JP2014191195A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the amount of residual toner scattering from a developing unit to reduce deterioration of image quality without adding a new member.SOLUTION: An image forming apparatus includes an image carrier, a developer carrier that supplies a developer to the image carrier, and a control unit that applies an AC voltage to the developer carrier during image formation. The control unit has a toner discharge control mode to apply developing bias only with a DC voltage to discharge a toner from the developer carrier to the image carrier during non-image formation with the image carrier.

Description

本発明は、像担持体上に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置を備えた、電子写真複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser beam printer provided with a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier into a toner image.

電子写真式の画像形成装置では、現像に関与しなかった残トナーが、現像装置の現像開口から飛散して画像形成装置本体内を汚染するおそれがある。例えば、残トナーが像担持体に付着したりシートに付着したりして、画像品質を低下させるおそれがある。また、残トナーが現像開口周辺を汚して、メンテナンス時に作業者に付着するおそれがあった。   In an electrophotographic image forming apparatus, residual toner that is not involved in development may be scattered from the developing opening of the developing apparatus and contaminate the image forming apparatus main body. For example, the residual toner may adhere to the image carrier or adhere to the sheet, which may reduce image quality. In addition, there is a possibility that the residual toner stains the periphery of the developing opening and adheres to the operator during maintenance.

特に、高温高湿環境下、または現像剤中に含まれるトナー量が通常状態より多くなってしまった場合、現像装置からトナーが飛散してしまうおそれがある。これは、高温高湿環境下、または現像剤中のトナー量が多い場合には、トナーの帯電量が低下することによる。帯電量が低下したトナーは、キャリアに対する付着力が低下するため、飛散しやすくなるなどの要因がある。   In particular, when the amount of toner contained in the developer is higher than the normal state in a high-temperature and high-humidity environment, the toner may be scattered from the developing device. This is because the charge amount of the toner is lowered in a high-temperature and high-humidity environment or when the amount of toner in the developer is large. The toner having a reduced charge amount has a factor such as being easily scattered because the adhesion to the carrier is reduced.

従来、このような問題に対してトナーが飛散しやすい場所にシート等の部材を設け、トナーが現像器から飛び出すのを防ぐ方法がある。シート等があることで、現像されなかった残トナーが現像器内に再び取り込まれる際、現像器外に出るよりも現像器内に戻りやすくなる。   Conventionally, there is a method for preventing the toner from jumping out of the developing unit by providing a member such as a sheet in a place where the toner is likely to scatter. Due to the presence of the sheet or the like, when the residual toner that has not been developed is taken into the developing device again, it becomes easier to return to the developing device than going out of the developing device.

また、特許文献1では、飛散したトナーを捕集する飛散防止バイアス印加電極などを現像スリーブと現像容器に挟まれた開口部などに配置し、これに電圧を印加することで、画像形成部や機外に対するトナー飛散を防止している。   Further, in Patent Document 1, an anti-scattering bias application electrode for collecting scattered toner is disposed in an opening or the like sandwiched between a developing sleeve and a developing container, and a voltage is applied to this to form an image forming unit or Toner scattering outside the machine is prevented.

特開平11−174848JP-A-11-174848

しかし、特許文献1のような対策では、現像器内に飛散防止用の部材や基盤等を設置する必要がある。このため、省スペース化、低コスト化についての課題があった。   However, in the countermeasure as in Patent Document 1, it is necessary to install a member for preventing scattering, a base, and the like in the developing device. For this reason, there existed a subject about space saving and cost reduction.

本発明の目的は、新たに部材を追加することなく、現像器からの飛散量を減らし画像品質の低下を軽減することである。   An object of the present invention is to reduce the amount of scattering from the developing device and reduce the deterioration of image quality without adding a new member.

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、画像形成時に前記現像剤担持体にAC電圧を印加する制御部と、を有する画像形成装置において、前記制御部は、前記像担持体による非画像形成時において、DC電圧のみで現像バイアスを印加することで前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを吐き出すトナー吐出制御モードを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a typical configuration of the present invention includes an image carrier, a developer carrier that supplies a developer to the image carrier, and an AC voltage applied to the developer carrier during image formation. An image forming apparatus including: a control unit configured to apply a developing bias only with a DC voltage to the image carrier by applying a development bias only when a non-image is formed by the image carrier. It has a toner discharge control mode for discharging toner.

上記構成により、新たに部材を追加することなく、現像器からの飛散量を減らし画像品質の低下を軽減することができる。   With the above configuration, it is possible to reduce the amount of scattering from the developing device and reduce the deterioration of the image quality without adding a new member.

第1実施形態の画像形成装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment. 第1実施形態の現像器の断面の概略図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the developing device according to the first embodiment. 第1実施形態の現像器を上方からみた概略図。FIG. 2 is a schematic view of the developing device of the first embodiment as viewed from above. 飛散量測定の構成の概略説明図。The schematic explanatory drawing of the structure of scattering amount measurement. 第1実施形態の現像バイアスの波形を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining a waveform of a developing bias according to the first embodiment. 第1実施形態の現像バイアスと現像されるトナーの粒度分布を示すグラフ。3 is a graph showing a development bias and a particle size distribution of developed toner according to the first embodiment. 第1実施形態の耐久によるトナー粒度分布の推移を示すグラフ。6 is a graph showing the transition of the toner particle size distribution according to the durability of the first embodiment. 第1実施形態の耐久によるトナー飛散量の推移を示すグラフ。6 is a graph showing a change in the amount of scattered toner according to the durability of the first embodiment. 第1実施形態のDC吐き出し動作前後の飛散量を示すグラフ。The graph which shows the amount of scattering before and after DC discharge operation of 1st Embodiment. ビデオカウント値とトナー消費量の換算テーブルの説明図。Explanatory drawing of the conversion table of a video count value and a toner consumption. トナー濃度の差分と必要トナー補給量の換算テーブルの説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conversion table for a difference in toner density and a necessary toner supply amount. 第1実施形態の制御部のブロック図。The block diagram of the control part of 1st Embodiment. 第1実施形態のDCトナー吐き出し動作のフローチャート。5 is a flowchart of a DC toner discharging operation according to the first embodiment. 第1実施形態の画像形成時と吐き出し動作時の現像バイアスを示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a developing bias during image formation and discharging operation according to the first embodiment. 第2実施形態の総印字枚数と積算補給量のしきい値を示す図表。The chart which shows the threshold value of the total number of printed sheets and integrated supply amount of 2nd Embodiment. 第2実施形態のDCトナー吐き出し動作のフローチャート。10 is a flowchart of a DC toner discharging operation according to the second embodiment.

〔第1実施形態〕
以下、本発明の画像形成装置を、実施形態に則して説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, an image forming apparatus of the present invention will be described according to an embodiment.

(画像形成装置の構成)
図1は第1実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
(Configuration of image forming apparatus)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the first embodiment.

図1に示すように、画像形成装置は、それぞれ像担持体としての感光体ドラム101(101Y、101M、101C、101K)を具備する4つの画像形成ステーションを有する。感光体ドラム101の直径は全て30mmである。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus has four image forming stations each including a photosensitive drum 101 (101Y, 101M, 101C, 101K) as an image carrier. The diameters of the photosensitive drums 101 are all 30 mm.

各画像形成ステーションは、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックK、の各色のトナー像を形成する。各画像形成ステーションの構成は同様であるため、以下の説明において、適宜、Y、M、C、Kの添え字を省略する。   Each image forming station forms a toner image of each color of yellow Y, magenta M, cyan C, and black K. Since the configuration of each image forming station is the same, the subscripts Y, M, C, and K are omitted as appropriate in the following description.

各画像形成ステーションの下方には、中間転写装置120が配置される。中間転写装置120は、中間転写ベルト121(中間転写体)が、ローラ122、ローラ123、転写内ローラ124に張設されたものである。中間転写ベルト121は、ポリイミド系樹脂からなり、矢印方向に搬送される。   An intermediate transfer device 120 is disposed below each image forming station. In the intermediate transfer device 120, an intermediate transfer belt 121 (intermediate transfer member) is stretched around a roller 122, a roller 123, and an inner transfer roller 124. The intermediate transfer belt 121 is made of polyimide resin and is conveyed in the direction of the arrow.

トナー像の形成過程において、一次帯電装置102(102Y、102M、102C、102K)によって感光体ドラム101の表面を帯電する。一次帯電装置102は、非接触式帯電であるコロナ帯電方式である。   In the toner image forming process, the surface of the photosensitive drum 101 is charged by the primary charging device 102 (102Y, 102M, 102C, 102K). The primary charging device 102 is a corona charging method that is non-contact charging.

感光体ドラム101の表面は、不図示のレーザドライバによって射出されるレーザ103(103Y、103M、103C、103K)によって露光される。これにより、感光体ドラム101上に静電潜像が形成される。   The surface of the photosensitive drum 101 is exposed by a laser 103 (103Y, 103M, 103C, 103K) emitted by a laser driver (not shown). Thereby, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 101.

この静電潜像に対して、現像器104(104Y、104M、104C、104K)内で帯電されたトナーが供給される。すると、静電潜像が現像され、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、のトナー像が感光体ドラム101上に形成される。   To the electrostatic latent image, toner charged in the developing device 104 (104Y, 104M, 104C, 104K) is supplied. Then, the electrostatic latent image is developed, and yellow, magenta, cyan, and black toner images are formed on the photosensitive drum 101, respectively.

各画像形成ステーションで形成されたトナー像は、一次転写部材としての転写ローラ105(105Y、105M、105C、105K)に印加された転写バイアスによって、中間転写ベルト121上に転写され重ね合わせられる。   The toner image formed at each image forming station is transferred and superimposed on the intermediate transfer belt 121 by a transfer bias applied to a transfer roller 105 (105Y, 105M, 105C, 105K) as a primary transfer member.

中間転写ベルト121上に形成された4色のトナー像は、転写内ローラ124と対向して配置された二次転写ローラ125(二次転写部材)によって記録材Pに二次転写される。   The four-color toner images formed on the intermediate transfer belt 121 are secondarily transferred to the recording material P by a secondary transfer roller 125 (secondary transfer member) disposed to face the inner transfer roller 124.

一方、記録材Pに転写されずに中間転写ベルト121に残った残トナーは、中間転写ベルトクリーナー114bによって除去される。   On the other hand, residual toner that is not transferred to the recording material P and remains on the intermediate transfer belt 121 is removed by the intermediate transfer belt cleaner 114b.

トナー像が転写された記録材Pは、定着ローラ131及び定着ローラ132を備えた定着装置130によって加圧/加熱される。これにより、記録材Pは、トナー像の永久画像を得る。   The recording material P to which the toner image has been transferred is pressed / heated by a fixing device 130 including a fixing roller 131 and a fixing roller 132. Thereby, the recording material P obtains a permanent image of the toner image.

また、一次転写後に感光体ドラム101上に残った一次転写残トナーは、クリーナー109(109Y、109M、109C、109K)により除去され、次の画像形成に備えられる。   Further, the primary transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 101 after the primary transfer is removed by the cleaner 109 (109Y, 109M, 109C, 109K), and is prepared for the next image formation.

(現像器およびトナー容器)
図2は第1実施形態の現像器の断面の概略図である。図3は第1実施形態の現像器を上方からみた概略図である。図2及び図3では、現像器104と、現像器104に対してトナーを補給する補給装置1の概略を示す。本実施形態において、現像器104及びトナー容器8は、すべての色(Y、M、C、K)の画像形成部において同様の構成である。
(Developer and toner container)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the developing device according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic view of the developing device of the first embodiment as viewed from above. 2 and 3 schematically illustrate the developing device 104 and the replenishing device 1 that replenishes the developing device 104 with toner. In the present embodiment, the developing device 104 and the toner container 8 have the same configuration in the image forming units for all colors (Y, M, C, K).

現像器104は、現像剤が収納された現像容器3を有する。現像容器3に収納される現像剤は、非磁性トナー粒子と磁性キャリア粒子を主成分として備える二成分現像剤である。   The developing device 104 includes a developing container 3 that stores a developer. The developer accommodated in the developing container 3 is a two-component developer including non-magnetic toner particles and magnetic carrier particles as main components.

現像容器3には、現像剤撹拌部材として、第一撹拌搬送スクリュー4aと第二撹拌搬送スクリュー4bが配置される。   In the developing container 3, a first stirring / conveying screw 4 a and a second stirring / conveying screw 4 b are disposed as developer stirring members.

現像容器3の感光体ドラム101と対向する部分は、一部開口している開口部となる。そして、当該開口部から一部露出するように、現像剤担持体5が回転可能に配置される。   A portion of the developing container 3 that faces the photosensitive drum 101 is an opening that is partially open. Then, the developer carrier 5 is rotatably arranged so as to be partially exposed from the opening.

現像剤担持体5の内部には、マグネットロール(磁界発生部材)が固定配置される。マグネットロールは周方向に複数の磁極を有し、現像容器3内の現像剤を磁気力によって引きつけて、現像剤担持体5上に現像剤を担持させる。また、マグネットロールは、感光体ドラム101に対向する現像部において、現像剤の穂立ち(磁気ブラシ)を形成する。   A magnet roll (magnetic field generating member) is fixedly arranged inside the developer carrier 5. The magnet roll has a plurality of magnetic poles in the circumferential direction, and attracts the developer in the developer container 3 by magnetic force so that the developer is carried on the developer carrier 5. In addition, the magnet roll forms developer spikes (magnetic brushes) in the developing unit facing the photosensitive drum 101.

図3に示すように、現像剤担持体5、第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bは相互に平行に配設される。また、現像剤担持体5、第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bは、感光体ドラム101の軸線方向と平行に配設される。   As shown in FIG. 3, the developer carrying member 5, the first stirring and conveying screw 4a, and the second stirring and conveying screw 4b are arranged in parallel to each other. Further, the developer carrying member 5, the first stirring / conveying screw 4 a, and the second stirring / conveying screw 4 b are disposed in parallel to the axial direction of the photosensitive drum 101.

現像剤担持体5の直径は20mmである。第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bは、それぞれ、軸の直径が8mm、スクリュー部の直径が16mmである。   The diameter of the developer carrier 5 is 20 mm. The first stirring and conveying screw 4a and the second stirring and conveying screw 4b each have a shaft diameter of 8 mm and a screw portion diameter of 16 mm.

現像容器3の内部は、隔壁3cによって、第一室である撹拌室3aと第二室である現像室3bに分割される。撹拌室3aと現像室3bは、現像容器3の長手方向両端部(図3中の左端及び右端)において連通している。第一撹拌搬送スクリュー4aは撹拌室3a内に、第二撹拌搬送スクリュー4bは現像室3b内に配設される。   The interior of the developing container 3 is divided by a partition wall 3c into a stirring chamber 3a that is a first chamber and a developing chamber 3b that is a second chamber. The stirring chamber 3a and the developing chamber 3b communicate with each other at both ends in the longitudinal direction of the developing container 3 (left end and right end in FIG. 3). The first stirring and conveying screw 4a is disposed in the stirring chamber 3a, and the second stirring and conveying screw 4b is disposed in the developing chamber 3b.

第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bは、モータの回転によって同じ方向に回転駆動される。この回転により、撹拌室3a内の現像剤は、第一撹拌搬送スクリュー4aによって撹拌されながら図3中左方に移動した後、連通部を介して現像室3b内へと移動する。また、現像室3b内の現像剤は、第二撹拌搬送スクリュー4bによって撹拌されながら図3中右方に移動して、連通部を介して撹拌室3a内に移動する。   The first stirring and conveying screw 4a and the second stirring and conveying screw 4b are rotationally driven in the same direction by the rotation of the motor. By this rotation, the developer in the stirring chamber 3a moves to the left in FIG. 3 while being stirred by the first stirring and conveying screw 4a, and then moves into the developing chamber 3b through the communicating portion. Further, the developer in the developing chamber 3b moves to the right in FIG. 3 while being stirred by the second stirring and conveying screw 4b, and then moves into the stirring chamber 3a through the communicating portion.

つまり、現像剤は、第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bの2本のスクリューによって撹拌されながら現像容器3内を循環して搬送される。   That is, the developer is circulated and conveyed in the developing container 3 while being agitated by two screws, the first agitating and conveying screw 4a and the second agitating and conveying screw 4b.

現像剤中のトナーは、上述のような撹拌搬送によって電荷が付与される。本実施形態では、トナーの補給は、撹拌室3a内での現像剤搬送方向上流端部側の上部に設けられたトナー補給口2から行われる。   The toner in the developer is charged by stirring and transporting as described above. In the present embodiment, the toner is replenished from the toner replenishing port 2 provided in the upper part on the upstream end side in the developer conveying direction in the stirring chamber 3a.

また、撹拌室3a内には、現像剤のトナー濃度(トナーとキャリアとの混合比)を検知するためのトナー濃度検知手段としてインダクタンス検知センサ6が取り付けられる。   In addition, an inductance detection sensor 6 is attached as a toner concentration detection means for detecting the toner concentration of the developer (mixing ratio of toner and carrier) in the stirring chamber 3a.

現像剤担持体5は図2の矢印方向に回転する。この回転によって、現像剤は汲上部5aから汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、規制ブレード7によって塗布される高さを規制されて、感光体ドラム101表面に層状に形成される。   The developer carrier 5 rotates in the direction of the arrow in FIG. By this rotation, the developer is pumped up from the pumping upper part 5a. The height of the developer thus pumped up is regulated by the regulating blade 7 and is formed in a layer on the surface of the photosensitive drum 101.

現像剤担持体5上に層状に形成された現像剤は、感光体ドラム101に対向する現像部に搬送される。現像部にて、現像剤担持体5上の現像剤は、現像剤担持体5内部のマグネットロールの磁気力により穂立ちした状態であり、これは磁気ブラシといわれる。   The developer formed in a layer on the developer carrier 5 is conveyed to a developing unit facing the photosensitive drum 101. In the developing unit, the developer on the developer carrying member 5 is in a state of being spiked by the magnetic force of the magnet roll inside the developer carrying member 5, which is called a magnetic brush.

そして、現像剤担持体5上の磁気ブラシが、現像部において感光体ドラム101の表面に接触又は近接する。このとき、現像バイアス印加電源によりAC電圧とDC電圧とが重畳された現像バイアスが現像剤担持体5に印加されている。   Then, the magnetic brush on the developer carrier 5 contacts or approaches the surface of the photosensitive drum 101 in the developing unit. At this time, a developing bias in which an AC voltage and a DC voltage are superimposed is applied to the developer carrier 5 by a developing bias application power source.

すると、現像剤(トナーとキャリアを有する二成分現像剤)のうちのトナーが、感光体ドラム101上の静電潜像に対して供給される。これにより、静電潜像の画像部にトナーが選択的に付着し、静電潜像がトナー像として現像される。   Then, the toner of the developer (two-component developer having toner and carrier) is supplied to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 101. As a result, the toner selectively adheres to the image portion of the electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is developed as a toner image.

現像されなかった残トナーは、現像部を通過した後、現像容器3内に取込部5bから取り込まれる。取込部5bから取り込まれた残トナーは、現像容器3の現像室3bに戻り、再び循環する。   The residual toner that has not been developed passes through the developing unit and is taken into the developing container 3 from the taking-in unit 5b. The residual toner taken in from the take-in portion 5b returns to the developing chamber 3b of the developing container 3 and circulates again.

上述のような現像動作によって、二成分現像剤中のトナーが消費されるため、現像容器3内の現像剤のトナー濃度は徐々に減少する。すると、トナー濃度を一定に保つためには、補給装置1(トナー補給部)から現像容器3にトナーを補給する必要がある。   Since the toner in the two-component developer is consumed by the developing operation as described above, the toner concentration of the developer in the developing container 3 gradually decreases. Then, in order to keep the toner density constant, it is necessary to replenish toner from the replenishing device 1 (toner replenishing unit) to the developing container 3.

図3に示すように、補給装置1は、現像器104に補給すべきトナーを収納するトナー容器8を有する。トナー容器8の図中下部にはトナー搬送パイプ11がある。トナー搬送パイプ11の図中左端にはパイプトナー排出口9が設けられる。パイプトナー排出口9は、現像器104のトナー補給口2に連結される。また、トナー搬送パイプ11には、パイプトナー排出口9に向けてトナーを搬送するトナー補給スクリュー10(トナー補給部材)が設けられる。   As shown in FIG. 3, the replenishing device 1 includes a toner container 8 that stores toner to be replenished to the developing device 104. A toner transport pipe 11 is provided at the lower portion of the toner container 8 in the figure. A pipe toner discharge port 9 is provided at the left end of the toner transport pipe 11 in the drawing. The pipe toner discharge port 9 is connected to the toner supply port 2 of the developing device 104. Further, the toner conveying pipe 11 is provided with a toner replenishing screw 10 (toner replenishing member) that conveys toner toward the pipe toner discharge port 9.

トナー補給スクリュー10は、モーター14(駆動部)によって回転される。モーター14の回転回数又は回転時間は、現像器104が要求しているトナーの量に応じて設定される。設定された回転回数又は回転時間に到達すると、モーター14の回転は停止する。これによって、現像器104が要求しただけの量のトナーを、現像容器3に対して補給する。   The toner replenishing screw 10 is rotated by a motor 14 (drive unit). The number of rotations or the rotation time of the motor 14 is set according to the amount of toner requested by the developing device 104. When the set number of rotations or rotation time is reached, the rotation of the motor 14 stops. As a result, the developer container 3 is replenished with an amount of toner required by the developing device 104.

このとき、それぞれのトナー補給スクリュー10の大きさに応じて、1回転当たり又は単位時間当たりのトナーの搬送量があらかじめ定数化されている。このため、要求量に応じて回転回数又は回転時間を算出する制御が可能になっている。   At this time, according to the size of each toner replenishing screw 10, the toner conveyance amount per rotation or unit time is set in advance. For this reason, the control which calculates the frequency | count of rotation or rotation time according to request | requirement amount is attained.

ここで、トナー補給スクリュー10によるトナーの搬送量は、トナー補給スクリュー10の回転回数に比例する。このため、回転時間で設定するためには、トナー補給スクリュー10のモーター14がスクリューを常に一定の速度で回転可能であることが前提となる。   Here, the amount of toner transported by the toner supply screw 10 is proportional to the number of rotations of the toner supply screw 10. Therefore, in order to set the rotation time, it is assumed that the motor 14 of the toner supply screw 10 can always rotate the screw at a constant speed.

また、スクリューの回転回数をカウントするカウント手段を設けていれば好ましい。そうすると、スクリューの回転速度は一定であってもなくても回転回数で設定することが可能だからである。   Moreover, it is preferable if a counting means for counting the number of rotations of the screw is provided. This is because the rotational speed of the screw can be set by the number of rotations, whether it is constant or not.

更に、トナー補給スクリュー10によって補給されるトナー量は、mg単位ではなく、ある程度まとまった量、数10mg〜数100mgを単位として、補給動作させる方が安定する。   Furthermore, the amount of toner replenished by the toner replenishing screw 10 is more stable when the replenishing operation is performed in units of a certain amount, a few tens of mg to a few hundreds of mg, rather than a unit of mg.

また、トナー補給スクリュー10を用いて補給トナーを搬送するので、トナー補給スクリュー10の位相により、スクリュー回転角度に対するトナー補給量が異なる。そこで、トナー補給スクリュー10の位相位置による補給トナー量のばらつきを低減するため、補給スクリューの1回転をトナー補給の基本単位として補給する制御とした。   Further, since the replenishment toner is conveyed using the toner replenishment screw 10, the amount of toner replenishment with respect to the screw rotation angle varies depending on the phase of the toner replenishment screw 10. Therefore, in order to reduce the variation in the amount of replenished toner due to the phase position of the toner replenishing screw 10, the replenishment control is performed so that one rotation of the replenishing screw is used as a basic unit of toner replenishment.

トナー補給スクリュー10の1回転でのトナー補給を補給中心値Tbとする。本実施形態の構成においては、トナー補給スクリュー10の回転速度は120rpm、補給中心値Tbが約0.1gとなるように補給されるようなトナー補給スクリュー10の形状および配置制御とした。   The toner replenishment in one rotation of the toner replenishment screw 10 is defined as a replenishment center value Tb. In the configuration of the present embodiment, the shape and arrangement of the toner supply screw 10 are controlled such that the rotation speed of the toner supply screw 10 is 120 rpm and the supply center value Tb is supplied to be about 0.1 g.

図1に示すように、感光体ドラム101は、記録材P又は中間転写ベルト121と接しているため、常に回転している。一方、現像器104内の第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bは、現像剤の劣化を最小限にするため、作像動作中の必要な時間だけしか回転させないことが一般的である。   As shown in FIG. 1, since the photosensitive drum 101 is in contact with the recording material P or the intermediate transfer belt 121, it always rotates. On the other hand, the first stirring and conveying screw 4a and the second stirring and conveying screw 4b in the developing device 104 are generally rotated only for a necessary time during the image forming operation in order to minimize the deterioration of the developer. is there.

なお、もし、図3に示す第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bが停止した状態で、トナー容器8から現像器104へトナーを補給する動作を行うと、補給されたトナーがトナー補給口2付近で停滞することがある。すると、トナーの詰まりや現像器104内のT/Dの不均一の原因となる。   If the operation of replenishing toner from the toner container 8 to the developing device 104 is performed in a state where the first agitating / conveying screw 4a and the second agitating / conveying screw 4b shown in FIG. There may be a stagnation near the supply port 2. Then, clogging of toner and T / D non-uniformity in the developing device 104 are caused.

この詰まりの現象を予防するため、現像器104内の第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bが回転している状態で、トナー容器8から現像器104へトナーを補給する動作を行う必要がある。よって、トナー補給可能タイミングは、第一撹拌搬送スクリュー4a、第二撹拌搬送スクリュー4bが駆動している時のみとなる。   In order to prevent this clogging phenomenon, an operation of replenishing toner from the toner container 8 to the developing device 104 is performed while the first stirring and conveying screw 4a and the second stirring and conveying screw 4b in the developing device 104 are rotating. There is a need. Therefore, the toner replenishment possible timing is only when the first agitating and conveying screw 4a and the second agitating and conveying screw 4b are driven.

本実施形態では、現像容器3内には200gの現像剤が入っており、画像形成で使用したトナー量を補給することにより現像剤量はほぼ200gに保たれている。   In this embodiment, 200 g of developer is contained in the developing container 3, and the amount of developer is maintained at approximately 200 g by replenishing the amount of toner used in image formation.

(2成分現像剤)
本実施形態の現像器104の現像容器3に収容される、トナーとキャリアからなる2成分現像剤について詳しく説明する。
(Two-component developer)
The two-component developer composed of toner and carrier that is accommodated in the developing container 3 of the developing device 104 of the present embodiment will be described in detail.

トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有する。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は4μm以上、10μm以下が好ましい。より好ましくは8μm以下であることが好ましい。本実施形態におけるトナーの体積平均粒径が6μmで8μm以上の粒径のトナーが全体の10%、9μm以上の粒径のトナーが全体の3%存在するとする。   The toner includes colored resin particles containing a binder resin, a colorant, and, if necessary, other additives, and colored particles to which an external additive such as colloidal silica fine powder is externally added. The toner is a negatively chargeable polyester resin, and the volume average particle size is preferably 4 μm or more and 10 μm or less. More preferably, it is 8 μm or less. In this embodiment, it is assumed that the toner having a volume average particle diameter of 6 μm and a particle diameter of 8 μm or more is 10% of the whole, and that a toner having a particle diameter of 9 μm or more is 3% of the whole.

キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が20〜60μm、好ましくは30〜50μmであり、抵抗率が10Ωcm以上、好ましくは10Ωcm以上である。本実施形態では10Ωcmのものを用いた。 As the carrier, for example, surface-oxidized or non-oxidized iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, rare earth and other metals, and their alloys, or oxide ferrite can be preferably used. The production method is not particularly limited. The carrier has a weight average particle diameter of 20 to 60 μm, preferably 30 to 50 μm, and a resistivity of 10 7 Ωcm or more, preferably 10 8 Ωcm or more. In this embodiment, 10 8 Ωcm is used.

尚、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、SD−2000シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置(シスメックス社製)を使用した。測定方法は以下に示す通りである。   Note that the volume average particle diameter of the toner used in this embodiment was measured by the following apparatus and method. As a measuring device, an SD-2000 sheath flow electric resistance type particle size distribution measuring device (manufactured by Sysmex Corporation) was used. The measuring method is as follows.

即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した1%NaCl水溶液の電解水溶液100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1ml加え、測定試料を0.5〜50mg加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行なう。上記のSD−2000シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて2〜40μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。   That is, 0.1 ml of surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of 1% NaCl aqueous electrolytic solution prepared using primary sodium chloride, and 0.5 to 50 mg of a measurement sample is added. Add. The electrolytic aqueous solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes. Using the SD-2000 sheath flow electric resistance type particle size distribution measuring apparatus, the particle size distribution of 2 to 40 μm particles is measured using a 100 μm aperture as an aperture to obtain a volume average distribution. The volume average particle diameter is obtained from the volume average distribution thus obtained.

また、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積4cm、電極間間隔0.4cmのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に1kgの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧E(V/cm)を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。 In addition, a sandwich type cell having a measurement electrode area of 4 cm 2 and an interelectrode spacing of 0.4 cm was used as the carrier resistivity used in this embodiment. Measurement was performed by applying an applied voltage E (V / cm) between the two electrodes to one electrode under a pressure of 1 kg and obtaining the carrier resistivity from the current flowing in the circuit.

(飛散量測定方法)
上述の構成により、現像剤は、汲上部5aや取込部5bを通る過程で、現像器104の内外を行き来する。ここで、現像器104の内外には圧力差があり、現像剤担持体5にはその回転による遠心力が働いている。この圧力差や遠心力は、現像剤が飛散してしまう要因となりうる。
(Scattering amount measuring method)
With the above-described configuration, the developer moves back and forth inside and outside the developing unit 104 in the process of passing through the drawing upper part 5a and the intake part 5b. Here, there is a pressure difference between the inside and outside of the developing device 104, and a centrifugal force due to the rotation acts on the developer carrier 5. This pressure difference and centrifugal force can cause the developer to scatter.

次に、本実施形態で用いた飛散量の測定方法について説明する。飛散量の測定にはAPS(Air Partile Sizer)を用いた。APSは空気を吸いその中の粒子を加速させ、その速度から粒径を算出して気体中に存在する粒子の粒径と個数を測定する。検出可能粒子はμmオーダーで20μmまでであり、2〜10μmの粒度分布を持つトナーの検出に適している。   Next, a method for measuring the amount of scattering used in this embodiment will be described. APS (Air Partile Sizer) was used for the measurement of the amount of scattering. The APS sucks air, accelerates the particles therein, calculates the particle size from the velocity, and measures the particle size and number of particles present in the gas. The detectable particles are on the order of μm up to 20 μm and are suitable for detecting toner having a particle size distribution of 2 to 10 μm.

図4は飛散量測定の構成の概略説明図である。現像器104からの飛散トナーの量を測定する際には、図4に示すように、現像器のみを回転できる治具にセットし、現像器が回転する空間を覆う。このとき、空気の通り孔は覆わないため、空気は内部に入り込み、内部に取り込まれた空気が、内部に設置されたファンを安定して流れるようにした。   FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of the structure of the scattering amount measurement. When measuring the amount of toner scattered from the developing unit 104, as shown in FIG. 4, only the developing unit is set on a jig that can rotate, and the space where the developing unit rotates is covered. At this time, since the air passage hole is not covered, the air enters the inside, and the air taken in the inside stably flows through the fan installed inside.

この状態で一定時間現像器を空回転する。そして、同時に空気の出口をAPSで吸引させ続け、単位時間あたりに現像器から飛散したトナーの量と粒径を測定した。この時、飛散トナーを全て吸いきるために現像器の空回転を止めた後もAPSの吸引量がほぼ0になるまで計測は続けた。   In this state, the developing unit is idled for a predetermined time. At the same time, the air outlet was continuously sucked with APS, and the amount and particle size of the toner scattered from the developing unit per unit time were measured. At this time, the measurement was continued until the suction amount of APS became almost zero even after the idling of the developing device was stopped to suck all scattered toner.

この方法で測定した飛散量と現像器周辺の汚れとの関係を調べると約2500個/min以下の飛散量であれば、作業者が触れてもトナーが付着しないことがわかった。   Examining the relationship between the amount of scattering measured by this method and the stain around the developing unit, it was found that if the amount of scattering was about 2500 / min or less, the toner would not adhere even if the operator touched it.

(画像形成時の印加電圧とトナーの粒度分布)
次に本実施形態における画像形成時の現像剤担持体5と感光体ドラム101への印加電圧と、現像されるトナーの粒径について説明する。
(Applied voltage and toner particle size distribution during image formation)
Next, the voltage applied to the developer carrying member 5 and the photosensitive drum 101 during image formation in the present embodiment and the particle size of the toner to be developed will be described.

画像形成中には、図2に示すように、現像バイアス電源部22から、現像剤担持体5に現像バイアスが印加される。現像剤担持体5に印加される現像バイアスVdcは、−550VのDC電圧に、1300Hz、1600Vpp、50%DutyのAC電圧を重畳したものである。   During image formation, as shown in FIG. 2, a developing bias is applied to the developer carrier 5 from the developing bias power supply unit 22. The developing bias Vdc applied to the developer carrying member 5 is obtained by superimposing a DC voltage of −550V with an AC voltage of 1300 Hz, 1600 Vpp, and 50% duty.

DC電圧にAC電圧を重畳することにより、補給トナーの粒径分布よりも微粉よりの粒度分布で、トナーを現像に供することができる。すると、画像のドット再現性の良化、微粉トナーのキャリア付着による帯電性能の低減を抑制できる。   By superimposing the AC voltage on the DC voltage, the toner can be used for development with a particle size distribution of finer powder than that of the replenished toner. Then, the dot reproducibility of the image can be improved, and the reduction in charging performance due to the carrier adhesion of the fine toner can be suppressed.

参考までに、図5にDC電圧にAC電圧を重畳した場合としていない場合の現像バイアスの波形を示す。図5は第1実施形態の現像バイアスの波形を説明する図である。   For reference, FIG. 5 shows a developing bias waveform when the AC voltage is not superimposed on the DC voltage. FIG. 5 is a diagram illustrating the waveform of the developing bias according to the first embodiment.

感光体ドラム101は、Vd=−700Vに帯電され、かぶり取りバイアスVback=−150Vに設定される。感光体ドラム101をレーザー露光によって潜像コントラストVcont=0〜+300Vに調整され、現像剤担持体5上のトナーが感光体ドラム101に現像される。   The photosensitive drum 101 is charged to Vd = −700 V, and the fog removal bias Vback is set to −150 V. The photosensitive drum 101 is adjusted to a latent image contrast Vcont = 0 to +300 V by laser exposure, and the toner on the developer carrier 5 is developed on the photosensitive drum 101.

図6は第1実施形態の現像バイアスと現像されるトナーの粒度分布を示すグラフである。具体的には、現像バイアスVdcにAC電圧を重畳した時としていない時の感光体ドラム上に現像されたトナーの粒度分布を示す。   FIG. 6 is a graph showing the development bias and the particle size distribution of the developed toner according to the first embodiment. Specifically, the particle size distribution of the toner developed on the photosensitive drum when the AC voltage is not superimposed on the developing bias Vdc is shown.

感光体ドラム上のトナーの粒径は、電場と音響場を同時に形成させた検知部(測定部)に試料粒子を導入し、レーザードップラー法で粒子の移動速度を測定して、粒径と帯電量を測定する装置で測定した。   The particle size of the toner on the photosensitive drum is determined by introducing the sample particles into a detection unit (measurement unit) that simultaneously forms an electric field and an acoustic field, and measuring the particle moving speed by the laser Doppler method. The amount was measured with an apparatus for measuring the amount.

図6に示すように、感光体ドラム上に現像されるトナーの粒径は、現像バイアスVdcにDC電圧のみを用いるほうが大きくなる。具体的には、体積平均粒径はAC+DCで5.79μm、DCで6.50μmである。これは、トナーの帯電量は粒径に反比例するため、微粉ほどトナーとキャリアの間の静電付着力が大きく、DC電圧だけでは現像しにくいからである。   As shown in FIG. 6, the particle size of the toner developed on the photosensitive drum is larger when only the DC voltage is used as the developing bias Vdc. Specifically, the volume average particle diameter is 5.79 μm for AC + DC and 6.50 μm for DC. This is because the charge amount of the toner is inversely proportional to the particle size, so that the finer powder has a larger electrostatic adhesion between the toner and the carrier, and development is difficult with only the DC voltage.

図7は第1実施形態の耐久によるトナー粒度分布の推移を示すグラフである。具体的には、DC吐き出し動作(後述)を実施せずに5%Dutyの画像を20万枚印字した時の現像器104内のトナーの粒度分布の推移を示した実験データである。図7に示すように、耐久すると粒径が大きいほうにシフトしていることがわかる。   FIG. 7 is a graph showing the transition of the toner particle size distribution according to the durability of the first embodiment. Specifically, it is experimental data showing the transition of the particle size distribution of the toner in the developing device 104 when 200,000 images of 5% Duty are printed without performing the DC discharge operation (described later). As shown in FIG. 7, it can be seen that the particle size is shifted to the larger when it is durable.

次にこの時の飛散量の推移を説明する。図8は第1実施形態の耐久によるトナー飛散量の推移を示すグラフである。図8に示すように、印字枚数の増加と共に飛散量は増加する。そして、20万枚耐久後は、1分間に約12700個のトナーが飛散している。   Next, the transition of the scattering amount at this time will be described. FIG. 8 is a graph showing the change in the amount of toner scattering due to the durability of the first embodiment. As shown in FIG. 8, the amount of scattering increases as the number of printed sheets increases. After the endurance of 200,000 sheets, about 12700 toners are scattered per minute.

この状態からDC吐き出し動作を実行した直後の飛散量と飛散トナーの平均粒径を説明する。図9は第1実施形態のDC吐き出し動作前後の飛散量を示すグラフである。   The scattering amount immediately after the DC discharge operation is executed from this state and the average particle size of the scattering toner will be described. FIG. 9 is a graph showing the amount of scattering before and after the DC discharge operation of the first embodiment.

図9に示す実験においては、消費したトナー量は約0.6gで、飛散量は7500個/minに減少した。飛散トナーの平均粒径も減少している。このように、粗粉側の飛散しやすいトナーを選択的に吐き出すことによって、飛散量が減少した。この減少量の比率から、飛散量を2500個/min以下にするために必要な吐き出し量は約2gである。上記の実験において20万枚印字間に約3000gのトナーを消費したため、そのうちの約0.07%を吐き出すことで、飛散量の低減に効果があることがわかった。   In the experiment shown in FIG. 9, the consumed toner amount was about 0.6 g, and the scattering amount was reduced to 7500 particles / min. The average particle size of the scattered toner is also reduced. In this way, the amount of scattering was reduced by selectively discharging the toner that easily scatters on the coarse powder side. From the ratio of the reduction amount, the discharge amount necessary to reduce the scattering amount to 2500 pieces / min or less is about 2 g. In the above experiment, about 3000 g of toner was consumed during printing 200,000 sheets, and it was found that about 0.07% of the toner was discharged, and the amount of scattering was effective.

(トナー補給制御)
次に本実施形態におけるトナー補給制御について説明する。本実施形態では従来と同様のビデオカウント方式とインダクタンス方式を併用した補給制御を行う。
(Toner supply control)
Next, toner replenishment control in this embodiment will be described. In the present embodiment, replenishment control is performed using both the video count method and the inductance method, which are the same as the conventional one.

図10はビデオカウント値とトナー消費量の換算テーブルの説明図である。具体的には、ビデオカウント値とトナー消費量Tvの関係を示す。   FIG. 10 is an explanatory diagram of a conversion table of video count values and toner consumption. Specifically, the relationship between the video count value and the toner consumption amount Tv is shown.

図10に示すように、ビデオカウント値に比例してトナー消費量が増大することが分かる。ビデオカウント方式では、画像比率から算出されるトナー消費量と実際に消費されるトナー消費量に差分が生じると、現像装置内のトナー濃度が増減する。   As shown in FIG. 10, it can be seen that the toner consumption increases in proportion to the video count value. In the video count method, if there is a difference between the toner consumption calculated from the image ratio and the toner consumption actually consumed, the toner density in the developing device increases or decreases.

図11はトナー濃度の差分と必要トナー補給量の換算テーブルの説明図である。具体的には、インダクタンス方式における、トナー濃度と必要トナー補給量の換算テーブルの説明図である。   FIG. 11 is an explanatory diagram of a conversion table for the difference in toner density and the necessary toner supply amount. Specifically, it is an explanatory diagram of a conversion table of toner density and necessary toner replenishment amount in the inductance method.

図11に示すように、目標のトナー濃度と検出されたトナー濃度の差をΔTDとし、補給トナー量への換算率、つまりトナー濃度フィードバック率(FB率)をαとする。すると、インダクタンス方式におけるトナー補給量Ttdは、Ttd=α×ΔTDで表わせられる。   As shown in FIG. 11, the difference between the target toner density and the detected toner density is ΔTD, and the conversion rate to the replenished toner amount, that is, the toner density feedback rate (FB rate) is α. Then, the toner replenishment amount Ttd in the inductance method is represented by Ttd = α × ΔTD.

トナー濃度が目標値よりも低い場合においては、必要トナー量を補給する。一方、トナー濃度が目標値より高ければ、トナー過剰とみなし、補給量から減ずる。   When the toner density is lower than the target value, the necessary toner amount is replenished. On the other hand, if the toner density is higher than the target value, it is considered that the toner is excessive, and is reduced from the replenishment amount.

補給量と消費量に差分が生じた場合、或いは所定の補給量が補給できなかった場合において、トナー補給量Ttdを次回の補給に持ち越す。   When there is a difference between the supply amount and the consumption amount, or when the predetermined supply amount cannot be supplied, the toner supply amount Ttd is carried over to the next supply.

本実施形態における補給動作は、次の補給単位に基づいて行われる。すなわち、トナー消費量Tvとトナー補給量Ttdの和(T=Tv+Ttd)を、トナー補給の基本単位(補給スクリューの1回転あたりの補給量:本実施形態では0.1g)で除算した商を補給単位とする。   The replenishment operation in the present embodiment is performed based on the next replenishment unit. That is, a quotient obtained by dividing the sum of the toner consumption amount Tv and the toner replenishment amount Ttd (T = Tv + Ttd) by the basic unit of toner replenishment (replenishment amount per rotation of the replenishment screw: 0.1 g in this embodiment) is replenished. Unit.

(制御部)
図12は第1実施形態の制御部のブロック図である。図12に示すように、制御部20は、CPU12、トナー補給量算出部15、ROM16、RAM17、画像比率算出部18、トナー消費量算出部19を有する。
(Control part)
FIG. 12 is a block diagram of the control unit of the first embodiment. As shown in FIG. 12, the control unit 20 includes a CPU 12, a toner supply amount calculation unit 15, a ROM 16, a RAM 17, an image ratio calculation unit 18, and a toner consumption amount calculation unit 19.

まず、外部入力端末或いは原稿読取装置で読み取られた画像信号から、画像比率算出部18によって各色の画像比率が算出される。そして、トナー消費量算出部19において、画像比率算出部18で算出された画像比率とインダクタンス検知センサ6の検知濃度に基づいて、トナー消費量Tvを算出する。   First, the image ratio calculation unit 18 calculates the image ratio of each color from the image signal read by the external input terminal or the document reading apparatus. Then, the toner consumption amount calculation unit 19 calculates the toner consumption amount Tv based on the image ratio calculated by the image ratio calculation unit 18 and the detection density of the inductance detection sensor 6.

RAM17に記憶されている前回の補給量が足りず、持ち越されたトナー補給量Ttdと算出されたトナー消費量Tvの和が、ROM16に記憶された補給スクリューの1回転あたりの補給量に達した場合、次のように制御する。なお、本実施形態では、トナー補給の基本単位として、0.1gを1単位とする。そして、上記の場合、トナー補給量算出部15において、必要なトナー補給量を補給するための補給信号をCPU12に入力する。   The previous replenishment amount stored in the RAM 17 is insufficient, and the sum of the carried toner replenishment amount Ttd and the calculated toner consumption amount Tv reaches the replenishment amount per rotation of the replenishment screw stored in the ROM 16. In this case, control is performed as follows. In this embodiment, 0.1 g is set as one unit as a basic unit for toner supply. In the above case, the toner supply amount calculation unit 15 inputs a supply signal for supplying the necessary toner supply amount to the CPU 12.

次に、CPU12は、補給信号とRAM17に記憶されている前回の画像形成終了時のモーター14の駆動ギア列の状態から、補給する画像形成ステーションの順序を決定する。そして、モーター14を駆動することによって、補給動作を行う。RAM17は、前回補給終了時のモーター14の駆動ギア列の状態と、前回の消費量と補給量の差分と積算補給量を記憶する。   Next, the CPU 12 determines the order of the image forming stations to be replenished from the replenishment signal and the state of the drive gear train of the motor 14 at the end of the previous image formation stored in the RAM 17. Then, the replenishment operation is performed by driving the motor 14. The RAM 17 stores the state of the drive gear train of the motor 14 at the end of the previous supply, the difference between the previous consumption amount and the supply amount, and the integrated supply amount.

本実施形態では、画像形成を行うごとに、ビデオカウント方式とインダクタンス方式を併用して補給をする。このようにして、現像容器3内のトナー濃度を一定に保ったまま画像形成を行う。   In this embodiment, each time image formation is performed, replenishment is performed using both the video count method and the inductance method. In this way, image formation is performed while the toner density in the developing container 3 is kept constant.

(DC吐き出し動作)
本実施形態においては、非画像形成時に現像バイアスVdcをDC電圧のみで印加して、感光体ドラム101上に飛散しやすい粗粉トナーを選択的に吐き出すトナー吐出制御モードを有する。トナーの消費、補給による入れ替えが多いほど、現像器104内の現像剤中のトナーの粒度分布は、補給トナーと比べて粗粉よりになる。このため、DC吐き出し動作の時間やタイミングは、トナー補給量に応じて制御する。
(DC discharge operation)
The present embodiment has a toner discharge control mode in which a developing bias Vdc is applied only with a DC voltage during non-image formation, and coarse powder toner that easily scatters on the photosensitive drum 101 is selectively discharged. The more the toner is replaced due to consumption and replenishment, the more the particle size distribution of the toner in the developer in the developing device 104 becomes coarser than the replenished toner. For this reason, the time and timing of the DC discharge operation are controlled according to the toner replenishment amount.

本実施形態では、A4紙に100%Dutyの画像を印字すると、0.3gのトナーを消費するとする。補給されたトナー量の約0.07%をDC電圧によって吐き出すと、飛散量低減に高い効果がある。積算補給量が22.5gをしきい値として0.015g、つまり100%Dutyで297mm×10mmのトナー量を吐き出すとする。   In the present embodiment, when a 100% duty image is printed on A4 paper, 0.3 g of toner is consumed. If about 0.07% of the replenished toner amount is discharged by the DC voltage, it is highly effective in reducing the amount of scattering. Assume that the cumulative supply amount is 0.015 g with a threshold value of 22.5 g, that is, a toner amount of 297 mm × 10 mm is discharged at 100% duty.

なお、吐き出し量はこの値に限らず、補給量の0.01%から10%の範囲であればよい。吐き出し量が大きいほど飛散低減には効果的であるが、トナー消費量が増加してしまうため、0.01%から1%がより好ましい。同様に、補給積算量のしきい値は、上述の値に限るものではない。すなわち、補給積算量は、10gから1000gの範囲であればよく、より好ましくは10gから100gがよい。   The discharge amount is not limited to this value, and may be in the range of 0.01% to 10% of the supply amount. The larger the discharge amount, the more effective the reduction of scattering is. However, since the toner consumption increases, 0.01% to 1% is more preferable. Similarly, the threshold value of the replenishment integrated amount is not limited to the above-described value. That is, the replenishment integrated amount may be in the range of 10 g to 1000 g, and more preferably 10 g to 100 g.

次に、本実施形態におけるDC吐き出し動作の詳細を説明する。図13は第1実施形態のDCトナー吐き出し動作のフローチャートである。   Next, details of the DC discharge operation in the present embodiment will be described. FIG. 13 is a flowchart of the DC toner discharging operation of the first embodiment.

図13に示すように、画像形成動作は、現像バイアスにDC電圧にAC電圧を重畳させて行う(S101)。画像形成終了後(S102)、エンジンコントローラ21はRAM17に記憶された積算補給量を確認する(S103)。ここで、積算補給量が22.5g以上だった場合、DC電圧を用いて0.015g分のトナー吐き出し動作を実行する(S104)。   As shown in FIG. 13, the image forming operation is performed by superimposing the AC voltage on the DC voltage on the developing bias (S101). After completion of image formation (S102), the engine controller 21 confirms the integrated replenishment amount stored in the RAM 17 (S103). Here, when the integrated replenishment amount is 22.5 g or more, the toner discharge operation for 0.015 g is executed using the DC voltage (S104).

この時、RAM17に記憶された積算補給量から22.5g引いた数を新たに記憶させて終了する(S105)。S103において積算補給量が22.5g未満だった場合、そのまま終了する。   At this time, the number obtained by subtracting 22.5 g from the accumulated replenishment amount stored in the RAM 17 is newly stored, and the process ends (S105). If the accumulated replenishment amount is less than 22.5 g in S103, the process ends as it is.

図14は第1実施形態の画像形成時と吐き出し動作時の現像バイアスを示す図である。具体的には、トナー吐き出し動作を実行する時の現像剤担持体5と感光体ドラム101に印加する電圧を示す。   FIG. 14 is a diagram illustrating the developing bias at the time of image formation and discharging operation according to the first embodiment. Specifically, the voltage applied to the developer carrier 5 and the photosensitive drum 101 when the toner discharging operation is executed is shown.

以上のように、現像剤担持体5に交流電圧を用いて画像形成を行う画像形成装置において、非画像形成時にDC電圧を用いて現像器104内の飛散しやすい粗粉トナーを選択的に吐き出す。これにより、現像器104内に現像剤のトナー粒度分布を均一に保つと同時に、飛散トナーを低減する。よって、画像形成装置本体内の汚染による画像品質低下を防止するとともに、現像開口周辺を汚してメンテナンス時に作業者に付着することを防止する。   As described above, in the image forming apparatus that forms an image on the developer carrier 5 using an AC voltage, the coarse powder toner that easily scatters in the developing device 104 is selectively discharged using a DC voltage during non-image formation. . As a result, the toner particle size distribution of the developer is kept uniform in the developing device 104, and at the same time, scattered toner is reduced. Accordingly, it is possible to prevent the image quality from being deteriorated due to contamination in the image forming apparatus main body, and to prevent the periphery of the developing opening from becoming dirty and adhering to the operator during maintenance.

〔第2実施形態〕
以下に第2実施形態の説明をする。なお、本実施形態の装置の基本構成も第1実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは第1実施形態と異なる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
[Second Embodiment]
The second embodiment will be described below. The basic configuration of the apparatus according to the present embodiment is also the same as that of the first embodiment, and thus redundant description is omitted. Here, a configuration different from that of the first embodiment will be described. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above.

第1実施形態においては、現像器104内へのトナー補給量に応じてDC電圧を用いたトナー吐き出しを行い、トナー粒度分布を均一にして飛散量を低減した。しかし、実際の飛散量は、図8に示したように、印字枚数が所定値を超えると急激に増加する。これは、印字枚数が多くなると、キャリア劣化によるトナー帯電量が低下してキャリアとトナーの静電的付着が弱くなるためである。   In the first embodiment, toner discharge using a DC voltage is performed in accordance with the amount of toner replenished into the developing device 104, the toner particle size distribution is made uniform, and the amount of scattering is reduced. However, as shown in FIG. 8, the actual scattering amount increases rapidly when the number of printed sheets exceeds a predetermined value. This is because as the number of printed sheets increases, the toner charge amount due to carrier deterioration decreases and the electrostatic adhesion between the carrier and the toner becomes weak.

そこで、第2実施形態では、印字枚数に応じてDC吐き出し動作の頻度を変える。具体的には、総印字枚数からDC吐き出しを実行する積算補給量のしきい値を決定して、このしきい値に基づいて吐き出し動作を行う。これにより、飛散しにくい状態においては、吐き出し動作によるトナー消費を抑えることができる。   Therefore, in the second embodiment, the frequency of the DC discharge operation is changed according to the number of printed sheets. Specifically, a threshold value of the integrated replenishment amount for executing DC discharge is determined from the total number of printed sheets, and the discharge operation is performed based on this threshold value. As a result, in a state where it is difficult to scatter, toner consumption due to the discharging operation can be suppressed.

図15は第2実施形態の総印字枚数と積算補給量のしきい値を示す図表である。図16は第2実施形態のDCトナー吐き出し動作のフローチャートである。   FIG. 15 is a chart showing the total number of printed sheets and the threshold value of the integrated replenishment amount according to the second embodiment. FIG. 16 is a flowchart of the DC toner discharging operation of the second embodiment.

図15に示すように、ある総印字枚数に達するごとに、DC吐き出しを実行する積算補給量のしきい値を小さくしていく。図15の積算補給量のしきい値は、必ずしもこの値に限定されるものではないが、印字枚数が10万枚以上から比例して飛散量が大きく増加していることから決定した。なお、エンジンコントローラ21は、図15の表のしきい値を記録したROM16に繋がっている。   As shown in FIG. 15, every time the total number of printed sheets is reached, the threshold of the integrated replenishment amount for executing the DC discharge is decreased. The threshold value of the integrated replenishment amount in FIG. 15 is not necessarily limited to this value, but is determined because the amount of scattering greatly increases in proportion to the number of printed sheets from 100,000 or more. The engine controller 21 is connected to the ROM 16 that records the threshold values in the table of FIG.

図16のフローチャートを用いて、次に手順を説明する。図16に示すように、画像形成動作は、現像バイアスにDC電圧にAC電圧を重畳させて行う(S201)。画像形成終了後(S202)、総印字枚数から積算補給量のしきい値Xが決定する(S203)。   Next, the procedure will be described with reference to the flowchart of FIG. As shown in FIG. 16, the image forming operation is performed by superimposing the AC voltage on the development bias and the DC voltage (S201). After completion of image formation (S202), the threshold value X of the integrated replenishment amount is determined from the total number of printed sheets (S203).

エンジンコントローラ21は、RAM17に記憶された積算補給量を確認する(S204)。積算補給量がXg以上だった場合、DC電圧を用いて0.015g分のトナー吐き出し動作を実行する(S205)。この時、RAM17に記憶された積算補給量からXg引いた数を新たに記憶させて終了する。(S206)。   The engine controller 21 confirms the integrated replenishment amount stored in the RAM 17 (S204). When the integrated replenishment amount is Xg or more, the toner discharge operation for 0.015 g is executed using the DC voltage (S205). At this time, the number obtained by subtracting Xg from the accumulated replenishment amount stored in the RAM 17 is newly stored, and the process ends. (S206).

一方、S204において積算補給量がXg未満だった場合、そのまま終了する。   On the other hand, if the integrated replenishment amount is less than Xg in S204, the processing is terminated as it is.

以上のような動作を行うことにより、総印字枚数が増え、トナーの帯電量が低下して、トナーが飛散しやすくなった場合でも、飛散トナーを低減することができる。これにより、画像形成装置本体内の汚染による画像品質低下を防止し、現像開口周辺を汚してメンテナンス時に作業者に付着することを防止することができる。   By performing the operation as described above, even when the total number of printed sheets increases and the charge amount of the toner decreases and the toner easily scatters, the scattered toner can be reduced. Thereby, it is possible to prevent the image quality from being deteriorated due to contamination in the image forming apparatus main body, and to prevent the periphery of the developing opening from becoming dirty and adhering to the operator during maintenance.

1…補給装置
2…トナー補給口
3…現像容器
5…現像剤担持体
8…トナー容器
12…CPU
15…トナー補給量算出部
16…ROM
17…RAM
18…画像比率算出部
19…トナー消費量算出部
20…制御部
21…エンジンコントローラ
22…現像バイアス電源部
101…感光体ドラム
104…現像器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Replenishment apparatus 2 ... Toner replenishment port 3 ... Developer container 5 ... Developer carrier 8 ... Toner container 12 ... CPU
15 ... Toner replenishment amount calculation unit 16 ... ROM
17 ... RAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 ... Image ratio calculation part 19 ... Toner consumption calculation part 20 ... Control part 21 ... Engine controller 22 ... Development bias power supply part 101 ... Photoconductor drum 104 ... Developer

Claims (5)

像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、画像形成時に前記現像剤担持体にAC電圧を印加する制御部と、を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記像担持体による非画像形成時において、DC電圧のみで現像バイアスを印加することで前記現像剤担持体から前記像担持体へトナーを吐き出すトナー吐出制御モードを有することを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus comprising: an image carrier; a developer carrier that supplies a developer to the image carrier; and a controller that applies an AC voltage to the developer carrier during image formation.
The controller has a toner discharge control mode in which toner is discharged from the developer carrier to the image carrier by applying a development bias only with a DC voltage during non-image formation by the image carrier. An image forming apparatus.
前記現像剤担持体にトナーを供給する現像器と、
前記現像器に補給すべきトナーを収容するトナー容器と、
前記トナー容器に収容されているトナーを前記現像器に補給するトナー補給部と、を有し、
前記制御部による前記トナー吐出制御モードは、前記トナー容器から前記現像器に補給したトナーの量に応じて粗粉トナーの消費量を制御するために行われることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
A developer for supplying toner to the developer carrier;
A toner container for storing toner to be replenished in the developing unit;
A toner replenishing unit for replenishing the toner contained in the toner container to the developing device,
2. The image according to claim 1, wherein the toner discharge control mode by the control unit is performed to control a consumption amount of coarse toner according to an amount of toner replenished from the toner container to the developing device. Forming equipment.
前記制御部による前記トナー吐出制御モードは、印字枚数が所定値に達した場合に行われることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner discharge control mode by the control unit is performed when the number of printed sheets reaches a predetermined value. 前記制御部は、前記画像形成時において、前記現像剤担持体に対してDC電圧にAC電圧を重畳して印加することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。   4. The control unit according to claim 1, wherein the control unit applies an AC voltage superimposed on a DC voltage to the developer carrying member during the image formation. 5. Image forming apparatus. 前記現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developer is a two-component developer in which a nonmagnetic toner and a magnetic carrier are mixed.
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JP2020148839A (en) * 2019-03-11 2020-09-17 キヤノン株式会社 Image forming apparatus

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