JP2010128352A - Development method and device in image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に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. An image forming apparatus that uses a developer, forms only a thin layer of charged toner uniformly on the developing roller, and then develops the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum by flying the toner from the developing roller. The developing method and apparatus in FIG.
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、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制しているため、トナーの帯電量を安定して維持することが難しく、また、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下したり、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になっ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, the toner is charged by the charge roller, and the layer thickness on the developing roller is regulated by the elastic regulating blade, so that it is difficult to stably maintain the charge amount of the toner. May adhere to the charge roller and reduce the charging ability, or toner may adhere to the regulating blade, resulting in non-uniform layer formation and image defects, and color toners require transparency. 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、所謂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 so-called touch-down development method or a development method called 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ドラム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 a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed. The toner image is developed 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、現像ローラ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 developing roller 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、所定の画像濃度パターン原稿により形成されたトナー画像の画像濃度を検知する画像濃度検知手段を備え、画像濃度の検知結果に基づいて、画像濃度が目標画像濃度となるよう磁気ロール(磁気ローラ)及び現像ロール(現像ローラ)にそれぞれ印加する直流電圧を制御して、長期にわたって画像濃度を一定目標値に維持するようにした電子写真画像形成装置を提案した。
For this reason, the applicant of the present invention includes an image density detection unit that detects an image density of a toner image formed from a document having a predetermined image density pattern in
しかしながらこの特許文献1に示された画像形成装置の現像方法では、画像濃度が目標画像濃度となるよう磁気ローラと現像ローラに印加する直流電圧を制御してはいるが、例えば図9に示したように、環境温度、湿度でトナーの帯電量が変化すると、単に画像濃度が目標画像濃度となるよう磁気ローラと現像ローラに印加する直流電圧を制御しても、所望の画像濃度が得られない場合がある。
However, in the developing method of the image forming apparatus disclosed in
すなわち、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、それに応じて図9のグラフに示したように、現像ローラ上のトナー量も変化する。 That is, 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 with time. In that case, the charge amount of the toner varies depending on the environment where the image forming apparatus is placed and particularly the temperature and humidity in the housing, and as shown in the graph of FIG. Also changes.
この図9のグラフにおける横軸は、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、単位:V)、縦軸は現像ローラ上のトナー量(単位:mg/cm2)で、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、破線が低温・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Vmag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 horizontal axis in the graph of FIG. 9 is the DC toner thin layer forming bias voltage (Vmag, unit: V) applied to the magnetic roller, and the vertical axis is the toner amount (unit: mg / cm 2 ) on the developing roller, which is a solid line. Indicates the amount of toner at the position corresponding to the left side of the developing device (DLP left side), ■ indicates the amount of toner at the position corresponding to the right side of the developing device (DLP right side), and the broken line indicates the low temperature / normal humidity (N / N) environment. In a low-humidity (L / L) environment, a toner layer is formed on the developing roller with ◆ where the toner amount is at the position corresponding to the left side of the developing device (DLP left side), and ■ is the toner amount at the position corresponding to the right side of the developing device (DLP right side). Therefore, a potential difference ΔV (Vmag−Vslv) between a DC toner thin layer forming bias voltage Vmag applied to the magnetic roller and a DC developing bias voltage (Vslv, unit: V) applied to the developing roller is 25 This is a case where the DC toner thin layer forming bias voltage (Vmag) applied to the magnetic roller is changed by controlling to be constant at 0V.
この図9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高くなるため、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Vmag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Vmag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. 9, since the toner charge amount is usually high 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 direct current toner thin layer formation bias voltage Vmag 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 Vmag is around 470V, The difference from the normal humidity (N / N) environment is small.
このように特に低湿環境において、トナー帯電量が上昇すると磁気ローラのトナー薄層形成能力が低下し、トナー薄層量が少なくなってトナーの絶対量が不足する。そのような状態においては直流現像バイアスVslvの値を上げ、現像ローラから感光体ドラムへのトナーの飛翔効率(ジャンピング現像効率)を100%付近まで上げても、感光体ドラム上へ飛翔するトナー量が十分に上昇せず、頭打ちになって画像濃度の低下及び画像濃度ムラが発生する。 In this way, particularly in a low humidity environment, when the toner charge amount increases, the toner thin layer forming ability of the magnetic roller decreases, the toner thin layer amount decreases, and the absolute amount of toner becomes insufficient. In such a state, even if the value of the DC developing bias Vslv is increased and the flying efficiency of the toner from the developing roller to the photosensitive drum (jumping developing efficiency) is increased to near 100%, the amount of toner flying on the photosensitive drum Does not rise sufficiently and reaches a peak, resulting in a decrease in image density and uneven image density.
そのため本発明においては、タッチダウン現像方式を用いた現像装置において、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て画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止し、長期に渡って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を提供することが課題である。 Therefore, in the present invention, in a developing device using the touch-down development method, even if the toner charge amount changes due to environmental conditions or the like, the toner amount on the developing roller is controlled so as to be always an appropriate amount to reduce the image density. It is an object to provide a developing method and apparatus in an image forming apparatus that can prevent occurrence of image density unevenness and provide a high-quality image over a long period of time.
上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー層形成バイアスを印加された磁気ローラ上にトナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシから、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加された現像ローラ上にトナー層を形成した後、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像バイアスにおける直流現像バイアス電圧とトナー層形成バイアスにおける直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを一定に維持しながら前記直流現像バイアス電圧を変化させ、前記感光体上に形成した、または感光体上に形成して転写体に転写した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濃度を目標画像濃度とするキャリブレーションを実施し、該キャリブレーションにおける前記直流現像バイアス電圧の変化可能範囲で前記目標画像濃度が得られた場合はその時の直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで、前記目標画像濃度が得られなかった場合、前記直流現像バイアス電圧と直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを変化させ、前記キャリブレーションを再実施して前記目標画像濃度が得られた直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで前記現像ローラ上のトナー層を形成し、前記静電潜像の現像を行わせることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the developing method in the image forming apparatus according to the present invention is as follows.
A magnetic brush of a two-component developer composed of toner and carrier is formed on a magnetic roller containing a magnet and enclosing a toner layer forming bias in which alternating current is superimposed on direct current, and alternating current is superimposed on direct current from the magnetic brush. In the developing method in the image forming apparatus, after the toner layer is formed on the developing roller to which the developing bias is applied, the toner is ejected to the electrostatic latent image formed on the photosensitive member by the electrophotographic method.
The DC developing bias voltage is changed while maintaining a constant potential difference ΔV between the DC developing bias voltage in the developing bias and the DC toner layer forming bias voltage in the toner layer forming bias, or formed on the photoconductor. Perform calibration using the pattern density for toner layer thickness detection consisting of the half density pattern for image density adjustment formed above and transferred to the transfer body as the target image density, and the DC development bias voltage can be changed in the calibration When the target image density is obtained within the range, the DC development bias voltage at that time and the potential difference ΔV. When the target image density is not obtained, the DC development bias voltage and the DC toner layer forming bias voltage The potential difference ΔV is changed, the calibration is performed again, and the target image darkness is changed. Forms a toner layer on the developing roller by the direct current developing bias voltage and the potential difference ΔV obtained, characterized in that to perform the development of the electrostatic latent image.
そしてこの現像方法を実施する現像装置は、
磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー層形成バイアスを印加され、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを保持する磁気ローラと、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加されて前記磁気ブラシによりトナー層が形成され、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に前記トナー層からトナーを飛翔させて現像する現像ローラと、を有する画像形成装置における現像装置において、
前記画像形成装置は、前記感光体上に形成された、または感光体上に形成されて転写体に転写された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の画像濃度を測定するトナー濃度センサと、前記現像バイアスにおける直流現像バイアス電圧とトナー層形成バイアスにおける直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを一定に維持しながら、前記直流現像バイアス電圧を変化させて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させ、前記トナー濃度センサで画像濃度を測定させて、該測定結果の画像濃度を目標画像濃度とするキャリブレーションモードを実施させ、該キャリブレーションモードにおける前記直流現像バイアス電圧の変化可能範囲で前記目標画像濃度が得られた状態で、前記トナー層厚検知用パターンを前記目標画像濃度とした直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで、前記目標画像濃度が得られなかった状態で、前記直流現像バイアス電圧と直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを変化させて前記キャリブレーションモードを再実施し、前記目標画像濃度が得られた直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで、前記現像ローラ上のトナー層を形成して前記静電潜像の現像を行わせる現像制御装置と、を有することを特徴とする。
And the developing device for carrying out this developing method is:
A toner layer forming bias that includes a magnet and superimposing alternating current on a direct current is applied, a magnetic roller that holds a magnetic brush of a two-component developer composed of toner and a carrier, and a developing bias that is superimposed on direct current is applied. A developing roller in which a toner layer is formed by the magnetic brush and the toner is developed by causing the toner to fly from the toner layer to an electrostatic latent image formed on a photoreceptor by an electrophotographic method. In
The image forming apparatus measures the image density of a toner layer thickness detection pattern formed on the photoconductor or formed of a half-density pattern for image density adjustment formed on the photoconductor and transferred to the transfer body. While maintaining a constant potential difference ΔV between the toner density sensor and the DC developing bias voltage at the developing bias and the DC toner layer forming bias voltage at the toner layer forming bias, the DC developing bias voltage is changed to change the image density adjusting half. A toner layer thickness detection pattern consisting of a density pattern is formed, an image density is measured by the toner density sensor, and a calibration mode is performed in which the image density of the measurement result is a target image density. The target image density is obtained within the changeable range of the DC developing bias voltage. The DC developing bias voltage and the DC toner layer forming bias are obtained in a state where the target image density is not obtained with the DC developing bias voltage and the potential difference ΔV with the toner layer thickness detection pattern as the target image density. The calibration mode is re-executed by changing the potential difference ΔV with respect to the voltage, and a toner layer on the developing roller is formed with the DC development bias voltage at which the target image density is obtained and the potential difference ΔV to form the static voltage. And a development control device for developing the electrostatic latent image.
後記するように電位差ΔVを一定とすると現像ローラ上のトナー量はほぼ一定となる。しかし前記したように、環境温度、湿度によってトナー帯電量が変化すると現像ローラ上のトナー量も変化し、画像濃度低下や画像濃度ムラが発生する。そのため、このように電位差ΔVを一定に維持しながら直流現像バイアス電圧を変化可能範囲で変化させ、キャリブレーションを実施しても目標画像濃度が得られない場合、環境温度、湿度によってトナー帯電量が変化している可能性があるため、さらに電位差ΔVを変化させて再度キャリブレーションを実施することで、変化したトナー帯電量に対応させて現像ローラ上のトナー量を一定とすることができるから、それによって目標画像濃度が得られたらその時の直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで現像を実施すれば、変化したトナー帯電量に対応して画像濃度低下や画像濃度ムラを生ぜず、かつ、目標画像濃度の画像を得ることができる現像方法とすることができる。 As will be described later, when the potential difference ΔV is constant, the toner amount on the developing roller is substantially constant. However, as described above, when the toner charge amount changes depending on the environmental temperature and humidity, the toner amount on the developing roller also changes, resulting in image density reduction and image density unevenness. Therefore, if the target image density cannot be obtained even if the DC development bias voltage is changed within the changeable range and the calibration is performed while the potential difference ΔV is kept constant, the toner charge amount depends on the environmental temperature and humidity. Since there is a possibility that it has changed, by further changing the potential difference ΔV and performing calibration again, the toner amount on the developing roller can be made constant corresponding to the changed toner charge amount. When the target image density is obtained, if development is performed with the DC developing bias voltage at that time and the potential difference ΔV, image density reduction and image density unevenness do not occur corresponding to the changed toner charge amount, and the target density is obtained. The developing method can obtain an image having an image density.
そして、前記目標画像濃度が得られなかった場合、前記直流現像バイアス電圧の変化可能範囲上限で前記トナー層厚検知用パターンの画像濃度が薄い場合は前記電位差ΔVを所定電圧上昇させ、前記直流現像バイアス電圧の変化可能範囲下限で前記トナー層厚検知用パターンの画像濃度が濃い場合は前記電位差ΔVを所定電圧下降させて、前記再キャリブレーションを実施させ、そのため、前記目標画像濃度が得られなかった状態で前記現像制御装置は、前記直流現像バイアス電圧の変化可能範囲上限で前記トナー層厚検知用パターンの画像濃度が薄い場合は前記電位差ΔVを所定電圧上昇させ、前記直流現像バイアス電圧の変化可能範囲下限で前記トナー層厚検知用パターンの画像濃度が濃い場合は前記電位差ΔVを所定電圧下降させ、前記電位差ΔVを変化させて前記キャリブレーションモードを実施させるよう構成する。これにより、環境条件等によりトナー帯電量が変化しても、このように得られる画像濃度の薄い、濃い、で対応させて電位差ΔVを変化させることで、非常に簡単な方法で、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となるよう制御でき、長期に渡って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を提供することができる。 If the target image density is not obtained and the image density of the toner layer thickness detection pattern is thin at the upper limit of the changeable range of the DC development bias voltage, the potential difference ΔV is increased by a predetermined voltage, and the DC development is performed. When the image density of the toner layer thickness detection pattern is high at the lower limit of the changeable range of the bias voltage, the potential difference ΔV is lowered by a predetermined voltage and the recalibration is performed, so that the target image density cannot be obtained. In this state, the development control device raises the potential difference ΔV by a predetermined voltage when the image density of the toner layer thickness detection pattern is thin at the upper limit of the changeable range of the DC development bias voltage, and changes the DC development bias voltage. When the image density of the toner layer thickness detection pattern is high at the lower limit of the possible range, the potential difference ΔV is lowered by a predetermined voltage, Changing the position difference ΔV be configured to implement the calibration mode. As a result, even if the toner charge amount changes due to environmental conditions or the like, the potential difference ΔV is changed in response to the low or high image density thus obtained. Thus, it is possible to provide a developing method and apparatus in an image forming apparatus that can control the toner amount to be always an appropriate amount and can provide a high-quality image over a long period of time.
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でトナーの帯電量が変化しても、現像ローラ上のトナー層厚を常に一定として画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止し、長期に渡って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を提供することができる。 As described above, the developing method and apparatus in the image forming apparatus according to the present invention allows the toner layer thickness on the developing roller to be always constant even when the toner charge amount changes due to environmental changes such as temperature and humidity. It is possible to provide a developing method and an apparatus in an image forming apparatus that can prevent a decrease and occurrence of uneven image density and can provide a high-quality image over a long period of time.
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.
最初に本発明の概略を簡単に説明すると、本発明は磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー層形成バイアスを印加された磁気ローラ上に、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシから、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加された現像ローラ上にトナー層を形成した後、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させて現像するタッチダウン現像装置に適用される。 First, the outline of the present invention will be briefly described. In the present invention, a two-component developer comprising a toner and a carrier is placed on a magnetic roller containing a magnet and applied with a toner layer forming bias in which an alternating current is superimposed on a direct current. After forming a magnetic brush and forming a toner layer on a developing roller to which a developing bias in which alternating current is superimposed on direct current is applied from the magnetic brush, an electrostatic latent image formed on a photosensitive member by electrophotography is formed. The present invention is applied to a touch-down developing device that develops toner by flying.
従来から画像形成装置においては画像形成に先立ち、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画像濃度を測定し、常に同じ画像濃度を得られるよう制御するキャリブレーションが行われている。そして本発明ではこのキャリブレーションを、まず、直流現像バイアス電圧と直流トナー層形成バイアス電圧の電位差ΔVを一定に維持しながら直流現像バイアス電圧を変化させ、トナー層厚検知用パターンを形成してその画像濃度を測定し、測定結果が目標画像濃度となるようにして実施する。 Conventionally, in an image forming apparatus, prior to image formation, a calibration is performed to form a toner layer thickness detection pattern composed of a half density pattern for image density adjustment, measure the image density, and control to always obtain the same image density. Has been done. In the present invention, this calibration is performed by first changing the DC developing bias voltage while maintaining the potential difference ΔV between the DC developing bias voltage and the DC toner layer forming bias voltage constant to form a toner layer thickness detection pattern. The image density is measured, and the measurement result is set to the target image density.
そしてそのキャリブレーションの結果、直流現像バイアス電圧の変化可能範囲で目標画像濃度が得られた場合、その目標画像濃度が得られた直流現像バイアス電圧と、電位差ΔVで定まる直流トナー層形成電圧を現像ローラと磁気ローラに印加し、現像ローラ上にトナー層を形成して感光体ドラム上の静電潜像の現像を行わせる。 As a result of the calibration, when the target image density is obtained within the changeable range of the DC developing bias voltage, the DC developing bias voltage at which the target image density is obtained and the DC toner layer forming voltage determined by the potential difference ΔV are developed. The toner is applied to the roller and the magnetic roller, and a toner layer is formed on the developing roller to develop the electrostatic latent image on the photosensitive drum.
一方、キャリブレーションの結果、直流現像バイアス電圧の変化可能範囲で目標画像濃度が得られなかった場合、直流現像バイアス電圧と直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを変化させ、キャリブレーションを再実施することで目標画像濃度が得られる電位差ΔVを探し、その直流現像バイアス電圧と電位差ΔVで定まる直流トナー層形成電圧を現像ローラと磁気ローラに印加し、現像ローラ上にトナー層を形成して感光体ドラム上の静電潜像の現像を行わせる。 On the other hand, if the target image density is not obtained within the changeable range of the DC development bias voltage as a result of calibration, the potential difference ΔV between the DC development bias voltage and the DC toner layer forming bias voltage is changed, and the calibration is performed again. Thus, a potential difference ΔV at which a target image density can be obtained is searched, a DC toner layer forming voltage determined by the DC developing bias voltage and the potential difference ΔV is applied to the developing roller and the magnetic roller, and a toner layer is formed on the developing roller to be photosensitive. The electrostatic latent image on the body drum is developed.
この場合の直流現像バイアス電圧と直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVは、直流現像バイアス電圧の変化可能範囲上限で画像濃度が薄い場合は電位差ΔVを例えば20V程度の所定電圧上昇させ、直流現像バイアス電圧の変化可能範囲下限で画像濃度が濃い場合は同じく電位差ΔVを例えば20V程度の所定電圧下降させて行う。そして変化させた電位差ΔVによるキャリブレーションでトナー層厚検知用パターンを形成し、その画像濃度を測定して測定結果が目標画像濃度となる電位差ΔVが得られるまで、上記した電位差ΔVの変化を実施し、目標画像濃度が得られたら、そのときの直流現像バイアス電圧と直流トナー層形成バイアス電圧とで現像を行うわけである。なお、この上昇、下降させる電圧20Vは一例であり、この値に限定されないことは自明である。 In this case, the potential difference ΔV between the DC developing bias voltage and the DC toner layer forming bias voltage is increased by a predetermined voltage of about 20 V, for example, when the image density is low at the upper limit of the changeable range of the DC developing bias voltage. Similarly, when the image density is high at the lower limit of the changeable range of the bias voltage, the potential difference ΔV is lowered by a predetermined voltage of about 20V, for example. Then, a toner layer thickness detection pattern is formed by calibration using the changed potential difference ΔV, and the above-described change in potential difference ΔV is performed until the image density is measured and a potential difference ΔV at which the measurement result becomes the target image density is obtained. When the target image density is obtained, development is performed with the DC developing bias voltage and the DC toner layer forming bias voltage at that time. Note that the voltage 20V to be raised and lowered is an example, and it is obvious that the voltage is not limited to this value.
このようにすることで、非常に簡単な方法であるにもかかわらず、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でき、長期に渡って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を提供することができる。 This makes it possible to control the amount of toner on the developing roller to be always an appropriate amount even if the toner charge amount changes due to environmental conditions, etc., even though it is a very simple method. It is possible to provide a developing method and apparatus in an image forming apparatus that can provide a high-quality image.
以上が本発明の概略であるが、次に図1と図2とを用い、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(図1)と、本発明になる現像方法を実施する画像形成装置の一実施例の模式図(図2)について説明する。 The above is the outline of the present invention. Next, referring to FIG. 1 and FIG. 2, the configuration of the touch-down developing device (FIG. 1) for carrying out the developing method in the image forming apparatus according to the present invention and the present invention are obtained. A schematic diagram (FIG. 2) of an embodiment of an image forming apparatus that performs the developing method will be described.
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
図1は、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。現像ローラ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。磁気ローラ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、直流トナー層形成バイアス電源(DC2)19、交流トナー層形成バイアス電源(AC2)20から印加されるトナー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。穂切りブレード21は磁気ローラ15上の磁気ブラシ18の高さを一定に保つ。
1 shows the photosensitive drum 10 (K, Y, C, M), the developing roller 11 (K, Y, C, M), and the magnetic rollers 15 (K, Y, C, M) and 13 shown in FIG. , 14, 19, 20 and the configuration of the
また、現像ローラバイアス電源制御装置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。磁気ローラバイアス電源制御装置23は磁気ローラ15の直流トナー層形成バイアス電源(DC2)19、交流トナー層形成バイアス電源(AC2)20を制御する。現像制御装置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。なお、本発明におけるこの現像制御装置24は、前記したように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を制御し、現像ローラ11上のトナー層厚を所定厚とするキャリブレーションモードを実施するルーチンを有している。
The developing roller bias power
この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 elements constituting the developing device will be described. The outermost surface of the developing
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、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. In general, the spread of the particle size distribution of the toner is measured by a Coulter counter, and the ratio of the volume distribution average particle size to the number distribution average particle size. It is expressed with it. When the distribution is wide, toner having a relatively small particle size is accumulated on the developing
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108Ωcm3の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
またトナー16とキャリア17との混合割合は、キャリア17およびトナー16の合計量に対してトナー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タッチダウン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18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18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 touch-down type developing apparatus configured as described above, a toner 2 and a carrier 17 corresponding to respective colors such as yellow, cyan, magenta, and black are provided. The component developer is supplied from the developer container to each developing device 34, and the magnetic brush 18 is formed on the
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
以上が本発明を実施する画像形成装置の概略と動作であるが、前記したキャリブレーションにおける画像濃度の制御方法としては、従来では、感光体ドラム10上の画像部と非画像部の電圧との関係を一定に保つため、直流現像バイアス電圧(Vslv)を一定にして磁気ローラ15に印加する直流トナー層形成バイアス電圧(Vmag)を変化させ(直流トナー層形成バイアス電圧と直流現像バイアス電圧の電位差ΔV=Vmag−Vslvを変化)、現像ローラ11上のトナー層厚を変化させて画像濃度を制御していた。しかしこの方法では、トナー層厚が厚くなったとき、ハーフ画像の中にベタ画像があるような画像パターンにおいては、ベタ画像の履歴がハーフ画像部に現れる所謂ゴースト画像が顕著に現れていた。
The above is the outline and operation of the image forming apparatus embodying the present invention. As a method for controlling the image density in the above-described calibration, conventionally, the voltage between the image portion and the non-image portion on the
すなわち、「現像ローラ上トナー量」とした図4のグラフに示したように、現像ローラ上に形成されるトナー層のトナー量は、少なくとも直流現像バイアスVslvの20Vから180V程度の範囲で、直流現像バイアス電圧Vslvと直流トナー薄層形成バイアス電圧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。この図4において横軸は直流現像バイアスVslv(単位:V)、縦軸は現像ローラ(SLV)上のトナー量(単位:mg/cm2)で、◆をプロットした線は現像ローラ用直流現像バイアス電圧Vslvと磁気ローラ用直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVが400Vの場合、■をプロットした線は同じく320Vの場合、▲をプロットした線は同じく240Vの場合である。 That is, as shown in the graph of FIG. 4 with “toner amount on the developing roller”, the toner amount of the toner layer formed on the developing roller is at least in the range of 20V to 180V of the DC developing bias Vslv. It corresponds to the potential difference ΔV between the developing bias voltage Vslv and the direct current toner thin layer formation bias voltage Vmag, and increases as the value of the potential difference ΔV increases. In FIG. 4, the horizontal axis is the DC developing bias Vslv (unit: V), the vertical axis is the toner amount (unit: mg / cm 2 ) on the developing roller (SLV), and the line plotted with ◆ is the DC developing for developing roller When the potential difference ΔV between the bias voltage Vslv and the DC toner thin layer forming bias voltage Vmag for the magnetic roller is 400V, the line plotted with ■ is the same when 320V, and the line plotted with ▲ is the same when 240V.
しかしながら前記したように、環境温度、湿度でトナーの帯電量が変化すると、直流現像バイアス電圧Vslvと直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVを一定に保っても、図5のグラフに示したように、現像ローラ上のトナー量は変化する。この図5のグラフも前記図4の場合と同様、横軸に直流現像バイアスVslv(単位:V)、縦軸に現像ローラ(SLV)上のトナー量(単位:mg/cm2)をとり、◆をプロットした線は◆はトナー帯電量Q/Mが9.4μC/gの場合、■をプロットした線は同じく16.2μC/gの場合、▲をプロットした線は同じく26.8μC/gの場合である。そして、直流現像バイアス電圧Vslvと直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVを200V一定としているが、トナー帯電量が多くなると現像ローラ上のトナー量が減少し、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、現像ローラ上のトナー層量が少なくなっている。
However, as described above, when the charge amount of the toner changes with the environmental temperature and humidity, even if the potential difference ΔV between the DC developing bias voltage Vslv and the DC toner thin layer forming bias voltage Vmag is kept constant, the graph of FIG. As described above, the amount of toner on the developing roller changes. In the graph of FIG. 5, as in the case of FIG. 4, the horizontal axis represents the DC developing bias Vslv (unit: V), and the vertical axis represents the toner amount (unit: mg / cm 2 ) on the developing roller (SLV). The line plotted with ♦ is when the toner charge amount Q / M is 9.4 μC / g, the line plotted with ■ is also 16.2 μC / g, the line plotted with ▲ is also 26.8 μC / g This is the case. The potential difference ΔV between the DC developing bias voltage Vslv and the DC toner thin layer forming bias voltage Vmag is constant at 200 V. However, as the toner charge amount increases, the toner amount on the developing roller decreases, particularly at low temperature and low humidity (L / L) When the toner charge amount increases in the environment, the toner layer forming ability of the
そしてこのようにトナーの帯電量が変化すると、図6のグラフに示したように、感光体ドラム上のトナー量も変化する。この図6のグラフは、図5と同様、横軸に直流現像バイアスVslv(単位:V)を、縦軸には感光体ドラム上のトナー量(単位:mg/cm2)をとり、◆をプロットした線は◆はトナー帯電量Q/Mが9.4μC/gの場合、■をプロットした線は同じく16.2μC/gの場合、▲をプロットした線は同じく26.8μC/gの場合であり、それぞれ電位差ΔVを200V一定の条件でVslvを変化させたものである。 When the toner charge amount changes as described above, the toner amount on the photosensitive drum also changes as shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 6, as in FIG. 5, the horizontal axis represents the DC developing bias Vslv (unit: V), the vertical axis represents the amount of toner on the photosensitive drum (unit: mg / cm 2 ), and ◆ The plotted line is for ♦ when the toner charge amount Q / M is 9.4 μC / g, the line plotted for ■ is also 16.2 μC / g, the line plotted with ▲ is also 26.8 μC / g In this case, Vslv is changed under the condition that the potential difference ΔV is constant at 200V.
この図6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. 6, when the toner charge amount Q / M of ▲ is as high as 26.8 μC / g, the flying toner to the
それを示したのがトナーの帯電量により、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7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. 7 in which the development efficiency on the
この図7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6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. 7, the line plotting the mark ▲ where the toner charge amount Q / M is the highest, 26.8 μC / g, shows that the development efficiency increases rapidly 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. However, as seen in the graph of FIG. 6, the toner on the
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4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Vmagと現像ローラ11に印加した直流現像バイアス電圧Vslv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。
As the toner charge amount changes with temperature and humidity in this way, the toner amount on the developing
そのため本発明においては、図4の「現像ローラ上トナー量」のグラフで説明した、現像ローラ10上に形成されるトナー層のトナー量が直流現像バイアス電圧Vslvと直流トナー薄層形成バイアス電圧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い一定量となることを利用して、トナーの帯電量が変化したとき、図8の「ドラム上トナー量」として示したグラフに示したように、電位差ΔVを変化させて現像ローラ10上のトナー量を一定に保つようにしたものである。
Therefore, in the present invention, the toner amount of the toner layer formed on the developing
この図8のグラフにおいて、横軸は直流現像バイアスVslv(単位:V)、縦軸は感光体ドラム10上のトナー量(単位:mg/cm2)で、◆をプロットした線は現像ローラ用直流現像バイアス電圧Vslvと磁気ローラ用直流トナー薄層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVが200Vの場合、■をプロットした線は同じく220Vの場合、▲をプロットした線は同じく240Vの場合である。
In the graph of FIG. 8, the horizontal axis is the DC developing bias Vslv (unit: V), the vertical axis is the toner amount (unit: mg / cm 2 ) on the
この図8のグラフからわかるように、電位差ΔVを200V、220V、240V、と増加させることで感光体ドラム10上のトナー量が増加し、かつ、その増加割合は、電位差ΔVが大きいほど直流現像バイアス電圧Vslvに比例した直線的で、ΔVが小さいと直流現像バイアス電圧Vslvがある電圧以後は増加率が落ちている。すなわち、図5と図6で説明したように、トナーの帯電量が増加して現像ローラ11上のトナー量と感光体ドラム10上へ飛翔するトナー量が減少したとき、図4で示したように電位差ΔVを増加させることで、感光体ドラム10上へ飛翔するトナー量の減少分を補うことができるわけである。
As can be seen from the graph of FIG. 8, the toner amount on the
そのため本発明においては、前記した本発明の概略に記したように、まず、現像バイアスにおける直流現像バイアス電圧Vslvと、トナー層形成バイアスにおける直流トナー層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVを一定に維持しながら、直流現像バイアス電圧Vslvを変化させ、感光体ドラム10上に形成した、または感光体ドラム10上に形成して図示していない転写体に転写した、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濃度を目標画像濃度とするキャリブレーションを実施し、そのキャリブレーションの結果、直流現像バイアス電圧Vslvの変化可能範囲で目標画像濃度が得られた場合、その目標画像濃度が得られた直流現像バイアス電圧Vslvと、電位差ΔVで定まる直流トナー層形成電圧Vmagを現像ローラ11と磁気ローラ15に印加し、現像ローラ11上にトナー層12を形成して感光体ドラム10上の静電潜像の現像を行わせる。
Therefore, in the present invention, as described in the outline of the present invention, first, the potential difference ΔV between the DC developing bias voltage Vslv at the developing bias and the DC toner layer forming bias voltage Vmag at the toner layer forming bias is kept constant. On the other hand, the DC developing bias voltage Vslv is changed to form an image density adjusting half density pattern formed on the
しかし、このキャリブレーションで直流現像バイアス電圧Vslvの変化可能範囲で目標画像濃度が得られなかった場合、直流現像バイアス電圧Vslvと直流トナー層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVを変化させ、キャリブレーションを再実施することで目標画像濃度が得られる電位差ΔVを探し、その直流現像バイアス電圧Vslvと電位差ΔVで定まる直流トナー層形成電圧Vmagとを現像ローラ11と磁気ローラ15に印加して、現像ローラ11上にトナー層を形成して感光体ドラム10上の静電潜像の現像を行わせる。
However, when the target image density is not obtained within the changeable range of the DC developing bias voltage Vslv by this calibration, the potential difference ΔV between the DC developing bias voltage Vslv and the DC toner layer forming bias voltage Vmag is changed to perform calibration. The potential difference ΔV at which the target image density can be obtained by searching again is searched, the DC developing bias voltage Vslv and the DC toner layer forming voltage Vmag determined by the potential difference ΔV are applied to the developing
この場合の直流現像バイアス電圧Vslvと直流トナー層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVは、直流現像バイアス電圧Vslvの変化可能範囲上限で画像濃度が薄い場合は電位差ΔVを、例えば前記したように20V程度の所定電圧上昇させ、直流現像バイアス電圧Vslvの変化可能範囲下限で画像濃度が濃い場合は同じく電位差ΔVを例えば20V程度の所定電圧下降させて行う。そして変化させた電位差ΔVによるキャリブレーションでトナー層厚検知用パターンを形成し、その画像濃度を測定して測定結果が目標画像濃度となる電位差ΔVが得られるまで、上記した電位差ΔVの変化を実施し、目標画像濃度が得られたら、そのときの直流現像バイアス電圧Vslvと直流トナー層形成バイアス電圧Vmagとで現像を行うわけである。 In this case, the potential difference ΔV between the DC developing bias voltage Vslv and the DC toner layer forming bias voltage Vmag is the upper limit of the changeable range of the DC developing bias voltage Vslv. If the image density is low, the potential difference ΔV is, for example, about 20V as described above. When the image density is high at the lower limit of the changeable range of the DC developing bias voltage Vslv, the potential difference ΔV is lowered by a predetermined voltage of about 20V, for example. Then, a toner layer thickness detection pattern is formed by calibration using the changed potential difference ΔV, and the above-described change in potential difference ΔV is performed until the image density is measured and a potential difference ΔV at which the measurement result becomes the target image density is obtained. When the target image density is obtained, development is performed with the DC developing bias voltage Vslv and the DC toner layer forming bias voltage Vmag at that time.
このようにすることで、非常に簡単な方法であるにもかかわらず、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、長期に渡って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を提供することができる。
This makes it possible to control the amount of toner on the developing
図3はこのような考え方で実施する、本発明になる現像方法のフロー図である。以下、この図3に示したフロー図と図2とを用いて本発明の画像形成装置における現像方法について説明する。 FIG. 3 is a flowchart of the developing method according to the present invention, which is carried out based on such a concept. The developing method in the image forming apparatus of the present invention will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. 3 and FIG.
ステップS30で処理がスタートすると、ステップS32で図1における現像制御装置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に指示し、現状の現像バイアスにおける直流現像バイアス電圧Vslvと、トナー層形成バイアスにおける直流トナー層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVを一定に維持しながら、直流現像バイアス電圧Vslvを変化させて、感光体ドラム10上に形成した、または感光体ドラム10上に形成して図示していない転写体に転写した、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トナー濃度センサ25で読み取らせるキャリブレーションを実施する。
When the process starts in step S30, the
そして次のステップS34で現像制御装置24は、そのキャリブレーションの結果、直流現像バイアス電圧Vslvの変化可能範囲で目標画像濃度が得られたか否かを判断し、得られた場合はステップS44に進み、その目標画像濃度が得られた直流現像バイアス電圧Vslvと、電位差ΔVで定まる直流トナー層形成電圧Vmagとを現像ローラ11と磁気ローラ15に印加す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、現像ローラ11上にトナー層12を形成してステップS46で感光体ドラム10上の静電潜像の現像を行わせ、ステップS48で終了する。
In the next step S34, the
一方、ステップS34で目標画像濃度が得られなかったと判断された場合、現像制御装置24は、次にステップS36でその画像濃度が薄いか否か判断し、薄い場合はステップS38へ、濃い場合はステップS40へ進む。ステップS38に進んだ場合に現像制御装置24は、現在の現像バイアスにおける直流現像バイアス電圧Vslvと、トナー層形成バイアスにおける直流トナー層形成バイアス電圧Vmagとの電位差ΔVを、例えば20V増やすように、また、ステップS40に進んだ場合は電位差ΔVを例えば20V減らすように、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、ステップS42で前記したのと同様にしてキャリブレーションを再実施する。
On the other hand, if it is determined in step S34 that the target image density has not been obtained, the
それが済むと処理がステップS34に戻り、現像制御装置24は、その再キャリブレーションの結果、直流現像バイアス電圧Vslvの変化可能範囲で目標画像濃度が得られたか否かを判断し、得られた場合はステップS44に進み、その目標画像濃度が得られた直流現像バイアス電圧Vslvと、電位差ΔVで定まる直流トナー層形成電圧Vmagとを現像ローラ11と磁気ローラ15に印加す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、現像ローラ11上にトナー層12を形成して感光体ドラム10上の静電潜像の現像を行わせる。そして、この再キャリブレーションでも目標画像濃度が得られない場合、以上の処理を目標画像濃度が得られるまで繰り返す。
After that, the process returns to step S34, and the
このようにすることで、何度か記してきたように、非常に簡単な方法であるにもかかわらず、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、長期に渡って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を提供することができる。
In this way, as described several times, the amount of toner on the developing
本発明によれば、どのような環境温度、湿度においても現像ローラ11上のトナー量を常に適正量となるよう制御でき、長期に渡って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を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to control the amount of toner on the developing
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 トナー濃度センサ
10
14 AC development bias power supply (AC1)
15 Magnetic roller 16 Non-magnetic toner 17 Carrier 18
20 AC toner thin layer forming bias power supply (AC2)
21
Claims (4)
前記現像バイアスにおける直流現像バイアス電圧とトナー層形成バイアスにおける直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを一定に維持しながら前記直流現像バイアス電圧を変化させ、前記感光体上に形成した、または感光体上に形成して転写体に転写した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濃度を目標画像濃度とするキャリブレーションを実施し、該キャリブレーションにおける前記直流現像バイアス電圧の変化可能範囲で前記目標画像濃度が得られた場合はその時の直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで、前記目標画像濃度が得られなかった場合、前記直流現像バイアス電圧と直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを変化させ、前記キャリブレーションを再実施して前記目標画像濃度が得られた直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで前記現像ローラ上のトナー層を形成し、前記静電潜像の現像を行わせることを特徴とする画像形成装置における現像方法。 A magnetic brush of a two-component developer composed of toner and carrier is formed on a magnetic roller containing a magnet and enclosing a toner layer forming bias in which alternating current is superimposed on direct current, and alternating current is superimposed on direct current from the magnetic brush. In the developing method in the image forming apparatus, after the toner layer is formed on the developing roller to which the developing bias is applied, the toner is ejected to the electrostatic latent image formed on the photosensitive member by the electrophotographic method.
The DC developing bias voltage is changed while maintaining a constant potential difference ΔV between the DC developing bias voltage in the developing bias and the DC toner layer forming bias voltage in the toner layer forming bias, or formed on the photoconductor. Perform calibration using the pattern density for toner layer thickness detection consisting of the half density pattern for image density adjustment formed above and transferred to the transfer body as the target image density, and the DC development bias voltage can be changed in the calibration When the target image density is obtained within the range, the DC development bias voltage at that time and the potential difference ΔV. When the target image density is not obtained, the DC development bias voltage and the DC toner layer forming bias voltage The potential difference ΔV is changed, the calibration is performed again, and the target image darkness is changed. Developing method in an image forming apparatus wherein the toner layer on the developing roller is formed to perform the development of the electrostatic latent image by the electric potential difference ΔV between the direct current developing bias voltage obtained is.
前記画像形成装置は、前記感光体上に形成された、または感光体上に形成されて転写体に転写された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の画像濃度を測定するトナー濃度センサと、前記現像バイアスにおける直流現像バイアス電圧とトナー層形成バイアスにおける直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを一定に維持しながら、前記直流現像バイアス電圧を変化させて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させ、前記トナー濃度センサで画像濃度を測定させて、該測定結果の画像濃度を目標画像濃度とするキャリブレーションモードを実施させ、該キャリブレーションモードにおける前記直流現像バイアス電圧の変化可能範囲で前記目標画像濃度が得られた状態で、前記トナー層厚検知用パターンを前記目標画像濃度とした直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで、前記目標画像濃度が得られなかった状態で、前記直流現像バイアス電圧と直流トナー層形成バイアス電圧との電位差ΔVを変化させて前記キャリブレーションモードを再実施し、前記目標画像濃度が得られた直流現像バイアス電圧と前記電位差ΔVとで、前記現像ローラ上のトナー層を形成して前記静電潜像の現像を行わせる現像制御装置と、を有することを特徴とする画像形成装置における現像装置。 A toner layer forming bias that includes a magnet and superimposing alternating current on a direct current is applied, a magnetic roller that holds a magnetic brush of a two-component developer composed of toner and a carrier, and a developing bias that is superimposed on direct current is applied. A developing roller in which a toner layer is formed by the magnetic brush and the toner is developed by causing the toner to fly from the toner layer to an electrostatic latent image formed on a photoreceptor by an electrophotographic method. In
The image forming apparatus measures the image density of a toner layer thickness detection pattern formed on the photoconductor or formed of a half-density pattern for image density adjustment formed on the photoconductor and transferred to the transfer body. While maintaining a constant potential difference ΔV between the toner density sensor and the DC developing bias voltage at the developing bias and the DC toner layer forming bias voltage at the toner layer forming bias, the DC developing bias voltage is changed to change the image density adjusting half. A toner layer thickness detection pattern consisting of a density pattern is formed, an image density is measured by the toner density sensor, and a calibration mode is performed in which the image density of the measurement result is a target image density. The target image density is obtained within the changeable range of the DC developing bias voltage. The DC developing bias voltage and the DC toner layer forming bias are obtained in a state where the target image density is not obtained with the DC developing bias voltage and the potential difference ΔV with the toner layer thickness detection pattern as the target image density. The calibration mode is re-executed by changing the potential difference ΔV with respect to the voltage, and a toner layer on the developing roller is formed with the DC development bias voltage at which the target image density is obtained and the potential difference ΔV to form the static voltage. A developing control device for developing an electrostatic latent image; and a developing device in the image forming apparatus.
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CN103197524A (en) * | 2012-12-28 | 2013-07-10 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | Apparatus and method for adjusting development bias voltage |
JP2015025996A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
JP2015068953A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image formation device and image formation method |
JP2016166978A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
-
2008
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011150216A (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Kyocera Mita Corp | Image forming apparatus |
CN103197524A (en) * | 2012-12-28 | 2013-07-10 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | Apparatus and method for adjusting development bias voltage |
JP2015025996A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
JP2015068953A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image formation device and image formation method |
JP2016166978A (en) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
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