JP3791834B2 - Control method in tandem type image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方法を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に係り、特に、各色のトナーに対応した複数の感光体を有するプロセスユニットを用い、記録媒体、または転写部材の送りに同期させてカラ−画像を形成して記録媒体、または転写部材上で色重ねを行うタンデム型画像形成装置において、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、現像ロール上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像担持体(感光体)上の静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像する非接触現像方法に供されるべきタンデム型画像形成装置における制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、現像ロール上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像担持体(感光体)上の静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像する非接触現像方法は、非接触の1成分現像の手段として検討されてきたが、近年、高速画像形成が可能な現像方法として、特に静電潜像担持体(感光体)上に複数のカラ−画像を順次形成する1ドラム色重ね方法用としても検討されてきた。この方法では、静電潜像担持体(感光体)上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラ−画像形成が可能であり、カラ−の高画質化に対応する技術として注目されている。
【0003】
こういった技術に関する従来技術としては、米国特許第3,866,574号公報に、静電潜像担持体(感光体)に対して非接触に設置したドナーロール(現像ロール)上に非磁性トナーで薄層を形成し、交流電界によって静電潜像担持体(感光体)上の潜像に該トナーを飛翔させる提案がなされている。また米国特許第3,929,098号公報には、磁気ロールを用いて現像剤をドナーロールに進ませ、このドナーロール上にトナーを転移させてトナー層を形成する現像装置が示されている。
【0004】
しかしながらこれらの提案では、二成分現像剤を採用してドナーロール上への薄層形成は可能なものの、トナーの帯電が高くなった場合にドナーロール上のトナーの分離が困難になり、強い交流電界が必要とされる。この電界が静電潜像担持体(感光体)上のトナー層を乱してしまうので、色重ねなどには間題を有していた。そのため特開平3−113474号公報には、ドナーロールと静電潜像担持体(感光体)の間にワイヤからなる補助電極を設け、この補助電極に弱い交流電界を印加して現像されたトナーを乱さないようにした、いわゆるパウダ−クラウド現像法が提案されている。
【0005】
さらにこの種の技術においては、現像ロール上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、そのロール上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、前の現像画像の一部が次の現像時に残像(ゴースト)として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生するが、これを防止するために複雑な機構が必要で、小型の電子写真プロセスには実用化されていなかった。これを防止するため特開平11−231652号公報には、現像ロール上の現像残トナーを掻き取るための部材と掻き取られたトナーの回収装置に関しての提案がなされている。また、特開平7−72733号公報(USP5,420,375号公報)には、コピーとコピーの間や紙間を利用して電位差で現像ロール上のトナーを磁気ロールに回収し、トナーの帯電を安定させる方法が提案され、さらに磁気ブラシを用いた履歴現象の対応策として特開平7−128983号公報に、磁気ロールの磁束密度の半値幅領域を広く設定することにより、現像ロール上のトナーの回収と供給を図る提案がなされている。
【0006】
そして理論面では、電子写真学会誌第19巻第2号(1981)に東芝(株)から、二成分現像剤を用いた現像ロール上のトナー層の形成についての報告がなされ、特開昭59−121077号公報に特許としての出願がある。また、現像ロール上のトナーを確実に回収する方法として、特開2000−81788号公報に専用の回収ロールを用いる提案がなされている。
【0007】
また、近年高速化のため、トナーの色に対応した複数の感光体を用い、転写部材の送りに同期させてカラ−画像を形成して転写部材上で色重ねを行うタンデム方式が注目されてきている。この方式では高速性に優れている利点があるものの、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置しなければならないため、大型化する欠点を有していた。この対策として、感光体同志の間隔を狭くし、小型化した画像形成ユニットを配置した小型タンデム型画像形成装置が提案されている。
【0008】
そしてこのように構成された小型のタンデム型画像形成装置においては、画像形成ユニットの幅方向のサイズを極小にするため、現像器を縦型とすることが有利である。すなわち、感光体の上部方向に現像器を配置することがレイアウト上望ましい。しかしながら従来の2成分現像方式では、このように現像器を縦型に配置した方式の場合、現像剤の還流、すなわち現像剤攪拌部から感光体に近接した現像部材への供給が複雑になり、装置の小型化に限界が生じると共に感光体へのキャリアの付着、トナーの飛散が避けられないという問題があった。
【0009】
他の方法として、キャリアを用いない1成分現像方式も提案されているが、現像ロールを感光体に接触する方式では感光体のトルク変動をきたし、タンデム型の弱点である色ずれを助長させてしまう欠点があった。また、感光体に非接触な方式では、トナーをチャ−ジロールで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ロール上の層厚を規制していたため、トナーの添加剤がチャ−ジロールに付着して帯電能力が低下したり、規制ブレードにトナーが付着し層形成が不均一になってしまい、画像欠陥をきたすことがあった。
【0010】
また、タンデム型の現像器の制御方法として特開昭63−249164号公報には、転写工程を行っている画像形成部以外の画像形成部における現像器の動作を停止させ、現像剤の劣化を防ぐようにした出願がなされている。
【0011】
また一般に1成分現像装置においては、画像形成を繰り返し行うことにより粒径の小さなトナーが現像ロール表面に高い帯電量による鏡映力のために付着し、他のトナー粒子が現像ロールとの間で摩擦帯電することを阻害し、現像ロール上で均一な帯電が行われないまま静電潜像部まで搬送されることにより、画像濃度低下やカブリといった問題を引き起こすことがある。
【0012】
このような現象は、特に画像上の原稿印字率が低い場合に、現像ロールから静電潜像部(感光体)に飛翔するトナーが少ないため、トナー粒子が現像ロール上に残りやすいため促進され、画像濃度低下やカブリが発生する。このような場合には、ベタ黒等の原稿印字率が高いパターンにより現像ロールからトナーを感光体側に多量のトナーを飛翔させ、該トナーを記録媒体に転写させてトナーを消費することにより緩和することが可能ではあるが、長期にわたりトナーの消費が行われないまま放置した後に、ベタ黒パターンを印字しない場合には現像ロール表面にトナー粒子が湿度等の影響により固着され、回復しないこともある。そして、環境条件としては、低湿環境で特に現れやすい。
【0013】
したがって、印字率が低い場合、すなわち、1枚の画面において印字ドットが少ない場合は、画像形成後に前記現像ロールのトナーを消費するように前記現像ロールに交番電界の印加を行うことによって、前記現像ロール表面はリフレッシュされ、画像の劣化を防げることができる。
【0014】
しかしながら、現像ロール上に多量のトナーが付着して、長期間放置した状態では、現像ロール上からのはぎ取りに対して表層から順次剥がれていくため交番電界印加時間を長くしないと効果が出ないという欠点があり、トナー消費量が多くなり、非効率的且つ非経済的である。
【0015】
またこのような現像ロールのリフレッシュ時、現像ロールと静電潜像担持体(感光体)にリフレッシュ用交番電界をかけるが、このために通常のバイアスを印加した状態でも画像形成時の現像バイアスでは供されない現像器内で発生した逆極性チャージトナーが記録媒体やトナー像担持体に転写されずに転写部に付着し、印字用紙の裏を汚染してしまうことがあった。また、帯電電圧が低下する高湿環境下では、正規帯電トナー中に逆極性トナーが混在することがあるがこれも同様な問題を生じさせる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記特開平3−113474号公報に記載されたパウダークラウド現像法は、補助電極のワイヤ−が非常に汚れやすく、また、振動による画像劣化等が発生するため、あまり一般的な方法とはなっていない。さらに特開平11−231652号公報、特開平7−72733号公報(USP5,420,375号公報)、特開平7−128983号公報、特開昭59−121077号公報、特開2000−81788号公報などに示された装置も、トナーの掻き取り装置や特別な回収バイアスの印加などによってトナーのストレスが増し、トナーの耐久性能劣化の要因になっていた。また長期使用時に、キャリアの耐久性能劣化によってトナーの帯電性が変化し、現像ロール上のトナーの帯電特性が大きく変化して補給トナーや回収トナーの帯電の分布が広くなり、帯電不良によるトナーの飛散やカブリの原因になっていた。さらに劣化したキャリア交換の煩わしさがあり、実用にはいたっていないのが実情である。
【0017】
また従来技術では、トナーの極性に負帯電のものを用いていたため、特に低温低湿環境では現像部と非現像部とでトナーの帯電電位差が大きくなり、現像残像(ゴースト)が顕著になる傾向があった。これはトナー材料が一般的には負に帯電しやすく、繰り返し高い電界に曝されると現像ロール上のトナー層の電位が上昇するようになるためである。
【0018】
また、カブリを防止する技術としては特開平6−186811号公報などに紹介されたものがあるが、これは透明導電性の支持体上に光導電層を設けた感光体の支持体側から露光して画像を形成する画像形成装置において、帯電ローラで感光体を帯電すると共に、現像剤を高抵抗キャリアと低抵抗キャリアと絶縁性磁性トナーにより構成して磁気ブラシを形成し、低抵抗キャリアで感光体の光導電層への電荷注入を行い、高抵抗キャリアをトナーと逆極性に帯電させてトナーの保持と現像性の向上を図り、絶縁性磁性トナーで電荷の減衰を少なくして高効率で転写を行うことができるようにし、転写時に残ったトナーは帯電ローラで帯電して現像器で回収することで、転写性と現像性の向上を図った像形成装置が示されている。
【0019】
しかしながらこの特開平6−186811号公報に示された装置は、静電潜像担持体(感光体)の裏側から露光するようにした画像形成装置において、低抵抗キャリアで感光体の光導電層への電荷注入を行うことでカブリ現象を低減させることが目的であり、裏側から露光するための複雑な機構を必要とし、タンデム型の画像形成装置には使用できない。
【0020】
また特開昭63−249164号公報に記載された制御方法は、転写工程を行っている画像形成部以外の画像形成部における現像器の動作を停止させるために複雑な制御を必要とし、また、タンデム型ではあるが現像器を感光体の横に並べた従来の形のもので、小型化が難しいという欠点がある。
【0021】
本発明は上記の事情に鑑み、現像装置を複雑にすることなく連続現像時の残像の発生を防ぎ、確実に帯電されたトナーを現像ロールに供給し、長期にわたって安定した画像品質が得られると共に小型のプロセスユニットを構成できるタンデム型画像形成装置における制御方法を提供し、それによってタンデム画像形成装置を小型に構成することが課題である。
【0022】
又、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、現像剤の帯電が上昇してトナーの現像量が変化することがあるが、本発明においては、画像変化をきたす前に劣化トナーをプロセスユニットから排出して、常に安定したカラ−画像が得られるようにすることも課題である。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1に記載した発明は方法発明であって、
電子写真現像法により感光体上に形成された潜像を現像するため前記感光体に対面配置した現像ロールと、該現像ロールに2成分現像剤で形成した磁気ブラシからトナーを供給して薄層を形成する磁気ロールとを配したプロセスユニットを複数色分有し、該各プロセスユニットからの各色の画像を記録媒体、または中間転写体に転写して画像形成するタンデム型画像形成装置における制御方法において、
前記各プロセスユニットにおける非画像形成期間、又は画像形成開始前に前記現像ロールと磁気ロールを回転させたまま両ロール間の電位を等しくした等電位状態にし、該等電位状態で前記現像ロール上の残存トナーを前記磁気ブラシで回収し、更に前記トナーの消費量を印字する画像データのドット量から推測し、該トナー消費量に対してトナー透磁率センサーの値が一定値以下の値を示したとき、トナー帯電量が上昇したとして強制的にトナーをプロセスユニットから記録媒体、または中間転写体に排出させることを特徴とする。
【0024】
このように非画像形成期間、又は画像形成開始前に前記現像ロールと磁気ロールを回転させたまま両ロール間の電位を等しくした等電位状態にさせることで、磁気ロール上に形成した磁気ブラシが現像ロール上のトナーを全て回収し、現像ロール上の現像履歴を解消して残像やカブリの発生を抑えるため、確実に帯電されたトナーを現像ロールに供給でき、長期にわたって安定した画像品質が得られると共にプロセスユニットを小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装置そのものを小型に構成することができる。
【0026】
又本発明は、前記各プロセスユニットにおけるトナー消費量が、所定量を下回る場合に強制的にトナーをプロセスユニットから記録媒体、または中間転写体に排出させることにより、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、現像剤の帯電が上昇してトナーの現像量が変化することを防止し、画像変化をきたす前に劣化トナーをプロセスユニットから排出して、常に安定したカラ−画像が得られるようになり、長期にわたって安定した画像品質が得られると共にプロセスユニットを小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装置そのものを小型に構成することができる。
【0028】
又本発明は、前記のようにすることにより、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、トナーの帯電(以下Q/Mと称する)が上昇してキャリア4の表面にタイトに静電付着し、トナー濃度(T/C)センサーによる現像剤の透磁率出力値が下がって実際のトナー使用量より少なく見積もられ、トナーが補給されないといったことが防止され、長期にわたって安定した画像品質が得られると共にプロセスユニットを小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装置そのものを小型に構成することができる。
【0029】
そしてこれらの制御は、請求項2、及び3に記載したように、前記記録媒体または中間転写体に排出したトナー量をそれぞれの色毎に現像量検出手段で測定を行うことを特徴とする。また、前記所定のトナー消費量を下回るプロセスユニットが複数有る場合、記録媒体、または中間転写体上の非通紙部の同一部分に色重ねした状態で転写するようにしたことを特徴とする。
【0030】
このようにすることにより、排出したトナー量が常に把握できると共に、複数のプロセスユニットからトナーを排出する場合でも、短時間でこの制御を行うことができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【0032】
図1は本発明になるタンデム型画像形成装置に用いるプロセスユニットにおける現像装置を説明するための図であり、図2は、本発明に用いる静電潜像担持体(感光体)のa−Siの基本的な層構成モデルを示したもの、図3は本発明になる画像形成装置における現像装置に印加するバイアス電圧の適正な現像領域を説明するための図、図4は高抵抗キャリアと低抵抗キャリアの含有比率で生じる残像(ゴースト)の発生を説明するための図、図5、図6は本発明になる制御方法を実施するタンデム型画像形成装置の一実施例であり、図5は静電潜像担持体(感光体)に形成されたトナー像を直接記録媒体に転写する場合、図6は静電潜像担持体(感光体)に形成されたトナー像を一度中間転写体に転写した後、記録媒体に転写する場合の構成例である。
【0033】
図1において、1は内部に配設された磁石によって現像剤に含まれるキャリア4による磁気ブラシ10を発生させる磁気ロール、2は磁気ブラシ10から供給されたトナー5によるトナー薄層6を担持して静電潜像担持体3上の静電潜像を現像する現像ロール、4はトナーのキャリアで、このうち4−1は低抵抗キャリア、4−2は高抵抗キャリア、5はトナー、6は現像ロール2上のトナー薄層、7は静電潜像担持体(感光体)3と現像ロール2との間に現像バイアスを印加する現像バイアス電源で、7aは直流(DC)バイアス(Vdc1)電源、7bは交流(AC)バイアス電源、8は磁気ロール1の直流(DC)バイアス(Vdc2)電源、9は磁気ロール1上の磁気ブラシ10の厚さを規制する規制ブレードである。
【0034】
図2において20は静電潜像担持体(感光体)3における基材、21は阻止層、22はa−Siで構成した感光層、23は表面保護層である。なお、以下の説明において、a−Si静電潜像担持体(感光体)3の「厚さ」と表現した場合には、静電潜像担持体(感光体)3における基材20の表面から、基材と反対側の静電潜像担持体(感光体)3の表面までの距離を意味する。したがって図2に示すように、静電潜像担持体(感光体)3が阻止層21と感光層22、及び表面保護層23とから構成されている場合には、感光層の厚さは、それぞれの層の厚さを合算した値となる。
【0035】
図5、図6において50は現像剤容器、51は前記図1に1で示した磁気ロール、52は同じく図1に2で示した現像ロール、53は記録媒体を収容した給紙カセット、54は記録媒体の搬送ベルト、55は図1に3で示した静電潜像担持体(以下感光体と略称する)、56は感光体を帯電させるための帯電器、57は画像を感光体55に露光する露光器、58は感光体55上のトナー像を記録媒体に転写するための転写バイアスを印加するための転写装置、59は記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置、図6において60は各感光体55に形成されたトナー像を重ねて転写する中間転写体、61は感光体55上のトナー像を中間転写体60に転写するための転写ローラ、62は中間転写体60上のトナー像を記録媒体に転写するための2次転写ローラ、63は中間転写体のクリーナー、64は現像量検出手段であり、このうち感光体55、現像ロール52、磁気ロール51、帯電器56、露光器57などにより、プロセスユニットが構成される。
【0036】
最初にこれらタンデム型画像形成装置の動作を説明しておくと、図5に示した感光体55に形成されたトナー像を直接記録媒体に転写する形式のタンデム型画像形成装置においては、現像剤容器50(50〜50)に収容されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーとキャリアからなる現像剤によって磁気ロール51(51〜51)上に磁気ブラシが形成され、その磁気ブラシによって現像ロール52(52〜52)上にトナーの薄層が形成される。そして図示していない制御回路からプリント開始の信号が来ると、給紙カセット53から記録媒体が送り出されて搬送ベルト54に送られ、その記録媒体が各色の感光体55(55〜55)に達するタイミングに合うように、帯電器56(56〜56)による感光体55(55〜55)の帯電、露光器57(57〜57)に送られた画像信号による感光体55(55〜55)への露光と潜像の形成、現像ロール52(52〜52)上のトナーによる該潜像の現像が行われ、記録媒体が感光体55(55〜55)に達すると、転写装置58(58〜58)による転写バイアスが印加されて記録媒体にトナー像が転写される。そしてこの工程が、各感光体55〜55で順次繰り返され、各色の画像が記録媒体に順次転写されて定着装置59で定着され、排紙される。
【0037】
また、図6に示した感光体55に形成されたトナー像を一度中間転写体60に転写した後記録媒体に転写する形式のタンデム型画像形成装置においては、図5の場合と同様現像剤容器50(50〜50)に収容されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーとキャリアからなる現像剤によって磁気ロール51(51〜51)上に磁気ブラシが形成され、その磁気ブラシによって現像ロール52(52〜52)上にトナーの薄層が形成される。そして図示していない制御回路からプリント開始の信号が来ると、中間転写ベルトなどで構成された中間転写体60上に各感光体55から55上に形成されたトナー像が重なるよう帯電器56(56〜56)による感光体55(55〜55)の帯電、露光器57(57〜57)に送られた画像信号による感光体55(55〜55)への露光と潜像の形成、現像ロール52(52〜50)上のトナーによる該潜像の現像、転写ローラ61(61〜61)による中間転写体60へのトナー像の転写が行われ、全てのトナー像が中間転写体60に転写されると、給紙カセット53から記録媒体が送り出されて中間転写体60との2次転写位置に送られ、2次転写ローラ62に転写バイアスが印加されて記録媒体にトナー像が転写される。そして定着装置59で定着され、排紙される。
【0038】
そしてこのように構成した本発明になるタンデム型画像形成装置にけるプロセスユニットにおいては、磁気ロール1に図示していない現像剤容器からトナー5が供給され、トナー5、低抵抗キャリア4−1、高抵抗キャリア4−2で構成された2成分現像剤が磁気ブラシ10を形成して撹拌によってトナー5を正帯電すると共に、規制ブレード9で層厚規制がなされる。そしてこの帯電されたトナー5は、磁気ロール1と現像ロール2間の電位差で現像ロール2側に移って現像ロール2上にトナーのみの薄層6を形成し、さらにこのトナー薄層6のトナー5は、静電潜像担持体(感光体)3との間に印加された直流(DC)バイアス7a(Vdc1)、交流(AC)バイアス7bの重畳されたバイアスにより、静電潜像担持体(感光体)3上に形成された静電潜像に飛翔し、現像が行われる。現像後に現像ロール2上に残ったトナー薄層6のトナー5は、磁気ロール1上の磁気ブラシ10が現像ロール2上のトナー薄層6に接触し、各ロールの周速差によるブラシ効果のみで、掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく容易にトナーの回収と入れ替えを可能にする。
【0039】
低抵抗キャリア4−1は、現像ロール2上に残った残留トナーを回収するためのもので、本発明においては、体積固有抵抗が10Ωcm、飽和磁化が70emu/g、平均粒径35μmのフェライトキャリアを用いた。すなわち、現像ロールから現像残のトナーを回収するためには、10ΩCm以下の低抵抗のキャリアを用い、現像ロールと磁気ロール間のニップで強固に静電的に付着したトナーを磁気ブラシで引き剥がす必要がある。そして、この現像ロールと磁気ロール間のニップに形成される磁気ブラシの電極効果による引き剥がし性を高めるには、低抵抗キャリアの飽和磁化を67emu/g以上の高い磁力に設定すると効果的である。低抵抗キャリアの飽和磁化が67emu/gを下回ると、回収時の電極効果、磁気ブラシによる掻き取り効果が低下し、十分な効果が得られない。この時、トナーとの接点を増やすためには40μm以下の小径のキャリアを用い、キャリアの表面積を高めることが好ましい。高磁力でしかも低抵抗キャリアとしては、マグネタイトキャリア、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライトなどがあり、これらのキャリアをそのまま用いても良いが、抵抗を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。
【0040】
高抵抗キャリア4−2は、負に帯電し、正帯電したトナー5を保持するためのもので、本発明においては、フェライト表面を高分子量のポリエチレンの表面重合体で覆うと共に抵抗調整剤で処理し、トナー付着やコ−ト剥がれなどの間題に対して強靭な表面性能を有するようにし、現像器の機械的寿命が尽きるまで被覆剤が剥がれないようにしたものを用いる。一般的に表面被覆キャリアの場合、表面のコ−ト剤が20%以上剥がれるとトナーへの帯電性能が変化し、本発明の現像方法の場合、5μC/g以下では帯電不良によりトナー飛散による画像汚染が発生し、20μC/g以上では現像性能が低下して選択現像などが発生し易くなる。
【0041】
この高抵抗キャリア4−2は、特にトナー5への帯電付与に重要であり、トナー5に帯電を付与すると同時に、交流(AC)を印加した時に現像ロール2からのトナー飛散の抑制にも効果がある。すなわち、回収を重視した低抵抗キャリア4−1は、現像残像(ゴースト)対策には有効であるが、正確な帯電をトナー5に付与してカブリの発生の無い現像を維持することは困難であり、さらに長期間運転した場合に現像ロール2表面からトナー5が飛散し、帯電器や露光ユニットを汚染する不具合を発生させてしまうので、帯電性能を有する高抵抗キャリア4−2を併用することが不可欠である。
【0042】
この高抵抗キャリア4−2は、平均粒径が50μm以上であり、その飽和磁化が60〜200emu/gのフェライト磁性キャリアの表面に重合触媒を保持させ、エチレンガスを導入して重合成長させて重量平均分子量Mwが50,000以上の高分子量ポリエチレンで表面被覆を形成し、その被覆量がポリエチレン量で1〜5Wt%となるようにすると共に、その表面を導電粒子によって10〜1012Ωcmに抵抗制御した静電潜像現像用キャリアが好ましい。抵抗値が10Ωcm未満であると、キャリア現像やカブリが発生するおそれがあり、1012Ωcmを越えると画像濃度低下等画質劣化のおそれがある。なお、ここに表示した抵抗値は、電極面積5cm、荷重1kgに0.5cmの厚さのキャリア層を設け、上下の電極に、1〜500Vの電圧を印加し、そこに流れる電流値を測定して換算して求めたものである。
【0043】
こういった高抵抗キャリアについては、例えば本件出願人が特開平10−142843号公報で提案したように、磁性を備えたキャリア芯材と、このキャリア芯材の表面を被覆する高分子量ポリエチレン樹脂からなる被覆層とを有し、その高分子量ポリエチレン樹脂からなる被覆層が、少なくともその最外殻層として、帯電調整剤、抵抗調整剤、流動性調整剤などを含有するようにしたものなどがあり、高分子量ポリエチレン表面に各種の外添剤を設定することで、耐久性と帯電制御が可能となる。なお高抵抗のキャリアとしては、上記のキャリアの他に高耐久性能が確認されれば、抵抗の高い処理剤で処理したキャリア等も使用可能である。
【0044】
上記高抵抗キャリア4−2と低抵抗キャリア4−1の混合比率は、現像ロール2に残ったトナー5の回収性能とトナー5の帯電付与の観点から、全キャリア4中の低抵抗キャリア4−1の比率が50%〜80%程度であることが適当である。50%以下ではトナー5の十分な回収が出来ずに残像(ゴースト)の発生が認められ、また80%以上ではトナー5の飛散を防止することが出来ない。
【0045】
また、本発明におけるトナー5の混合割合は、キャリア4およびトナー5の合計量に対し、トナー5が2〜40重量%、好ましくは3〜30重量%、より好ましくは4〜25重量%である。すなわち、トナーの混合割合が2重量%未満であると、トナー5の帯電量が高くなって十分な画像濃度が得られなくなり、40重量%を超えると、十分な帯電量が得られなくなってトナーが現像器から飛散し、画像形成装置内を汚染したり画像上にトナーカブリが生じる。
【0046】
このように双方のキャリアを一定の比率で組み合わせることで、現像ロール上のトナー薄層6のトナー5を回収しつつ、確実に帯電させたトナー5を現像ロール2に再度投入することが可能になる。トナー5は5〜20μC/gに制御され、トナー飛散・カブリを防止し、なお且つ、低電界で現像することで、現像ロール2上に現像履歴現象を残さず、トナー5の回収性に優れた画像形成装置における現像方法が提供できる。
【0047】
静電潜像担持体(感光体)3における表面電位(帯電電位)については、250V以下で、且つ、露光後電位が100V以下に設定することで、現像ロール2に印加する電位を低くしながらも十分な画像濃度を得ることができる。画像形成装置に用いる静電潜像担持体(感光体)3としては、従来から正帯電の有機感光体(OPC)が知られており、静電潜像担持体(感光体)3としてこの有機感光体(OPC)を用いた場合、残留電位を100V以下にするために感光層の膜厚を25μm以上に設定し、電荷発生材料の添加量を増やすことが重要である。特に単層構造の有機感光体(OPC)は、感光層の中に電荷発生材を添加することから有利である。
【0048】
しかしながら、OPC感光体は感光層表面が軟らかく、クリ−ニングブレードの摺擦により感光層が削れやすいという間題がある。そこで、OPC感光体と比較して表面が硬質であると共に耐久性や機能保持性(メンテナンスフリー)に優れていることから、感光層の厚さが25μm以上のa−Si感光体が近年使用されている。しかしながら、a−Si感光体はグロ−放電分解法等を用いて成膜するため、このように感光層が厚いと製造時間や製造コストがかかり、経済的に不利である。そこで本件出願人は、特開平7−175276号公報において、感光層の厚さを25μm未満に設定したa−Si感光体について提案をしている。
【0049】
静電潜像担持体(感光体)3に感光材料として、a−Si感光体を用いた場合、その表面の露光後電位は10V以下の非常に低い特徴を有しているが、その膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に至る耐電圧が低下する。その一方、潜像形成した時の静電潜像担持体(感光体)3における表面の電荷密度は向上し、現像性能は向上する傾向がある。この特性は誘電率が約10程度と高いa−Si感光体では25μm以下、さらに好ましくは20μm以下の場合に特に顕著である。
【0050】
しかし感光層22の厚さが10μm未満となると、静電潜像担持体(感光体)3の電位の調節が困難となり、いわゆる黒点やカブリが発生しやすくなる。また、感光層22の厚さが10μm未満となると、飽和帯電電位が低下し、必要な帯電電位を確保できない傾向がある。一方、感光層22の厚さが25μmを超えると、低電位現像が困難となり、オゾンが発生しやすくなったり、あるいは、感光層の製造時間が長くなるなどして経済的に不利になりやすい。さらには、感光層22における電荷発生層で発生した正孔が感光層の表面まで移動する時間が長くなるため、静電潜像担持体(感光体)3の電位の調節が困難となり、いわゆるカブリが発生したり、画像濃度が低下しやすいなどの間題が生じやすい。よって、静電潜像担持体(感光体)3の電位の調節や、経済性等とのバランスがより優れている観点から、静電潜像担持体(感光体)3における感光層22の厚さを、11〜25μmの範囲の値とするのがより好ましく、12〜18μmの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
【0051】
また、より好ましい感光層22の状態として、表面保護層23の厚さを0.3μm以上、5μm以下の値とするのが好ましい。すなわち表面保護層23の厚さが0.3μm未満となると、感光層22の飽和帯電電位、耐磨耗性、耐環境性等の特性が低下する傾向があるためであり、一方、表面保護層23の厚さが5μmを超えると、画質劣化の要因になり、また製造時間が長くなり経済的に不利となる。したがって、感光層22の飽和帯電電位と製造時間等とのバランスがより良好な観点から、表面保護層23の厚さを0.3〜3μmの範囲内の値とするのがより好ましい。
【0052】
感光層22を構成する材料は、アモルフアスシリコン(a−Si)であれば特に制限されるものではなく、好ましい材料として、a−Si、a−SiC、a−SiO、a−SiON等の無機材料を例示することできる。また、表面保護層23としては、a−SiCが特に高抵抗であり、より優れた飽和帯電電位、耐磨耗性、耐環境性が得られることより、本実施形態における感光層材料として好適である。また、a−SiCのうち、SiとC(炭素)との比率が特定のものを使用するのが好ましく、このようなa−SiCとしては、a−Si(1−X)(0.3≦X≦1.0)があげられ、さらに好ましくは、a−Si(1−X)(0.5≦X≦0.95)である。この理由は、このようなa−SiCは1012〜1013Ωcmという特に高い抵抗を有しており、優れた飽和帯電電位、耐摩耗性、耐環境性(耐湿性)が得られるためである。
【0053】
現像ロール2と静電潜像担持体(感光体)3との間のバイアスは、直流バイアス電源7a(Vdc1)、交流バイアス電源7bで決定されるが、現像残のトナーを磁気ロール1で効率良く回収するためには、バイアス8(Vdc2)の電位は500V以下であるのが好ましい。直流バイアス電源7a(Vdc1)にて150V以上の電圧を印加すると、現像ロール2にトナーが付着する静電気力が増大し、磁気ブラシでの回収が困難になる。また、交流バイアス電源7bにて交番電界を用いることにより、静電潜像担持体(感光体)3への現像が正確に出来、磁気ロール1への現像残トナーの回収が容易になるなどのメリットがある。
【0054】
図3は、本発明の現像装置における現像残像(ゴースト)やカブリが生じない良好な現像直流バイアス電位7a(Vdc1)と8(Vdc2)の範囲を示したものである。横軸は電位差|Vdc2−Vdc1|を表し、縦軸はバイアス電位(Vdc1)を表す。そして、図3に示すように、バイアス電位(Vdc1)が150Vよりも高いとゴーストが発生し、電位差|Vdc2−Vdc1|が100V未満になってもゴーストが発生する。そのため現像ロール2の直流バイアス電位7a(Vdc1)としては150V以下で、且つ、磁気ロール1の直流バイアス電位8(Vdc2)と現像ロール2の直流バイアス電位7a(Vdc1)との電位差|Vdc2−Vdc1|が、100Vから350Vの範囲であれば高品質の画質が得られることがわかり、現像ロール2に印加する交流(AC)バイアス電源7bとしては、そのピ−ク間電圧(Vp−p)が500〜2000V、周波数が1〜3kHzの範囲となるように設定するとよい。
【0055】
この様に現像バイアスを低く設定することは、静電潜像担持体(感光体)3のa−Si薄膜の絶縁破壊を抑制するとともに、トナー5の過剰帯電を防止し、現像の履歴現象の発生を抑止するのに有効である。また、現像ロール2上に10〜100μm、好ましくは30〜70μmのトナー薄層6を形成し、現像ロール2と静電潜像担持体(感光体)3とのギャップを150〜400μm、好ましくは200〜300μmとし、直流と交流電界によってトナーを静電潜像担持体(感光体)3上に飛翔させることで鮮明な画像を得ることができる。
【0056】
規制ブレード9と磁気ロール2とのギャップは0.3〜1.5mm、磁気ロール1と現像ロール2間のギャップは同様に0.3〜1.5mm程度とする。このようにすることで、現像ロール上のトナーの薄層6は、10〜100μm、好ましくは30〜70μmの厚さに設定される。この厚さはトナー5の平均粒径を7μmとした場合にトナー5の5層から10層程度に相当する値である。現像ロール2と静電潜像担持体(感光体)3との間のギャップは150〜400μm、好ましくは200〜300μmである。150μmより狭いとカブリの要因になり、400μmより広いとトナー5を静電潜像担持体(感光体)3に飛翔させることが困難になり、十分な画像濃度を得ることが出来ない。また、選択現像を発生させる要因になる。
【0057】
そして本発明においては、各プロセスユニットの複数の画像を連続形成する際の1つの画像を現像してから次の画像の現像を開始するまでの非画像形成期間、又は画像形成開始前に、前記現像ロール2と磁気ロール1を回転させたまま両ロール間の電位を等しくした等電位状態を発生させ、そしてこの等電位状態で前記現像ロール2上のトナー薄層6の残像トナーを磁気ブラシ10で回収する。
【0058】
なお、非画像形成期間は、例えば露光器57に送られる印刷画像データに基づいて検出してもよいし、例えば給紙カセット53において、記録媒体の先端や後端により検出するようにしてもよい。
【0059】
そして、静電潜像担持体(感光体)3を層厚15μmのa−Siで構成して表面電位を230Vとし、現像ロール2への直流バイアス7a(Vdc1)を50V、交流(AC)バイアス7bをピ−ク間電圧(Vp−p)1.1kVで周波数を3.0kHz、磁気ロール1への直流バイアス8(Vdc2)を200Vに設定し、前記したように非画像形成期間に、現像ロール2の表面電位(すなわち直流バイアス7a(Vdc1))と磁気ロール1の表面電位(すなわち直流バイアス8(Vdc2))とをいずれも0Vとして等電位状態を発生させた。そして図4に示したように、矩形の黒ベタで構成されたソリッド画像と、このソリッド画像より広いハーフトーン画像を連続して現像するように配置した画像パターンで画像形成し、その際に黒ベタのソリッド画像の残像が現れるか否かの評価を行った。ここでは、ハーフトーン画像の濃度を、ソリッド画像の濃度の25%としたが、このようにすると比較的残像が現れやすいためである。
【0060】
そして比較例として、非画像形成期間においても等電位状態とせず、まず比較例1として画像形成期間と同一のバイアス電圧、すなわち現像ロール2への直流バイアス7a(Vdc1)を50V、交流(AC)バイアス7bをピ−ク間電圧(Vp−p)1.1kVで周波数を3.0kHz、磁気ロール1への直流バイアス8(Vdc2)を200Vとした場合と、比較例2として非画像形成期間に現像ロール2と磁気ロール1へのバイアスを反転させ、すなわち現像ロール2への直流バイアス7a(Vdc1)を200V、交流(AC)バイアス7bの印加無し、磁気ロール1への直流バイアス8(Vdc2)を50Vとした場合を設定し、初期状態、100枚目、1000枚目の三段階における濃度、残像、及びカブリの発生を確認した。その結果が表1である。
【0061】
【表1】
【0062】
なおこの表1において、濃度の欄の「○」印は、形成された画像にかすれが認められないことを示し、「△」印は、かすれがわずかに認められた場合、残像とカブリの欄における「○」、「△」、「×」印は、図4に示す画像パタ−ンを印字し、(a)のようにハ−フ画像上に残像やゴースト画像がまったく見えない場合は○を、(b)のようにハ−フ画像上に残像やゴースト画像がわずかに認められた場合に△を、またはっきり認められた場合に×を付した。
【0063】
この表1から分かるように、実施例においては初期、100枚目、1000枚目のいずれの段階においても濃度にかすれが無く、残像、及びカブリの発生が見られず、良好な画像形成ができることが分かる。これに対して比較例1においては、非画像形成期間も画像形成期間中と同一のバイアスを印加していたため、次第に残像が蓄積されていき、その結果100枚目でわずかに残像が認められ、さらに1000枚目の段階では残像がはっきりと認められた。又比較例2においては、非画像形成期間の電位差を反転させたバイアスを印加としたため、残像の発生は抑制できたが、トナーの帯電が変化してカブリが発生し、100枚目の段階でカブリがわずかに認められ、更に1000枚目の段階では、カブリがはっきりと認められている。従って、この表1に示した結果から、非画像形成期間に等電位状態とすることでカブリの発生を回避しつつ残像の発生を抑制し、鮮明な画像を形成することが分かる。
【0064】
なお、上記した実施形態の説明では、本発明を例えば複数の画像を連続形成する際の非画像形成期間を等電位としたが、これは画像形成開始前の非画像形成期間を等電位としてもよく、また現像ロール2と磁気ロール1の等電位とする電位を0Vとしたが、これも両表面電位が互いに等しければよく、例えばそれぞれを50Vとしてもよい。またこの等電位状態は、現像ロール2と磁気ロール1の両表面電位を制御して実現してもよいし片側の表面電位を他方に合わせるように制御してもよく、さらに非画像形成期間の全期間を等電位状態にするのではなく、一部分だけを等電位状態にするようにしてもよい。
【0065】
又、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、現像剤の帯電が上昇してトナーの現像量が変化することがあるが、本発明においては、画像変化をきたす前に劣化トナーをプロセスユニットから排出し、常に安定したカラ−画像が得られるようにしている。
【0066】
すなわち、画像データをタンデム型画像形成装置本体内のCPU(不図示)によりドット数として計測し、画像上の原稿密度aの測定を行い、測定された記憶媒体1枚面毎の原稿密度a、a、a、……、aの平均原稿密度Aが3[%]を下回った場合、画像形成を中止して非画像形成状態にし、現像ロール2上のトナーを感光体3側に飛翔させて消費するように、現像ロール2に交番電界の印加を行うリフレッシュ工程を実施する。尚、本実施の形態では、すぐに画像形成を中止した場合について説明したが、連続印字中の場合には連続印字終了後に行うようにしてもよい。
【0067】
現像ロール2は、定形あるいは不定形粒子によるブラスト処理を施した表面を有し、交番電界としては、DC電圧に矩形波、三角波、正弦波のAC成分を重畳したものとする。画像印字密度の演算は、プリント毎に行い、ある一定枚数(例えば、1〜500枚)の平均印字率を算出し、印字密度に応じて感光体3に画像形成していない時(非画像形成時)、もしくは感光体3と現像ロール2が駆動停止後に現像ロール2からトナーを飛翔させてトナーの消費を行う。そして、このリフレッシュ工程により前記非画像形成時に感光体3に付着したトナーは、図5に示した中間転写体を用いないタンデム型画像形成装置においては感光体3から記録媒体に、図6に示した中間転写体60を用いるタンデム型画像形成装置においては中間転写体60に掃き出し、中間転写体用クリーナー63により廃棄される。
【0068】
つまり、平均印字率を算出した後、感光体3と現像ロール2が駆動状態にあるときにトナー消費が行えるように交番バイアスの制御を行う。そして、平均印字率3%以下のときにトナーチャージアップが起こり易いことが実験的に確認されている。また、平均印字率が低くなると、現像ロール2での残留トナーの量が増え、その残留トナーを剥すための交番バイアスの印加時間を長くし、現像ロールを複数回回転させて感光体ドラムへトナーを飛翔させる量を多くする必要がある。よって、前記非画像部に於けるトナー消費量については、最小3%原稿印字相当とするが、リフレッシュモードを数種類持たせることで状況(使用環境等)に応じた対応がとれるように設定を行うことが望ましい。また、リフレッシュ工程においては、リフレッシュ用交番電界は、画像形成時の交番電界より実効値を上げることにより、トナーを消費しやすくすることができる。
【0069】
なおこの場合、上記リフレッシュ工程において中間転写体60上に転写されたトナーは、それぞれの色毎に定められたトナー量が現像されていることを現像量検出手段64により測定し、強制消費トナーの現像量を測定することによってトナーの劣化状態を同時に検出することが可能となる。また、リフレッシュするために中間転写体60上にトナーを転写する場合、所定の現像量に満たされないプロセスユニットが複数個存在する場合には、中間転写体上の非通紙部の同一部分に色重ねした状態で転写するようにすることにより、このリフレッシュを高速で行うことが可能となる。
【0070】
又前記したように、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、トナーの帯電が上昇してトナーの現像量が変化することがあるが、トナーの帯電(以下Q/Mと称する)が上昇したとき、トナーはキャリア4の表面にタイトに静電付着する為、特開2000−112220号公報、特開2000−112221号公報などに詳細に述べられているようなトナー濃度(T/C)センサーによる現像剤の透磁率出力値は下がり、Q/Mが下がるとトナーはキャリア表面から剥離し浮遊しやすくなっている為、透磁率は上がる。
【0071】
すなわち、前記特開2000−112220号公報、特開2000−112221号公報などで示されたトナー濃度を測定するための透磁率センサーは、現像剤容器内に回転自在に装着された回転軸の周りにスクリューをスパイラル状に固設したスクリュー型撹拌装置、あるいはそのような回転軸に、軸方向に平行に傾斜させた多数の羽根を連設した撹拌装置(単振動型撹拌装置)等の下部に設けられ、この撹拌装置の回転毎にこの透磁率センサー上の現像剤量が変化するため、図7に70で示したように脈動するが、トナーのQ/Mが上がると前記したようにトナーがキャリア4の表面にタイトに静電付着する為透磁率センサーの透磁率は下がり、Q/Mが下がるとトナーはキャリア表面から剥離し浮遊しやすくなっている為、72のように透磁率は上がる。
【0072】
しかしながら、以上説明してきたようなハイブリッド現像では、特に連続印字時においてトナーは磁気ブラシ10で擦られながらバイアスを印加され続ける為、現像ローラ2上に形成されたトナー薄層6におけるトナーQ/Mは上昇しやすい。そしてトナーの補給は、トナー濃度センサーの値が上がってトナー濃度が低くなったときに行うようにしているが、トナーQ/Mが上昇すると前記したようにトナー濃度センサーの透磁率出力は下がり、印字によりトナーが消費されているにも関わらず透磁率が低い値を示して実際よりトナー濃度(T/C)を高く見積もってしまい、しばらくトナー補給をしない場合がある。
【0073】
そのため本発明においては、前記したようにタンデム型画像形成装置本体内のCPU(不図示)によりドット数として計測することで印字率を読みとり、消費トナー量を計算により推測して実際のトナー濃度より低い値のトナー濃度が検出されたときは、前記リフレッシュ工程を実施してトナーを掃き出すようにした。
【0074】
いま、前記計測されたドット数により計算した印字率で所定枚数あたりの消費トナー量を計算により推測したものをC、前記トナー濃度センサーアナログ出力のミキサー周期間の平均値をTave(Q/Mが上昇すると低下する)、初期平均値をTiniとする。そのとき、
ΔT=Tini−Tave ……(1)
とし、現像剤中のトータルキャリア量に対する消費トナー量Dを
D=C/(現像剤中トータルキャリア量)*100(%) ……(2)
として、D>1(%)となったとき、
(i)ΔT≧0.2V
の場合は、前記したように現像ロール2と磁気ロール1を等電位とし、例えばベタ画像を感光体3に現像するようにしてトナーを積極的に中間転写体に掃出すモ−ドとし、
(ii)0V<ΔT<0.2V
の場合は少しトナーを掃き出すモ−ドとして例えばハーフ画像、又は線画像を感光体3に現像し、そして、
(iii)ΔT≦0V
の場合はトナーが劣化したとしてトナーコンテナを交換するモ−ドとする。
【0075】
なお、この制御におけるドット数の係数は、トナー補給モーター駆動が止まっている時に前記タンデム型画像形成装置本体内のCPU(不図示)により行い、トナー補給モーター駆動が行われてトナーが補給されたとき、前記トナー濃度センサー(透磁率センサー)がこの補給を感知して前記Tini値、C値、D値をリセットし、その後同様のことを繰り返してゆく。
【0076】
このようにしてトナーQ/Mを制御することにより、図8のようにQ/M推移に顕著な差異が見られた。すなわちこの図8において、X軸は印字枚数、Y軸はトナーQ/M(μC/g)であり、80は以上述べてきたような制御を行ってきた場合のトナーの帯電(Q/M)量、81はこのような制御を行わない場合のトナー帯電(Q/M)量であり、制御を行わない場合はトナー帯電(Q/M)量が上昇しているが、制御を行った場合は明らかにトナー帯電(Q/M)量が一定範囲に収まっている。
【0077】
【発明の効果】
以上種々述べてきたように請求項1に記載した本発明によれば、非画像形成期間、又は画像形成開始前に前記現像ロールと磁気ロールを回転させたまま両ロール間の電位を等電位状態にすることで、磁気ロール上に形成した磁気ブラシが現像ロール上のトナーを全て回収し、現像ロール上の現像履歴を解消して残像やカブリの発生を抑えるため、帯電されたトナーを確実に現像ロールに供給でき、長期にわたって安定した画像品質が得られると共にプロセスユニットを小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装置そのものを小型に構成することができる。
【0078】
そして本発明によれば、各プロセスユニットにおけるトナー消費量が、所定量を下回る場合に強制的にトナーをプロセスユニットから記録媒体、または中間転写体に排出させることにより、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、現像剤の帯電が上昇してトナーの現像量が変化することを防止し、画像変化をきたす前に劣化トナーをプロセスユニットから排出して、常に安定したカラ−画像が得られるようになり、長期にわたって安定した画像品質が得られると共にプロセスユニットを小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装置そのものを小型に構成することができる。
【0079】
更に本発明によれば、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、トナーの帯電(Q/M)が上昇してキャリア4の表面にタイトに静電付着し、トナー濃度(T/C)センサーによる現像剤の透磁率出力値が下がって実際のトナー使用量より高く見積もられ、トナーが補給されないといったことが防止され、長期にわたって安定した画像品質が得られると共にプロセスユニットを小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装置そのものを小型に構成することができる。
【0080】
そして請求項2、3に記載した本発明によれば、排出したトナー量が常に把握できると共に、複数のプロセスユニットからトナーを排出する場合でも、短時間でこの制御を行うことができる。
【0081】
以上種々述べてきたように本発明によれば、現像装置を複雑にすることなく連続現像時の残像の発生を防ぎ、確実に帯電されたトナーを現像ロールに供給し、長期にわたって安定した画像品質が得られると共に小型のプロセスユニットを構成でき、又、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合も、現像剤の帯電が上昇してトナーの現像量が変化することを防止し、画像変化をきたす前に劣化トナーをプロセスユニットから排出して、常に安定したカラ−画像が得られるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になるタンデム型画像形成装置に用いるプロセスユニットにおける現像装置を説明するための図である。
【図2】 本発明に用いる静電潜像担持体(感光体)のa−Siの基本的な層構成モデルを示したものである。
【図3】 本発明になる画像形成装置における現像装置に印加するバイアス電圧の適正な現像領域を説明するための図である。
【図4】 高抵抗キャリアと低抵抗キャリアの含有比率で生じる残像の発生を説明するための図である。
【図5】 本発明になる制御方法を実施するタンデム型画像形成装置の一実施例である。
【図6】 本発明になる制御方法を実施するタンデム型画像形成装置の一実施例である。
【図7】 トナーの帯電量(Q/M)による透磁率センサーの出力値の変動を示すグラフである。
【図8】 本発明による制御を実施した場合と実施しない場合のトナーの帯電量(Q/M)の違いを示すグラフである。
【符号の説明】
50 現像剤容器
51 磁気ロール
52 現像ロール
53 給紙カセット
54 搬送ベルト
55 静電潜像担持体(感光体)
56 帯電器
57 露光器
58 転写装置
59 定着装置
60 中間転写体
61 転写ローラ
62 2次転写ローラ
63 中間転写体用クリーナー
64 現像量検出手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine using an electrophotographic method, and more particularly, to a recording medium using a process unit having a plurality of photoconductors corresponding to each color toner. In a tandem type image forming apparatus that forms a color image in synchronism with the feeding of a transfer member and performs color superposition on the recording medium or the transfer member, two components for charging non-magnetic toner using a magnetic carrier A non-contact developing method that uses a developer, holds only the charged toner on the developing roll, and flies to the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier (photoconductor) to develop the latent image. The present invention relates to a control method in a tandem type image forming apparatus to be provided.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a two-component developer that uses a magnetic carrier to charge non-magnetic toner is used, and only the charged toner is held on the developing roll to hold the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier (photoconductor). The non-contact development method for developing the latent image by flying it to an image has been studied as a non-contact one-component development means. It has also been studied for a one-drum color superimposing method for sequentially forming a plurality of color images on a body (photoconductor). In this method, it is possible to form a color image with little color misregistration by accurately superimposing toner on an electrostatic latent image carrier (photosensitive member), and it is attracting attention as a technique for improving color quality. Yes.
[0003]
As a prior art related to such a technique, US Pat. No. 3,866,574 discloses a non-magnetic material on a donor roll (developing roll) placed in non-contact with an electrostatic latent image carrier (photosensitive member). There has been proposed a method in which a thin layer is formed with toner and the toner is caused to fly to a latent image on an electrostatic latent image carrier (photoconductor) by an alternating electric field. U.S. Pat. No. 3,929,098 discloses a developing device that uses a magnetic roll to advance a developer to a donor roll and transfers toner onto the donor roll to form a toner layer. .
[0004]
However, in these proposals, it is possible to form a thin layer on the donor roll using a two-component developer, but when the charge of the toner becomes high, it becomes difficult to separate the toner on the donor roll, and a strong AC An electric field is required. Since this electric field disturbs the toner layer on the electrostatic latent image carrier (photoconductor), there is a problem with color superposition and the like. For this reason, JP-A-3-113474 discloses a toner developed by providing an auxiliary electrode made of a wire between a donor roll and an electrostatic latent image carrier (photoconductor), and applying a weak alternating electric field to the auxiliary electrode. A so-called powder cloud development method has been proposed which does not disturb the image.
[0005]
Furthermore, in this type of technology, when a toner consumption area and a non-consumption area are generated on the developing roll, a variation in the toner adhesion state on the roll and the toner potential difference occurs. A phenomenon in which a part appears as an afterimage (ghost) at the next development, that is, a so-called hysteresis phenomenon occurs, but a complicated mechanism is required to prevent this phenomenon, and it has not been put to practical use in a small electrophotographic process. In order to prevent this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-231652 proposes a member for scraping off the development residual toner on the developing roll and a collecting device for the scraped toner. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-72733 (US Pat. No. 5,420,375) discloses that toner on a developing roll is collected in a magnetic roll by a potential difference between copies and between papers to charge the toner. In addition, as a countermeasure against the hysteresis phenomenon using a magnetic brush, Japanese Patent Laid-Open No. 7-128983 discloses a method of setting a wide half-value width region of the magnetic flux density of the magnetic roll, thereby providing a toner on the developing roll. Proposals have been made to collect and supply waste.
[0006]
In terms of theory, a report on the formation of a toner layer on a developing roll using a two-component developer was made by Toshiba Corp. in Journal of Electrophotographic Society, Vol. 19, No. 2 (1981). No.-121077 has a patent application. Further, as a method for reliably collecting the toner on the developing roll, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-81788 proposes using a dedicated collecting roll.
[0007]
In recent years, for speeding up, a tandem method that uses a plurality of photoconductors corresponding to the color of toner, forms a color image in synchronization with the feeding of the transfer member, and superimposes the color on the transfer member has attracted attention. ing. Although this method has the advantage of being excellent in high-speed performance, it has the disadvantage of increasing the size because the electrophotographic process members of each color must be arranged side by side. As a countermeasure, there has been proposed a small tandem type image forming apparatus in which the interval between the photoconductors is narrowed and a downsized image forming unit is arranged.
[0008]
In the small tandem type image forming apparatus configured as described above, it is advantageous to make the developing device a vertical type in order to minimize the size of the image forming unit in the width direction. That is, it is desirable in terms of layout that the developing device is arranged in the upper direction of the photosensitive member. However, in the conventional two-component development method, in the case of the method in which the developing devices are arranged vertically as described above, the reflux of the developer, that is, the supply from the developer stirring unit to the developing member close to the photosensitive member becomes complicated, There is a problem in that there is a limit to downsizing of the apparatus, and carrier adhesion to the photoreceptor and toner scattering are unavoidable.
[0009]
As another method, a one-component developing method that does not use a carrier has been proposed, but the method in which the developing roll is in contact with the photosensitive member causes torque fluctuations of the photosensitive member, and promotes color misregistration that is a weak point of the tandem type. There was a drawback. In the non-contact system, the toner is charged with a charge roll and the layer thickness on the developing roll is regulated with an elastic regulation blade, so that the toner additive adheres to the charge roll and is charged. Or the toner adheres to the regulating blade and the layer formation becomes non-uniform, resulting in image defects.
[0010]
Japanese Patent Laid-Open No. 63-249164 discloses a method for controlling a tandem developing device by stopping the operation of the developing device in an image forming unit other than the image forming unit performing the transfer process, thereby preventing the deterioration of the developer. An application has been filed to prevent this.
[0011]
In general, in a one-component developing device, a toner having a small particle diameter adheres to the surface of the developing roll due to a high charging amount due to repeated image formation, and other toner particles are in contact with the developing roll. The frictional charging is hindered, and the toner is conveyed to the electrostatic latent image portion without being uniformly charged on the developing roll, which may cause problems such as a decrease in image density and fogging.
[0012]
Such a phenomenon is promoted because toner particles tend to remain on the developing roll because less toner flies from the developing roll to the electrostatic latent image portion (photoreceptor), particularly when the document printing rate on the image is low. , Image density reduction and fogging occur. In such a case, it is alleviated by consuming a large amount of toner from the developing roll to the photosensitive member side by a pattern having a high original printing ratio such as solid black, and transferring the toner to a recording medium to consume the toner. Although it is possible, if the solid black pattern is not printed after leaving the toner unconsumed for a long time, the toner particles may be fixed on the surface of the developing roll due to the influence of humidity or the like and may not recover. . And as an environmental condition, it tends to appear especially in a low-humidity environment.
[0013]
Therefore, when the printing rate is low, that is, when the number of printed dots is small on a single screen, the developing electric field is applied to the developing roll so that the toner of the developing roll is consumed after image formation, whereby the development is performed. The roll surface is refreshed and image deterioration can be prevented.
[0014]
However, if a large amount of toner adheres to the developing roll and is left for a long period of time, it will peel off from the surface layer in order to peel off from the developing roll. There are drawbacks, high toner consumption, inefficiency and uneconomical.
[0015]
Further, when such a developing roll is refreshed, an alternating electric field for refreshing is applied to the developing roll and the electrostatic latent image carrier (photosensitive member). For this reason, even when a normal bias is applied, In some cases, the reverse polarity charge toner generated in the developing device that is not provided adheres to the transfer portion without being transferred to the recording medium or the toner image carrier, and the back of the printing paper may be contaminated. In a high-humidity environment where the charging voltage is lowered, reversely charged toner may be mixed in the normally charged toner, but this also causes the same problem.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the powder cloud development method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-113474 is not a very general method because the wires of the auxiliary electrode are very easily soiled and image deterioration due to vibration occurs. Not. Further, JP-A-11-231652, JP-A-7-72733 (USP 5,420,375), JP-A-7-128983, JP-A-59-121077, JP-A-2000-81788. In the devices shown in the above, the toner stress increases due to the toner scraping device or the application of a special recovery bias, which causes deterioration of the durability of the toner. In addition, during long-term use, the chargeability of the toner changes due to deterioration of the durability of the carrier, the charging characteristics of the toner on the developing roll change significantly, and the charge distribution of the replenishment toner and the recovered toner becomes wider. It was a cause of scattering and fogging. In addition, there is a troublesome carrier exchange that has deteriorated, and the actual situation is that it has not been put into practical use.
[0017]
Further, in the prior art, since the toner polarity is negatively charged, especially in a low-temperature and low-humidity environment, the toner charge potential difference between the developing part and the non-developing part tends to increase, and the development afterimage (ghost) tends to become noticeable. there were. This is because the toner material generally tends to be negatively charged, and the potential of the toner layer on the developing roll rises when repeatedly exposed to a high electric field.
[0018]
As a technique for preventing fogging, there is a technique introduced in Japanese Patent Laid-Open No. 6-186811, etc., which is exposed from the support side of a photoconductor provided with a photoconductive layer on a transparent conductive support. In an image forming apparatus for forming an image, a photosensitive roller is charged by a charging roller, and a developer is composed of a high-resistance carrier, a low-resistance carrier, and an insulating magnetic toner to form a magnetic brush. Injects charge into the photoconductive layer of the body, charges the high-resistance carrier with a polarity opposite to that of the toner to improve toner retention and developability, and reduces the charge attenuation with an insulating magnetic toner for high efficiency. There is shown an image forming apparatus in which transfer can be performed and toner remaining at the time of transfer is charged by a charging roller and collected by a developing device, thereby improving transferability and developability.
[0019]
However, the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-186811 is an image forming apparatus in which exposure is performed from the back side of an electrostatic latent image carrier (photosensitive member), and the photoconductive layer of the photosensitive member is formed with a low resistance carrier. The purpose of this is to reduce the fog phenomenon by injecting the electric charge, which requires a complicated mechanism for exposure from the back side and cannot be used in a tandem type image forming apparatus.
[0020]
Further, the control method described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-249164 requires complicated control to stop the operation of the developing device in the image forming unit other than the image forming unit performing the transfer process. Although it is a tandem type, it is a conventional type in which developing devices are arranged beside the photosensitive member, and there is a drawback that it is difficult to reduce the size.
[0021]
In view of the above circumstances, the present invention prevents the occurrence of afterimages during continuous development without complicating the developing device, and reliably supplies charged toner to the developing roll, so that stable image quality can be obtained over a long period of time. It is an object to provide a control method in a tandem type image forming apparatus that can constitute a small process unit, and thereby to make the tandem image forming apparatus small.
[0022]
In addition, when continuously printing an image with an extremely low printing rate or printing only a specific color, the charge of the developer may increase and the toner development amount may change. It is also an object to discharge the deteriorated toner from the process unit before causing a change so that a stable color image can always be obtained.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a method invention,
In order to develop the latent image formed on the photoconductor by electrophotographic development, a thin layer is obtained by supplying toner from a developing roll disposed facing the photoconductor and a magnetic brush formed of a two-component developer on the developing roll. Control method in a tandem type image forming apparatus that has a plurality of process units each having a magnetic roll for forming the image, and forms an image by transferring an image of each color from each process unit to a recording medium or an intermediate transfer member In
In the non-image forming period in each process unit, or before the start of image formation, the developing roll and the magnetic roll are rotated to make the potential between the two rolls equal to each other, and in the equipotential state, on the developing roll Residual toner was collected with the magnetic brush, and the toner consumption was estimated from the dot amount of the image data to be printed, and the value of the toner permeability sensor showed a value less than a certain value with respect to the toner consumption. When the toner charge amount increases, the toner is forcibly discharged from the process unit to the recording medium or the intermediate transfer member. It is characterized by that.
[0024]
In this way, the magnetic brush formed on the magnetic roll is brought into an equipotential state in which the potential between the two rolls is made equal while the developing roll and the magnetic roll are rotated before the image formation starts or before the image formation starts. All the toner on the developing roll is collected and the development history on the developing roll is eliminated to prevent the occurrence of afterimages and fogging, so that the charged toner can be reliably supplied to the developing roll, and stable image quality can be obtained over a long period of time. In addition, the process unit can be configured in a small size, whereby the tandem image forming apparatus itself can be configured in a small size.
[0026]
The present invention also provides the above-mentioned When the amount of toner consumed in each process unit is less than the specified amount, the toner is forcibly discharged from the process unit to the recording medium or intermediate transfer body, and images with extremely low printing rates are continuously printed or specified. In the case of printing only one color, the developer charge is prevented from increasing and the toner development amount is prevented from changing, and the deteriorated toner is discharged from the process unit before changing the image, so that a stable color image is always obtained. Thus, stable image quality can be obtained over a long period of time, and the process unit can be configured in a small size, whereby the tandem image forming apparatus itself can be configured in a small size.
[0028]
The present invention also provides the above-mentioned Thus, when continuously printing an image with an extremely low printing rate or printing only a specific color, the charge of the toner (hereinafter referred to as Q / M) increases, and the surface of the carrier 4 becomes tight. The developer magnetic permeability output value by the toner density (T / C) sensor decreases and is estimated to be less than the actual amount of toner used, preventing the toner from being replenished and stable over a long period of time. The image quality can be obtained and the process unit can be configured in a small size, whereby the tandem image forming apparatus itself can be configured in a small size.
[0029]
And these controls are claimed. 2 and 3 As described above, the toner amount discharged to the recording medium or the intermediate transfer member is measured for each color by the developing amount detecting means. Further, when there are a plurality of process units that are less than the predetermined toner consumption amount, the transfer is performed in a state of being overlaid on the same part of the non-sheet passing portion on the recording medium or the intermediate transfer member.
[0030]
In this way, the amount of discharged toner can always be grasped, and this control can be performed in a short time even when toner is discharged from a plurality of process units.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. This is just an example.
[0032]
FIG. 1 is a view for explaining a developing device in a process unit used in a tandem type image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a-Si of an electrostatic latent image carrier (photosensitive member) used in the present invention. FIG. 3 is a diagram for explaining an appropriate development region of a bias voltage applied to the developing device in the image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a high resistance carrier and a low resistance layer. FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams illustrating an example of a tandem type image forming apparatus that implements the control method according to the present invention. When the toner image formed on the electrostatic latent image carrier (photoreceptor) is directly transferred to a recording medium, FIG. 6 shows the toner image formed on the electrostatic latent image carrier (photoreceptor) once as an intermediate transfer member. After transferring, the structure for transferring to a recording medium It is an example.
[0033]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a magnetic roll that generates a magnetic brush 10 by a carrier 4 contained in a developer by a magnet disposed therein, and 2 denotes a toner thin layer 6 by toner 5 supplied from the magnetic brush 10. Development roller for developing the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier 3, 4 is a toner carrier, 4-1 is a low resistance carrier, 4-2 is a high resistance carrier, 5 is toner, 6 Is a toner thin layer on the developing roll 2, 7 is a developing bias power source for applying a developing bias between the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 and the developing roll 2, and 7a is a direct current (DC) bias (V dc1 ) Power supply, 7b is an alternating current (AC) bias power supply, and 8 is a direct current (DC) bias (V) of the magnetic roll 1. dc2 ) A power source 9 is a regulating blade for regulating the thickness of the magnetic brush 10 on the magnetic roll 1.
[0034]
In FIG. 2, 20 is a base material in the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3, 21 is a blocking layer, 22 is a photosensitive layer made of a-Si, and 23 is a surface protective layer. In the following description, when expressed as “thickness” of the a-Si electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3, the surface of the substrate 20 in the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3. To the surface of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 opposite to the substrate. Therefore, as shown in FIG. 2, when the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is composed of a blocking layer 21, a photosensitive layer 22, and a surface protective layer 23, the thickness of the photosensitive layer is This is the sum of the thickness of each layer.
[0035]
5 and 6, 50 is a developer container, 51 is a magnetic roll shown by 1 in FIG. 1, 52 is a developing roll shown by 2 in FIG. 1, 53 is a paper feed cassette containing a recording medium, 54 Is a conveyance belt for the recording medium, 55 is an electrostatic latent image carrier (hereinafter abbreviated as a photoconductor) indicated by 3 in FIG. 1, 56 is a charger for charging the photoconductor, and 57 is a photoconductor 55. An exposure device 58 for exposing the toner image to the recording medium 58, a transfer device for applying a transfer bias for transferring the toner image on the photoreceptor 55 to the recording medium, and a fixing device 59 for fixing the toner image transferred to the recording medium. 6, reference numeral 60 denotes an intermediate transfer member for transferring the toner images formed on the respective photosensitive members 55 in an overlapping manner, 61 denotes a transfer roller for transferring the toner image on the photosensitive member 55 to the intermediate transfer member 60, and 62 denotes an intermediate transfer member. 60 Transfers the toner image on the recording medium. A secondary transfer roller 63, an intermediate transfer member cleaner 64, and a development amount detecting means 64, among which a photosensitive unit 55, a developing roller 52, a magnetic roller 51, a charger 56, an exposure device 57, etc. Is configured.
[0036]
First, the operation of these tandem type image forming apparatuses will be described. In the tandem type image forming apparatus of the type that directly transfers the toner image formed on the photosensitive member 55 shown in FIG. Container 50 (50 4 ~ 50 1 ), A magnetic roll 51 (51) by a developer composed of a toner and a carrier corresponding to each color such as yellow, cyan, magenta, and black. 4 ~ 51 1 ) On the developing roll 52 (52). 4 ~ 52 1 ) A thin layer of toner is formed thereon. When a print start signal is received from a control circuit (not shown), the recording medium is sent out from the paper feed cassette 53 and sent to the conveyor belt 54. The recording medium is a photosensitive member 55 (55 for each color). 4 ~ 55 1 ) To meet the timing of reaching the charging device 56 (56). 4 ~ 56 1 ) Photoconductor 55 (55) 4 ~ 55 1 ) Charging, exposure device 57 (57 4 ~ 57 1 ) By the image signal sent to the photosensitive member 55 (55). 4 ~ 55 1 ) Exposure and latent image formation, developing roll 52 (52) 4 ~ 52 1 ) To develop the latent image, and the recording medium is a photosensitive member 55 (55). 4 ~ 55 1 ), The transfer device 58 (58 4 ~ 58 1 ) Is applied to transfer the toner image onto the recording medium. This process is performed by each photoconductor 55. 4 ~ 55 1 The images of each color are sequentially transferred onto the recording medium, fixed by the fixing device 59, and discharged.
[0037]
In the tandem type image forming apparatus in which the toner image formed on the photosensitive member 55 shown in FIG. 6 is once transferred to the intermediate transfer member 60 and then transferred to the recording medium, the developer container is the same as in FIG. 50 (50 1 ~ 50 4 ), A magnetic roll 51 (51) by a developer composed of a toner and a carrier corresponding to each color such as yellow, cyan, magenta, and black. 1 ~ 51 4 ) On the developing roll 52 (52). 1 ~ 52 2 ) A thin layer of toner is formed thereon. When a print start signal is received from a control circuit (not shown), each photosensitive member 55 is placed on the intermediate transfer member 60 constituted by an intermediate transfer belt or the like. 1 From55 4 The charger 56 (56 so that the toner images formed thereon overlap. 4 ~ 56 1 ) Photoconductor 55 (55) 1 ~ 55 4 ) Charging, exposure device 57 (57 1 ~ 57 4 ) By the image signal sent to the photosensitive member 55 (55). 1 ~ 55 4 ) Exposure and latent image formation, developing roll 52 (52) 1 ~ 50 4 ) Development of the latent image with the toner on the transfer roller 61 (61 1 ~ 61 4 ) Is transferred to the intermediate transfer body 60, and when all the toner images are transferred to the intermediate transfer body 60, the recording medium is sent out from the paper feed cassette 53 and is secondary to the intermediate transfer body 60. The toner image is transferred to the transfer position and a transfer bias is applied to the secondary transfer roller 62 to transfer the toner image to the recording medium. Then, the image is fixed by the fixing device 59 and discharged.
[0038]
In the process unit of the tandem type image forming apparatus according to the present invention configured as described above, the toner 5 is supplied from the developer container (not shown) to the magnetic roll 1, and the toner 5, the low resistance carrier 4-1, The two-component developer composed of the high-resistance carrier 4-2 forms the magnetic brush 10 to positively charge the toner 5 by stirring, and the layer thickness is regulated by the regulating blade 9. Then, the charged toner 5 moves to the developing roll 2 side due to the potential difference between the magnetic roll 1 and the developing roll 2 to form a thin layer 6 only of toner on the developing roll 2, and the toner of the toner thin layer 6 is further formed. Reference numeral 5 denotes a direct current (DC) bias 7a (V) applied to the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3. dc1 ), An electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is caused to fly and developed by a bias superimposed with an alternating current (AC) bias 7b. The toner 5 of the toner thin layer 6 remaining on the developing roll 2 after the development has only the brush effect due to the difference in peripheral speed between the rolls when the magnetic brush 10 on the magnetic roll 1 comes into contact with the toner thin layer 6 on the developing roll 2. Thus, it is possible to easily collect and replace the toner without providing a special device such as a scraping blade.
[0039]
The low-resistance carrier 4-1 is for collecting the residual toner remaining on the developing roll 2, and in the present invention, the volume resistivity is 10 6 A ferrite carrier with Ωcm, saturation magnetization of 70 emu / g, and average particle size of 35 μm was used. That is, in order to collect the toner remaining after development from the developing roll, 10 8 It is necessary to use a low resistance carrier of ΩCm or less, and to peel off the toner firmly and electrostatically attached at the nip between the developing roll and the magnetic roll with a magnetic brush. In order to improve the peelability by the electrode effect of the magnetic brush formed in the nip between the developing roll and the magnetic roll, it is effective to set the saturation magnetization of the low resistance carrier to a high magnetic force of 67 emu / g or more. . When the saturation magnetization of the low-resistance carrier is less than 67 emu / g, the electrode effect at the time of recovery and the scraping effect by the magnetic brush are lowered, and a sufficient effect cannot be obtained. At this time, in order to increase the contact point with the toner, it is preferable to use a carrier having a small diameter of 40 μm or less and to increase the surface area of the carrier. Examples of high magnetic force and low resistance carriers include magnetite carriers, Mn ferrites, Mn-Mg ferrites, etc. These carriers may be used as they are, but they may be used after being surface-treated within a range where resistance is not increased. Is possible.
[0040]
The high resistance carrier 4-2 is for holding the negatively charged positively charged toner 5. In the present invention, the ferrite surface is covered with a high molecular weight polyethylene surface polymer and treated with a resistance adjusting agent. The coating material is used so that it has a tough surface performance with respect to problems such as toner adhesion and coating peeling, and the coating agent is not peeled off until the mechanical life of the developing device is exhausted. In general, in the case of a surface-coated carrier, when the surface coating agent is peeled off by 20% or more, the charging performance to the toner changes, and in the case of the developing method of the present invention, an image due to toner scattering due to poor charging at 5 μC / g or less. Contamination occurs, and if it is 20 μC / g or more, the development performance deteriorates and selective development or the like is likely to occur.
[0041]
The high-resistance carrier 4-2 is particularly important for charging the toner 5 and is effective in suppressing toner scattering from the developing roll 2 when alternating current (AC) is applied at the same time as charging the toner 5. There is. That is, the low-resistance carrier 4-1, which places importance on recovery, is effective as a countermeasure for development afterimage (ghost), but it is difficult to maintain development without causing fogging by applying accurate charging to the toner 5. In addition, since toner 5 scatters from the surface of the developing roll 2 when it is operated for a longer period of time and causes a problem of contaminating the charger and the exposure unit, a high resistance carrier 4-2 having charging performance should be used in combination. Is essential.
[0042]
This high-resistance carrier 4-2 has an average particle diameter of 50 μm or more, holds a polymerization catalyst on the surface of a ferrite magnetic carrier having a saturation magnetization of 60 to 200 emu / g, introduces ethylene gas, and grows by polymerization. A surface coating is formed with a high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight Mw of 50,000 or more so that the coating amount is 1 to 5 Wt% in terms of polyethylene amount, and the surface is made of 10 by conductive particles. 9 -10 12 An electrostatic latent image developing carrier whose resistance is controlled to Ωcm is preferable. Resistance value is 10 8 If it is less than Ωcm, carrier development and fog may occur. 12 If it exceeds Ωcm, there is a risk of image quality deterioration such as a decrease in image density. The resistance value displayed here is an electrode area of 5 cm. 2 In addition, a carrier layer having a thickness of 0.5 cm is provided for a load of 1 kg, a voltage of 1 to 500 V is applied to the upper and lower electrodes, and a current value flowing therethrough is measured and converted.
[0043]
For such a high resistance carrier, for example, as proposed by the present applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 10-142843, a carrier core material having magnetism and a high molecular weight polyethylene resin covering the surface of the carrier core material are used. And a coating layer made of a high molecular weight polyethylene resin containing at least an outermost shell layer containing a charge adjusting agent, a resistance adjusting agent, a fluidity adjusting agent, etc. By setting various external additives on the surface of the high molecular weight polyethylene, durability and charge control can be achieved. As the high resistance carrier, a carrier treated with a treatment agent having high resistance can be used as long as high durability performance is confirmed in addition to the above carrier.
[0044]
The mixing ratio of the high-resistance carrier 4-2 and the low-resistance carrier 4-1 is such that the low-resistance carrier 4-4-1 in all the carriers 4 is collected from the viewpoint of the recovery performance of the toner 5 remaining on the developing roll 2 and the charging of the toner 5. It is appropriate that the ratio of 1 is about 50% to 80%. If it is 50% or less, the toner 5 cannot be sufficiently collected, and an afterimage (ghost) is observed, and if it is 80% or more, scattering of the toner 5 cannot be prevented.
[0045]
The mixing ratio of the toner 5 in the present invention is 2 to 40% by weight, preferably 3 to 30% by weight, more preferably 4 to 25% by weight of the toner 5 with respect to the total amount of the carrier 4 and the toner 5. . That is, if the mixing ratio of the toner is less than 2% by weight, the charge amount of the toner 5 becomes high and a sufficient image density cannot be obtained, and if it exceeds 40% by weight, a sufficient charge amount cannot be obtained. Are scattered from the developing unit, contaminating the inside of the image forming apparatus and causing toner fog on the image.
[0046]
Thus, by combining both carriers at a fixed ratio, it is possible to collect the toner 5 of the toner thin layer 6 on the developing roll and to recharge the charged toner 5 to the developing roll 2 again while collecting it. Become. The toner 5 is controlled to 5 to 20 μC / g, prevents toner scattering and fogging, and develops with a low electric field, leaving no development history phenomenon on the developing roll 2 and excellent toner 5 recoverability. A developing method in the image forming apparatus can be provided.
[0047]
The surface potential (charging potential) of the electrostatic latent image bearing member (photoconductor) 3 is set to 250 V or less and the post-exposure potential is set to 100 V or less, thereby reducing the potential applied to the developing roll 2. Sufficient image density can be obtained. As the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 used in the image forming apparatus, a positively charged organic photoconductor (OPC) has been conventionally known. When a photoconductor (OPC) is used, it is important to set the film thickness of the photosensitive layer to 25 μm or more and increase the amount of charge generation material added in order to make the residual potential 100 V or less. In particular, an organic photoreceptor (OPC) having a single layer structure is advantageous because a charge generating material is added to the photosensitive layer.
[0048]
However, the OPC photosensitive member has a problem that the surface of the photosensitive layer is soft and the photosensitive layer is easily scraped by rubbing with a cleaning blade. Therefore, an a-Si photosensitive member having a photosensitive layer thickness of 25 μm or more has been used in recent years because it has a hard surface and excellent durability and function retention (maintenance-free) compared to an OPC photosensitive member. ing. However, since the a-Si photosensitive member is formed using a glow discharge decomposition method or the like, if the photosensitive layer is thick in this way, manufacturing time and manufacturing cost are required, which is economically disadvantageous. Therefore, the present applicant has proposed an a-Si photosensitive member in which the thickness of the photosensitive layer is set to less than 25 μm in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-175276.
[0049]
When an a-Si photosensitive member is used as the photosensitive material for the electrostatic latent image carrier (photosensitive member) 3, the post-exposure potential on the surface has a very low characteristic of 10 V or less. If the thickness is reduced, the saturation charging potential is lowered, and the withstand voltage leading to dielectric breakdown is lowered. On the other hand, the charge density on the surface of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 when the latent image is formed tends to be improved, and the development performance tends to be improved. This characteristic is particularly remarkable when the dielectric constant is about 10 or less for an a-Si photoreceptor having a dielectric constant of about 10 or less, more preferably 20 μm or less.
[0050]
However, when the thickness of the photosensitive layer 22 is less than 10 μm, it is difficult to adjust the potential of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 and so-called black spots and fog are likely to occur. On the other hand, when the thickness of the photosensitive layer 22 is less than 10 μm, the saturation charging potential is lowered, and there is a tendency that a necessary charging potential cannot be secured. On the other hand, if the thickness of the photosensitive layer 22 exceeds 25 μm, low-potential development becomes difficult, and ozone tends to be generated, or the manufacturing time of the photosensitive layer tends to be long, which tends to be economically disadvantageous. Furthermore, since the time required for the holes generated in the charge generation layer in the photosensitive layer 22 to move to the surface of the photosensitive layer becomes long, it becomes difficult to adjust the potential of the electrostatic latent image carrier (photosensitive member) 3, so-called fogging. And problems such as low image density are likely to occur. Therefore, the thickness of the photosensitive layer 22 in the electrostatic latent image carrier (photosensitive member) 3 is from the viewpoint of better balance between adjustment of the potential of the electrostatic latent image carrier (photosensitive member) 3 and economy. The thickness is more preferably set to a value in the range of 11 to 25 μm, and further preferably set to a value in the range of 12 to 18 μm.
[0051]
Further, as a more preferable state of the photosensitive layer 22, the thickness of the surface protective layer 23 is preferably set to a value of 0.3 μm or more and 5 μm or less. That is, when the thickness of the surface protective layer 23 is less than 0.3 μm, the characteristics such as the saturated charging potential, wear resistance, and environmental resistance of the photosensitive layer 22 tend to deteriorate, whereas the surface protective layer If the thickness of 23 exceeds 5 μm, it causes deterioration in image quality, and the manufacturing time becomes longer, which is economically disadvantageous. Therefore, it is more preferable to set the thickness of the surface protective layer 23 to a value within the range of 0.3 to 3 μm from the viewpoint of a better balance between the saturation charging potential of the photosensitive layer 22 and the manufacturing time.
[0052]
The material constituting the photosensitive layer 22 is not particularly limited as long as it is amorphous silicon (a-Si). Preferred materials include inorganic materials such as a-Si, a-SiC, a-SiO, and a-SiON. Materials can be exemplified. Further, as the surface protective layer 23, a-SiC has a particularly high resistance, and is more suitable as a photosensitive layer material in the present embodiment because it can provide a more excellent saturated charging potential, abrasion resistance, and environmental resistance. is there. Moreover, it is preferable to use a specific ratio of Si and C (carbon) among a-SiC. As such a-SiC, a-SiC may be used. (1-X) C x (0.3 ≦ X ≦ 1.0), more preferably a-Si (1-X) C x (0.5 ≦ X ≦ 0.95). This is because such a-SiC is 10 12 -10 13 This is because it has a particularly high resistance of Ωcm, and an excellent saturation charging potential, wear resistance, and environmental resistance (moisture resistance) can be obtained.
[0053]
The bias between the developing roll 2 and the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is a DC bias power source 7a (V dc1 ), Which is determined by the AC bias power source 7b, but in order to efficiently collect the undeveloped toner with the magnetic roll 1, the bias 8 (V dc2 ) Is preferably 500 V or less. DC bias power supply 7a (V dc1 If a voltage of 150 V or more is applied at (1), the electrostatic force with which the toner adheres to the developing roll 2 increases, making it difficult to collect with a magnetic brush. Further, by using an alternating electric field with the AC bias power supply 7b, the development onto the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 can be performed accurately, and the development residual toner on the magnetic roll 1 can be easily collected. There are benefits.
[0054]
FIG. 3 shows an excellent development DC bias potential 7a (V) in which no development afterimage (ghost) or fog occurs in the developing device of the present invention. dc1 ) And 8 (V dc2 ). Horizontal axis is potential difference | V dc2 -V dc1 Represents the bias potential (V dc1 ). As shown in FIG. 3, the bias potential (V dc1 ) Is higher than 150V, a ghost occurs and the potential difference | V dc2 -V dc1 Even if | becomes less than 100V, a ghost is generated. Therefore, the DC bias potential 7a (V dc1 ) Is 150 V or less, and the DC bias potential of the magnetic roll 1 is 8 (V dc2 ) And DC bias potential 7a (V dc1 ) | V dc2 -V dc1 If | is in the range of 100 V to 350 V, it can be seen that high quality image quality can be obtained. As an alternating current (AC) bias power supply 7 b applied to the developing roll 2, the peak-to-peak voltage (V p-p ) Is set to be in the range of 500 to 2000 V and the frequency in the range of 1 to 3 kHz.
[0055]
Setting the developing bias low in this way suppresses the dielectric breakdown of the a-Si thin film of the electrostatic latent image carrier (photosensitive member) 3 and prevents the toner 5 from being excessively charged. It is effective in suppressing the occurrence. Further, a thin toner layer 6 having a thickness of 10 to 100 μm, preferably 30 to 70 μm, is formed on the developing roll 2, and a gap between the developing roll 2 and the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is 150 to 400 μm, preferably A clear image can be obtained by setting the toner to 200 to 300 μm and causing the toner to fly on the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 by a direct current and an alternating electric field.
[0056]
The gap between the regulating blade 9 and the magnetic roll 2 is 0.3 to 1.5 mm, and the gap between the magnetic roll 1 and the developing roll 2 is similarly about 0.3 to 1.5 mm. By doing so, the toner thin layer 6 on the developing roll is set to a thickness of 10 to 100 μm, preferably 30 to 70 μm. This thickness is a value corresponding to about 5 to 10 layers of the toner 5 when the average particle size of the toner 5 is 7 μm. The gap between the developing roll 2 and the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is 150 to 400 μm, preferably 200 to 300 μm. If it is smaller than 150 μm, it causes fogging. If it is larger than 400 μm, it becomes difficult to cause the toner 5 to fly to the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3, and a sufficient image density cannot be obtained. Further, it becomes a factor that causes selective development.
[0057]
In the present invention, the non-image forming period from the development of one image when continuously forming a plurality of images of each process unit to the start of the development of the next image, or before the start of image formation, An equipotential state in which the potentials between the two rolls are made equal while the developing roll 2 and the magnetic roll 1 are rotated is generated, and in this equipotential state, the residual image toner of the toner thin layer 6 on the developing roll 2 is transferred to the magnetic brush 10. Collect with.
[0058]
Note that the non-image forming period may be detected based on, for example, print image data sent to the exposure device 57, or may be detected based on the leading edge or the trailing edge of the recording medium in the paper feeding cassette 53, for example. .
[0059]
The electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is made of a-Si having a layer thickness of 15 μm, the surface potential is set to 230 V, and the DC bias 7a (V dc1 ) Is 50V, and the AC (AC) bias 7b is the peak-to-peak voltage (V p-p ) 1.1 kV, frequency 3.0 kHz, DC bias 8 to magnetic roll 1 (V dc2 ) Is set to 200 V, and the surface potential of the developing roll 2 (that is, the DC bias 7a (V dc1 )) And the surface potential of the magnetic roll 1 (ie, DC bias 8 (V dc2 )) Were set to 0 V, and an equipotential state was generated. Then, as shown in FIG. 4, an image is formed with an image pattern arranged so as to continuously develop a solid image composed of rectangular solid black and a halftone image wider than this solid image. We evaluated whether afterimages of solid solid images appeared. Here, although the density of the halftone image is set to 25% of the density of the solid image, this is because an afterimage is relatively likely to appear.
[0060]
As a comparative example, the equipotential state is not set even in the non-image forming period. First, as the comparative example 1, the same bias voltage as that in the image forming period, that is, the DC bias 7a (V dc1 ) Is 50V, and the AC (AC) bias 7b is the peak-to-peak voltage (V p-p ) 1.1 kV, frequency 3.0 kHz, DC bias 8 to magnetic roll 1 (V dc2 ) Is 200 V, and in Comparative Example 2, the bias to the developing roll 2 and the magnetic roll 1 is reversed during the non-image forming period, that is, the DC bias 7a (V dc1 ) 200V, no AC (AC) bias 7b applied, DC bias 8 (V dc2 ) Was set to 50 V, and the initial state, density at the three stages of the 100th sheet and the 1000th sheet, afterimages, and occurrence of fogging were confirmed. The results are shown in Table 1.
[0061]
[Table 1]
[0062]
In Table 1, “◯” in the density column indicates that no blur is observed in the formed image, and “△” indicates that after slight blur is observed, the afterimage and fog column. “○”, “Δ”, “X” marks in FIG. 4 indicate that the image pattern shown in FIG. 4 is printed, and an afterimage or a ghost image cannot be seen on the half image as shown in FIG. As shown in (b), Δ was given when a slight afterimage or ghost image was found on the half image, and x was given when it was clearly recognized.
[0063]
As can be seen from Table 1, in the first embodiment, there is no blurring in the density at any stage of the first, 100th and 1000th sheets, no afterimage and fogging are observed, and good image formation is possible. I understand. On the other hand, in Comparative Example 1, since the same bias was applied during the non-image forming period as during the image forming period, afterimages were gradually accumulated. As a result, afterimages were slightly recognized at the 100th sheet, Furthermore, afterimages were clearly recognized at the 1000th stage. In Comparative Example 2, since a bias in which the potential difference during the non-image forming period was reversed was applied, the occurrence of an afterimage could be suppressed, but the toner charge changed and fogging occurred. A slight amount of fog is observed, and in the 1000th stage, fog is clearly recognized. Therefore, it can be seen from the results shown in Table 1 that by setting the equipotential state during the non-image forming period, the generation of afterimages is suppressed while the occurrence of fogging is avoided, and a clear image is formed.
[0064]
In the above description of the embodiment, the non-image formation period when the present invention forms a plurality of images continuously is set to be equipotential. However, this is also possible even if the non-image formation period before starting image formation is set to be equipotential. The potential of the developing roll 2 and the magnetic roll 1 that is equipotential is set to 0 V. However, it is sufficient that both surface potentials are equal to each other, for example, 50 V may be set for each. Further, this equipotential state may be realized by controlling both surface potentials of the developing roll 2 and the magnetic roll 1 or may be controlled so that the surface potential on one side is matched with the other. Instead of setting the entire period to the equipotential state, only a part may be set to the equipotential state.
[0065]
In addition, when continuously printing an image with an extremely low printing rate or printing only a specific color, the charge of the developer may increase and the toner development amount may change. Before the change occurs, the deteriorated toner is discharged from the process unit so that a stable color image can always be obtained.
[0066]
That is, image data is measured as the number of dots by a CPU (not shown) in the tandem image forming apparatus main body, and the document density a on the image n The original density a for each surface of the measured storage medium is measured. 1 , A 2 , A 3 , ..., a n When the average document density A is less than 3%, the image forming is stopped and the non-image forming state is stopped, and the toner on the developing roll 2 is ejected to the photosensitive member 3 side and consumed. Next, a refresh process for applying an alternating electric field is performed. In the present embodiment, the case where the image formation is immediately stopped has been described. However, when continuous printing is being performed, the image forming may be performed after the end of continuous printing.
[0067]
The developing roll 2 has a surface subjected to blasting treatment with regular or irregular particles, and as an alternating electric field, an AC component of a rectangular wave, a triangular wave, or a sine wave is superimposed on a DC voltage. The image print density is calculated for each print, and an average print rate of a certain number of sheets (for example, 1 to 500 sheets) is calculated. When no image is formed on the photosensitive member 3 according to the print density (non-image formation) Or after the driving of the photoreceptor 3 and the developing roll 2 is stopped, the toner is ejected from the developing roll 2 to consume the toner. The toner adhering to the photosensitive member 3 during the non-image formation by this refresh process is shown in FIG. 6 from the photosensitive member 3 to the recording medium in the tandem type image forming apparatus not using the intermediate transfer member shown in FIG. In the tandem type image forming apparatus using the intermediate transfer member 60, the intermediate transfer member 60 is swept out and discarded by the intermediate transfer member cleaner 63.
[0068]
That is, after calculating the average printing rate, the alternating bias is controlled so that the toner can be consumed when the photosensitive member 3 and the developing roll 2 are in a driving state. It has been experimentally confirmed that toner charge-up is likely to occur when the average printing rate is 3% or less. Further, when the average printing rate is lowered, the amount of residual toner on the developing roll 2 increases, the application time of the alternating bias for peeling the residual toner is lengthened, and the developing roll is rotated a plurality of times to transfer the toner to the photosensitive drum. It is necessary to increase the amount of flying. Therefore, the toner consumption amount in the non-image portion is equivalent to a minimum of 3% original printing, but is set so as to be able to cope with the situation (use environment, etc.) by providing several types of refresh modes. It is desirable. Further, in the refresh step, the refreshing alternating electric field has a higher effective value than the alternating electric field at the time of image formation, so that toner can be easily consumed.
[0069]
In this case, the toner transferred onto the intermediate transfer body 60 in the refresh step is measured by the development amount detection means 64 to determine that the toner amount determined for each color is developed, and the forced consumption toner By measuring the development amount, it is possible to simultaneously detect the deterioration state of the toner. In addition, when toner is transferred onto the intermediate transfer member 60 for refreshing, if there are a plurality of process units that do not satisfy the predetermined development amount, the color is applied to the same portion of the non-sheet passing portion on the intermediate transfer member. By performing the transfer in an overlapped state, this refresh can be performed at high speed.
[0070]
In addition, as described above, when an image with an extremely low printing rate is continuously printed or only a specific color is printed, the toner charge may increase and the toner development amount may change. When the toner (hereinafter referred to as Q / M) rises, the toner adheres tightly to the surface of the carrier 4 and is described in detail in JP-A Nos. 2000-112220 and 2000-112221. The magnetic permeability output value of the developer by the toner density (T / C) sensor decreases, and when Q / M decreases, the toner easily peels off from the carrier surface, and thus the magnetic permeability increases.
[0071]
That is, the magnetic permeability sensor for measuring the toner concentration disclosed in JP 2000-112220 A, JP 2000-112221 A, and the like is provided around a rotation shaft rotatably mounted in a developer container. A screw-type stirrer in which a screw is fixed in a spiral shape, or a stirrer (single-vibration type stirrer) in which a large number of blades inclined in parallel to the axial direction are connected to such a rotating shaft. Since the developer amount on the magnetic permeability sensor changes with each rotation of the stirring device, it pulsates as indicated by 70 in FIG. 7, but when the Q / M of the toner increases, as described above Since the toner adheres tightly to the surface of the carrier 4, the magnetic permeability of the magnetic permeability sensor decreases, and when Q / M decreases, the toner easily peels off and floats from the carrier surface. Permeability is increased.
[0072]
However, in the hybrid development as described above, since the toner is continuously applied with a bias while being rubbed by the magnetic brush 10 particularly during continuous printing, the toner Q / M in the toner thin layer 6 formed on the developing roller 2 is maintained. Is easy to rise. The toner replenishment is performed when the value of the toner density sensor increases and the toner density becomes low. However, as the toner Q / M increases, the magnetic permeability output of the toner density sensor decreases as described above. Although the toner is consumed by printing, the magnetic permeability is low and the toner concentration (T / C) is estimated to be higher than the actual value, so that the toner may not be replenished for a while.
[0073]
Therefore, in the present invention, as described above, the printing rate is read by measuring the number of dots by the CPU (not shown) in the main body of the tandem type image forming apparatus, and the consumed toner amount is estimated by calculation, and the actual toner density is estimated. When a low toner concentration is detected, the refresh process is performed to sweep out the toner.
[0074]
Now, C is obtained by calculating the amount of consumed toner per predetermined number of sheets with the printing rate calculated by the measured number of dots, and the average value of the toner density sensor analog output during the mixer period is Tave (Q / M is The initial average value is defined as Tini. then,
ΔT = Tini-Tave (1)
The consumed toner amount D with respect to the total carrier amount in the developer is
D = C / (total carrier amount in developer) * 100 (%) (2)
When D> 1 (%),
(I) ΔT ≧ 0.2V
In this case, as described above, the developing roll 2 and the magnetic roll 1 are set to an equipotential, for example, a mode in which a solid image is developed on the photosensitive member 3 and the toner is positively swept to the intermediate transfer member.
(Ii) 0V <ΔT <0.2V
In this case, as a mode for sweeping out a little toner, for example, a half image or a line image is developed on the photosensitive member 3, and
(Iii) ΔT ≦ 0V
In this case, it is assumed that the toner container is replaced because the toner has deteriorated.
[0075]
The coefficient of the number of dots in this control is performed by a CPU (not shown) in the tandem type image forming apparatus body when the toner replenishment motor drive is stopped, and the toner replenishment motor drive is performed to replenish the toner. When the toner concentration sensor (permeability sensor) senses this replenishment, it resets the Tini value, C value, and D value, and then repeats the same process.
[0076]
By controlling the toner Q / M in this way, a remarkable difference was observed in the Q / M transition as shown in FIG. That is, in FIG. 8, the X-axis is the number of printed sheets, the Y-axis is the toner Q / M (μC / g), and 80 is the toner charge (Q / M) when the control as described above is performed. The amount 81 is the toner charge (Q / M) amount when such control is not performed. When the control is not performed, the toner charge (Q / M) amount is increased. Clearly has a toner charge (Q / M) amount within a certain range.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the potential between the two rolls is set to the equipotential state while the developing roll and the magnetic roll are rotated before the image formation period or before the image formation starts. Therefore, the magnetic brush formed on the magnetic roll collects all the toner on the developing roll, eliminates the development history on the developing roll, and suppresses the occurrence of afterimages and fogging. It can be supplied to the developing roll, stable image quality can be obtained over a long period of time, and the process unit can be made compact, whereby the tandem image forming apparatus itself can be made compact.
[0078]
So Book According to the invention, when the toner consumption amount in each process unit is lower than a predetermined amount, the toner is forcibly discharged from the process unit to the recording medium or the intermediate transfer member, so that an image with an extremely low printing rate is continuously displayed. When printing or printing only specific colors, the developer charge is prevented from increasing and the toner development amount is prevented from changing, and the deteriorated toner is discharged from the process unit before changing the image. A stable color image can be obtained, stable image quality can be obtained over a long period of time, and the process unit can be configured in a small size, whereby the tandem image forming apparatus itself can be configured in a small size.
[0079]
More According to the present invention, when an image with an extremely low printing rate is continuously printed or when only a specific color is printed, the charge (Q / M) of the toner is increased and the electrostatic adhesion of the carrier 4 to the surface of the carrier 4 is tight. However, the magnetic permeability output value of the developer by the toner density (T / C) sensor decreases and is estimated to be higher than the actual amount of toner used, preventing the toner from being replenished, and stable image quality can be obtained over a long period of time. In addition, the process unit can be configured in a small size, whereby the tandem image forming apparatus itself can be configured in a small size.
[0080]
And claims 2, 3 According to the present invention described above, the amount of discharged toner can always be grasped, and this control can be performed in a short time even when toner is discharged from a plurality of process units.
[0081]
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of an afterimage during continuous development without complicating the developing device, and to supply a reliably charged toner to the developing roll so that the image quality is stable over a long period of time. In addition, a small process unit can be configured, and even when an image with an extremely low printing rate is continuously printed or when only a specific color is printed, the charge of the developer is increased and the toner development amount is reduced. It is possible to prevent the toner from changing, and to discharge the deteriorated toner from the process unit before causing an image change, so that a stable color image can be always obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a developing device in a process unit used in a tandem type image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 shows a basic layer configuration model of a-Si of an electrostatic latent image carrier (photoconductor) used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a developing region in which a bias voltage to be applied to the developing device in the image forming apparatus according to the present invention is appropriate.
FIG. 4 is a diagram for explaining the generation of an afterimage that occurs at the content ratio of a high-resistance carrier and a low-resistance carrier.
FIG. 5 is an example of a tandem type image forming apparatus that implements a control method according to the present invention.
FIG. 6 is an example of a tandem type image forming apparatus that implements the control method according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing fluctuations in the output value of the magnetic permeability sensor depending on the toner charge amount (Q / M).
FIG. 8 is a graph showing a difference in toner charge amount (Q / M) between when the control according to the present invention is performed and when the control is not performed.
[Explanation of symbols]
50 Developer container
51 Magnetic roll
52 Development Roll
53 Paper cassette
54 Conveyor belt
55 Electrostatic latent image carrier (photoconductor)
56 Charger
57 Exposure unit
58 Transfer device
59 Fixing device
60 Intermediate transfer member
61 Transfer roller
62 Secondary transfer roller
63 Cleaner for intermediate transfer member
64 Development amount detection means

Claims (3)

電子写真現像法により感光体上に形成された潜像を現像するため前記感光体に対面配置した現像ロールと、該現像ロールに2成分現像剤で形成した磁気ブラシからトナーを供給して薄層を形成する磁気ロールとを配したプロセスユニットを複数色分有し、該各プロセスユニットからの各色の画像を記録媒体、または中間転写体に転写して画像形成するタンデム型画像形成装置における制御方法において、
前記各プロセスユニットにおける非画像形成期間、又は画像形成開始前に前記現像ロールと磁気ロールを回転させたまま両ロール間の電位を等しくした等電位状態にし、該等電位状態で前記現像ロール上の残存トナーを前記磁気ブラシで回収し、更に前記トナーの消費量を印字する画像データのドット量から推測し、該トナー消費量に対してトナー透磁率センサーの値が一定値以下の値を示したとき、トナー帯電量が上昇したとして強制的にトナーをプロセスユニットから記録媒体、または中間転写体に排出させることを特徴とするタンデム型画像形成装置における制御方法。
In order to develop the latent image formed on the photoconductor by electrophotographic development, a thin layer is obtained by supplying toner from a developing roll disposed facing the photoconductor and a magnetic brush formed of a two-component developer on the developing roll. Control method in a tandem type image forming apparatus that has a plurality of process units each having a magnetic roll for forming the image, and forms an image by transferring an image of each color from each process unit to a recording medium or an intermediate transfer member In
In the non-image forming period in each process unit, or before the start of image formation, the developing roll and the magnetic roll are rotated to make the potential between the two rolls equal to each other, and in the equipotential state, on the developing roll Residual toner was collected with the magnetic brush, and the toner consumption was estimated from the dot amount of the image data to be printed, and the value of the toner permeability sensor showed a value less than a certain value with respect to the toner consumption. A control method in a tandem type image forming apparatus, wherein toner is forcibly discharged from a process unit to a recording medium or an intermediate transfer member even if the toner charge amount is increased.
前記記録媒体または中間転写体に排出したトナー量をそれぞれの色毎に現像量検出手段で測定を行うことを特徴とする請求項に記載したタンデム型画像形成装置における制御方法。2. A control method in a tandem type image forming apparatus according to claim 1 , wherein the toner amount discharged to the recording medium or the intermediate transfer member is measured for each color by a developing amount detecting means. 前記所定のトナー消費量を下回るプロセスユニットが複数有る場合、記録媒体、または中間転写体上の非通紙部の同一部分に色重ねした状態で転写するようにしたことを特徴とする請求項1若しくは2に記載したタンデム型画像形成装置における制御方法。Claim 1, wherein the process unit below the predetermined toner consumption amount is as if the plurality there is transferred in a state where color superimposition was the same parts of the non-sheet passing portion on the recording medium or an intermediate transfer member, Or a control method in the tandem type image forming apparatus described in 2 .
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