JP2021196406A - Image forming apparatus, control program, and control method - Google Patents

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浩文 神田
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Abstract

To supply an appropriate amount of developer to an electrostatic latent image carrier to prevent a reduction in toner concentration and overflow of developer.SOLUTION: An image forming apparatus (10) comprises: a process unit including a photoreceptor drum (36) on a surface of which an electrostatic latent image is formed, a developing roller (76) that supplies developer to the photoreceptor drum (36), and an electrification unit 40 that electrifies the surface of the photoreceptor drum (36); a developing voltage control section (88b) that applies a developing voltage to the developing roller (76); and a conveyance amount detection section (66) that acquires the amount of developer conveyed on the developing roller (76). In the image forming apparatus (10), in accordance with the distance between the photoreceptor drum (36) and the developing roller (76) and the amount of conveyed developer, an inhibition range for the potential difference between carriers is set between the developing roller (76) and a portion of the photoreceptor drum (36) where the electrostatic latent image is not formed, and the potential difference between carriers is inhibited from falling into the inhibition range.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

この発明は画像形成装置、制御プログラムおよび制御方法に関し、特にたとえば、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体および静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体を含む、画像形成装置、制御プログラムおよび制御方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, a control program and a control method, and particularly develops, for example, an electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed on the surface and an electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier. The present invention relates to an image forming apparatus, a control program, and a control method, which comprises a developer carrier for carrying a developer.

特許文献1には、背景技術の画像形成装置の一例が開示される。背景技術の画像形成装置は、静電潜像が形成される静電潜像担持体としての感光体と、現像剤担持体としての現像ローラとを備える。 Patent Document 1 discloses an example of an image forming apparatus as a background technique. The image forming apparatus of the background technique includes a photoconductor as an electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and a developing roller as a developer carrier.

近年、画質の向上等の要請から、感光体と現像ローラとの間の距離(DSD:Drum Sleeve Distance)が小さく設定される傾向にある。しかしながら、DSDを小さく設定した場合に、現像ローラないし感光体に供給される現像剤の量を多くしすぎると、現像ローラの振れによる濃度ムラが発生したり、現像ローラにトナーが固着したりする問題が発生する場合がある。 In recent years, there has been a tendency for the distance (DSD: Drum Sleeve Distance) between the photoconductor and the developing roller to be set small due to a demand for improved image quality. However, if the amount of the developer supplied to the developing roller or the photoconductor is too large when the DSD is set small, density unevenness may occur due to runout of the developing roller or toner may adhere to the developing roller. Problems may occur.

このような問題を解決するために、背景技術の画像形成装置では、DSDに応じて、感光体と現像ローラとの間に供給される現像剤量の上限を設定し、感光体と現像ローラとの間に供給される現像剤量が上限を超えないようにしている。 In order to solve such a problem, in the image forming apparatus of the background technology, the upper limit of the amount of the developer supplied between the photoconductor and the developing roller is set according to the DSD, and the photoconductor and the developing roller are used. The amount of developer supplied during this period does not exceed the upper limit.

特開2005−062476号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-02476

しかしながら、背景技術の画像形成装置では、現像剤量の下限については設定していないので、現像ローラないし感光体に供給される現像剤の量が少なすぎると、用紙に転写されるトナー像の濃度が低下し濃度ムラが顕著に現れてしまうという問題がある。 However, since the image forming apparatus of the background technology does not set the lower limit of the amount of the developer, if the amount of the developer supplied to the developing roller or the photoconductor is too small, the density of the toner image transferred to the paper is high. There is a problem that the density is reduced and uneven density appears remarkably.

また、背景技術の画像形成装置では、DSDのみ、すなわち機械的要因のみによって、感光体と現像ローラとの間に供給される現像剤量の上限を設定しているが、感光体と現像ローラとの間を通過できる現像剤の量は、機械的要因のみによって決まるものでは無い。このため、機械的要因のみに応じて現像剤量の上限を設定すると、感光体と現像ローラとの間を通過する現像剤量が上限を超える可能性があり、現像剤の溢れにつながる虞がある。 Further, in the image forming apparatus of the background technology, the upper limit of the amount of the developer supplied between the photoconductor and the developing roller is set only by the DSD, that is, only by the mechanical factor. The amount of developer that can pass between is not determined solely by mechanical factors. Therefore, if the upper limit of the amount of the developer is set only according to mechanical factors, the amount of the developer passing between the photoconductor and the developing roller may exceed the upper limit, which may lead to overflow of the developer. be.

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、画像形成装置、制御プログラムおよび制御方法を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a novel image forming apparatus, control program and control method.

この発明の他の目的は、静電潜像担持体に適切な量の現像剤を供給し、トナー濃度の低下および現像剤の溢れを抑制することができる、画像形成装置、制御プログラムおよび制御方法を提供することである。 Another object of the present invention is an image forming apparatus, a control program and a control method capable of supplying an appropriate amount of a developer to an electrostatic latent image carrier and suppressing a decrease in toner concentration and an overflow of the developer. Is to provide.

第1の発明は、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体、現像剤を収容する現像槽、現像槽に収容された現像剤を担持して静電潜像担持体に供給する現像ローラ、静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電手段、現像ローラに所定の現像電圧を印加する現像電圧印加手段、現像ローラ上に存在する現像剤の量である搬送量を取得する取得手段、静電潜像担持体と現像ローラとの間の距離である担持体間の距離および搬送量に応じて、静電潜像担持体の静電潜像が形成されない部分と現像ローラとの間の電位差である担持体間の電位差の禁止範囲を設定する禁止範囲設定手段、および担持体間の電位差が禁止範囲内になることを禁止する禁止手段を備える、画像形成装置である。 According to the first invention, an electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a developing tank containing a developer, and a developing agent contained in the developing tank are carried on the electrostatic latent image carrier. The amount of the developing roller to be supplied, the charging means for charging the surface of the electrostatic latent image carrier to a predetermined potential, the developing voltage applying means for applying a predetermined developing voltage to the developing roller, and the amount of the developing agent present on the developing roller. An electrostatic latent image of the electrostatic latent image carrier is not formed depending on the acquisition means for acquiring the carrier amount, the distance between the carriers, which is the distance between the electrostatic latent image carrier and the developing roller, and the carrier amount. Image formation comprising a prohibition range setting means for setting a prohibition range of a potential difference between carriers, which is a potential difference between a portion and a developing roller, and a prohibition means for prohibiting the potential difference between carriers from being within the prohibition range. It is a device.

第2の発明は、第1の発明に従属し、担持体間の電位差が、禁止範囲内であるかどうかを判定する判定手段をさらに備え、禁止手段は、判定手段によって担持体間の電位差が禁止範囲内であると判定された場合に、帯電手段または現像電圧印加手段の少なくとも一方を制御して、担持体間の電位差を禁止範囲外に補正する補正手段を含む。 The second invention is dependent on the first invention, further comprising a determination means for determining whether or not the potential difference between the carriers is within the prohibited range, and the prohibited means is such that the potential difference between the carriers is determined by the determination means. It includes a correction means for controlling at least one of the charging means and the developing voltage applying means to correct the potential difference between the carriers out of the prohibited range when it is determined to be within the prohibited range.

第3の発明は、第2の発明に従属し、取得手段は、現像槽に収容される現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサを含み、トナー濃度に応じて推定した搬送量を取得する。 The third invention is subordinate to the second invention, and the acquisition means includes a toner concentration sensor for detecting the toner concentration of the developer contained in the developing tank, and an estimated transfer amount according to the toner concentration is obtained. get.

第4の発明は、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体、現像剤を収容する現像槽、現像槽に収容された現像剤を担持して静電潜像担持体に供給する現像ローラおよび静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電手段を備える画像形成装置の制御プログラムであって、画像形成装置のプロセッサに、現像ローラに所定の現像電圧を印加する処理、現像ローラ上に存在する現像剤の量である搬送量を取得する処理、静電潜像担持体と現像ローラとの間の距離である担持体間の距離および搬送量に応じて、静電潜像担持体の静電潜像が形成されない部分と現像ローラとの間の電位差である担持体間の電位差の禁止範囲を設定する処理、および担持体間の電位差が禁止範囲内になることを禁止する処理を実行させる。 In the fourth invention, an electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a developing tank containing a developing agent, and a developing agent contained in the developing tank are carried on the electrostatic latent image carrier. It is a control program of an image forming apparatus provided with a charging means for charging the surface of a developing roller and an electrostatic latent image carrier to be supplied to a predetermined potential, and a predetermined developing voltage is applied to the developing roller to the processor of the image forming apparatus. Processing, processing to acquire the transport amount, which is the amount of the developer existing on the developing roller, the distance between the electrostatic latent image carrier and the developing roller, the distance between the carriers, and the transport amount. The process of setting the prohibited range of the potential difference between the carriers, which is the potential difference between the portion of the electrostatic latent image carrier where the electrostatic latent image is not formed and the developing roller, and the potential difference between the carriers are within the prohibited range. Execute the process that prohibits this.

第5の発明は、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体、現像剤を収容する現像槽、現像槽に収容された現像剤を担持して静電潜像担持体に供給する現像ローラおよび静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電手段を備える画像形成装置の制御方法であって、(a)現像ローラに所定の現像電圧を印加するステップ、(b)現像ローラ上に存在する現像剤の量である搬送量を取得するステップ、(c)静電潜像担持体と現像ローラとの間の距離である担持体間の距離および搬送量に応じて、静電潜像担持体の静電潜像が形成されない部分と現像ローラとの間の電位差である担持体間の電位差の禁止範囲を設定するステップ、および(d)担持体間の電位差が禁止範囲内になることを禁止するステップを含む。 In the fifth invention, an electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a developing tank containing a developing agent, and a developing agent contained in the developing tank are carried on the electrostatic latent image carrier. A control method for an image forming apparatus including a charging means for charging the surface of a developing roller and an electrostatic latent image carrier to be supplied to a predetermined potential, wherein (a) a predetermined developing voltage is applied to the developing roller. b) Steps to obtain the amount of carrier, which is the amount of developer present on the developing roller, (c) Depending on the distance between the carriers and the amount of carrier, which is the distance between the electrostatic latent image carrier and the developing roller. The step of setting the prohibited range of the potential difference between the carriers, which is the potential difference between the portion of the electrostatic latent image carrier where the electrostatic latent image is not formed and the developing roller, and (d) the potential difference between the carriers Includes a step that prohibits you from being within the prohibited range.

この発明によれば、静電潜像担持体に適切な量の現像剤を供給し、トナー濃度の低下および現像剤の溢れを抑制することができる。 According to the present invention, an appropriate amount of a developer can be supplied to the electrostatic latent image carrier, and a decrease in toner concentration and an overflow of the developer can be suppressed.

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above-mentioned object, other object, feature and advantage of the present invention will be further clarified from the detailed description of the following examples made with reference to the drawings.

図1はこの発明の第1実施形態である画像形成装置の内部構造を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は現像ユニットおよび感光体ユニットの構造を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structures of the developing unit and the photoconductor unit. 図3は図1の画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. 図4は現像ローラと感光体ドラムとの間の距離を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing the distance between the developing roller and the photoconductor drum. 図5は図3に示したRAMのメモリマップの一例を示す図解図である。FIG. 5 is an illustrated diagram showing an example of the memory map of the RAM shown in FIG. 図6は画像形成装置の電位差調整処理の一例を示すフロー図である。FIG. 6 is a flow chart showing an example of the potential difference adjusting process of the image forming apparatus.

図1はこの発明の一実施形態である画像形成装置10の内部構造を示す図解図である。図1に示す画像形成装置10は、複写機能、プリント機能(印刷機能)、スキャナ機能およびファクシミリ機能などを有する複合機であって、電子写真方式によって記録媒体に対して単色の画像(モノクロ画像)を形成する。ただし、画像形成装置10は、少なくともプリント機能を備えていればよく、たとえば印刷装置(プリンタ)であってもよい。なお、記録媒体としては、用紙やオーバーヘッドプロジェクタ用シートなどを使用できるが、以下では、用紙を使用した場合について説明する。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal structure of an image forming apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus 10 shown in FIG. 1 is a multifunction device having a copying function, a printing function (printing function), a scanner function, a facsimile function, and the like, and is a monochromatic image (monochrome image) with respect to a recording medium by an electrophotographic method. To form. However, the image forming apparatus 10 may have at least a printing function, and may be, for example, a printing apparatus (printer). As the recording medium, paper, a sheet for an overhead projector, or the like can be used, but the case where paper is used will be described below.

先ず、画像形成装置10の構成について概略的に説明する。図1に示すように、画像形成装置10は、画像形成部30を内蔵する装置本体12と、その上方に配置される画像読取装置14とを含む。 First, the configuration of the image forming apparatus 10 will be schematically described. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 10 includes an apparatus main body 12 including an image forming unit 30 and an image reading apparatus 14 arranged above the apparatus main body 12.

画像読取装置14は、透明材によって形成される原稿載置台16を備える。原稿載置台16の上方には、ヒンジ等を介して原稿押えカバー18が開閉自在に取り付けられる。この原稿押えカバー18の上面には、原稿供給トレイ20が設けられており、その内部には、自動原稿送り装置(ADF:Auto Document Feeder)が設けられる。ADFは、原稿供給トレイ20に載置された原稿を画像読取位置22に対して1枚ずつ自動的に供給し、原稿排出トレイ24に排出する。 The image reading device 14 includes a document mounting table 16 formed of a transparent material. A document holding cover 18 can be opened and closed above the document mounting table 16 via a hinge or the like. A document supply tray 20 is provided on the upper surface of the document holding cover 18, and an automatic document feeder (ADF: Auto Document Feeder) is provided inside the document supply tray 20. The ADF automatically supplies the documents placed on the document supply tray 20 one by one to the image reading position 22, and ejects the documents to the document ejection tray 24.

また、画像読取装置14に内蔵される画像読取部26は、光源、複数のミラー、結像レンズおよびラインセンサ等を備える。画像読取部26は、原稿表面を光源によって露光し、原稿表面から反射した反射光を複数のミラーによって結像レンズに導く。そして、結像レンズによって反射光をラインセンサの受光素子に結像させる。ラインセンサでは、受光素子に結像した反射光の輝度や色度が検出され、原稿表面の画像に基づく画像データが生成される。ラインセンサとしては、CCD(Charge Coupled Device)またはCIS(Contact Image Sensor)等が用いられる。 Further, the image reading unit 26 built in the image reading device 14 includes a light source, a plurality of mirrors, an imaging lens, a line sensor, and the like. The image reading unit 26 exposes the surface of the document with a light source, and guides the reflected light reflected from the surface of the document to the imaging lens by a plurality of mirrors. Then, the reflected light is imaged on the light receiving element of the line sensor by the imaging lens. The line sensor detects the luminance and chromaticity of the reflected light imaged on the light receiving element, and generates image data based on the image on the surface of the document. As the line sensor, a CCD (Charge Coupled Device), a CIS (Contact Image Sensor) or the like is used.

画像読取装置14の前面側には、ユーザによる印刷指示等の入力操作を受け付ける操作パネル(図示せず)が設けられる。操作パネルは、タッチパネル付きのディスプレイおよび複数の操作ボタン等を有する。 An operation panel (not shown) that accepts input operations such as printing instructions by the user is provided on the front side of the image reading device 14. The operation panel has a display with a touch panel, a plurality of operation buttons, and the like.

図1および図2に示すように、画像形成部30は、露光ユニット(光走査ユニット)32、現像ユニット34、感光体ドラム36、クリーナユニット(クリーニングユニット)38、帯電ユニット40、転写ユニット42、定着ユニット44およびトナー補給装置46等を備え、給紙トレイ48等から搬送される用紙上に画像を形成し、画像形成済みの用紙を排紙トレイ50に排出する。用紙上に画像を形成するための画像データとしては、画像読取部26で読み取った画像データまたは外部コンピュータから送信された画像データ等が利用される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the image forming unit 30 includes an exposure unit (optical scanning unit) 32, a developing unit 34, a photoconductor drum 36, a cleaner unit (cleaning unit) 38, a charging unit 40, and a transfer unit 42. A fixing unit 44, a toner replenishing device 46, and the like are provided, an image is formed on the paper conveyed from the paper feed tray 48 and the like, and the image-formed paper is discharged to the paper ejection tray 50. As the image data for forming an image on the paper, the image data read by the image reading unit 26, the image data transmitted from an external computer, or the like is used.

感光体ドラム36は、導電性を有する円筒状の基体の表面に感光層が形成された静電潜像担持体であり、モータなどの回転駆動源(図示省略)によってその軸線まわり(図1では反時計回り)に回転される。感光層は、光を照射されることで導電性を示す材料(たとえばアモルファスシリコン(a−Si)、セレン(Se)、または有機光半導体(OPC)等)によって形成される。ただし、静電潜像担持体としては、感光体ドラム36の代わりに、感光体ベルトを用いることもできる。 The photoconductor drum 36 is an electrostatic latent image carrier in which a photosensitive layer is formed on the surface of a conductive cylindrical substrate, and is around its axis (not shown in FIG. 1) by a rotational drive source (not shown) such as a motor. It is rotated counterclockwise). The photosensitive layer is formed of a material that exhibits conductivity when irradiated with light (for example, amorphous silicon (a-Si), selenium (Se), organic optical semiconductor (OPC), or the like). However, as the electrostatic latent image carrier, a photoconductor belt may be used instead of the photoconductor drum 36.

帯電ユニット40は、感光体ドラム36の表面を所定の電位に帯電させる。帯電ユニット40としては、コロナ放電装置、ブラシ型帯電装置、ローラ型帯電装置、イオン発生装置などを用いることができる。 The charging unit 40 charges the surface of the photoconductor drum 36 to a predetermined potential. As the charging unit 40, a corona discharge device, a brush type charging device, a roller type charging device, an ion generator, or the like can be used.

露光ユニット32は、レーザ出射部および反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット(LSU)として構成され、帯電された感光体ドラム36の表面を露光することによって、画像データに応じた静電潜像を感光体ドラム36の表面に形成する。 The exposure unit 32 is configured as a laser scanning unit (LSU) provided with a laser emitting unit, a reflection mirror, and the like, and by exposing the surface of the charged photoconductor drum 36, an electrostatic latent image corresponding to image data can be obtained. It is formed on the surface of the photoconductor drum 36.

ただし、感光体ドラム36の外周面上の静電潜像が形成される領域には、露光ユニット32によってレーザ光が照射される画像領域と、レーザ光が照射されない非画像領域とが存在する。レーザ光が照射される画像領域に形成される静電潜像を「明潜像」と呼び、その表面電位を「明電位」と呼ぶ。これに対し、レーザ光を照射しないことによって非画像領域に形成される潜像を「暗潜像」と呼ぶ。暗潜像の表面電位、すなわち非画像領域の表面電位を「暗電位」と呼ぶ。 However, in the region where the electrostatic latent image is formed on the outer peripheral surface of the photoconductor drum 36, there is an image region to which the laser beam is irradiated by the exposure unit 32 and a non-image region to which the laser beam is not irradiated. The electrostatic latent image formed in the image region irradiated with the laser beam is called a "bright latent image", and the surface potential thereof is called a "bright potential". On the other hand, a latent image formed in a non-image region by not irradiating a laser beam is called a "dark latent image". The surface potential of the dark latent image, that is, the surface potential of the non-image region is called "dark potential".

現像ユニット34は、感光体ドラム36の表面にトナーを含む現像剤を供給し、感光体ドラム36の表面に形成された静電潜像をトナーによって顕像化する。すなわち、現像ユニット34は、感光体ドラム36の表面にトナー像を形成する。図2に示すように、現像ユニット34は、第1搬送部材72、第2搬送部材74、現像ローラ76およびドクターブレード78等を備え、これらは現像ハウジング62によって所定の配置態様で一体的に保持される。 The developing unit 34 supplies a developer containing toner to the surface of the photoconductor drum 36, and the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor drum 36 is visualized by the toner. That is, the developing unit 34 forms a toner image on the surface of the photoconductor drum 36. As shown in FIG. 2, the developing unit 34 includes a first transport member 72, a second transport member 74, a developing roller 76, a doctor blade 78, and the like, which are integrally held by the developing housing 62 in a predetermined arrangement mode. Will be done.

現像ハウジング62の内部には、現像剤が貯留(収容)される現像槽64が形成される。第1搬送部材72および第2搬送部材74の各々は、各々の回転軸が並行するように、現像槽64の内部に配置される。第1搬送部材72および第2搬送部材74は、円柱状の回転軸(スクリュー軸)の外周面に螺旋羽根が形成されたオーガスクリューである。第1搬送部材72および第2搬送部材74は、現像剤を撹拌しながら搬送することによって、現像槽64の内部において現像剤を所定方向に循環させる。 Inside the developing housing 62, a developing tank 64 in which the developing agent is stored (accommodated) is formed. Each of the first transport member 72 and the second transport member 74 is arranged inside the developing tank 64 so that the respective rotation axes are parallel to each other. The first transport member 72 and the second transport member 74 are auger screws having spiral blades formed on the outer peripheral surface of a columnar rotating shaft (screw shaft). The first transport member 72 and the second transport member 74 transport the developer while stirring to circulate the developer in a predetermined direction inside the developing tank 64.

また、現像ローラ76は、現像剤担持体として機能するマグネットローラであり、第2搬送部材74の上方に配置される。この現像ローラ76は、感光体ドラム36に対して互いの回転軸が平行になるように配置され、モータなどの回転駆動源(図示省略)によってその軸線まわり(図1および図2では反時計回り)に回転される。すなわち、感光体ドラム36の回転方向と現像ローラ76の回転方向とは、逆方向であり、本実施例のプロセスユニットの現像方式は、所謂逆方向現像(カウンター現像)である。また、現像ローラ76と感光体ドラム36とは、互いの外周面の間の距離(担持体間距離:DSD)が所定の距離となるように配置される。なお、DSDは、画像形成装置10の仕様に合わせて装置毎に予め決められている。 Further, the developing roller 76 is a magnet roller that functions as a developing agent carrier, and is arranged above the second conveying member 74. The developing rollers 76 are arranged so that their rotation axes are parallel to each other with respect to the photoconductor drum 36, and are rotated around the axis (counterclockwise in FIGS. 1 and 2) by a rotation drive source (not shown) such as a motor. ) Is rotated. That is, the rotation direction of the photoconductor drum 36 and the rotation direction of the developing roller 76 are opposite to each other, and the development method of the process unit of this embodiment is so-called reverse development (counter development). Further, the developing roller 76 and the photoconductor drum 36 are arranged so that the distance between the outer peripheral surfaces of each other (distance between carriers: DSD) is a predetermined distance. The DSD is predetermined for each device according to the specifications of the image forming device 10.

また、現像ローラ76は、現像ハウジング62(現像槽64)に収容される現像剤を表面に担持して、担持した現像剤を感光体ドラム36の表面に供給する。これによって、感光体ドラム36の表面に形成された静電潜像が現像剤に含まれるトナーによって顕像化される(感光体ドラム36の表面にトナー像が形成される)。ただし、現像ローラ76から感光体ドラム36に現像剤が供給されるとき、現像ローラ76には、現像ローラ76の表面が所定の電位になるように所定の電圧(現像電圧)が印加されている。現像電圧は、現像ローラ76に担持された現像剤が静電潜像に向けて円滑に移動するために印加される。ただし、現像電圧は、現像剤の移動に影響を与えるだけでなく、トナーを付着させる感光体ドラム36の外周面上の画像領域の画像濃度に影響を与えるとともに、感光体ドラム36の外周面上の非画像領域にトナーが付着するカブリ現象のトナー濃度(カブリ濃度)にも影響を与える。 Further, the developing roller 76 supports the developer housed in the developing housing 62 (development tank 64) on the surface, and supplies the supported developer to the surface of the photoconductor drum 36. As a result, the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor drum 36 is visualized by the toner contained in the developer (the toner image is formed on the surface of the photoconductor drum 36). However, when the developer is supplied from the developing roller 76 to the photoconductor drum 36, a predetermined voltage (development voltage) is applied to the developing roller 76 so that the surface of the developing roller 76 has a predetermined potential. .. The developing voltage is applied so that the developer carried on the developing roller 76 moves smoothly toward the electrostatic latent image. However, the developing voltage not only affects the movement of the developer, but also affects the image density of the image region on the outer peripheral surface of the photoconductor drum 36 to which the toner adheres, and also affects the image density on the outer peripheral surface of the photoconductor drum 36. It also affects the toner density (fog density) of the fog phenomenon in which toner adheres to the non-image area.

さらに、ドクターブレード78は、現像ローラ76の表面に対して所定の間隙を有するように、現像槽64の内部に配置される。ドクターブレード78は、現像ローラ76の軸線方向に延びる板状の部材である。このドクターブレード78によって、現像ローラ76に担持される現像剤の量(現像ローラ76に担持される現像剤の厚さ)が所定量に規制される。 Further, the doctor blade 78 is arranged inside the developing tank 64 so as to have a predetermined gap with respect to the surface of the developing roller 76. The doctor blade 78 is a plate-shaped member extending in the axial direction of the developing roller 76. The doctor blade 78 regulates the amount of the developer supported on the developing roller 76 (the thickness of the developer supported on the developing roller 76) to a predetermined amount.

なお、本実施例では、トナーとキャリアとを混合した現像剤(二成分現像剤)が用いられる。ただし、キャリアは、鉄粉やフェライトのような磁性材料である。このため、現像ユニット34の現像槽64の内部には、トナーおよびキャリアから成る二成分現像剤が収容され、この現像剤に含まれるトナーが、現像ローラ76から感光体ドラム36に供給される。 In this embodiment, a developer (two-component developer) in which toner and a carrier are mixed is used. However, the carrier is a magnetic material such as iron powder or ferrite. Therefore, a two-component developer composed of a toner and a carrier is housed inside the developing tank 64 of the developing unit 34, and the toner contained in the developing agent is supplied from the developing roller 76 to the photoconductor drum 36.

図1に戻って、現像ユニット34には、トナー補給装置46が接続される。トナー補給装置46は、未使用のトナーを貯蔵する容器であって、現像ユニット34(現像槽64)にトナーを供給(補給)する。 Returning to FIG. 1, the toner replenishing device 46 is connected to the developing unit 34. The toner replenishment device 46 is a container for storing unused toner, and supplies (replenishes) toner to the developing unit 34 (development tank 64).

なお、現像ユニット34は、トリクル現像方式の現像ユニットであっても良い。トリクル現像方式とは、簡単に説明すると、トナー補給装置46内のトナーに新しいキャリアを一定の比率で混合しておき、トナーの供給(補給)と同時に新しいキャリアを現像槽64内に供給(補給)すると共に、過剰となった現像剤を現像槽64内から排出することによって、現像槽64内の劣化したキャリアを新しいキャリアに順次入れ替える技術を言う。 The developing unit 34 may be a trickle developing type developing unit. To briefly explain the trickle development method, a new carrier is mixed with the toner in the toner replenishing device 46 at a constant ratio, and the new carrier is supplied (replenished) into the developing tank 64 at the same time as the toner is supplied (replenished). ), And by discharging the excess developer from the developing tank 64, the deteriorated carriers in the developing tank 64 are sequentially replaced with new carriers.

クリーナユニット38は、感光体ドラム36の表面に当接するクリーニングブレードを備え、現像および画像転写後における感光体ドラム36の表面に残留したトナー(現像剤)を除去する。 The cleaner unit 38 includes a cleaning blade that comes into contact with the surface of the photoconductor drum 36, and removes toner (developer) remaining on the surface of the photoconductor drum 36 after development and image transfer.

ただし、本実施形態の画像形成装置10では、現像ユニット34、感光体ドラム36、帯電ユニット40およびクリーナユニット38はさらにユニット化されており、これらを含むプロセスユニットとして装置本体12に着脱可能に設けられる。 However, in the image forming apparatus 10 of the present embodiment, the developing unit 34, the photoconductor drum 36, the charging unit 40, and the cleaner unit 38 are further unitized, and are provided detachably on the apparatus main body 12 as a process unit including these. Be done.

転写ユニット42は、現像ユニット34の右側に配置され、感光体ドラム36の表面に形成されたトナー像を用紙に転写するためのユニットである。この転写ユニット42は、転写ローラ422を含む。図1および図2に示すように、転写ローラ422は、感光体ドラム36に対向して配置され、感光体ドラム36を押圧するように設けられる。画像形成時には、転写ローラ422に所定の電圧が印加されることによって、感光体ドラム36と転写ローラ422との間に転写電界が形成される。そして、この転写電界の作用により、感光体ドラム36と転写ローラ422との間のニップ域(転写ニップ部)を用紙が通過する間に、感光体ドラム36の外周面に形成されたトナー像が用紙に転写される。 The transfer unit 42 is arranged on the right side of the developing unit 34 and is a unit for transferring the toner image formed on the surface of the photoconductor drum 36 to paper. The transfer unit 42 includes a transfer roller 422. As shown in FIGS. 1 and 2, the transfer roller 422 is arranged to face the photoconductor drum 36 and is provided so as to press the photoconductor drum 36. At the time of image formation, a predetermined voltage is applied to the transfer roller 422 to form a transfer electric field between the photoconductor drum 36 and the transfer roller 422. Then, due to the action of this transfer electric field, the toner image formed on the outer peripheral surface of the photoconductor drum 36 is formed while the paper passes through the nip area (transfer nip portion) between the photoconductor drum 36 and the transfer roller 422. Transferred to paper.

図1に戻って、定着ユニット44は、ヒートローラおよび加圧ローラを備え、転写ユニット42の上方に配置される。ヒートローラは、所定の定着温度となるように設定されており、ヒートローラと加圧ローラとの間のニップ域(定着ニップ部)を用紙が通過することによって、用紙に転写されたトナー像が溶融、混合および圧接されて、用紙に対してトナー像が熱定着される。 Returning to FIG. 1, the fixing unit 44 includes a heat roller and a pressure roller, and is arranged above the transfer unit 42. The heat roller is set to have a predetermined fixing temperature, and the toner image transferred to the paper is transferred to the paper by passing the paper through the nip area (fixing nip portion) between the heat roller and the pressure roller. The toner image is heat-fixed to the paper by melting, mixing and pressure welding.

また、このような装置本体12内には、給紙トレイ48に載置された用紙を転写ニップ部および定着ニップ部を経由させて排紙トレイ50に送るための第1用紙搬送路L1が形成される。また、装置本体12内には、用紙に対して両面印刷を行うときに、片面印刷が終了して定着ニップ部を通過した後の用紙を、転写ニップ部の用紙搬送方向の上流側において第1用紙搬送路L1に戻すための第2用紙搬送路L2が形成される。第1用紙搬送路L1には、レジストローラ56が設けられ、また、第1用紙搬送路L1および第2用紙搬送路L2には、用紙に推進力を与えるための複数の搬送ローラ58が適宜設けられる。 Further, in such a device main body 12, a first paper transport path L1 for sending the paper placed on the paper feed tray 48 to the paper discharge tray 50 via the transfer nip portion and the fixing nip portion is formed. Will be done. Further, in the apparatus main body 12, when double-sided printing is performed on paper, the paper after single-sided printing is completed and has passed through the fixing nip portion is first placed on the upstream side of the transfer nip portion in the paper transport direction. A second paper transport path L2 for returning to the paper transport path L1 is formed. A resist roller 56 is provided in the first paper transport path L1, and a plurality of transport rollers 58 for giving propulsive force to the paper are appropriately provided in the first paper transport path L1 and the second paper transport path L2. Be done.

装置本体12において片面印刷を行う際には、給紙トレイ48に載置された用紙がピックアップローラ52および分離ローラ54によって1枚ずつ第1用紙搬送路L1に導かれ、レジストローラ56まで搬送される。そして、レジストローラ56によって、用紙の先端と感光体ドラム36上の画像情報(トナー像)の先端とが整合するタイミングで用紙が転写ニップ部に搬送され、用紙上にトナー像が転写される。その後、用紙が定着ニップ部を通過することによって用紙上の未定着トナーが熱定着される。熱定着後の用紙は、搬送ローラ58によって第1用紙搬送路L1を搬送されて、第1用紙搬送路L1の下流側端部に設けられる排出ローラ60によって排紙トレイ50に排出される。 When single-sided printing is performed on the apparatus main body 12, the paper placed on the paper feed tray 48 is guided one by one to the first paper transport path L1 by the pickup roller 52 and the separation roller 54, and is conveyed to the resist roller 56. To. Then, the resist roller 56 conveys the paper to the transfer nip portion at the timing when the tip of the paper and the tip of the image information (toner image) on the photoconductor drum 36 match, and the toner image is transferred onto the paper. After that, the unfixed toner on the paper is heat-fixed by passing the paper through the fixing nip portion. The heat-fixed paper is conveyed through the first paper transport path L1 by the transport roller 58, and is discharged to the paper discharge tray 50 by the discharge roller 60 provided at the downstream end of the first paper transport path L1.

一方、両面印刷を行う際には、片面印刷が終了して定着ニップ部を通過した用紙の後端部が排出ローラ60まで到達したとき、この排出ローラ60を逆回転させることによって、用紙が逆走して第2用紙搬送路L2に導かれる。第2用紙搬送路L2に導かれた用紙は、搬送ローラ58によって第2用紙搬送路L2を搬送されて、レジストローラ56の用紙搬送方向の上流側において第1用紙搬送路L1に導かれる。この時点で用紙の表裏は反転されるので、その後、転写ニップ部および定着ニップ部を用紙が通過することによって、用紙の裏面に印刷が行われる。 On the other hand, when double-sided printing is performed, when the rear end of the paper that has passed through the fixing nip portion reaches the discharge roller 60 after single-sided printing is completed, the paper is reversed by rotating the discharge roller 60 in the reverse direction. It runs and is guided to the second paper transport path L2. The paper guided to the second paper transport path L2 is conveyed by the transport roller 58 through the second paper transport path L2, and is guided to the first paper transport path L1 on the upstream side of the resist roller 56 in the paper transport direction. At this point, the front and back sides of the paper are reversed, and then the paper passes through the transfer nip portion and the fixing nip portion, so that printing is performed on the back surface of the paper.

なお、画像形成装置10には、手差し給紙トレイが設けられたり、または外付けの給紙ユニットが装着されたりすることがある。このような場合には、給紙トレイ48に代えて、手差し給紙トレイまたは外付けの給紙ユニットから第1用紙搬送路L1に用紙が給紙されるようにしても良い。 The image forming apparatus 10 may be provided with a manual paper feed tray or may be equipped with an external paper feed unit. In such a case, instead of the paper feed tray 48, paper may be fed from the manual paper feed tray or the external paper feed unit to the first paper transport path L1.

図3は図1に示す画像形成装置10の電気的な構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、画像形成装置10はCPU80を含み、CPU80には、バス82を介して、RAM84、補助記憶部86、画像読取部26、画像形成部30、搬送量検出部66および電源制御部88などが接続される。また、図示は省略するが、操作パネル等の各コンポーネントもバス82を介してCPU80に接続される。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the image forming apparatus 10 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the image forming apparatus 10 includes a CPU 80, and the CPU 80 includes a RAM 84, an auxiliary storage unit 86, an image reading unit 26, an image forming unit 30, a transport amount detecting unit 66, and a power supply via a bus 82. A control unit 88 or the like is connected. Although not shown, each component such as an operation panel is also connected to the CPU 80 via the bus 82.

CPU80は、画像形成装置10の全体的な制御を司り、上述した画像形成装置10の各コンポーネントの動作を統括的に制御する。なお、画像形成装置10は、プロセスユニットを含むので、プロセスユニットおよびこれに含まれる各部品を制御するとも言える。 The CPU 80 controls the overall control of the image forming apparatus 10, and comprehensively controls the operation of each component of the image forming apparatus 10 described above. Since the image forming apparatus 10 includes the process unit, it can be said that the process unit and each component included in the process unit are controlled.

RAM84は、画像形成装置10の主記憶装置であり、CPU80のワーク領域およびバッファ領域として使用される。補助記憶部86は、たとえばHDDであり、CPU80が画像形成装置10の各コンポーネントの動作を制御するための制御プログラムおよび各種データなどを記憶する画像形成装置10の補助記憶装置である。ただし、HDDに代えて、またはHDDとともに、SSD、フラッシュメモリ、EEPROMなどの他の不揮発性メモリが用いられてもよい。 The RAM 84 is the main storage device of the image forming apparatus 10, and is used as a work area and a buffer area of the CPU 80. The auxiliary storage unit 86 is, for example, an HDD, and is an auxiliary storage device of the image forming apparatus 10 that stores a control program for controlling the operation of each component of the image forming apparatus 10 and various data. However, other non-volatile memory such as SSD, flash memory, EEPROM may be used instead of the HDD or together with the HDD.

搬送量検出部66は、現像ローラ76から感光体ドラム36に供給(搬送)される現像剤の量(以下、「現像剤搬送量」という。)を検出するために設けられる。現像剤搬送量を検出する方法は特に限定されないが、たとえば、現像槽64に収容される現像剤のトナー濃度(T/D:Tはトナーであり、Dは現像剤である)から現像剤搬送量を推定する(間接的に検出する)方法がある。この場合、搬送量検出部66は、現像槽64に収容される現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出センサ(トナー濃度センサ)を含む。たとえば、トナー濃度センサは、現像槽64の底壁等に取り付けられる。トナー濃度センサとしては、透過型の光学センサ、反射型の光学センサ、または透磁率センサ等を用いることができる。この中でも、透磁率センサを用いることが好ましい。透磁率は、現像剤中の磁性材料の割合によって変化する。つまり、現像剤中の磁性材料(キャリア)と非磁性材料(トナー)との混合比すなわち磁性材料の相対濃度が変化すると、透磁率センサの出力が変化する。そして、透磁率センサの出力に応じて現像剤の透磁率が検出され、現像剤の透磁率からトナーの濃度が算出(検出)される。なお、トナー濃度センサは、従来より、現像槽64に収容される、現像剤のトナー濃度または現像剤の量を検出するために設けられている。このトナー濃度センサの出力(周波数成分の振幅など)を解析することによって、現像槽64に収容される現像剤の量を推定し、現像槽64に収容される現像剤の量の変動に応じて、現像剤搬送量を推定することができる。詳しくは、現像槽64に収容される現像剤の量が増加すると、現像剤搬送量が増加すると推定され、現像槽64に収容される現像剤の量が減少すると、現像剤搬送量が減少すると推定される。 The transport amount detection unit 66 is provided to detect the amount of the developer supplied (conveyed) from the developing roller 76 to the photoconductor drum 36 (hereinafter, referred to as “developer transport amount”). The method for detecting the amount of the developer conveyed is not particularly limited, but for example, the developer is conveyed from the toner concentration of the developer contained in the developing tank 64 (T / D: T is the toner and D is the developer). There is a method of estimating (indirectly detecting) the amount. In this case, the transport amount detection unit 66 includes a toner concentration detection sensor (toner concentration sensor) for detecting the toner concentration of the developer contained in the developing tank 64. For example, the toner concentration sensor is attached to the bottom wall of the developing tank 64 or the like. As the toner concentration sensor, a transmission type optical sensor, a reflection type optical sensor, a magnetic permeability sensor, or the like can be used. Among these, it is preferable to use a magnetic permeability sensor. Permeability varies with the proportion of magnetic material in the developer. That is, when the mixing ratio of the magnetic material (carrier) and the non-magnetic material (toner) in the developer, that is, the relative concentration of the magnetic material changes, the output of the magnetic permeability sensor changes. Then, the magnetic permeability of the developer is detected according to the output of the magnetic permeability sensor, and the toner concentration is calculated (detected) from the magnetic permeability of the developer. The toner concentration sensor has been conventionally provided for detecting the toner concentration of the developer or the amount of the developer contained in the developing tank 64. By analyzing the output of this toner concentration sensor (amplitude of frequency components, etc.), the amount of the developer contained in the developing tank 64 is estimated, and the amount of the developing agent contained in the developing tank 64 varies according to the fluctuation. , The developer transport amount can be estimated. Specifically, it is estimated that when the amount of the developer contained in the developing tank 64 increases, the amount of the developing agent conveyed increases, and when the amount of the developing agent contained in the developing tank 64 decreases, the amount of the developing agent conveyed decreases. Presumed.

なお、現像剤搬送量を検出する方法として、上記の方法に代えて、現像ローラ76の表面または感光体ドラム36の表面を光学センサで測定し、現像剤搬送量を直接的に検出する方法を用いることもできる。 As a method for detecting the amount of the developing agent conveyed, instead of the above method, a method of measuring the surface of the developing roller 76 or the surface of the photoconductor drum 36 with an optical sensor and directly detecting the amount of the developing agent conveyed is used. It can also be used.

電源制御部88は、CPU80の指示の下、電源(電圧)を各コンポーネントに停止および供給する。図示は省略するが、電源制御部88には、商用電源からの交流電圧が適宜降圧および整流(ノイズ除去)された直流電圧(直流電源)が印加される。また、電源制御部88は、帯電電圧制御部88aおよび現像電圧制御部88bを含む。 The power supply control unit 88 stops and supplies power (voltage) to each component under the instruction of the CPU 80. Although not shown, a DC voltage (DC power supply) obtained by appropriately stepping down and rectifying (noise removal) the AC voltage from the commercial power supply is applied to the power supply control unit 88. Further, the power supply control unit 88 includes a charge voltage control unit 88a and a development voltage control unit 88b.

帯電電圧制御部88aは、CPU80の指示の下、帯電ユニット40に帯電電圧を印加する。帯電電圧とは、帯電ユニット40によって感光体ドラム36の表面電位を制御するために、帯電ユニット40に印加される電圧を意味する。現像電圧制御部88bは、CPU80の指示の下、現像ローラ76に現像電圧を印加する。 The charging voltage control unit 88a applies a charging voltage to the charging unit 40 under the instruction of the CPU 80. The charging voltage means a voltage applied to the charging unit 40 in order to control the surface potential of the photoconductor drum 36 by the charging unit 40. The developing voltage control unit 88b applies a developing voltage to the developing roller 76 under the instruction of the CPU 80.

ここで、感光体ドラム36の非画像領域の表面電位である暗電位と、現像ローラ76との電位差を「担持体間電位差」と呼ぶ。なお、担持体間電位差は、クリーニングフィールド(CLF)と呼ばれることがある。担持体間電位差は、感光体ドラム36の非画像領域にトナーが付着しないように、感光体ドラム36から現像剤を排斥するように設定される。また、担持体間電位差は、帯電電圧および現像電圧の少なくとも一方が変化されることによって調整される。本実施例では、帯電電圧が変化されることによって、担持体間電位差が制御される。このようにするのは、現像電圧を一定に保つ方が、現像性への影響が少なく、ひいては印刷品質への悪影響が少ないからである。 Here, the potential difference between the dark potential, which is the surface potential of the non-image region of the photoconductor drum 36, and the developing roller 76 is referred to as “potential difference between carriers”. The potential difference between the carriers may be referred to as a cleaning field (CLF). The potential difference between the carriers is set so as to exclude the developer from the photoconductor drum 36 so that the toner does not adhere to the non-image region of the photoconductor drum 36. Further, the potential difference between the carriers is adjusted by changing at least one of the charging voltage and the developing voltage. In this embodiment, the potential difference between the carriers is controlled by changing the charging voltage. This is because keeping the development voltage constant has less effect on developability and, in turn, less adverse effect on print quality.

なお、図3に示す画像形成装置10の電気的な構成は単なる一例であり、これに限定される必要はない。 The electrical configuration of the image forming apparatus 10 shown in FIG. 3 is merely an example, and is not limited to this.

以上のように構成された画像形成装置に関し、従来、DSDに応じて、現像ローラ76から感光体ドラム36に搬送される現像剤搬送量の上限を設定し、現像剤搬送量が上限を超えないように調整する技術がある。 With respect to the image forming apparatus configured as described above, conventionally, the upper limit of the developer transfer amount transferred from the developing roller 76 to the photoconductor drum 36 is set according to the DSD, and the developer transfer amount does not exceed the upper limit. There is a technology to adjust so.

しかしながら、従来技術では、現像剤搬送量の下限は設定されていないので、現像剤搬送量が少なすぎることによって、用紙に転写されるトナー像の濃度が低下し、濃度ムラが顕著に現れる可能性がある。 However, in the prior art, since the lower limit of the developer transfer amount is not set, if the developer transfer amount is too small, the density of the toner image transferred to the paper may decrease and the density unevenness may appear remarkably. There is.

また、従来技術では、DSDのみ、すなわち機械的要因のみによって、現像剤搬送量の上限を設定しているが、感光体ドラムと現像ローラとの間を通過できる現像剤搬送量は、機械的要因のみによって決まるものでは無く、感光体ドラムと現像ローラとの間の担持体間電位差等の、感光体ドラムと現像ローラとの間の電気的要因によっても変化する。 Further, in the prior art, the upper limit of the developer transport amount is set only by the DSD, that is, only by the mechanical factor, but the developer transport amount that can pass between the photoconductor drum and the developing roller is a mechanical factor. It is not determined solely by, but also by electrical factors between the photoconductor drum and the developing roller, such as the potential difference between the carriers between the photoconductor drum and the developing roller.

このため、機械的要因のみに応じて現像剤搬送量の上限を設定すると、上限を超えて現像剤が供給される可能性があり、現像剤の溢れにつながる虞がある。なお、現像剤の溢れとは、感光体ドラムと現像ローラとの間を現像剤が通過できずに、現像槽の外に現像剤が溢れてしまうことである。 Therefore, if the upper limit of the developer transport amount is set only according to mechanical factors, the developer may be supplied in excess of the upper limit, which may lead to overflow of the developer. The overflow of the developer means that the developer cannot pass between the photoconductor drum and the developing roller, and the developer overflows to the outside of the developing tank.

本件発明者は、感光体ドラムと現像ローラとの間の機械的要因および電気的要因と、画像濃度および現在剤の溢れとの関係を明らかにするための実験を行った。以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は、以下の記載内容に限定されるものではない。
1.画像形成部の製造
まず、以下の各実施例で使用するために、実施例1〜24のプロセスユニットまたはこれを備える画像形成装置を用意した。ただし、以下の各実施例で使用するプロセスユニットは、感光体ドラムおよび現像ローラを含み、図1および図2に示すプロセスユニットと同様の構成である。
The inventor conducted an experiment to clarify the relationship between the mechanical and electrical factors between the photoconductor drum and the developing roller, and the image density and the overflow of the current agent. Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following description.
1. 1. Manufacture of Image Forming Unit First, for use in each of the following examples, the process units of Examples 1 to 24 or an image forming apparatus provided with the process units were prepared. However, the process unit used in each of the following examples includes a photoconductor drum and a developing roller, and has the same configuration as the process unit shown in FIGS. 1 and 2.

各実施例のプロセスユニットの構成について、共通する条件を下記に記す。
・トナー粒径:5〜10μm
・キャリア粒径:35〜40μm
・現像剤かさ密度:1.5〜1.7g/cc
・トナー濃度:7〜8%
・トナー帯電量:25〜30μC/g
・プロセススピード:175mm/s
・感光体ドラムに対する現像ローラの周速比:2.00
そして、各実施例において担持体間距離(DSD)と現像剤搬送量ρとを変えながら、画像濃度(ID)と現像剤の溢れの有無を評価した。実施例1〜24で使用したプロセスユニットのそれぞれにおける、DSDおよび現像剤搬送量ρは、表1に示している。なお、表1の現像剤搬送量ρとしては、主極を中心に現像ローラの円周方向に幅10mm、現像ローラの長手方向中心に幅40〜50mmの範囲内における現像剤を全量採取し、重量を測定したときの単位面積当たりの重量を用いている。
Common conditions are described below for the configuration of the process unit of each embodiment.
-Toner particle size: 5-10 μm
-Carrier particle size: 35-40 μm
-Developer bulk density: 1.5 to 1.7 g / cc
-Toner concentration: 7-8%
-Toner charge amount: 25 to 30 μC / g
・ Process speed: 175 mm / s
・ Peripheral speed ratio of developing roller to photoconductor drum: 2.00
Then, in each example, the image density (ID) and the presence or absence of overflow of the developer were evaluated while changing the distance between the carriers (DSD) and the developer transport amount ρ. The DSD and the developer transfer amount ρ in each of the process units used in Examples 1 to 24 are shown in Table 1. As the developer transport amount ρ in Table 1, the entire amount of the developer in the range of 10 mm in width in the circumferential direction of the developing roller around the main electrode and 40 to 50 mm in width in the center in the longitudinal direction of the developing roller was collected. The weight per unit area when the weight is measured is used.

Figure 2021196406
Figure 2021196406

まず、画像濃度の評価について表1を参照して説明する。画像濃度は、色差計(X−Rite社製、型式:X−Rite938)を用いて測定し、基準濃度(基準ID)を1.35に設定し、基準濃度(1.35)以上を「〇」(「可」)とし、基準濃度未満を「×」(「不可」)とした。すなわち、画像濃度が基準濃度よりも低い場合に、不可と評価される。なお、基準濃度とは、用紙に転写される画像の品質を確保できる程度の濃度である。画像濃度は、現像剤搬送量ρに比例するので、現像剤搬送量ρが少なすぎる場合に、画像濃度の観点で不可と評価されると考えられる。 First, the evaluation of the image density will be described with reference to Table 1. The image density is measured using a color difference meter (manufactured by X-Rite, model: X-Rite938), the reference density (reference ID) is set to 1.35, and the reference density (1.35) or higher is set to "○". "(" OK "), and" x "(" Impossible ") below the standard concentration. That is, when the image density is lower than the reference density, it is evaluated as impossible. The reference density is a density that can ensure the quality of the image transferred to the paper. Since the image density is proportional to the developer transport amount ρ, it is considered that the image density is evaluated as impossible from the viewpoint of the image density when the developer transport amount ρ is too small.

DSDが0.4mmである実施例1〜8についてみると、現像剤搬送量ρが15mg/cm2である実施例1は、画像濃度が基準濃度を下回り、画像濃度の観点で不可と評価された。一方、現像剤搬送量ρが20mg/cm2を超える実施例2〜8は、画像濃度が基準濃度を上回り、画像濃度の観点では可と評価された。 Looking at Examples 1 to 8 in which the DSD is 0.4 mm, in Example 1 in which the developer transport amount ρ is 15 mg / cm 2 , the image density is lower than the reference density, and it is evaluated as impossible from the viewpoint of the image density. rice field. On the other hand, in Examples 2 to 8 in which the developer transport amount ρ exceeds 20 mg / cm 2 , the image density exceeds the reference density, and it was evaluated as acceptable from the viewpoint of the image density.

DSDが0.5mmである実施例9〜16についてみると、現像剤搬送量ρが35mg/cm2である実施例9は、画像濃度が基準濃度を下回り、画像濃度の観点で不可と評価された。一方、現像剤搬送量ρが40mg/cm2を超える実施例10〜16は、画像濃度が基準濃度を上回り、画像濃度の観点では可と評価された。 Looking at Examples 9 to 16 in which the DSD is 0.5 mm, in Example 9 in which the developer transport amount ρ is 35 mg / cm 2 , the image density is lower than the reference density, and it is evaluated as impossible from the viewpoint of the image density. rice field. On the other hand, in Examples 10 to 16 in which the developer transport amount ρ exceeds 40 mg / cm 2 , the image density exceeds the reference density, and it was evaluated as acceptable from the viewpoint of the image density.

DSDが0.6mmである実施例17〜24についてみると、現像剤搬送量ρが55mg/cm2である実施例17は、画像濃度が基準濃度を下回り、画像濃度の観点で不可と評価された。一方、現像剤搬送量ρが60mg/cm2を超える実施例18〜24は、画像濃度が基準濃度を上回り、画像濃度の観点では可と評価された。 Looking at Examples 17 to 24 in which the DSD is 0.6 mm, in Example 17 in which the developer transport amount ρ is 55 mg / cm 2 , the image density is lower than the reference density, and it is evaluated as impossible from the viewpoint of the image density. rice field. On the other hand, in Examples 18 to 24 in which the developer transport amount ρ exceeds 60 mg / cm 2 , the image density exceeds the reference density, and it was evaluated as acceptable from the viewpoint of the image density.

以上の結果から、画像濃度の低下が問題となる現像剤搬送量ρの下限については、DSD(機械的要因)に応じて規定されると考えられる。 From the above results, it is considered that the lower limit of the developer transport amount ρ in which the decrease in image density is a problem is defined according to the DSD (mechanical factor).

次に、現像剤の溢れの有無の評価について表1を参照して説明する。 Next, the evaluation of the presence or absence of overflow of the developer will be described with reference to Table 1.

DSDが0.4mmである実施例1〜8についてみると、現像剤搬送量ρが40mg/cm2未満である実施例1〜3では、実験した全ての電位差(100V〜350V)において現像剤が溢れなかった。一方、現像剤搬送量ρが40mg/cm2である実施例4では担持体間電位差が350Vの場合に現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが45mg/cm2である実施例5では担持体間電位差が300Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが50mg/cm2である実施例6では担持体間電位差が250Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが55mg/cm2である実施例7では担持体間電位差が175Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが60mg/cm2である実施例8では担持体間電位差が100Vを超えると現像剤が溢れた。 Looking at Examples 1 to 8 in which the DSD is 0.4 mm, in Examples 1 to 3 in which the developer transport amount ρ is less than 40 mg / cm 2 , the developer is used at all the potential differences (100 V to 350 V) tested. It didn't overflow. On the other hand, in Example 4 where the developer transport amount ρ is 40 mg / cm 2 , the developer overflows when the potential difference between the carriers is 350 V, and in Example 5 where the developer transport amount ρ is 45 mg / cm 2 , the carrier When the inter-potential difference exceeds 300 V, the developer overflows, and in Example 6 where the developer transport amount ρ is 50 mg / cm 2 , the developer overflows when the potential difference between the supports exceeds 250 V, and the developer transport amount ρ is 55 mg / cm /. In Example 7 which is cm 2 , the developer overflows when the potential difference between the carriers exceeds 175 V, and in Example 8 where the developer transport amount ρ is 60 mg / cm 2, the developer is charged when the potential difference between the carriers exceeds 100 V. It overflowed.

DSDが0.5mmである実施例9〜16についてみると、現像剤搬送量ρが60mg/cm2未満である実施例9〜11では、実験した全ての電位差において現像剤が溢れなかった。一方、現像剤搬送量ρが60mg/cm2である実施例12では担持体間電位差が350Vの場合に現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが65mg/cm2である実施例13では担持体間電位差が300Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが70mg/cm2である実施例14では担持体間電位差が250Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが75mg/cm2である実施例15では担持体間電位差が175Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが80mg/cm2である実施例16では担持体間電位差が100Vを超えると現像剤が溢れた。 Looking at Examples 9 to 16 having a DSD of 0.5 mm, in Examples 9 to 11 in which the developer transport amount ρ was less than 60 mg / cm 2 , the developer did not overflow at all the potential differences tested. On the other hand, in Example 12 where the developer transport amount ρ is 60 mg / cm 2 , the developer overflows when the potential difference between the carriers is 350 V, and in Example 13 where the developer transport amount ρ is 65 mg / cm 2 , the carrier When the inter-potential difference exceeds 300 V, the developer overflows, and in Example 14 where the developer transport amount ρ is 70 mg / cm 2 , the developer overflows when the potential difference between the supports exceeds 250 V, and the developer transport amount ρ is 75 mg / cm /. cm 2 in an exemplary 15 carrier potential difference in exceeds 175V and the developer overflows, the potential difference between the developer conveying quantity ρ is supported in example 16 is 80 mg / cm 2 body is the developer exceeds 100V It overflowed.

DSDが0.6mmである実施例17〜24についてみると、現像剤搬送量ρが80mg/cm2未満である実施例17〜19では、現像剤が溢れなかった。一方、現像剤搬送量ρが80g/cm2である実施例20では担持体間電位差が350Vの場合に現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが85mg/cm2である実施例21では担持体間電位差が300Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが90mg/cm2である実施例22では担持体間電位差が250Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが95mg/cm2である実施例23では担持体間電位差が175Vを超えると現像剤が溢れ、現像剤搬送量ρが100mg/cm2である実施例24では担持体間電位差が100Vを超えると現像剤が溢れた。 Looking at Examples 17 to 24 having a DSD of 0.6 mm, the developer did not overflow in Examples 17 to 19 in which the developer transport amount ρ was less than 80 mg / cm 2. On the other hand, in Example 20 where the developer transport amount ρ is 80 g / cm 2 , the developer overflows when the potential difference between the carriers is 350 V, and in Example 21 where the developer transport amount ρ is 85 mg / cm 2 , the carrier When the inter-potential difference exceeds 300 V, the developer overflows, and in Example 22 where the developer transport amount ρ is 90 mg / cm 2 , the developer overflows when the potential difference between the supports exceeds 250 V, and the developer transport amount ρ is 95 mg / cm /. In Example 23, which is cm 2 , the developer overflows when the potential difference between the carriers exceeds 175 V, and in Example 24, where the developer transport amount ρ is 100 mg / cm 2, the developer is charged when the potential difference between the carriers exceeds 100 V. It overflowed.

以上のように、現像剤搬送量ρが或る量よりも多い場合に、担持体間電位差が所定の電位差を超えると、現像剤が溢れることがわかった。また、現像剤搬送量ρが多いほど、現像剤が溢れ易くなり、現像剤の溢れが発生しない担持体間電位差の上限(現像剤の溢れが発生する担持体間電位差の下限)が低くなることがわかった。さらに、現像剤搬送量ρと担持体間電位差との関係は、DSDによって差があることもわかった。したがって、現像剤の溢れが問題となる現像剤搬送量ρの上限については、DSDと、実際の現像剤搬送量ρと、担持体間電位差とに応じて規定されると考えられる。 As described above, it was found that when the amount of the developer conveyed ρ is larger than a certain amount and the potential difference between the carriers exceeds a predetermined potential difference, the developer overflows. Further, the larger the developer transport amount ρ, the easier it is for the developer to overflow, and the upper limit of the potential difference between the carriers where the developer does not overflow (the lower limit of the potential difference between the carriers where the developer overflows) becomes lower. I understood. Furthermore, it was also found that the relationship between the developer transport amount ρ and the potential difference between the carriers differs depending on the DSD. Therefore, it is considered that the upper limit of the developer transport amount ρ in which the overflow of the developer becomes a problem is defined according to the DSD, the actual developer transport amount ρ, and the potential difference between the carriers.

これらの実験を通して発明者は、現像剤搬送量ρの下限は、DSD(機械的要因)に応じて規定すればよく、現像剤搬送量ρの上限は、実際の現像剤搬送量ρおよび担持体間電位差に応じて規定すればよい、という確信を得るに至った。 Through these experiments, the inventor may define the lower limit of the developer transport amount ρ according to the DSD (mechanical factor), and the upper limit of the developer transport amount ρ is the actual developer transport amount ρ and the carrier. I came to be convinced that it should be specified according to the potential difference.

上記実験の結果を踏まえ、本実施例では、現像ローラ76と感光体ドラム36との間の機械的要因および電気的要因に応じて、現像剤搬送量の上限および下限を適切に規定するようにした。簡単に説明すると、機械的要因に応じて、現像剤搬送量の下限が規定され、機械的要因および電気的要因に応じて、現像剤搬送量の上限が規定される。そして、現像剤搬送量が上限を超えないように、担持体間電位差が制御される。 Based on the results of the above experiment, in this embodiment, the upper limit and the lower limit of the developer transport amount are appropriately defined according to the mechanical and electrical factors between the developing roller 76 and the photoconductor drum 36. did. Briefly, the lower limit of the developer transport amount is defined according to the mechanical factor, and the upper limit of the developer transport amount is defined according to the mechanical factor and the electrical factor. Then, the potential difference between the carriers is controlled so that the amount of the developer conveyed does not exceed the upper limit.

以下、本実施例の画像形成装置10の動作例を説明する。まず、現像剤搬送量の下限の設定方法について図4を参照して説明する。 Hereinafter, an operation example of the image forming apparatus 10 of this embodiment will be described. First, a method of setting the lower limit of the developer transport amount will be described with reference to FIG.

現像剤搬送量の下限については、画像濃度が低下しすぎないように設定されるべきである。詳しくは、現像ローラ76に担持される現像剤の表面から感光体ドラム36の表面までの距離が、最低限度の距離d以下である必要がある。最低限度の距離dとは、用紙に転写される画像の品質が確保できる最低限の量の現像剤が現像ローラ76から感光体ドラム36に移動することができる距離のことである。 The lower limit of the developer transport amount should be set so that the image density does not decrease too much. Specifically, the distance from the surface of the developer supported on the developing roller 76 to the surface of the photoconductor drum 36 needs to be the minimum distance d or less. The minimum distance d is the distance at which the minimum amount of the developer that can ensure the quality of the image transferred to the paper can move from the developing roller 76 to the photoconductor drum 36.

図4に示すように、現像ローラ76に担持される現像剤の表面から感光体ドラム36の表面までの距離は、現像ローラ76に担持される現像剤の厚みによって変化する。このことから、現像ローラ76に担持される現像剤の厚みと、最低限度の距離dとの関係は、以下の数1のように表せる。 As shown in FIG. 4, the distance from the surface of the developer supported on the developing roller 76 to the surface of the photoconductor drum 36 varies depending on the thickness of the developer supported on the developing roller 76. From this, the relationship between the thickness of the developer supported on the developing roller 76 and the minimum distance d can be expressed as the following equation 1.

[数1]
DSD−a×ρ≦d
数1において、「DSD」は感光体ドラム36と現像ローラ76との担持体間の距離(mm)であり、「a」は現像ローラ76に担持される現像剤の密度の逆数(100×mm3/mg)であり、「ρ」は現像剤搬送量(mg/cm2)である。なお、現像ローラ76に担持される現像剤の厚みは、a×ρで表される。
[Number 1]
DSD-a × ρ ≦ d
In the number 1, "DSD" is the distance (mm) between the carrier of the photoconductor drum 36 and the developing roller 76, and "a" is the reciprocal of the density of the developing agent carried on the developing roller 76 (100 × mm). 3 / mg), where "ρ" is the amount of developer transported (mg / cm 2 ). The thickness of the developer supported on the developing roller 76 is represented by a × ρ.

この数1より、現像剤搬送量の下限ρminは、以下の数2のように表せる。 From this number 1, the lower limit ρmin of the developer transport amount can be expressed as the following number 2.

[数2]
ρmin=A×DSD+B
数2において、「A」は1/a(mg/100×mm3)であり、「B」は−d/a(mg/cm2)である。このように、現像剤搬送量の下限ρminは、担持体間の距離であるDSDに応じて規定される。すなわち、現像剤搬送量の下限ρminは、機械的要因に応じて規定される。上述したように、DSDは、画像形成装置10の仕様に応じて装置毎に予め決められている。つまり、DSDは、画像形成装置10の製造時に決まっており、DSDに関係する現像剤搬送量の下限ρminも、画像形成装置10の製造時に決まっている。そして、現像剤搬送量が下限ρminを下回らないように、現像ローラ76の表面への現像剤のくみ上げ量が設定される。
[Number 2]
ρmin = A × DSD + B
In Equation 2, "A" is 1 / a (mg / 100 × mm 3 ) and “B” is −d / a (mg / cm 2 ). As described above, the lower limit ρmin of the developer transport amount is defined according to the DSD which is the distance between the carriers. That is, the lower limit ρmin of the developer transport amount is defined according to the mechanical factor. As described above, the DSD is predetermined for each device according to the specifications of the image forming device 10. That is, the DSD is determined at the time of manufacturing the image forming apparatus 10, and the lower limit ρmin of the developer transport amount related to the DSD is also determined at the time of manufacturing the image forming apparatus 10. Then, the amount of the developer pumped onto the surface of the developing roller 76 is set so that the amount of the developer conveyed does not fall below the lower limit ρmin.

次に、現像剤搬送量の上限ρmaxの設定方法について説明する。現像剤搬送量の上限ρmaxについては、現像剤が溢れないように、現像剤搬送量が、感光体ドラム36と現像ローラ76との間を通過可能な現像剤の量(通過可能量)の最大量(最大通過可能量)以下である必要がある。 Next, a method of setting the upper limit ρmax of the developer transport amount will be described. Regarding the upper limit ρmax of the developer transport amount, the developer transport amount is the maximum amount (passable amount) of the developer that can pass between the photoconductor drum 36 and the developing roller 76 so that the developer does not overflow. It must be less than a large amount (maximum passable amount).

ここで、現像剤搬送量の上限ρmaxについて、DSD(機械的要因)に関する事項は、以下の数3のように表せる。 Here, regarding the upper limit ρmax of the developer transport amount, the matters related to DSD (mechanical factor) can be expressed as the following equation 3.

[数3]
C×DSD+b
数3において、「C」は感光体ドラム36と現像ローラ76との間の単位距離あたりの通過可能量(mg/100×mm3)であり、「b」は最低限必要なDSDを確保しなければ通過しない現像剤の量(mg/cm2)である。ここで、DSDが極めて小さい場合には、感光体ドラム36と現像ローラ76とのに隙間が存在したとしても、感光体ドラム36と現像ローラ76との間を現像剤が通過できないことがある。したがって、DSDが最低限必要なDSDを超えていれば、感光体ドラム36と現像ローラ76との間を現像剤が通過することができ、DSDが最低限必要なDSDを超えていなければ、感光体ドラム36と現像ローラ76との間を現像剤が通過することができないことになる。このことから、最低限必要なDSDを確保しなければ通過しない現像剤の量とは、最低限必要なDSDが確保されたときに、感光体ドラム36と現像ローラ76との間を抜けることができる現像剤の量のことである。
[Number 3]
C × DSD + b
In the number 3, "C" is the passable amount (mg / 100 × mm 3 ) per unit distance between the photoconductor drum 36 and the developing roller 76, and “b” secures the minimum required DSD. The amount of developer (mg / cm 2 ) that would otherwise not pass. Here, when the DSD is extremely small, the developer may not be able to pass between the photoconductor drum 36 and the developing roller 76 even if there is a gap between the photoconductor drum 36 and the developing roller 76. Therefore, if the DSD exceeds the minimum required DSD, the developer can pass between the photoconductor drum 36 and the developing roller 76, and if the DSD does not exceed the minimum required DSD, the photosensitivity is exposed. The developer cannot pass between the body drum 36 and the developing roller 76. From this, the amount of the developer that does not pass unless the minimum required DSD is secured can pass between the photoconductor drum 36 and the developing roller 76 when the minimum required DSD is secured. It is the amount of developer that can be produced.

上記の数3より、現像剤搬送量の上限ρmax、すなわち現像剤が溢れるかどうかは、機械的要因に関し、DSD(感光体ドラム36と現像ローラ76との間の開口面積)に比例することがわかる。 From the above number 3, the upper limit ρmax of the developer transport amount, that is, whether or not the developer overflows, is proportional to the DSD (opening area between the photoconductor drum 36 and the developing roller 76) with respect to mechanical factors. Recognize.

また、現像剤搬送量の上限ρmaxについて、担持体間電位差(電気的要因)に関する事項は、以下の数4のように表せる。 Further, regarding the upper limit ρmax of the developer transport amount, the matters concerning the potential difference (electrical factor) between the carriers can be expressed as the following equation 4.

[数4]
D×E+c
数4において、「D」は現像ローラ76に担持された現像剤が感光体ドラム36に引っ張られる1Vあたりの量(mg/cm2V)であり、「E」は感光体ドラム36と現像ローラ76との間の担持体間電位差(V)であり、「c」は感光体ドラム36と現像ローラ76とが等電位の場合に現像ローラ76に担持された現像剤が感光体ドラム36に引っ張られる量(mg/cm2)である。なお、「c」は基本的には「0」である。数4より、現像剤搬送量の上限ρmaxは、電気的要因に関し、担持体間電位差に比例することがわかる。
[Number 4]
D × E + c
In the number 4, "D" is the amount (mg / cm 2 V) per 1 V in which the developer carried on the developing roller 76 is pulled by the photoconductor drum 36, and "E" is the photoconductor drum 36 and the developing roller. It is the potential difference (V) between the carriers with the 76, and “c” indicates that the developer carried on the developing roller 76 pulls the photoconductor drum 36 on the photoconductor drum 36 when the photoconductor drum 36 and the developing roller 76 have the same potential. The amount to be processed (mg / cm 2 ). In addition, "c" is basically "0". From Equation 4, it can be seen that the upper limit ρmax of the developer transport amount is proportional to the potential difference between the carriers with respect to the electrical factor.

ただし、数3の「b」は担持体間電位差によって変化し、数4の「c」はDSDに応じて変化する。したがって、担持体間電位差を或る値に固定した場合に数3が成立し、DSDを或る値に固定した場合に数4が成立する。 However, the "b" of the equation 3 changes depending on the potential difference between the carriers, and the "c" of the equation 4 changes according to the DSD. Therefore, the equation 3 holds when the potential difference between the carriers is fixed to a certain value, and the equation 4 holds when the DSD is fixed to a certain value.

上記数3および数4より、現像剤搬送量の上限ρmaxは、以下の数5のように表せる。 From the above equations 3 and 4, the upper limit ρmax of the developer transport amount can be expressed as the following equation 5.

[数5]
ρmax=C×DSD+D×E+F
数5において、「F」はb+cである。この数5に示すように、現像剤搬送量の上限ρmaxは、DSD(機械的要因)および担持体間電位差(電気的要因)に応じて規定される。ただし、上述したように、DSDは、画像形成装置10の製造時に決まっており、固定された値である。一方、担持体間電位差は、帯電電圧および現像電圧の少なくとも一方が変化されることによって調整することができる。このため、現像剤搬送量が上限ρmax以下になるように、担持体間電位差が調整される必要がある。
[Number 5]
ρmax = C × DSD + D × E + F
In equation 5, "F" is b + c. As shown in the number 5, the upper limit ρmax of the developer transport amount is defined according to the DSD (mechanical factor) and the potential difference between the carriers (electrical factor). However, as described above, the DSD is determined at the time of manufacturing the image forming apparatus 10 and is a fixed value. On the other hand, the potential difference between the carriers can be adjusted by changing at least one of the charging voltage and the developing voltage. Therefore, it is necessary to adjust the potential difference between the carriers so that the amount of the developer conveyed is not more than the upper limit ρmax.

数5より、現像剤搬送量を上限ρmax以下にするための担持体間電位差「E」は、以下の数6のように表せる。 From the equation 5, the potential difference “E” between the carriers for reducing the amount of the developer conveyed to the upper limit ρmax or less can be expressed as the following equation 6.

[数6]
E<(1/D)×(ρr−(C×DSD)−F)
この数6に従って担持体間電位差「E」が調整されることによって、現像剤搬送量ρが上限ρmaxを超えることがなく、現像剤の溢れを防止できる。ただし、担持体間電位差の上限は、搬送量検出部66で検出される現在の現像剤搬送量(実際の現像剤搬送量)ρrによって変わる。このため、本実施例では、実際の現像剤搬送量ρrに応じて担持体間電位差の上限Emaxが算出され、担持体間電位差の上限Emaxを超えないように、担持体間電位差が調整される。つまり、既知である自装置のDSDと、実際の現像剤搬送量ρrとに応じて担持体間電位差の禁止範囲(Emaxを超える範囲)が設定され、担持体間電位差が禁止範囲内になることが禁止される。言い換えれば、自装置のDSDと実際の現像剤搬送量ρrとに応じて担持体間電位差の許可範囲(Emax以下の範囲)が設定され、担持体間電位差が許可範囲内になるように制御される。なお、担持体間電位差が禁止範囲内になると判定される場合には、担持体間電位差が禁止範囲外(許可範囲内)になるように、担持体間電位差が補正される。
[Number 6]
E <(1 / D) x (ρr- (C x DSD) -F)
By adjusting the potential difference "E" between the carriers according to the number 6, the developer transport amount ρ does not exceed the upper limit ρmax, and the overflow of the developer can be prevented. However, the upper limit of the potential difference between the carriers varies depending on the current developer transport amount (actual developer transport amount) ρr detected by the transport amount detection unit 66. Therefore, in this embodiment, the upper limit Emax of the potential difference between the carriers is calculated according to the actual amount of the developer conveyed ρr, and the potential difference between the carriers is adjusted so as not to exceed the upper limit Emax of the potential difference between the carriers. .. That is, the prohibited range (range exceeding Emax) of the potential difference between the carriers is set according to the known DSD of the own device and the actual developer transport amount ρr, and the potential difference between the carriers is within the prohibited range. Is prohibited. In other words, the permitted range of the potential difference between the carriers (range below Emax) is set according to the DSD of the own device and the actual amount of the developer conveyed ρr, and the potential difference between the carriers is controlled to be within the permitted range. To. When it is determined that the potential difference between the carriers is within the prohibited range, the potential difference between the carriers is corrected so that the potential difference between the carriers is outside the prohibited range (within the permitted range).

たとえば、DSDが0.4mmであって、実際の現像剤搬送量ρが50mg/cm2である場合には、175Vを超える範囲が担持体間電位差の禁止範囲として設定され、担持体間電位差が175Vを超えることが禁止される。 For example, when the DSD is 0.4 mm and the actual developer transport amount ρ is 50 mg / cm 2 , the range exceeding 175 V is set as the prohibited range of the potential difference between the carriers, and the potential difference between the carriers is set. It is prohibited to exceed 175V.

ただし、担持体間電位差を調整する処理(電位差調整処理)は、所定のタイミングで定期的に実行される。電位差調整処理は、たとえば所定枚数(たとえば200枚)印刷時、所定時間(所定の累積時間到達時)経過時、または環境変動(温度が5℃以上変動する、または湿度が10%以上変動する等)時に電位差調整処理が実施される。また、電位差調整処理は、従来から行われているトナー濃度の調整処理に合わせて実行されてもよい。トナー濃度の調整処理では、トナー濃度を適切な濃度にするために帯電電圧が変更され、担持体間電位差が変動する可能性があるからである。仮に、トナー濃度の調整処理によって担持体間電位差が禁止範囲内になる場合には、電位差調整処理によって担持体間電位差が禁止範囲外(たとえば、担持体間電位差の上限Emax)になるように補正される。 However, the process of adjusting the potential difference between the carriers (potential difference adjusting process) is periodically executed at a predetermined timing. The potential difference adjustment process may be performed, for example, when printing a predetermined number of sheets (for example, 200 sheets), when a predetermined time (when a predetermined cumulative time is reached) has elapsed, or when environmental fluctuations (temperature fluctuates by 5 ° C or more, humidity fluctuates by 10% or more, etc.). ), The potential difference adjustment process is performed. Further, the potential difference adjusting process may be executed in accordance with the conventional toner concentration adjusting process. This is because in the toner concentration adjusting process, the charging voltage is changed in order to make the toner concentration an appropriate concentration, and the potential difference between the carriers may fluctuate. If the potential difference between the carriers is within the prohibited range due to the toner concentration adjustment process, the potential difference between the carriers is corrected so as to be outside the prohibited range (for example, the upper limit Emax of the potential difference between the carriers) by the potential difference adjustment process. Will be done.

画像形成装置10の上記のような動作は、CPU80がRAM84に記憶された制御プログラムを実行することによって実現される。具体的な処理については、後でフロー図を用いて説明する。 The above-mentioned operation of the image forming apparatus 10 is realized by the CPU 80 executing a control program stored in the RAM 84. The specific processing will be described later using a flow chart.

図5は図3に示したRAM84のメモリマップ300の一例を示す図解図である。図5に示すように、RAM84は、プログラム記憶領域302およびデータ記憶領域304を含む。RAM84のプログラム記憶領域302には、上述したように、画像形成装置10の制御プログラムが記憶される。制御プログラムは、帯電電圧制御プログラム302a、現像電圧制御プログラム302b、搬送量検出プログラム302c、禁止範囲設定プログラム302d、判定プログラム302e、禁止プログラム302fおよび画像形成プログラム302gを含む。ただし、画像形成装置10は、プロセスユニットを含むため、この制御プログラムは、プロセスユニットの制御プログラムでもある。 FIG. 5 is an illustrated diagram showing an example of the memory map 300 of the RAM 84 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the RAM 84 includes a program storage area 302 and a data storage area 304. As described above, the control program of the image forming apparatus 10 is stored in the program storage area 302 of the RAM 84. The control program includes a charging voltage control program 302a, a developing voltage control program 302b, a transport amount detection program 302c, a prohibition range setting program 302d, a determination program 302e, a prohibition program 302f, and an image forming program 302g. However, since the image forming apparatus 10 includes the process unit, this control program is also a control program for the process unit.

帯電電圧制御プログラム302aは、帯電電圧制御部88aを制御して、帯電ユニット40に電源を供給および停止するとともに、帯電ユニット40に印加される帯電電圧を制御するためのプログラムである。 The charging voltage control program 302a is a program for controlling the charging voltage control unit 88a to supply and stop power to the charging unit 40 and to control the charging voltage applied to the charging unit 40.

現像電圧制御プログラム302bは、現像電圧制御部88bを制御して、現像ローラ76に電源を供給および停止するとともに、現像ローラ76に印加される現像電圧を制御するためのプログラムである。 The development voltage control program 302b is a program for controlling the development voltage control unit 88b to supply and stop power to the development roller 76 and to control the development voltage applied to the development roller 76.

搬送量検出プログラム302cは、搬送量検出部66の出力に応じて、現像ローラ76から感光体ドラム36に搬送される実際の現像剤搬送量ρrを検出するためのプログラムである。 The transport amount detection program 302c is a program for detecting the actual developer transport amount ρr transported from the developing roller 76 to the photoconductor drum 36 according to the output of the transport amount detection unit 66.

禁止範囲設定プログラム302dは、自装置のDSDと、搬送量検出プログラム302cに従って検出された実際の現像剤搬送量ρrとに応じて、担持体間電位差の上限Emaxを設定し、担持体間電位差の上限Emaxを超える範囲を禁止範囲として設定するためのプログラムである。 The prohibition range setting program 302d sets the upper limit Emax of the potential difference between the carriers according to the DSD of the own device and the actual developer transport amount ρr detected according to the carrier amount detection program 302c, and sets the upper limit Emax of the potential difference between the carriers. This is a program for setting a range exceeding the upper limit Emax as a prohibited range.

判定プログラム302eは、担持体間電位差が禁止範囲内になる(上限Emaxを超える)かどうかを判定するためのプログラムである。 The determination program 302e is a program for determining whether or not the potential difference between the carriers is within the prohibited range (exceeds the upper limit Emax).

禁止プログラム302fは、担持体間電位差が禁止範囲内になると判定される場合に、担持体間電位差が禁止範囲内になることを禁止するためのプログラムである。禁止プログラム302fは、担持体間電位差が禁止範囲内になると判定される場合に、担持体間電位差が禁止範囲外になるように、担持体間電位差を補正するためのプログラムでもある。 The prohibition program 302f is a program for prohibiting the potential difference between the carriers from being within the prohibited range when it is determined that the potential difference between the carriers is within the prohibited range. The prohibition program 302f is also a program for correcting the potential difference between carriers so that the potential difference between carriers is out of the prohibited range when it is determined that the potential difference between carriers is within the prohibited range.

画像形成プログラム302gは、印刷ジョブが実行される際に、プロセスユニットを含む画像形成部30を制御して、印刷画像に応じて多色または単色の印刷画像を用紙に印刷するためのプログラムである。 The image forming program 302g is a program for controlling an image forming unit 30 including a process unit to print a multicolored or single color printed image on paper according to a printed image when a print job is executed. ..

なお、図示は省略するが、プログラム記憶領域302には、画像形成装置10の各種の機能を選択および実行するためのプログラムなども記憶される。 Although not shown, the program storage area 302 also stores programs for selecting and executing various functions of the image forming apparatus 10.

RAM84のデータ記憶領域304には、担持体間距離データ304a、搬送量データ304b、禁止範囲データ304c、帯電電圧データ304d、現像電圧データ304e、担持体間電位差データ304fおよび補正値データ304gなどが記憶される。 The data storage area 304 of the RAM 84 stores distance data 304a between carriers, transport amount data 304b, prohibited range data 304c, charging voltage data 304d, development voltage data 304e, potential difference data 304f between carriers, correction value data 304g, and the like. Will be done.

担持体間距離データ304aは、自装置のDSDのデータである。搬送量データ304bは、搬送量検出プログラム302cに従って検出された実際の現像剤搬送量ρrのデータである。禁止範囲データ304cは、禁止範囲設定プログラム302dに従って設定された禁止範囲を規定するデータである。帯電電圧データ304dは、帯電ユニット40に印加される帯電電圧のデータである。現像電圧データ304eは、現像ローラ76に印加される現像電圧のデータである。担持体間電位差データ304fは、感光体ドラム36の非画像領域の表面電位である暗電位と、現像ローラ76との電位差である担持体間電位差のデータである。補正値データ304gは、担持体間電位差を補正するための電位差の値のデータである。担持体間電位差データ304fは、帯電電圧データ304dが示す帯電電圧および現像電圧データ304eが示す現像電圧によって決まる担持体間電位差に応じたデータである。 The distance data 304a between the carriers is the data of the DSD of the own device. The transport amount data 304b is data of the actual developer transport amount ρr detected according to the transport amount detection program 302c. The prohibited range data 304c is data that defines the prohibited range set according to the prohibited range setting program 302d. The charging voltage data 304d is data of the charging voltage applied to the charging unit 40. The development voltage data 304e is data of the development voltage applied to the developing roller 76. The potential difference data 304f between the carriers is data of the potential difference between the carriers, which is the potential difference between the dark potential, which is the surface potential of the non-image region of the photoconductor drum 36, and the developing roller 76. The correction value data 304g is data of the value of the potential difference for correcting the potential difference between the carriers. The potential difference data 304f between the carriers is data corresponding to the potential difference between the carriers determined by the charging voltage indicated by the charging voltage data 304d and the developing voltage indicated by the developing voltage data 304e.

なお、図示は省略するが、データ記憶領域304には、制御プログラムの実行に必要なレジスタが設けられたり、制御プログラムの実行に必要な他のデータが記憶されたりする。 Although not shown, the data storage area 304 is provided with a register necessary for executing the control program, or stores other data necessary for executing the control program.

図6は画像形成装置10のCPU80の電位差調整処理の一例を示すフロー図である。この電位差調整処理は、所定のタイミングで定期的に実行される。図6に示すように、CPU80は、電位差調整処理を開始すると、ステップS1で、自装置のDSDを取得し、ステップS3で、搬送量検出プログラム302cに従って実際の(現在の)現像剤搬送量ρrを取得し(読み出し)、ステップS5で、自装置のDSDおよび実際の現像剤搬送量ρrに応じて、担持体間電位差の上限Emaxに応じた担持体間電位差の禁止範囲を設定し、ステップS7で、現在の担持体間電位差を取得する。なお、トナー濃度の調整処理が電位差調整処理と並行して実行されている場合には、トナー濃度の調整処理によって定まる担持体間電位差を現在の担持体間電位差として取得する。 FIG. 6 is a flow chart showing an example of the potential difference adjusting process of the CPU 80 of the image forming apparatus 10. This potential difference adjusting process is periodically executed at a predetermined timing. As shown in FIG. 6, when the CPU 80 starts the potential difference adjustment process, the CPU 80 acquires the DSD of its own device in step S1, and in step S3, the actual (current) developer transport amount ρr according to the transport amount detection program 302c. (Read), and in step S5, the prohibited range of the potential difference between the carriers according to the upper limit Emax of the potential difference between the carriers is set according to the DSD of the own device and the actual developer transport amount ρr, and the prohibited range is set in step S7. Then, the current potential difference between the carriers is obtained. When the toner concentration adjusting process is executed in parallel with the potential difference adjusting process, the potential difference between the carriers determined by the toner concentration adjusting process is acquired as the current potential difference between the carriers.

続いて、ステップS9で、現在の担持体間電位差が禁止範囲内であるかどうかを判断する。ステップS9で“NO”であれば、つまり、現在の担持体間電位差が禁止範囲内でないと判断した場合には、電位差調整処理を終了する。一方、ステップS9で“YES”であれば、つまり、現在の担持体間電位差が禁止範囲内であると判断した場合には、ステップS11で、担持体間電位差を禁止範囲外になるように(担持体間電位差の上限Emax以下になるように)補正して、電位差調整処理を終了する。 Subsequently, in step S9, it is determined whether or not the current potential difference between the carriers is within the prohibited range. If it is "NO" in step S9, that is, if it is determined that the current potential difference between the carriers is not within the prohibited range, the potential difference adjustment process is terminated. On the other hand, if "YES" in step S9, that is, when it is determined that the current potential difference between the carriers is within the prohibited range, the potential difference between the carriers is set to be outside the prohibited range in step S11 (. The voltage difference adjustment process is completed after making corrections (so that the potential difference between the carriers is equal to or less than the upper limit Emax).

本実施形態によれば、感光体ドラム36および現像ローラ76を含むプロセスユニットの機械的要因および電気的要因に応じて担持体間電位差の禁止範囲が設定され、担持体間電位差が禁止範囲内になることが禁止されるので、現像ローラ76ないし感光体ドラム36に適切な量の現像剤を供給し、トナー濃度の低下および現像剤の溢れを抑制することができる。 According to the present embodiment, the prohibited range of the potential difference between the carriers is set according to the mechanical and electrical factors of the process unit including the photoconductor drum 36 and the developing roller 76, and the potential difference between the carriers is within the prohibited range. Therefore, an appropriate amount of the developing agent can be supplied to the developing roller 76 or the photoconductor drum 36, and the decrease in the toner concentration and the overflow of the developing agent can be suppressed.

また、本実施形態によれば、担持体間電位差が禁止範囲内になると判定される場合には、担持体間電位差が禁止範囲外になるように補正されるので、現像ローラ76ないし感光体ドラム36に適切な量の現像剤を供給することができる。 Further, according to the present embodiment, when it is determined that the potential difference between the carriers is within the prohibited range, the potential difference between the carriers is corrected so as to be outside the prohibited range, so that the developing roller 76 or the photoconductor drum is used. An appropriate amount of developer can be supplied to 36.

さらに、本実施形態によれば、搬送量検出部66は、現像槽64に収容される現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出センサの出力を解析することによって、現像槽64に収容される現像剤の量を推定し、現像槽64に収容される現像剤の量の変動に応じて、現像剤搬送量を推定するので、専用のセンサを設ける必要が無く、通常画像形成装置に搭載される既存の構成を利用して、現像剤搬送量を推定することができる。 Further, according to the present embodiment, the transport amount detecting unit 66 is housed in the developing tank 64 by analyzing the output of the toner concentration detecting sensor for detecting the toner concentration of the developing agent contained in the developing tank 64. Since the amount of the developing agent to be processed is estimated and the amount of the developing agent conveyed is estimated according to the fluctuation of the amount of the developing agent contained in the developing tank 64, it is not necessary to provide a dedicated sensor, and it is usually used in an image forming apparatus. The amount of developer transported can be estimated using the existing configuration mounted.

なお、上記の実施形態では、画像形成装置10がモノクロ複合機として構成されているが、本発明の画像形成装置は、カラー印刷機またはカラー複合機として構成されてもよい。この場合、たとえば、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色について、感光体ドラム36、帯電ユニット40および現像ユニット34等を含む画像形成ステーションが構成され、中間転写ベルトおよび転写ローラ(2次転写ローラ)が設けられる。中間転写ベルトは、各画像形成ステーションの感光体ドラム36に接触するように設けられ、各感光体ドラム36に形成された各色のトナー像が中間転写ベルトに順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト上に多色のトナー像が形成される。また、中間転写ベルトと転写ローラとの間のニップ域(転写ニップ部)を用紙が通過することによって、中間転写ベルトに形成されたトナー像が用紙に転写される。カラー印刷機またはカラー複合機の場合には、電位差調整処理は、画像ステーション毎(色毎)に実行される。 In the above embodiment, the image forming apparatus 10 is configured as a monochrome multifunction device, but the image forming apparatus of the present invention may be configured as a color printing machine or a color multifunction device. In this case, for example, for each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), K (black), an image forming station including a photoconductor drum 36, a charging unit 40, a developing unit 34, and the like is configured. An intermediate transfer belt and a transfer roller (secondary transfer roller) are provided. The intermediate transfer belt is provided so as to be in contact with the photoconductor drum 36 of each image forming station, and the toner images of each color formed on each photoconductor drum 36 are sequentially superposed on the intermediate transfer belt and transferred to the intermediate. A multicolored toner image is formed on the transfer belt. Further, when the paper passes through the nip area (transfer nip portion) between the intermediate transfer belt and the transfer roller, the toner image formed on the intermediate transfer belt is transferred to the paper. In the case of a color printing machine or a color multifunction device, the potential difference adjustment process is executed for each image station (for each color).

また、上述の実施例で挙げた具体的な構成等は一例であり、実際の製品に応じて適宜変更することが可能である。さらに、上述の実施例で示したフロー図の各ステップは、同じ結果が得られるのであれば、処理される順番は適宜変更することが可能である。 Further, the specific configuration and the like given in the above-described embodiment are examples, and can be appropriately changed according to the actual product. Further, the order in which each step of the flow chart shown in the above-described embodiment is processed can be appropriately changed as long as the same result can be obtained.

10 …画像形成装置
36 …感光体ドラム
76 …現像ローラ
88 …電源制御部
10 ... Image forming device 36 ... Photoreceptor drum 76 ... Developing roller 88 ... Power supply control unit

Claims (5)

表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体、
現像剤を収容する現像槽、
前記現像槽に収容された現像剤を担持して前記静電潜像担持体に供給する現像ローラ、
前記静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電手段、
前記現像ローラに所定の現像電圧を印加する現像電圧印加手段、
前記現像ローラ上に存在する現像剤の量である搬送量を取得する取得手段、
前記静電潜像担持体と前記現像ローラとの間の距離である担持体間の距離および前記搬送量に応じて、前記静電潜像担持体の前記静電潜像が形成されない部分と前記現像ローラとの間の電位差である担持体間の電位差の禁止範囲を設定する禁止範囲設定手段、および
前記担持体間の電位差が前記禁止範囲内になることを禁止する禁止手段を備える、画像形成装置。
An electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed,
A developing tank that houses the developing agent,
A developing roller that carries a developer housed in the developing tank and supplies it to the electrostatic latent image carrier.
A charging means for charging the surface of the electrostatic latent image carrier to a predetermined potential,
A developing voltage applying means for applying a predetermined developing voltage to the developing roller,
An acquisition means for acquiring a transport amount, which is the amount of a developer existing on the developing roller.
The portion of the electrostatic latent image carrier where the electrostatic latent image is not formed and the portion according to the distance between the carriers, which is the distance between the electrostatic latent image carrier and the developing roller, and the amount of transport. Image formation comprising a prohibition range setting means for setting a prohibition range of a potential difference between carriers, which is a potential difference between a developing roller, and a prohibition means for prohibiting the potential difference between the carriers from being within the prohibition range. Device.
前記担持体間の電位差が、前記禁止範囲内であるかどうかを判定する判定手段をさらに備え、
前記禁止手段は、前記判定手段によって前記担持体間の電位差が前記禁止範囲内であると判定された場合に、前記帯電手段または前記現像電圧印加手段の少なくとも一方を制御して、前記担持体間の電位差を前記禁止範囲外に補正する補正手段を含む、請求項1記載の画像形成装置。
Further, a determination means for determining whether or not the potential difference between the carriers is within the prohibited range is provided.
When the determination means determines that the potential difference between the carriers is within the prohibited range, the prohibiting means controls at least one of the charging means or the developing voltage applying means between the carriers. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a correction means for correcting the potential difference of the above to the outside of the prohibited range.
前記取得手段は、前記現像槽に収容される現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサを含み、前記トナー濃度に応じて推定した前記搬送量を取得する、請求項2に記載の画像形成装置。 The image according to claim 2, wherein the acquisition means includes a toner concentration sensor for detecting the toner concentration of the developer contained in the developing tank, and acquires the conveyed amount estimated according to the toner concentration. Forming device. 表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体、現像剤を収容する現像槽、前記現像槽に収容された現像剤を担持して前記静電潜像担持体に供給する現像ローラおよび前記静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電手段を備える画像形成装置の制御プログラムであって、
前記画像形成装置のプロセッサに、
前記現像ローラに所定の現像電圧を印加する処理、
前記現像ローラ上に存在する現像剤の量である搬送量を取得する処理、
前記静電潜像担持体と前記現像ローラとの間の距離である担持体間の距離および前記搬送量に応じて、前記静電潜像担持体の前記静電潜像が形成されない部分と前記現像ローラとの間の電位差である担持体間の電位差の禁止範囲を設定する処理、および
前記担持体間の電位差が前記禁止範囲内になることを禁止する処理を実行させる、制御プログラム。
An electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a developing tank that houses a developer, and a developing roller that carries the developer contained in the developing tank and supplies it to the electrostatic latent image carrier. And a control program of an image forming apparatus including a charging means for charging the surface of the electrostatic latent image carrier to a predetermined potential.
To the processor of the image forming apparatus
A process of applying a predetermined development voltage to the developing roller,
A process for acquiring a transport amount, which is the amount of a developer existing on the developing roller.
The portion of the electrostatic latent image carrier on which the electrostatic latent image is not formed and the portion according to the distance between the carriers, which is the distance between the electrostatic latent image carrier and the developing roller, and the amount of transport. A control program for executing a process of setting a prohibited range of a potential difference between carriers, which is a potential difference between a developing roller, and a process of prohibiting the potential difference between the carriers from being within the prohibited range.
表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体、現像剤を収容する現像槽、前記現像槽に収容された現像剤を担持して前記静電潜像担持体に供給する現像ローラおよび前記静電潜像担持体の表面を所定の電位に帯電させる帯電手段を備える画像形成装置の制御方法であって、
(a)前記現像ローラに所定の現像電圧を印加するステップ、
(b)前記現像ローラ上に存在する現像剤の量である搬送量を取得するステップ、
(c)前記静電潜像担持体と前記現像ローラとの間の距離である担持体間の距離および前記搬送量に応じて、前記静電潜像担持体の前記静電潜像が形成されない部分と前記現像ローラとの間の電位差である担持体間の電位差の禁止範囲を設定するステップ、および
(d)前記担持体間の電位差が前記禁止範囲内になることを禁止するステップを含む、制御方法。
An electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed, a developing tank that houses a developer, and a developing roller that carries the developer contained in the developing tank and supplies it to the electrostatic latent image carrier. And a control method of an image forming apparatus including a charging means for charging the surface of the electrostatic latent image carrier to a predetermined potential.
(A) A step of applying a predetermined development voltage to the developing roller.
(B) A step of acquiring a conveyed amount, which is the amount of the developer existing on the developing roller.
(C) The electrostatic latent image of the electrostatic latent image carrier is not formed depending on the distance between the carriers, which is the distance between the electrostatic latent image carrier and the developing roller, and the amount of transportation. The step includes setting a prohibited range of the potential difference between the carriers, which is the potential difference between the portion and the developing roller, and (d) prohibiting the potential difference between the carriers from being within the prohibited range. Control method.
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