half image density in a low temperature / low humidity (L / L) environment, the solid image density is insufficient. Conversely, in a high temperature / high humidity (H / H) environment, try to optimize the half image density. Then, the solid image density becomes excessive.

これは、キャリブレーションに使用する濃度センサの能力に関する問題ではあるが、例えば特許文献1で用いられている一般的な反射型濃度センサは、濃度をどれだけ正確に読み取れるかという読み取り精度が、ハーフ濃度領域については十分な精度を持っているがベタ濃度領域については十分な精度を有しない。通常のキャリブレーションにおける目標とするところはベタ画像濃度を一定に制御することであり、このように反射型濃度センサがベタ濃度領域に十分な精度を持ち合わせていないため、代わりにハーフ画像濃度を読み取り、そのハーフ画像濃度を制御することで間接的にベタ画像濃度を制御する、というのが現状である。   This is a problem related to the ability of the density sensor used for calibration. For example, a general reflection type density sensor used in Patent Document 1 has a reading accuracy of how accurately the density can be read by half. The density area has sufficient accuracy, but the solid density area does not have sufficient accuracy. The target in normal calibration is to control the solid image density to be constant, and since the reflection density sensor does not have sufficient accuracy in the solid density area, it reads half image density instead. At present, the solid image density is indirectly controlled by controlling the half image density.

しかし上記のように、現像ローラ上のトナー帯電量の変化によって現像γ曲線が各環境で変化すると、ハーフ画像濃度とベタ画像濃度との関係が一定でなくなり、ベタ画像濃度の変化という問題が生じるわけである。   However, as described above, when the development γ curve changes in each environment due to the change in the toner charge amount on the developing roller, the relationship between the half image density and the solid image density is not constant, causing a problem of a change in the solid image density. That is why.

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、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となるよう制御し、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止し、合わせて現像剤のトナー帯電量が変化することで現像γ曲線が変化しても、ベタ画像濃度が過剰となったり不足することがない、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, control is performed so that the toner amount on the developing roller is always an appropriate amount, and excessive image density, fog, and image density are controlled. An image forming apparatus that prevents the occurrence of lowering and unevenness in image density, and the solid image density does not become excessive or insufficient even when the development γ curve changes due to the change in the toner charge amount of the developer. It is a problem to provide a developing method and apparatus.

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、
電子写真方式で静電潜像を形成する感光体ドラムに対面した現像ローラと、該現像ローラに対面して内部に磁石を有した磁気ローラとを有し、該磁気ローラに形成した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から、前記磁気ローラに印加した直流トナー薄層形成バイアス電圧と現像ローラに印加した直流現像バイアス電圧との電位差ΔVにより現像ローラ上にトナー層を形成させ、前記現像バイアスで感光体ドラム上の静電潜像にトナーを飛翔させて現像する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、前記現像ローラ上のトナー層厚を一定とする前記電位差ΔVとの関係を、温度、湿度と電位差ΔVとの関係としてテーブル化して記憶し、画像形成時の温度、湿度に対応した前記テーブルの電位差ΔVを読み出し、前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを前記読み出した電位差ΔVとなるよう制御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.
Toner and carrier formed on a magnetic roller having a developing roller facing a photosensitive drum for forming an electrostatic latent image by an electrophotographic method, and a magnetic roller having a magnet inside facing the developing roller A toner layer is formed on the developing roller by a potential difference ΔV between a DC toner thin layer forming bias voltage applied to the magnetic roller and a DC developing bias voltage applied to the developing roller from a magnetic brush of a two-component developer comprising: In the developing method in the image forming apparatus for developing the toner by flying toner onto the electrostatic latent image on the photosensitive drum with the developing bias,
The relationship between the toner charge amount changed by changing the environmental temperature and humidity in advance and the potential difference ΔV that makes the toner layer thickness on the developing roller constant is tabulated as the relationship between temperature, humidity, and potential difference ΔV. The voltage difference ΔV of the table corresponding to the temperature and humidity at the time of image formation is read, and the toner layer on the developing roller is controlled by controlling the toner thin layer forming bias and the developing bias to be the read potential difference ΔV. Forming the electrostatic latent image and developing the electrostatic latent image.

そしてこの現像方法を実施する現像装置は、
電子写真方式で静電潜像が形成される感光体ドラムに対面し、印加された現像バイアスにより前記静電潜像にトナーを飛翔させて現像する現像ローラと、該現像ローラに対面し、内部に配した磁石で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保持すると共に、トナー薄層形成バイアスの直流分と前記現像バイアスの直流分との電位差ΔVで前記磁気ブラシのトナーのみを現像ローラに移動させる磁気ローラと、を有した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現像ローラ上のトナー層厚を一定にする前記電位差ΔVとの関係を、前記温湿度センサが検出した温度、湿度と前記電位差ΔVと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電位差ΔVを読み出し、前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとの直流分の電差を前記読み出した電位差ΔVとなるよう制御して現像ローラ上にトナー層を形成し、前記静電潜像を現像さ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 developing roller that faces a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed by an electrophotographic method, and develops the toner by flying toner onto the electrostatic latent image by an applied developing bias; The magnetic brush of the two-component developer composed of toner and carrier is held by a magnet disposed on the magnet, and only the toner of the magnetic brush is applied with a potential difference ΔV between the DC component of the toner thin layer forming bias and the DC component of the developing bias. In a developing device in an image forming apparatus having a magnetic roller moved to a developing roller,
The temperature / humidity sensor detects the relationship between a temperature / humidity sensor that detects environmental temperature and humidity, and the potential difference ΔV that keeps the toner layer thickness on the developing roller constant and the toner charge amount that varies with the environmental temperature and humidity. A storage device storing data tabulated as a relationship between temperature and humidity and the potential difference ΔV, and a temperature and humidity signal detected by the temperature and humidity sensor, and reading a corresponding potential difference ΔV stored in the storage device A development control device for controlling the direct current difference between the toner thin layer forming bias and the developing bias to be the read potential difference ΔV to form a toner layer on the developing roller and developing the electrostatic latent image It is characterized by comprising.

このように、環境温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、現像ローラ上のトナー層厚を一定とする電位差ΔVとの関係を、環境温度、湿度と電位差ΔVとの関係として記憶し、画像形成時に環境温度、湿度に対応した電位差ΔVを読み出し、トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御することで、現像ローラ上のトナー層厚はどのような湿度・温度でも一定とすることができ、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となって、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生が防止できる。   As described above, the relationship between the toner charge amount that changes depending on the environmental temperature and humidity and the potential difference ΔV that keeps the toner layer thickness on the developing roller constant is stored as the relationship between the environmental temperature and humidity, and the potential difference ΔV. By reading the potential difference ΔV corresponding to the environmental temperature and humidity at the time of formation, and controlling the toner thin layer formation bias and development bias, the toner layer thickness on the development roller can be kept constant at any humidity and temperature. The toner amount on the developing roller is always an appropriate amount, and excessive image density, fogging, reduction in image density, and occurrence of uneven image density can be prevented.

そして、
前記画像形成装置は、画像濃度調整用ハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成して濃度を測定し、該測定結果で前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御して、形成する画像濃度を目標濃度とするキャリブレーションモードを有し、
予め、環境温度と湿度を変化させて変化するトナー帯電量と形成画像のγ値(形成画像における印字率と濃度との関係を示す値)との関係と、変化したγ値に対応させて変化させる前記目標濃度の補正量たる目標濃度補正値を調べ、該目標濃度補正値を温度、湿度に対応させてテーブル化して記憶し、
前記トナー層厚検知用パターン形成時、温度、湿度に対応した前記テーブルの目標濃度補正値を読み出し、該目標濃度補正値で前記目標濃度を補正して画像が形成されるようにした。
また、この画像形成方法を実施するための装置は、
前記画像形成装置は、画像濃度調整用ハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成して濃度を測定し、該測定結果で前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御して、形成する画像濃度を目標濃度とするキャリブレーションモードを有し、
前記トナー層厚検知用パターンの濃度を読み取るトナー濃度センサと、環境温度、湿度を測定する温湿度センサとを備え、
前記記憶装置は、予め調べた環境温度と湿度とを変化させて、変化するトナー帯電量と形成画像のγ値(形成画像における印字率と濃度との関係を示す値)との関係と、変化したγ値に対応させて前記目標濃度を補正するための目標濃度補正値との関係とを、前記温度、湿度に対応させて目標濃度補正値を配したテーブルとして記憶し、
前記現像制御装置は、前記温湿度センサとトナー濃度センサからの信号を受け、前記記憶装置から前記温湿度センサの検出した温度、湿度に対応した目標濃度補正値を読み出して前記目標濃度を補正し、前記トナー濃度センサの検出したトナー層厚検知用パターンの濃度を前記補正した目標濃度とする制御をおこなわせるよう構成した。
And
The image forming apparatus forms a toner layer thickness detection pattern composed of a half density pattern for image density adjustment, measures the density, and controls the toner thin layer forming bias and the developing bias based on the measurement result to form A calibration mode in which the target image density is the target density,
The relationship between the toner charge amount and the γ value of the formed image (a value indicating the relationship between the printing rate and the density in the formed image) that changes by changing the environmental temperature and humidity in advance is changed corresponding to the changed γ value. The target density correction value that is the correction amount of the target density to be checked is checked, the target density correction value is stored in a table corresponding to the temperature and humidity,
When forming the toner layer thickness detection pattern, the target density correction value of the table corresponding to temperature and humidity is read, and the target density is corrected with the target density correction value to form an image.
An apparatus for carrying out this image forming method is
The image forming apparatus forms a toner layer thickness detection pattern composed of a half density pattern for image density adjustment, measures the density, and controls the toner thin layer forming bias and the developing bias based on the measurement result to form A calibration mode in which the target image density is the target density,
A toner density sensor that reads the density of the toner layer thickness detection pattern, and a temperature and humidity sensor that measures environmental temperature and humidity;
The storage device changes the environmental temperature and humidity examined in advance, and changes the relationship between the toner charge amount that changes and the γ value of the formed image (a value indicating the relationship between the printing rate and the density in the formed image) and the change. The relationship with the target density correction value for correcting the target density corresponding to the γ value is stored as a table in which the target density correction value is arranged corresponding to the temperature and humidity,
The development control device receives signals from the temperature / humidity sensor and the toner concentration sensor, reads out a target density correction value corresponding to the temperature and humidity detected by the temperature / humidity sensor from the storage device, and corrects the target density. The control is performed so that the density of the toner layer thickness detection pattern detected by the toner density sensor is set to the corrected target density.

このようにすることで、環境条件等によりトナー帯電量が変化して現像γ曲線が変化しても、ベタ画像濃度が過剰となったり不足することがなく、また前記したように、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となって画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止することができる。   In this way, even if the toner charge amount changes due to environmental conditions or the like and the development γ curve changes, the solid image density does not become excessive or insufficient, and as described above, Thus, the toner amount is always an appropriate amount, and it is possible to prevent excessive image density, fogging, image density reduction, and image density unevenness.

また、前記画像濃度の目標濃度への補正は、前記直流トナー薄層形成バイアス電圧を補正しておこない、そのため、前記現像制御装置は、前記直流トナー薄層形成バイアス電圧を制御して前記目標濃度の補正を行うよう構成されていることで、目標濃度の設定、補正を容易に行うことができる。   Further, the correction of the image density to the target density is performed by correcting the DC toner thin layer forming bias voltage. Therefore, the development control device controls the DC toner thin layer forming bias voltage to control the target density. Since the correction is performed, the target density can be easily set and corrected.

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が生じても現像ローラ上のトナー層厚が常に一定となり、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生が防止できる。また同様に、温度や湿度などの環境変化によりトナー帯電量が変化し、現像γ曲線が変化しても、ベタ画像濃度が過剰となったり不足することがなく、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となることと相俟って、画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止して、常に高品質な画像を提供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。   As described above, in the developing method and apparatus in the image forming apparatus according to the present invention, the toner layer thickness on the developing roller is always constant even when environmental changes such as temperature and humidity occur. And the occurrence of image density unevenness can be prevented. Similarly, even if the toner charge amount changes due to environmental changes such as temperature and humidity, and the development γ curve changes, the solid image density does not become excessive or insufficient, and the toner amount on the developing roller is always constant. Combined with the appropriate amount, the development method and apparatus in the image forming apparatus can always provide a high-quality image by preventing the decrease in image density and the occurrence of image density unevenness.

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1
5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 a toner layer 12 on the developing roller 11, 21 is a magnetic roller 1
5 is a cutting blade for keeping the height of the magnetic brush 18 above 5 constant.

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、湿度に対応した現像ローラ11への現像バイアス、磁気ローラ15へのトナー薄層形成バイアスなどのデータを記憶している記憶装置、27は形成される画像の濃度を調整するためのキャリブレーションの際、トナー層厚検知用パターンの濃度を測定するトナー濃度センサである。   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 25 for controlling the development device stores data such as the temperature detected by the temperature / humidity sensor 26, the development bias to the development roller 11 corresponding to the humidity, and the toner thin layer formation bias to the magnetic roller 15. The storage device 27 has a toner layer thickness at the time of calibration for adjusting the density of the formed image. A toner density sensor for measuring the concentration of knowledge pattern.

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、現像ローラ12上のトナー層12の厚さ、すなわちトナー量が変化して画像濃度が変化してしまうのを防止するためのデータが記憶されている。また、画像形成装置においては形成される画像の濃度を調整するため、前記したように画像形成に先立って画像濃度調整用のトナー層厚検知用パターンを形成し、その濃度を測定して目標濃度となるよう現像バイアス、トナー薄層形成バイアスを調整するキャリブレーションが行われるが、画像形成装置20内の温度、湿度が変化することでトナー帯電量が変化し、形成画像における印字率と濃度との関係を示すγ値が変化して、逆にキャリブレーションによってベタ画像濃度が過剰となったり不足したりする現象が生じたりする。そのため、そういったことを防止するための目標濃度を補正するデータも記憶されている。   In the storage device 25, the charge amount of the toner 16 changes due to changes in temperature and humidity in the image forming device 20, and the thickness of the toner layer 12 on the developing roller 12, that is, the toner amount changes, and the image density changes. Data for preventing this is stored. Further, in the image forming apparatus, in order to adjust the density of an image to be formed, a toner layer thickness detection pattern for image density adjustment is formed prior to image formation as described above, and the density is measured to obtain a target density. Calibration for adjusting the development bias and the toner thin layer formation bias is performed so that the toner charge amount changes as the temperature and humidity in the image forming apparatus 20 change, and the print rate and density in the formed image are changed. The γ value indicating the above relationship changes, and on the contrary, a phenomenon in which the solid image density becomes excessive or insufficient due to calibration may occur. For this reason, data for correcting the target density for preventing such a situation is also stored.

これらのデータの詳細については後記するが、簡単に説明すると、現像ローラ11上のトナー層12は、磁気ローラ15に印加される直流トナー薄層形成バイアス電源(DC2)19の電圧、及び現像ローラ11に印加される直流現像バイアス電源(DC1)13の電圧の電位差ΔVにより、磁気ローラ15上に形成された磁気ブラシ18からトナー16のみが現像ローラ11に移動することで形成される。しかしその際、低温、低湿状態でトナー16の帯電量が多くなると移動量が少なくなり、高温、高湿状態で帯電量が少なくなると移動量が多くなる。また、形成画像における印字率と濃度との関係を示すγ値は、低温、低湿状態でトナー16の帯電量が多くなった場合はハーフ画像濃度が高くてベタ画像濃度が低くなり、高温、高湿状態でトナー16の帯電量が少なくなると、ハーフ画像濃度が低くなってベタ画像濃度が高くなる。   Although details of these data will be described later, in brief, the toner layer 12 on the developing roller 11 includes a voltage of a DC toner thin layer forming bias power source (DC2) 19 applied to the magnetic roller 15, and a developing roller. The toner 16 is formed by moving only the toner 16 from the magnetic brush 18 formed on the magnetic roller 15 to the developing roller 11 due to the potential difference ΔV of the voltage of the DC developing bias power supply (DC1) 13 applied to the developing roller 11. However, at that time, the amount of movement decreases when the charge amount of the toner 16 increases in a low temperature and low humidity state, and the amount of movement increases when the charge amount decreases in a high temperature and high humidity state. Further, the γ value indicating the relationship between the printing rate and the density in the formed image is such that when the charge amount of the toner 16 is increased in a low temperature and low humidity state, the half image density is high and the solid image density is low. When the charge amount of the toner 16 decreases in a wet state, the half image density decreases and the solid image density increases.

そのため、まず現像ローラ12上のトナー層12の厚さ、即ちトナー量を一定とするためのデータは、環境温度、湿度とにより変化するトナー帯電量と、現像ローラ11上のトナー層12のトナー量を常時一定とする電位差ΔVとの関係を、温度・湿度センサ26が検出した温度、湿度と対応する電位差ΔVとの関係を表したテーブルである。また、キャリブレーションによってベタ画像濃度が過剰となったり不足したりする現象が生じるのを防止するためのデータは、環境温度、湿度で変化するトナー帯電量と前記したγ値との関係を、環境温度、湿度と変化したγ値を補正するのに必要な目標濃度の濃度補正値とを対応させたテーブルである。   Therefore, first, the data for making the thickness of the toner layer 12 on the developing roller 12, that is, the toner amount constant, includes the toner charge amount that varies depending on the environmental temperature and humidity, and the toner of the toner layer 12 on the developing roller 11. FIG. 5 is a table showing the relationship between the potential difference ΔV in which the amount is always constant and the relationship between the temperature and humidity detected by the temperature / humidity sensor 26 and the corresponding potential difference ΔV. The data for preventing the phenomenon that the solid image density becomes excessive or insufficient due to the calibration is based on the relationship between the toner charge amount that changes with the environmental temperature and humidity and the γ value described above. 5 is a table in which temperature and humidity are associated with density correction values of target density necessary for correcting a changed γ value.

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 for high 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 lowered.

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. If the average particle size exceeds 50 μm, the carrier stress increases and the toner density cannot be increased, and the amount of toner supplied to the developing roller 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とにより、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. Is done. 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 the recording paper. The toner image is transferred, 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.

次に図6のグラフ、図7のグラフ、図8のグラフ、図9のグラフ、図10のグラフを用い、本発明の実施例1の現像方法について説明する。これらのグラフは、図6のグラフが現像ローラ11へ供給される直流現像バイアスVslvと、磁気ローラ15へ供給される直流トナー薄層形成バイアスVmagとの電位差ΔVにより、現像ローラ上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフ、図7のグラフが電位差ΔVを一定として直流トナー薄層形成バイアスVmagを変化させ、環境温度、湿度によってトナー16の帯電量が変化したとき、現像ローラ上のトナー帯電量がどのように推移するかを調べたグラフ、図8のグラフがトナー16の帯電量により現像ローラ上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフ、図9のグラフがトナー16の帯電量により感光体ドラム10上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフ、図10のグラフがトナー16の帯電量により、感光体ドラム10上への現像効率がどのように推移するかを調べたグラフである。   Next, the developing method of Example 1 of the present invention will be described with reference to the graph of FIG. 6, the graph of FIG. 7, the graph of FIG. 8, the graph of FIG. 9, and the graph of FIG. These graphs show that the toner amount on the developing roller is based on the potential difference ΔV between the DC developing bias Vslv supplied to the developing roller 11 and the DC toner thin layer forming bias Vmag supplied to the magnetic roller 15 in the graph of FIG. FIG. 7 is a graph showing how the transition occurs. When the potential difference ΔV is constant and the DC toner thin layer forming bias Vmag is changed, and the charge amount of the toner 16 changes depending on the environmental temperature and humidity, FIG. 8 is a graph showing how the toner charge amount of the toner changes, FIG. 8 is a graph showing how the toner amount on the developing roller changes depending on the charge amount of the toner 16, and FIG. A graph showing how the amount of toner on the photosensitive drum 10 changes according to the charge amount of the toner 16, and the graph of FIG. 10 shows the charge amount of the toner 16. 6 is a graph showing how the development efficiency on the photosensitive drum 10 changes.

図6、図8、図9、図10のグラフにおける横軸は、直流現像バイアス電源(DC1)13から現像ローラ11へ供給される直流現像バイアスVslv、図7のグラフにおける横軸は直流トナー薄層形成バイアスVmagであり、縦軸は図6のグラフ、図8のグラフが現像ローラ11上のトナー量(単位:mg/cm)、図7のグラフがトナー帯電量(単位:μC/g)、図9のグラフが感光体ドラム10上のトナー量(単位:mg/cm)、図10のグラフが現像ローラ11上のトナー16がどのくらい感光体ドラム10に飛翔したか、すなわち、感光体ドラム10上のベタトナー量と現像ローラ11上のトナー量との比に、現像ローラ11の周速と感光体ドラム10の周速との比を乗じ、現像ローラ11上に形成されたトナー層12のトナー量と、感光体ドラム10上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比で表される現像効率(単位:%)である。 6, 8, 9, and 10, the horizontal axis represents the DC developing bias Vslv supplied from the DC developing bias power supply (DC1) 13 to the developing roller 11, and the horizontal axis in the graph of FIG. The vertical axis is the graph of FIG. 6, the graph of FIG. 8 is the toner amount on the developing roller 11 (unit: mg / cm 2 ), and the graph of FIG. 7 is the toner charge amount (unit: μC / g). 9 is the amount of toner (unit: mg / cm 2 ) on the photosensitive drum 10, and the graph of FIG. 10 is how much toner 16 on the developing roller 11 has jumped to the photosensitive drum 10, that is, photosensitive. A toner layer formed on the developing roller 11 is obtained by multiplying the ratio of the solid toner amount on the body drum 10 and the toner amount on the developing roller 11 by the ratio of the peripheral speed of the developing roller 11 and the peripheral speed of the photosensitive drum 10. 1 A: amount of toner and the developing efficiency represented by the ratio of the amount of toner used for developing an electrostatic latent image on the photosensitive drum 10 (in%).

この調査に用いた画像形成装置は、京セラミタ製のタッチダウン現像方式を用いた画像形成装置であり、用いた感光体ドラム10は外形φ30mmで周速が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 image forming apparatus used in this investigation is an image forming apparatus using a touch-down developing method manufactured by Kyocera Mita. The photosensitive drum 10 used has an outer diameter of 30 mm and a peripheral speed of 169.0 mm / sec. The outer diameter is 16 mm and the peripheral speed is 270.4 mm / sec. The magnetic roller 15 has an outer diameter of 16 mm and the peripheral speed is 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, and the developer is an average particle of black (K). A two-component developer composed of a toner having a reduced particle diameter of 6.8 μm and a carrier was used.

まず、「現像ローラ上トナー量」として示した図6のグラフは、現像ローラ用直流現像バイアスVslv(DC)と磁気ローラ直流トナー薄層形成バイアスVmag(DC)との差ΔVを、400V(◆)、320V(■)、240V(▲)とした場合である。この図6のグラフから、現像ローラ11上に形成されるトナー層12のトナー量は、少なくとも直流現像バイアスVslv(DC)の20Vから180V程度の範囲で、直流現像バイアス電源(DC)13の電圧Vslvと磁気ローラ直流トナー薄層形成バイアス電源(DC)19の電圧Vmagとの電位差ΔVに対応し、この電位差ΔVの値が大きくなるほど多くなる、ほぼ一定量となることがわかる。   First, in the graph of FIG. 6 shown as “toner amount on the developing roller”, the difference ΔV between the DC developing bias Vslv (DC) for the developing roller and the magnetic roller DC toner thin layer forming bias Vmag (DC) is 400 V (◆). ), 320V (■), 240V (▲). From the graph of FIG. 6, the toner amount of the toner layer 12 formed on the developing roller 11 is at least in the range of about 20 V to 180 V of the DC developing bias Vslv (DC), and the voltage of the DC developing bias power source (DC) 13. It corresponds to the potential difference ΔV between Vslv and the voltage Vmag of the magnetic roller DC toner thin layer forming bias power supply (DC) 19, and it can be seen that the larger the value of this potential difference ΔV, the larger the amount becomes.

図7のグラフは、横軸に磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧(単位:V)を、縦軸に現像ローラ上のトナー帯電量(単位:μC/g)をとり、現像ローラ11上のトナー帯電量をプロットしたグラフである。実線の◆は常温・常湿(N/N)環境における現像装置左側(DLP左側)のトナー帯電量、■が現像装置右側(DLP右側)のトナー帯電量、破線の◆は低温・低湿(L/L)環境における現像装置左側(DLP左側)のトナー帯電量、■が現像装置右側(DLP右側)のトナー帯電量、一点鎖線の◆は高温・高湿(H/H)環境における現像装置左側(DLP左側)のトナー帯電量、■が現像装置右側(DLP右側)のトナー帯電量であり、ΔVを高温・高湿(H/H)環境では220V、常温・常湿(N/N)環境では250V、低温・低湿(L/L)環境では280Vと一定値ではあるが環境に対応させた電圧となるよう制御して、磁気ローラ15へ印加する直流トナー薄層形成バイアス電圧を変化させてプロットしている。   In the graph of FIG. 7, the horizontal axis represents the DC toner thin layer forming bias voltage (unit: V) to the magnetic roller, and the vertical axis represents the toner charge amount (unit: μC / g) on the developing roller. 6 is a graph in which the toner charge amount is plotted. The solid line ◆ indicates the toner charge amount on the left side of the developing device (DLP left side) in a normal temperature and normal humidity (N / N) environment, the ■ indicates the toner charge amount on the right side of the developing device (DLP right side), and the broken line ◆ indicates low temperature and low humidity (L / L) The toner charge amount on the left side of the developing device (left side of DLP) in the environment, ■ is the toner charge amount on the right side of the developing device (on the right side of DLP), and ◆ on the alternate long and short dash line is the left side of the developing device in the high temperature / high humidity (H / H) environment (DLP left side) toner charge amount, ■ is the toner charge amount on the right side of the developing device (DLP right side), ΔV is 220V in high temperature / high humidity (H / H) environment, normal temperature / normal humidity (N / N) environment In the low-temperature and low-humidity (L / L) environment, the voltage is controlled to be a constant value of 280 V, but the DC toner thin layer forming bias voltage applied to the magnetic roller 15 is changed. Plotting.

この図7のグラフからわかるとおり、一点鎖線で示した高温・高湿(H/H)環境では常温・常湿(N/N)環境に較べて現像ローラ上のトナー帯電量が非常に少なく、低温・低湿(L/L)環境で多くなっている。   As can be seen from the graph of FIG. 7, the toner charge amount on the developing roller in the high temperature / high humidity (H / H) environment indicated by the alternate long and short dash line is much smaller than that in the normal temperature / normal humidity (N / N) environment. Increased in low temperature and low humidity (L / L) environments.

「現像ローラ上トナー量」として示した図8のグラフは、トナー16の帯電量により現像ローラ12上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフであり、温度・湿度などの環境要因によって現像剤中のトナー帯電量が変化すると、それに応じて現像ローラ11上のトナー量が変化してしまう。この図8のグラフにおいて◆はトナー帯電量Q/Mが9.4μC/gのトナー量、■は同じく16.2μC/gのトナー量、▲が同じく26.8μC/gのトナー量であり、それぞれ電位差ΔVを、直流トナー薄層形成バイアスの変化に伴って200V一定となるよう現像ローラ用直流現像バイアスを変化させたもので、トナー帯電量が多くなると現像ローラ16上のトナー量が減少しているのがわかる。特に低温・低湿(L/L)環境においてトナー帯電量が上昇すると、磁気ローラ15のトナー層形成能力が低下して現像ローラ11上のトナー層量が少なくなる。   The graph of FIG. 8 shown as “toner amount on the developing roller” is a graph showing how the toner amount on the developing roller 12 changes depending on the charge amount of the toner 16, and environmental factors such as temperature and humidity. Therefore, when the toner charge amount in the developer changes, the toner amount on the developing roller 11 changes accordingly. In the graph of FIG. 8, ♦ is a toner amount with a toner charge amount Q / M of 9.4 μC / g, ■ is a toner amount of 16.2 μC / g, and ▲ is a toner amount of 26.8 μC / g, In this case, the potential difference ΔV is changed so that the DC developing bias for the developing roller becomes constant at 200 V with the change of the DC toner thin layer forming bias. When the toner charge amount increases, the toner amount on the developing roller 16 decreases. I can see that In particular, when the toner charge amount increases in a low temperature / low humidity (L / L) environment, the toner layer forming ability of the magnetic roller 15 decreases and the toner layer amount on the developing roller 11 decreases.

それぞれのトナー16の帯電量により、感光体ドラム10上のトナー量がどのように推移するかを調べた図9のグラフは、図8のグラフと同様、◆がトナー帯電量Q/M9.4μC/gの場合のトナー量、■が同じく16.2μC/gの場合のトナー量、▲が同じく26.8μC/gの場合のトナー量であり、それぞれ電位差ΔVを200V一定の条件でVslvを変化させたとき、感光体ドラム10上のトナー量がどう変化するかをプロットしてある。   In the graph of FIG. 9 in which the amount of toner on the photosensitive drum 10 changes depending on the charge amount of each toner 16, the ◆ is the toner charge amount Q / M 9.4 μC as in the graph of FIG. The amount of toner in the case of / g, the amount of toner in the case where ■ is also 16.2 μC / g, the amount of toner in the case where ▲ is also 26.8 μC / g, and Vslv is changed under the condition that the potential difference ΔV is constant at 200V. It is plotted how the amount of toner on the photosensitive drum 10 changes when it is set.

この図9のグラフからわかるとおり、▲のトナー帯電量Q/Mが26.8μC/gと高い場合は現像ローラへの直流現像バイアス電圧Vslvの値を上げても感光体ドラム10への飛翔トナー量が少なくなり、180V以上では感光体ドラム10上のトナー増加割合が非常に小さくなっている。その結果、図示はしていないが画像濃度の低下、及び画像濃度ムラが発生した。これは、現像ローラ上のトナー16の絶対量が不足しているためである。   As can be seen from the graph of FIG. 9, when the toner charge amount Q / M of ▲ is as high as 26.8 μC / g, the flying toner to the photosensitive drum 10 even if the value of the DC developing bias voltage Vslv to the developing roller is increased. The amount of toner decreases, and at 180 V or higher, the toner increase rate on the photosensitive drum 10 is very small. As a result, although not shown in the figure, a decrease in image density and uneven image density occurred. This is because the absolute amount of toner 16 on the developing roller is insufficient.

それを示したのがトナー16の帯電量により、感光体ドラム10上への現像効率がどのように推移するかを調べた図10のグラフで、◆がトナー帯電量Q/Mが9.4μC/gの場合の現像効率、■が16.2μC/gの場合の現像効率、▲が26.8μC/gの場合の現像効率であり、それぞれ電位差ΔVを200V一定の条件で直流現像バイアスVslvを変化させたとき、感光体ドラム10上へのトナー飛翔効率が変化する様子をプロットしている。   This is shown in the graph of FIG. 10 in which the development efficiency on the photosensitive drum 10 is changed according to the charge amount of the toner 16, where ◆ is the toner charge amount Q / M is 9.4 μC. The development efficiency in the case of / g, the development efficiency in the case of ■ is 16.2 μC / g, and the development efficiency in the case of ▲ is 26.8 μC / g. When the change is made, the manner in which the toner flying efficiency onto the photosensitive drum 10 changes is plotted.

この図10のグラフを見ればわかるとおり、トナー帯電量Q/Mが26.8μC/gと最も高い▲をプロットした線は、現像効率が直流現像バイアス電圧Vslvの約180V迄急激に上昇し、その後上昇率は鈍っているものの、上昇を続けて最終的に100%近くまで上昇している。すなわち、26.8μC/gと最も高いトナー帯電量のトナーは現像効率が非常に良いが、図9のグラフで見たように、直流現像バイアス電圧Vslvを上げても感光体ドラム10上のトナー量が増えず、画像濃度の低下、及び画像濃度ムラが発生している。これは、現像ローラ11上のトナー16の絶対量が不足しているためであり、このように現像ローラ11上のトナー層量が薄い場合、画像濃度の低下及び画像濃度ムラが激しく現れるわけである。   As can be seen from the graph of FIG. 10, the line plotting the highest ▲ of toner charge amount Q / M of 26.8 μC / g shows a rapid increase in development efficiency to about 180 V of the DC development bias voltage Vslv. After that, although the rate of increase has slowed, it has continued to increase and finally increased to nearly 100%. That is, the toner having the highest toner charge amount of 26.8 μC / g has very good development efficiency, but as shown in the graph of FIG. 9, the toner on the photosensitive drum 10 is increased even if the DC development bias voltage Vslv is increased. The amount does not increase, image density is lowered, and image density unevenness occurs. This is because the absolute amount of the toner 16 on the developing roller 11 is insufficient, and when the toner layer amount on the developing roller 11 is thin as described above, a decrease in image density and uneven image density appear. is there.

このようにトナー帯電量が温度、湿度で変化することにより、現像ローラ11上のトナー量、感光体ドラム10上のトナー量が少なくなったり多くなったりするわけであるが、図6のグラフで見たように、磁気ローラ15に印加した直流トナー薄層形成バイアス電圧19と現像ローラ11に印加した直流現像バイアス電圧13との電位差ΔVを一定にすることで、現像ローラ11上のトナー量を一定とすることができる。そのため、それを用いて、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、現像ローラ11上のトナー量が必要量となる条件を求めれば、環境条件等によりトナー帯電量が変化しても、現像ローラ11上のトナー量が常に適正量となるよう制御でき、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止することができる。   As the toner charge amount changes with temperature and humidity in this way, the toner amount on the developing roller 11 and the toner amount on the photosensitive drum 10 decrease or increase. In the graph of FIG. As can be seen, by making the potential difference ΔV between the DC toner thin layer forming bias voltage 19 applied to the magnetic roller 15 and the DC developing bias voltage 13 applied to the developing roller 11 constant, the amount of toner on the developing roller 11 is reduced. Can be constant. Therefore, the toner amount on the developing roller 11 can be used in a high temperature / high humidity (H / H) environment, a normal temperature / normal humidity (N / N) environment, and a low temperature / low humidity (L / L) environment. If the required amount of conditions is obtained, the toner amount on the developing roller 11 can always be controlled to an appropriate amount even if the toner charge amount changes due to environmental conditions or the like, and the image density is excessive or fogged, and the image density is lowered. And image density unevenness can be prevented.

その状態を示したのが図11のグラフである。この図11のグラフは、高温・高湿(H/H)環境、常温・常湿(N/N)環境、低温・低湿(L/L)の各環境に対応させ、磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagを選択することで、感光体ドラム10上のトナー量をだいたい一定量とすることができること示したグラフである。この図11のグラフにおいて、横軸は磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmag(単位:V)、縦軸は感光体ドラム10上のトナー量(単位:mg/cm)であり、実線は常温・常湿(N/N)環境における◆が現像装置左側(DLP左側)の場合のトナー量、■が現像装置右側(DLP右側)の場合のトナー量、破線は低温・低湿(L/L)環境における◆が現像装置左側(DLP左側)の場合のトナー量、■が現像装置右側(DLP右側)の場合のトナー量、一点鎖線は高温・高湿(H/H)環境における◆が現像装置左側(DLP左側)の場合のトナー量、■が現像装置右側(DLP右側)の場合のトナー量で、各環境において磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagを変化させ、感光体ドラム10上のトナー量の推移をプロットしたものである。 This state is shown in the graph of FIG. The graph of FIG. 11 corresponds to each environment of high temperature / high humidity (H / H), normal temperature / normal humidity (N / N), low temperature / low humidity (L / L), and direct current toner to the magnetic roller. 6 is a graph showing that the amount of toner on the photosensitive drum 10 can be made almost constant by selecting the thin layer forming bias voltage Vmag. In the graph of FIG. 11, the horizontal axis represents the DC toner thin layer forming bias voltage Vmag (unit: V) to the magnetic roller, and the vertical axis represents the amount of toner (unit: mg / cm 2 ) on the photosensitive drum 10. The solid line indicates the toner amount when the developing device is on the left side (DLP left side) in the normal temperature and normal humidity (N / N) environment, the solid line indicates the toner amount when the developing device is on the right side (DLP right side), and the broken line indicates the low temperature and low humidity (L / L) In the environment, ◆ is the toner amount when the developing device is on the left side (DLP left side), ■ is the toner amount when the developing device is on the right side (DLP right side), and the alternate long and short dash line is in a high temperature / high humidity (H / H) environment Is the toner amount when the developing device is on the left side (DLP left side), and ■ is the toner amount when the developing device is on the right side (DLP right side). In each environment, the DC toner thin layer forming bias voltage Vmag to the magnetic roller is changed to change the sensitivity. Body drum 1 It is a plot of the change in the amount of toner above.

そして、約0.55mg/cmの位置に引いた横線は、感光体ドラム10上の最適なトナー量であり、この図11のグラフからわかるとおり、高温・高湿(H/H)環境(一点鎖線)においては直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagを約330Vに、常温・常湿(N/N)環境(実線)においては約410Vに、低温・低湿(L/L)環境(破線)においては約470Vとすることで、感光体ドラム10上のトナー量を、ほぼ同一とすることができる。なお、この磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagの値は、トナー16の帯電量により変動する。 The horizontal line drawn at a position of about 0.55 mg / cm 2 is the optimum toner amount on the photosensitive drum 10, and as can be seen from the graph of FIG. 11, a high temperature / high humidity (H / H) environment (H / H) environment ( In the alternate long and short dash line), the DC toner thin layer formation bias voltage Vmag is about 330 V, in the normal temperature / normal humidity (N / N) environment (solid line), about 410 V, and in the low temperature / low humidity (L / L) environment (dashed line). Is about 470 V, the amount of toner on the photosensitive drum 10 can be made substantially the same. Note that the value of the DC toner thin layer forming bias voltage Vmag to the magnetic roller varies depending on the charge amount of the toner 16.

そのため本発明においては、予め、環境の温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、現像ローラ11上のトナー層12の厚さ、すなわちトナー量を一定とする電位差ΔVとの関係を、環境の温度、湿度と電位差ΔVとの関係として図3のテーブルのようにまとめ、図1の記憶装置25に記憶させたものである。この図3のテーブルは、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、湿度の交点に対応する電位差ΔVを配したもので、温度が15度以下、湿度が35%以下の低温・低湿(L/L)環境では電位差ΔVを280Vに、それから温度、湿度が上昇する毎に電位差ΔVをさげ、温度37℃、湿度76%の高温・高湿(H/H)環境においては電位差ΔVを220Vと低くしている。   Therefore, in the present invention, the relationship between the toner charge amount that changes depending on the environmental temperature and humidity and the thickness of the toner layer 12 on the developing roller 11, that is, the potential difference ΔV that makes the toner amount constant, is The relationship between temperature, humidity and potential difference ΔV is summarized as shown in the table of FIG. 3 and stored in the storage device 25 of FIG. This table in FIG. 3 takes a temperature range of 2 ° C. to 4 ° C. in the horizontal direction and a humidity range of 10% in the vertical direction, and arranges a potential difference ΔV corresponding to the intersection of temperature and humidity. In a low-temperature / low-humidity (L / L) environment where the temperature is 15 degrees or less and the humidity is 35% or less, the potential difference ΔV is reduced to 280 V, and then the potential difference ΔV is reduced every time the temperature and humidity rise, and the temperature is high at 37 ° C. and 76% humidity.・ In a high humidity (H / H) environment, the potential difference ΔV is as low as 220V.

そして画像形成時、画像形成装置30内に設置した温度・湿度センサ26が検知した温度、湿度の測定データを現像制御装置24が受け、現像ローラ11上のトナー量を一定とする、温度、湿度に対応した電位差ΔVを記憶装置25から読み出し、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に指示して直流現像バイアス電源(DC1)13、直流トナー薄層形成バイアス電源(DC2)19を制御し、電位差ΔVが読み出した値となるようにして、現像ローラ11上のトナー層厚を一定とするよう制御するわけである。   At the time of image formation, the development control device 24 receives temperature and humidity measurement data detected by the temperature / humidity sensor 26 installed in the image forming apparatus 30, and the toner amount on the developing roller 11 is constant. Is read from the storage device 25 and instructed to the developing roller bias power supply control device 22 and the magnetic roller bias power supply control device 23, and the direct current developing bias power supply (DC1) 13 and the direct current toner thin layer forming bias power supply (DC2). 19, the toner layer thickness on the developing roller 11 is controlled to be constant so that the potential difference ΔV becomes the read value.

このようにして電位差ΔVを制御した結果を示したのが図12のグラフである。この図12のグラフは、横軸を直流トナー薄層形成バイアスVmag、縦軸を現像ローラ11上のトナー量(単位:mg/cm)とし、実線は常温・常湿(N/N)環境における◆が現像装置左側(DLP左側)のトナー量、■が現像装置右側(DLP右側)のトナー量、破線は低温・低湿(L/L)環境における◆が現像装置左側(DLP左側)のトナー量、■が現像装置右側(DLP右側)のトナー量、一点鎖線が高温・高湿(H/H)環境における◆が現像装置左側(DLP左側)のトナー量、■が現像装置右側(DLP右側)のトナー量で、高温・高湿(H/H)環境の場合は電位差ΔVを220V、常温・常湿(N/N)環境の場合は250V、低温・低湿(L/L)環境の場合は280Vとしたものである。 The graph of FIG. 12 shows the result of controlling the potential difference ΔV in this way. In the graph of FIG. 12, the horizontal axis indicates the DC toner thin layer forming bias Vmag, the vertical axis indicates the amount of toner on the developing roller 11 (unit: mg / cm 2 ), and the solid line indicates the normal temperature / normal humidity (N / N) environment. Is the toner amount on the left side of the developing device (DLP left side), ■ is the toner amount on the right side of the developing device (DLP right side), and the broken line is the toner on the left side of the developing device (DLP left side) in a low temperature / low humidity (L / L) environment , Is the amount of toner on the right side of the developing device (DLP right side), the dashed line is the amount of toner on the left side of the developing device (DLP left side) in a high temperature / high humidity (H / H) environment, and ■ is the right side of the developing device (DLP right side) ), The potential difference ΔV is 220V for a high temperature / high humidity (H / H) environment, 250V for a normal temperature / normal humidity (N / N) environment, and a low temperature / low humidity (L / L) environment. Is 280V.

この図12のグラフから明らかなように、高温・高湿(H/H)環境、常温・常湿(N/N)環境、低温・低湿(L/L)環境のそれぞれで電位差ΔVを対応した値として現像することで、現像ローラ11上のトナー量をほぼ0.60g/cmと、一定にすることができる。すなわちこのようにすることで、例え画像形成装置内の温度、湿度でトナー帯電量が変化しても、現像ローラ11上のトナー層厚を常に一定とすることができ、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止することができるわけである。 As apparent from the graph of FIG. 12, the potential difference ΔV corresponds to each of the high temperature / high humidity (H / H) environment, the normal temperature / normal humidity (N / N) environment, and the low temperature / low humidity (L / L) environment. By developing as a value, the toner amount on the developing roller 11 can be kept constant at approximately 0.60 g / cm 2 . That is, by doing this, the toner layer thickness on the developing roller 11 can be kept constant even if the toner charge amount changes depending on the temperature and humidity in the image forming apparatus. In addition, it is possible to prevent image density reduction and image density unevenness.

以上が本発明になる、実施例1の現像方法であるが、次に前記した、環境条件等によりトナー帯電量が変化し、現像γ曲線が変化した場合に対処した本発明の実施例2の現像方法について説明する。この場合に用いるテーブルが図4のテーブルである。   The above is the developing method according to the first embodiment of the present invention. Next, the second embodiment of the present invention which copes with the case where the toner charge amount changes due to the environmental condition and the development γ curve changes as described above. A developing method will be described. The table used in this case is the table of FIG.

この図4のテーブルは、前記したキャリブレーションをキャリブレーションモードとして実施し、そのキャリブレーションにより得られたトナー層厚検知用パターンの濃度が予め定めた目標濃度と異なり、かつ、温度、湿度の変化でトナー帯電量が変化して現像γ曲線が変化したとき、トナー層厚検知用パターンの濃度をそのまま予め定めた目標濃度とするように制御すると、前記したように低温・低湿(L/L)環境においてハーフ画像濃度を最適にするとベタ画像濃度が不足し、逆に高温・高湿(H/H)環境においてハーフ画像濃度を最適にすると、ベタ画像濃度が過剰となる問題を解決するためのテーブルである。   In the table of FIG. 4, the calibration described above is performed in the calibration mode, and the density of the toner layer thickness detection pattern obtained by the calibration is different from the predetermined target density, and the change in temperature and humidity As described above, when the toner charge amount changes and the development γ curve changes, the density of the toner layer thickness detection pattern is controlled to the predetermined target density as it is, as described above, at low temperature and low humidity (L / L). Optimizing the half-image density in an environment results in insufficient solid image density. Conversely, optimizing the half-image density in a high-temperature / high-humidity (H / H) environment solves the problem of excessive solid image density. It is a table.

すなわち、トナー層厚検知用パターンの目標濃度が例えばトナー濃度センサの濃度読み取り値で、マゼンタ(M)=530、シアン(M)=530、イエロー(M)=530、ブラック(M)=530であるとする。すると、前記したように低温・低湿(L/L)環境においてトナー層厚検知用パターンの濃度をこの値にすると、ベタ画像濃度が不足し、逆に高温・高湿(H/H)環境においてトナー層厚検知用パターンの濃度をこの値にすると、ベタ画像濃度が過剰となる。そのため、この図4のテーブルでは、前記図14に示した現像γ曲線に基づき、低温・低湿(L/L)環境においては常温・常湿(N/N)環境に比較し、印字率が高くなるほど濃度が低くなるからトナー層厚検知用パターンの濃度を目標濃度より高くするよう制御し、高温・高湿(H/H)環境においては常温・常湿(N/N)環境に比較し、印字率が低い場合に濃度が低く、印字率が高いと濃度が高くなるから、トナー層厚検知用パターンの濃度を目標濃度より低くするよう制御するための値が配されている。   That is, the target density of the toner layer thickness detection pattern is, for example, the density reading value of the toner density sensor, and magenta (M) = 530, cyan (M) = 530, yellow (M) = 530, and black (M) = 530. Suppose there is. Then, as described above, if the density of the toner layer thickness detection pattern is set to this value in the low temperature / low humidity (L / L) environment, the solid image density is insufficient, and conversely in the high temperature / high humidity (H / H) environment. If the density of the toner layer thickness detection pattern is set to this value, the solid image density becomes excessive. Therefore, in the table of FIG. 4, the printing rate is higher in the low temperature / low humidity (L / L) environment than in the normal temperature / normal humidity (N / N) environment based on the development γ curve shown in FIG. Since the density becomes lower, the density of the toner layer thickness detection pattern is controlled to be higher than the target density. Compared to a normal temperature / normal humidity (N / N) environment in a high temperature / high humidity (H / H) environment, Since the density is low when the printing rate is low and the density is high when the printing rate is high, a value is provided for controlling the density of the toner layer thickness detection pattern to be lower than the target density.

この図4のテーブルは、前記した図3のテーブルと同様、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、湿度の交点に対応する目標濃度の補正値、すなわち、前記した例えばトナー濃度センサの濃度読み取り値で、マゼンタ(M)=530、シアン(M)=530、イエロー(M)=530、ブラック(M)=530に対する補正値が記憶されている。そのため温度が15度以下、湿度が35%以下の低温・低湿(L/L)環境では、+50が補正値として配され、それから温度、湿度が上昇する毎に補正値が小さくなり、温度37℃以上、湿度76%以上の高温・高湿(H/H)環境においては、−240の補正値が配されている。   The table shown in FIG. 4 is similar to the table shown in FIG. 3 described above, and takes a temperature range of 2 ° C. to 4 ° C. in the horizontal direction and a humidity range of 10% in the vertical direction, and corresponds to the intersection of temperature and humidity. Correction value for target density, that is, correction value for magenta (M) = 530, cyan (M) = 530, yellow (M) = 530, black (M) = 530, for example, the density reading value of the toner density sensor described above. Is remembered. Therefore, in a low-temperature / low-humidity (L / L) environment where the temperature is 15 degrees or less and the humidity is 35% or less, +50 is arranged as a correction value. As described above, in a high temperature / high humidity (H / H) environment with a humidity of 76% or more, a correction value of −240 is arranged.

そのため本発明の実施例2においては、前記したキャリブレーションモードを有してそのキャリブレーションを実施する際、図1に示した現像制御装置24は、まず温度・湿度センサ26の検出した温度・湿度に基づき、記憶装置25に記憶された図4に示したテーブルから目標濃度の補正値を読み出して目標濃度を補正する。そして次に、その補正した目標濃度とトナー濃度センサ27が検出したトナー層厚検知用パターンの濃度とを比較し、トナー層厚検知用パターンの濃度が補正した目標濃度となるよう、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に指示し、それによって画像形成が行われるようにするわけである。   Therefore, in the second embodiment of the present invention, when performing the calibration with the calibration mode described above, the development control device 24 shown in FIG. 1 first detects the temperature / humidity detected by the temperature / humidity sensor 26. Based on the above, the target density correction value is read out from the table shown in FIG. 4 stored in the storage device 25 to correct the target density. Then, the corrected target density is compared with the density of the toner layer thickness detection pattern detected by the toner density sensor 27 so that the density of the toner layer thickness detection pattern becomes the corrected target density. The power supply control device 22 and the magnetic roller bias power supply control device 23 are instructed so that image formation is performed.

このキャリブレーションには種々のキャリブレーション方法があるが、例えば図示していない画像形成装置全体の制御回路からキャリブレーション指示が出されると、感光体ドラム10上に例えば印字率37.5%のハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成し、それを直接、または転写体上に転写されたトナー層厚検知用パターンの濃度をトナー濃度センサ27(図1参照)で検出し、現像制御装置24が上記した方法で補正した目標濃度との比較、それによる現像ローラバイアス、磁気ローラバイアスを制御して行うわけである。なお、このキャリブレーションとキャリブレーション時に使用する反射型濃度センサは、前記した特許文献1に詳細の1例がそれぞれ説明されているので説明は省略する。   There are various calibration methods for this calibration. For example, when a calibration instruction is issued from a control circuit of the entire image forming apparatus (not shown), for example, a half of a printing rate of 37.5% is formed on the photosensitive drum 10. A toner layer thickness detection pattern composed of a density pattern is formed, and the density of the toner layer thickness detection pattern transferred onto the transfer body is detected by a toner density sensor 27 (see FIG. 1), and development control is performed. The comparison is made with the target density corrected by the above-described method by the apparatus 24, and the developing roller bias and magnetic roller bias are controlled accordingly. Since detailed examples of the calibration and the reflective density sensor used at the time of calibration are described in Patent Document 1 described above, description thereof will be omitted.

また、トナー層厚検知用パターンの濃度の補正した目標濃度への補正は、前記した図11のグラフからあきらかなように、直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagを補正しておこなうことで、容易に行うことができる。   Further, the correction of the density of the toner layer thickness detection pattern to the corrected target density can be easily performed by correcting the DC toner thin layer forming bias voltage Vmag, as apparent from the graph of FIG. It can be carried out.

図5は、温度、湿度で変化するトナー帯電量を、温度、湿度と電位差ΔVとの関係としてテーブル化した実施例1の現像方法と、変化したトナー帯電量と形成画像のγ値との関係を、変化したγ値に対応させて変化させる目標濃度の補正量、すなわち目標濃度補正値をテーブル化した実施例2の現像方法のフロー図である。   FIG. 5 shows the developing method of Example 1 in which the toner charge amount that changes with temperature and humidity is tabulated as the relationship between the temperature and humidity and the potential difference ΔV, and the relationship between the changed toner charge amount and the γ value of the formed image. Is a flowchart of the developing method of Example 2 in which the correction amount of the target density to be changed corresponding to the changed γ value, that is, the target density correction value is tabulated.

ステップS10で処理がスタートすると、ステップS11でキャリブレーションのためのバッチが印字される。このパッチの印字は、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。   When the process starts in step S10, a batch for calibration is printed in step S11. For example, as shown in step S11, the patch is printed with a DC toner thin layer forming bias Vmag19 of 450V, a DC developing bias Vslv13 of 200V, and a pattern 2 of DC toner thin layer forming bias Vmag19 of 400V. The pattern 3 is drawn with the DC developing bias Vslv13 set at 150V, the DC toner thin layer forming bias Vmag19 set at 350V, and the DC developing bias Vslv13 set at 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4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・湿度に対応した目標濃度補正値を読み出す。そしてステップS14で読み出した目標濃度補正値で目標濃度を補正し、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に指示する。   When the image is drawn, the development control device 24 confirms the signal from the temperature / humidity sensor 26 in step S12 to detect the environmental temperature and humidity. Based on the detection result, the development control device 24 shown in FIG. 4 in step S13. The target density correction value corresponding to the current temperature / humidity is read from the storage device 25 in which the table is stored. Then, the target density is corrected with the target density correction value read in step S14, and an instruction is given to the developing roller bias power supply control device 22 and the magnetic roller bias power supply control device 23.

そして次のステップS15で、ステップS11で描画したキャリブレーションパッチ描画データの濃度をトナー濃度センサ27で読み取り、ステップS14で補正した目標濃度を得るための直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagを決定する。そしてさらに次のステップS16で、温度、湿度の検知結果を基に、図3に示した記憶装置25に記憶されているテーブルから現在の温度、湿度に最適な電位差ΔVを読み出し、ステップS16で決定した直流トナー薄層形成バイアスVmagとこの電位差ΔVから、直流現像バイアスVslvをステップS17決定して、ステップS18で決定した直流トナー薄層形成バイアスVmagと直流現像バイアスVslvで画像形成を行い、終了する。   In the next step S15, the density of the calibration patch drawing data drawn in step S11 is read by the toner density sensor 27, and the DC toner thin layer forming bias voltage Vmag for obtaining the target density corrected in step S14 is determined. In the next step S16, the optimum potential difference ΔV for the current temperature and humidity is read from the table stored in the storage device 25 shown in FIG. 3 based on the temperature and humidity detection results, and determined in step S16. The DC developing bias Vslv is determined from the DC toner thin layer forming bias Vmag and the potential difference ΔV in step S17, the image is formed with the DC toner thin layer forming bias Vmag and the DC developing bias Vslv determined in step S18, and the process is completed. .

このようにすることにより、環境条件等によりトナー帯電量が変化して現像γ曲線が変化しても、ベタ画像濃度が過剰となったり不足することがなく、また前記したように、現像ローラ11上のトナー量も常に適正量となって、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止することができる。   In this way, even if the toner charge amount changes due to environmental conditions and the development γ curve changes, the solid image density does not become excessive or insufficient, and as described above, the developing roller 11 The upper toner amount is always an appropriate amount, and it is possible to prevent excessive image density, fogging, a decrease in image density, and occurrence of uneven image density.

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過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生、ベタ画像濃度の過剰や不足が生ぜず、長期に渡って高品質な画像形成が行える画像形成装置を提供することができる。   According to the present invention, there is no excessive image density or fogging at any environmental temperature and humidity, no decrease in image density, no occurrence of image density unevenness, no excessive or insufficient solid image density, and high quality over a long period of time. It is possible to provide an image forming apparatus capable of forming a stable image.

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、現像ローラ11上のトナー層12の厚さ、すなわちトナー量を一定とする電位差ΔVとの関係を、環境の温度、湿度に対応させて電位差ΔVを配したテーブルである。The relationship between the toner charge amount that changes depending on the environmental temperature and humidity and the thickness of the toner layer 12 on the developing roller 11, that is, the potential difference ΔV that makes the toner amount constant, corresponds to the environmental temperature and humidity. It is the table which arranged ΔV. 環境の温度、湿度とで変化するトナー帯電量により変化するγ値に対応させるため、環境温度、湿度に対応させて目標濃度を補正する補正値を配した本発明の実施例2のテーブル例である。In the example of the table of the second embodiment of the present invention, a correction value for correcting the target density corresponding to the environmental temperature and humidity is arranged in order to correspond to the γ value that changes depending on the toner charge amount that changes depending on the environmental temperature and humidity. is there. 本発明になる画像形成装置における現像方法のフロー図である。It is a flowchart of the developing method in the image forming apparatus according to the present invention. 現像ローラ11へ供給される直流現像バイアスVslv(DC)と、磁気ローラ15へ供給される直流トナー薄層形成バイアスVmag(DC)との電位差ΔVにより、現像ローラ上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフである。How the toner amount on the developing roller changes due to the potential difference ΔV between the DC developing bias Vslv (DC) supplied to the developing roller 11 and the DC toner thin layer forming bias Vmag (DC) supplied to the magnetic roller 15. It is the graph which investigated whether to do. 電位差ΔVを一定として直流トナー薄層形成バイアスVmagを変化させ、環境温度、湿度によってトナー16の帯電量が変化したとき、現像ローラ上のトナー帯電量がどのように推移するかを調べたグラフである。This graph shows how the toner charge amount on the developing roller changes when the charge amount of the toner 16 is changed by the environmental temperature and humidity by changing the DC toner thin layer forming bias Vmag with a constant potential difference ΔV. is there. トナー16の帯電量により現像ローラ上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフである。6 is a graph showing how the toner amount on the developing roller changes according to the charge amount of the toner. トナー16の帯電量により感光体ドラム10上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフである。6 is a graph showing how the amount of toner on the photosensitive drum 10 changes depending on the charge amount of the toner 16; トナー16の帯電量により、感光体ドラム10上への現像効率がどのように推移するかを調べたグラフである。6 is a graph showing how the development efficiency on the photosensitive drum 10 changes depending on the charge amount of the toner 16. 横軸に磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧(Vmag、単位:V)を、縦軸に感光体ドラム上のトナー量(単位:mg/cm)をとり、温度、湿度によってトナーの帯電量が変化したときの感光体ドラム上のトナー量をプロットしたグラフである。The horizontal axis represents the DC toner thin layer forming bias voltage (Vmag, unit: V) to the magnetic roller, and the vertical axis represents the amount of toner (unit: mg / cm 2 ) on the photosensitive drum. 6 is a graph plotting the amount of toner on a photosensitive drum when the charge amount changes. 横軸を直流トナー薄層形成バイアスVmag、縦軸を現像ローラ11上のトナー量(単位:mg/cm)とし、各環境に対応した電位差ΔVにより現像ローラ11上のトナー量がほぼ一定になることを示したグラフである。The horizontal axis is the DC toner thin layer forming bias Vmag, and the vertical axis is the toner amount on the developing roller 11 (unit: mg / cm 2 ), and the toner amount on the developing roller 11 is substantially constant by the potential difference ΔV corresponding to each environment. It is the graph which showed that it becomes. 横軸に磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧(Vmag、単位:V)を、縦軸に現像ローラ上のトナー量(単位:mg/cm)をとり、温度、湿度によってトナーの帯電量が変化することで変化した現像ローラ上のトナー量をプロットしたグラフである。The horizontal axis represents the DC toner thin layer forming bias voltage (Vmag, unit: V) to the magnetic roller, and the vertical axis represents the toner amount (unit: mg / cm 2 ) on the developing roller. 6 is a graph plotting the amount of toner on the developing roller that has changed as the amount changes. 黒ベタに対する印字率(単位:%)を横軸に、形成された画像の濃度(ID)を縦軸にとり、温度、湿度によってトナーの帯電量が変化することで変化したγ曲線をプロットしたグラフである。A graph in which the printing rate (unit:%) for black solids is plotted on the horizontal axis, and the density (ID) of the formed image is plotted on the vertical axis, and the γ curve that changes as the toner charge amount changes with temperature and humidity is plotted. It is.

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 トナー濃度センサ
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 Toner Concentration Sensor

Claims (6)

電子写真方式で静電潜像を形成する感光体ドラムに対面した現像ローラと、該現像ローラに対面して内部に磁石を有した磁気ローラとを有し、該磁気ローラに形成した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から、前記磁気ローラに印加した直流トナー薄層形成バイアス電圧と現像ローラに印加した直流現像バイアス電圧との電位差ΔVにより現像ローラ上にトナー層を形成させ、前記現像バイアスで感光体ドラム上の静電潜像にトナーを飛翔させて現像する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、前記現像ローラ上のトナー層厚を一定とする前記電位差ΔVとの関係を、温度、湿度と電位差ΔVとの関係としてテーブル化して記憶し、画像形成時の温度、湿度に対応した前記テーブルの電位差ΔVを読み出し、前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを前記読み出した電位差ΔVとなるよう制御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。
Toner and carrier formed on a magnetic roller having a developing roller facing a photosensitive drum for forming an electrostatic latent image by an electrophotographic method, and a magnetic roller having a magnet inside facing the developing roller A toner layer is formed on the developing roller by a potential difference ΔV between a DC toner thin layer forming bias voltage applied to the magnetic roller and a DC developing bias voltage applied to the developing roller from a magnetic brush of a two-component developer comprising: In the developing method in the image forming apparatus for developing the toner by flying toner onto the electrostatic latent image on the photosensitive drum with the developing bias,
The relationship between the toner charge amount changed by changing the environmental temperature and humidity in advance and the potential difference ΔV that makes the toner layer thickness on the developing roller constant is tabulated as the relationship between temperature, humidity, and potential difference ΔV. The voltage difference ΔV of the table corresponding to the temperature and humidity at the time of image formation is read, and the toner layer on the developing roller is controlled by controlling the toner thin layer forming bias and the developing bias to be the read potential difference ΔV. A developing method in an image forming apparatus, comprising: forming and developing the electrostatic latent image.
前記画像形成装置は、画像濃度調整用ハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成して濃度を測定し、該測定結果で前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御して、形成する画像濃度を目標濃度とするキャリブレーションモードを有し、
予め、環境温度と湿度を変化させて変化するトナー帯電量と形成画像のγ値(形成画像における印字率と濃度との関係を示す値)との関係と、変化したγ値に対応させて変化させる前記目標濃度の補正量たる目標濃度補正値を調べ、該目標濃度補正値を温度、湿度に対応させてテーブル化して記憶し、
前記トナー層厚検知用パターン形成時、温度、湿度に対応した前記テーブルの目標濃度補正値を読み出し、該目標濃度補正値で前記目標濃度を補正して画像が形成されるようにしたことを特徴とする請求項1に記載した画像形成装置における現像方法。
The image forming apparatus forms a toner layer thickness detection pattern composed of a half density pattern for image density adjustment, measures the density, and controls the toner thin layer forming bias and the developing bias based on the measurement result to form A calibration mode in which the target image density is the target density,
The relationship between the toner charge amount and the γ value of the formed image (a value indicating the relationship between the printing rate and the density in the formed image) that changes by changing the environmental temperature and humidity in advance is changed corresponding to the changed γ value. The target density correction value that is the correction amount of the target density to be checked is checked, the target density correction value is stored in a table corresponding to the temperature and humidity,
When the toner layer thickness detection pattern is formed, the target density correction value of the table corresponding to temperature and humidity is read, and the target density is corrected with the target density correction value to form an image. A developing method in the image forming apparatus according to claim 1.
前記画像濃度の目標濃度への補正は、前記直流トナー薄層形成バイアス電圧を補正して行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。   The developing method for an image forming apparatus according to claim 2, wherein the correction of the image density to the target density is performed by correcting the DC toner thin layer forming bias voltage. 電子写真方式で静電潜像が形成される感光体ドラムに対面し、印加された現像バイアスにより前記静電潜像にトナーを飛翔させて現像する現像ローラと、該現像ローラに対面し、内部に配した磁石で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保持すると共に、トナー薄層形成バイアスの直流分と前記現像バイアスの直流分との電位差ΔVで前記磁気ブラシのトナーのみを現像ローラに移動させる磁気ローラと、を有した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現像ローラ上のトナー層厚を一定にする前記電位差ΔVとの関係を、前記温湿度センサが検出した温度、湿度と前記電位差ΔVと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電位差ΔVを読み出し、前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとの直流分の電差を前記読み出した電位差ΔVとなるよう制御して現像ローラ上にトナー層を形成し、前記静電潜像を現像さ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 developing roller that faces a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed by an electrophotographic method, and develops the toner by flying toner onto the electrostatic latent image by an applied developing bias; The magnetic brush of the two-component developer composed of toner and carrier is held by a magnet disposed on the magnet, and only the toner of the magnetic brush is applied with a potential difference ΔV between the DC component of the toner thin layer forming bias and the DC component of the developing bias. In a developing device in an image forming apparatus having a magnetic roller moved to a developing roller,
The temperature / humidity sensor detects the relationship between a temperature / humidity sensor that detects environmental temperature and humidity, and the potential difference ΔV that keeps the toner layer thickness on the developing roller constant and the toner charge amount that varies with the environmental temperature and humidity. A storage device storing data tabulated as a relationship between temperature and humidity and the potential difference ΔV, and a temperature and humidity signal detected by the temperature and humidity sensor, and reading a corresponding potential difference ΔV stored in the storage device A development control device for controlling the direct current difference between the toner thin layer forming bias and the developing bias to be the read potential difference ΔV to form a toner layer on the developing roller and developing the electrostatic latent image And a developing device in the image forming apparatus.
前記画像形成装置は、画像濃度調整用ハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成して濃度を測定し、該測定結果で前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御して、形成する画像濃度を目標濃度とするキャリブレーションモードを有し、
前記トナー層厚検知用パターンの濃度を読み取るトナー濃度センサと、環境温度、湿度を測定する温湿度センサとを備え、
前記記憶装置は、予め調べた環境温度と湿度とを変化させて、変化するトナー帯電量と形成画像のγ値(形成画像における印字率と濃度との関係を示す値)との関係と、変化したγ値に対応させて前記目標濃度を補正するための目標濃度補正値との関係とを、前記温度、湿度に対応させて目標濃度補正値を配したテーブルとして記憶し、
前記現像制御装置は、前記温湿度センサとトナー濃度センサからの信号を受け、前記記憶装置から前記温湿度センサの検出した温度、湿度に対応した目標濃度補正値を読み出して前記目標濃度を補正し、前記トナー濃度センサの検出したトナー層厚検知用パターンの濃度を前記補正した目標濃度とする制御をおこなわせるよう構成されていることを特徴とする請求項4に記載した画像形成装置における現像装置。
The image forming apparatus forms a toner layer thickness detection pattern composed of a half density pattern for image density adjustment, measures the density, and controls the toner thin layer forming bias and the developing bias based on the measurement result to form A calibration mode in which the target image density is the target density,
A toner density sensor that reads the density of the toner layer thickness detection pattern, and a temperature and humidity sensor that measures environmental temperature and humidity;
The storage device changes the environmental temperature and humidity examined in advance, and changes the relationship between the toner charge amount that changes and the γ value of the formed image (a value indicating the relationship between the printing rate and the density in the formed image) and the change. The relationship with the target density correction value for correcting the target density corresponding to the γ value is stored as a table in which the target density correction value is arranged corresponding to the temperature and humidity,
The development control device receives signals from the temperature / humidity sensor and the toner concentration sensor, reads out a target density correction value corresponding to the temperature and humidity detected by the temperature / humidity sensor from the storage device, and corrects the target density. 5. A developing device in an image forming apparatus according to claim 4, wherein control is performed so that the density of the toner layer thickness detection pattern detected by the toner density sensor is set to the corrected target density. .
前記現像制御装置は、前記直流トナー薄層形成バイアス電圧を制御して前記目標濃度の補正を行う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。   6. The developing device in an image forming apparatus according to claim 5, wherein the developing control device is configured to correct the target density by controlling the DC toner thin layer forming bias voltage.
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