JP5338219B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,非磁性1成分トナーを用いる非接触式現像方式の画像形成装置に関する。さらに詳細には,現像バイアスの調整によりカブリを抑制するカブリ防止モードを有する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus of a non-contact development type using a non-magnetic one-component toner. More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus having an anti-fogging mode in which fog is suppressed by adjusting a developing bias.
非接触式現像方式の画像形成装置では,現像ローラと像担持体との間に一定の間隔がある。このためトナーは,現像バイアスによりこの間隔を飛翔して現像ローラから像担持体に移動する。ここで,現像バイアスが交流成分を持つ場合には,トナーは現像ローラと像担持体との間を往復することになる。この往復過程を経て,トナーは最終的に像担持体の静電潜像の画像部上に付着するのである。 In a non-contact developing type image forming apparatus, there is a certain distance between the developing roller and the image carrier. For this reason, the toner moves from the developing roller to the image carrier by flying through this interval by the developing bias. Here, when the developing bias has an AC component, the toner reciprocates between the developing roller and the image carrier. Through this reciprocation process, the toner finally adheres to the image portion of the electrostatic latent image on the image carrier.
ところで,トナーの帯電性は摩擦等により変化する。新品時のトナーの帯電性はよい。このため新しいトナーは帯電しやすく,また帯電量のばらつきも小さい。現像装置内のトナーが新しければ,現像ローラ上のトナーの大部分は,適切な帯電量のトナー(以下,「正規帯電トナー」という)で占められることになる。しかしトナーが劣化してくると,帯電量の小さいトナー(以下,「低帯電トナー」という)が増えてくる。この低帯電トナーは,静電潜像の背景部の箇所に付着してしまうことがある。これがカブリとなって印刷物の品質を落とす原因となる。 Incidentally, the chargeability of the toner changes due to friction or the like. The toner has good chargeability when it is new. For this reason, the new toner is easily charged, and the variation in the charge amount is small. If the toner in the developing device is new, a large part of the toner on the developing roller is occupied by an appropriately charged toner (hereinafter referred to as “regularly charged toner”). However, as the toner deteriorates, the amount of toner with a small charge amount (hereinafter referred to as “low charge toner”) increases. This low-charged toner may adhere to the background portion of the electrostatic latent image. This becomes fogging and causes the quality of the printed matter to deteriorate.
また,トナーの劣化がさらに進むと,正規帯電トナーとは逆向きに帯電したトナー(以下,「逆帯電トナー」という)も発生する。逆帯電トナーは,一旦現像ローラから離脱すると,正規帯電トナーとは逆向きの力を受ける。このため,現像バイアスが交流成分を持つ場合には,逆帯電トナーの一部も像担持体に到達する。逆帯電トナーは,像担持体に付着する際には,画像部よりも背景部に付着しやすい。このため逆帯電トナーもカブリの原因となる。特に,一旦像担持体に付着した逆帯電トナーは,現像バイアスの現像側位相をもってしても,もはや像担持体から離脱することはない。逆帯電トナーの帯電量は一般に小さいものでしかないからである。 Further, when the toner further deteriorates, toner charged in the opposite direction to the normally charged toner (hereinafter referred to as “reversely charged toner”) is also generated. Once the reversely charged toner is separated from the developing roller, it receives a force opposite to that of the normally charged toner. For this reason, when the developing bias has an AC component, part of the reversely charged toner also reaches the image carrier. When the reversely charged toner adheres to the image carrier, it adheres more easily to the background portion than to the image portion. For this reason, the reversely charged toner also causes fogging. In particular, the reversely charged toner once adhering to the image carrier no longer leaves the image carrier even if it has the development side phase of the development bias. This is because the charge amount of the reversely charged toner is generally only small.
これに対して,現像バイアスの調整によりカブリを抑制することが考えられる。すなわち,現像バイアスを,劣化して正規帯電トナーでなくなったトナーが現像に寄与しないような値に調整するのである。そのような画像形成装置として例えば,特許文献1を挙げることができる。
しかしながら前記した従来の技術には,以下に説明する問題点があった。すなわち,現像バイアスの調整によりカブリを抑制するということは,劣化したトナーの現像装置からの排出をも抑制してしまうという一面を持つのである。このため,現像装置内に劣化トナーが蓄積されてしまう。このためやがて,カブリを抑えきれなくなったり,トナーが現像装置からこぼれ出るなどの事態となる。すなわち,カブリを抑制する現像バイアスを常に使い続けることは好ましくない。 However, the conventional techniques described above have the following problems. That is, suppressing fogging by adjusting the developing bias has one aspect of suppressing the discharge of deteriorated toner from the developing device. For this reason, the deteriorated toner is accumulated in the developing device. As a result, fog may not be able to be suppressed, and toner may spill out of the developing device. That is, it is not preferable to always use a developing bias that suppresses fogging.
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,劣化したトナーに起因するカブリの発生と,劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを,ともに抑えた画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that suppresses both the occurrence of fog caused by deteriorated toner and the accumulation of deteriorated toner in the developing device.
この課題の解決を目的としてなされた画像形成装置は,像担持体と,前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と,前記像担持体の静電潜像に非磁性1成分のトナーを付与する現像ローラと,前記像担持体と前記現像ローラとの間に現像バイアスを印加する電圧印加部とを有する非接触式現像方式の画像形成装置において,温度および湿度の少なくとも一方を測定する環境センサを有し,前記電圧印加部は,前記現像ローラから前記像担持体へトナーを飛翔させる方向の電界を形成する現像電圧と,前記像担持体から前記現像ローラへトナーを飛翔させる方向の電界を形成する回収電圧とを交互に繰り返して印加するものであるとともに,前記現像電圧として,前記像担持体の静電潜像の画像部における電界強度が,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分であり,かつ,前記像担持体の静電潜像の背景部における電界強度が,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するに至らない値を用いるカブリ防止モードと,前記像担持体の静電潜像の画像部および背景部における電界強度がいずれも,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分である値を用いる通常モードとを使い分けるものであり,前記環境センサの測定値が予め定めたカブリの生じやすい条件に該当する場合に,現像バイアスとしてカブリ防止モードを選択し,上記以外の場合に,現像バイアスとして通常モードを選択し,前記カブリ防止モードが設定されているときに,前記像担持体の背景部電位を,通常モードにおける背景部電位よりも現像バイアスの現像電圧に近い値とし,前記露光装置の露光光量を,通常モードにおける露光光量の値よりも大きくするものである。 An image forming apparatus designed to solve this problem includes an image carrier, an exposure device for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier, and a non-magnetic 1 on the electrostatic latent image of the image carrier. In a non-contact developing type image forming apparatus having a developing roller for applying a component toner and a voltage applying unit for applying a developing bias between the image carrier and the developing roller, at least one of temperature and humidity The voltage application unit has a development voltage for forming an electric field in a direction in which the toner is caused to fly from the developing roller to the image carrier, and the toner is caused to fly from the image carrier to the development roller. And a recovery voltage for forming an electric field in a direction to be applied alternately and, as the development voltage, the electric field strength in the image portion of the electrostatic latent image on the image carrier is the same as that of the toner. It is sufficient to fly from the roller to the image carrier, and the electric field strength at the background portion of the electrostatic latent image of the image carrier does not cause the toner to fly from the developing roller to the image carrier. The anti-fogging mode using the value and the electric field strength in the image portion and background portion of the electrostatic latent image of the image carrier are values that are sufficient for the toner to fly from the developing roller to the image carrier. The anti-fogging mode is selected as the developing bias when the measured value of the environmental sensor corresponds to a predetermined condition in which fogging is likely to occur. In other cases, the developing bias is selected as the developing bias. When the normal mode is selected and the anti-fogging mode is set, the background potential of the image carrier is set to a developing bias higher than the background potential in the normal mode. And a value close to the image voltage, the exposure amount of the exposure device, also of the a you larger than the value of the exposure light amount in the normal mode.
かかる画像形成装置は,カブリ防止モードの適用により,劣化したトナーに起因するカブリの発生を抑制することができる。また,通常モードの適用により,劣化したトナーの現像装置内での蓄積を防止することができる。また,通常モードにおいてもカブリ防止モードにおいても,画像に縞模様の繰り返しであるハーフムラを生ずることがない。 Such an image forming apparatus can suppress the occurrence of fog due to deteriorated toner by applying the anti-fogging mode. Moreover, accumulation of deteriorated toner in the developing device can be prevented by applying the normal mode. Further, in both the normal mode and the anti-fogging mode, half unevenness that is a repeated stripe pattern does not occur in the image.
上記に記載の画像形成装置において,前記電圧印加部は,カブリ防止モードでは,下記の式
|Vmin−Vi| > Vpump
|Vmin−Vb| ≦ Vpump
Vmin 現像バイアスの現像側電圧
Vi 像担持体の画像部の電位
Vb 像担持体の背景部の電位
Vpump 臨界飛翔電圧
を満たし,通常モードでは,下記の式
|Vmin−Vb| > Vpump
を満たすように現像バイアスを印加する。画像部においても背景部においてもトナーが飛翔する通常モードと,画像部においてはトナーが飛翔し,背景部においてはトナーが飛翔しないカブリ防止モードを使い分けることにより,劣化したトナーに起因するカブリの発生と,劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを,ともに抑えることができる。
In the image forming apparatus described above, in the anti-fogging mode, the voltage application unit is expressed by the following expression: | Vmin−Vi |> Vpump
| Vmin−Vb | ≦ Vpump
Vmin Development side voltage of development bias
Vi Potential of image portion of image carrier
Vb Potential of background portion of image carrier
Vpump The critical flight voltage is satisfied, and in the normal mode, the following formula: | Vmin−Vb |> Vpump
Applying a developing bias to satisfy. Occurrence of fog caused by deteriorated toner by properly using the normal mode in which toner flies in both the image area and background area, and the anti-fogging mode in which toner flies in the image area and toner does not fly in the background area. When, and accumulation in a developing device of the toner deteriorated, Ru can be suppressed together.
本発明の画像形成装置では,[0010]に記載した事項の代わりに若しくは加えて,現像されたトナー像の濃度を測定する濃度センサと,前記電圧印加部を制御する制御部とを有し,前記制御部は,前記環境センサが取得した温度または湿度が低いほど,背景部における現像電圧を低く設定し,設定した現像電圧に基づき,現像電圧毎に予め決められた上限以下の背景部電位を設定し,設定した背景部電位が画像部電位から遠いほど露光光量を大きくするように,露光光量を設定し,上記により設定した現像電圧と,前記濃度センサにより測定される濃度の値とから,濃度が濃すぎる場合に,回収電圧の時間占有率を大きくし,もしくは回収電圧と画像部電位との差を大きくし,濃度が薄すぎる場合に,回収電圧の時間占有率を小さくし,もしくは回収電圧と画像部電位との差を小さくすることとしてもよい。環境条件に適した現像バイアスを印加することができるからである。また,ハーフムラを抑制することもできる。
The image forming apparatus of the present invention has a density sensor that measures the density of the developed toner image, and a control unit that controls the voltage application unit, instead of or in addition to the matters described in [0010] . The control unit sets the development voltage in the background portion to be lower as the temperature or humidity acquired by the environmental sensor is lower. Based on the set development voltage, the control unit sets a background portion potential equal to or lower than a predetermined upper limit for each development voltage. Set the exposure light quantity so that the exposure light quantity increases as the set background part potential is farther from the image part potential. From the development voltage set above and the density value measured by the density sensor, If the density is too high, increase the time occupancy of the recovery voltage, or increase the difference between the recovery voltage and the image area potential. If the density is too low, reduce the time occupancy of the recovery voltage. Properly it may be possible to decrease the difference between the recovery voltage and the image portion potential. This is because a developing bias suitable for environmental conditions can be applied. Moreover, half unevenness can also be suppressed.
上記に記載の画像形成装置において,前記制御部は,温度または湿度が変化した場合に,現像バイアスと,背景部電位と,露光光量とを再度設定しなおしてもよい。環境の変化に応じてカブリを抑制することができるからである。 In the image forming apparatus described above, the control unit may reset the developing bias, the background portion potential, and the exposure light amount when the temperature or humidity changes. This is because fog can be suppressed according to environmental changes.
本発明によれば,劣化したトナーに起因するカブリの発生と,劣化したトナーの現像装置内での蓄積とが,ともに抑えられている。 According to the present invention, both the occurrence of fog caused by deteriorated toner and the accumulation of deteriorated toner in the developing device are suppressed.
以下,本発明を具体化した最良の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,非磁性一成分の非接触式現像方式の画像形成装置について,本発明を具体化したものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode for embodying the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the present invention is embodied in a non-magnetic one-component non-contact developing image forming apparatus.
[第1の形態]
以下に,第1の形態について説明する。本形態の画像形成装置は,環境センサにより測定した温度や湿度等の環境値により,カブリを抑制する現像バイアスと,通常の現像バイアスとの2種類のモードを使い分けるものである。つまり,本形態の画像形成装置は,カブリを生じやすい環境下にある場合に,カブリを抑制する現像バイアスを設定するカブリ防止モードを選択し,そうでない場合に,通常の現像バイアスを設定する通常モードを選択するものである。
[First embodiment]
The first embodiment will be described below. The image forming apparatus according to the present embodiment uses two types of modes, a development bias for suppressing fogging and a normal development bias, depending on environmental values such as temperature and humidity measured by an environmental sensor. In other words, the image forming apparatus according to the present embodiment selects the anti-fogging mode for setting the developing bias for suppressing the fogging in an environment where the fogging is likely to occur, and sets the normal developing bias for the other cases. Select the mode.
[構成]
本形態の画像形成装置100は,図1に示すように構成されている。画像形成装置100は,感光体110と,帯電装置120と,露光装置130と,現像ローラ140と,供給ローラ141と,規制ブレード142と,除電シート143と,転写器150と,定着器160と,クリーナ170と,トナー回収容器171と,バッファ180と,上流スクリュー181と,下流スクリュー182と,電圧印加部190と,環境センサ102と,総合制御部101とを有している。
[Constitution]
The
感光体110は,円筒形状をしており,表面に静電潜像が書き込まれる像担持体である。帯電装置120は,感光体110の表面を一様に帯電させるためのものである。露光装置130は,一様に帯電した感光体110の表面に光を当て,静電潜像を形成するためのものである。現像ローラ140は,感光体110の静電潜像にトナーを付与するためのものである。本形態で用いられるトナーは,負帯電性のものである。
The
本形態の画像形成装置100は,感光体110と現像ローラ140とが接触していない非接触式現像方式で現像を行うものである。このため現像ローラ140は,感光体110に接触しないように,わずかにオフセットして設置されている。また,感光体110と現像ローラ140との間には,現像バイアスが印加されるようになっている。この現像バイアスの印加を行うのが電圧印加部190である。感光体110と現像ローラ140との隙間はほぼ130[μm]程度の決まった値である。現像ローラ140の表面のトナーは,現像バイアスによりこの隙間を飛翔し,最終的に感光体110の表面に付着するようになっている。
The
電圧印加部190により印加される現像バイアスは,後述するように交流成分を含んでいる。すなわち,図2に示すような現像電圧と回収電圧とを反復する電圧である。さらに,図2の左側に示す通常モードと図2の右側に示すカブリ防止モードとの2種類がある。この2種類の現像バイアスの使い分けを電圧印加部190に対して指示するのが総合制御部101である。また,環境センサ102は,温度及び湿度を計測するためのセンサである。環境センサ102により計測された温度及び湿度の環境値は,総合制御部101へ送られることとなる。
The developing bias applied by the
供給ローラ141は,バッファ180の内部に収容されたトナーを現像ローラ140に供給するためのものである。供給ローラ141はまた,現像ローラ140へのトナーの供給とともに,現像ローラ140の表面から現像残トナーを回収する働きをも担う。このため供給ローラ141は,現像ローラ140とカウンター方向に回転するようになっている。また,供給ローラ141は,発泡性弾性部材でできている。
The
規制ブレード142は,現像ローラ140に供給されたトナーを帯電させるとともに,現像ローラ140上でのトナーの搬送量を規制するためのものである。バッファ180は,トナーを内部に収容するための容器である。また,上流スクリュー181および下流スクリュー182により,バッファ180の内部のトナーが循環するようになっている。また,現像後のトナーの回収性を向上させるために除電シート143を設けている。
The
転写器150は,感光体110の表面上に形成されたトナー像を紙に転写するためのものである。クリーナ170は,紙への転写後の感光体110の表面に残ったトナーを回収して,トナー回収容器171へ入れるためのものである。また,定着器160は,トナーが紙から剥離しないようにトナーを紙に定着させるためのものである。
The
本形態の画像形成装置100は,前述したように温度や湿度等の環境値に応じてカブリ防止モードと通常モードの現像バイアスを使い分けるものである。つまり,カブリの生じやすい温度湿度条件のときにカブリ防止モードを適用し,そうでないときに通常モードを適用するものである。
As described above, the
そこで,温度や湿度等の環境値とカブリの発生のしやすさとの関係について説明する。図3は,温度湿度環境と,カブリとの関係を示すグラフである。また,Vminは,後に詳しく述べる現像バイアスの現像電圧であり,Vbは,感光体110の背景部の電位である(図2参照)。また,横軸は背景部における有効現像電圧|Vmin−Vb|であり,背景部の現像電界を形成する。縦軸はカブリΔC*であり,カブリの代用値である色味である。図3において,どの背景部の有効現像電圧|Vmin−Vb|の値に対しても,低温低湿度環境(10℃,15%)のほうが高温高湿度環境(30℃,85%)に比べてカブリが生じやすくなっている。 Therefore, the relationship between environmental values such as temperature and humidity and the likelihood of fogging will be described. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature and humidity environment and fog. Vmin is a developing voltage of a developing bias described in detail later, and Vb is a potential of the background portion of the photoconductor 110 (see FIG. 2). The horizontal axis represents the effective developing voltage | Vmin−Vb | in the background portion, which forms the developing electric field in the background portion. The vertical axis represents the fogging ΔC *, which is a tint that is a substitute value for fogging. In FIG. 3, the low temperature and low humidity environment (10 ° C., 15%) is higher than the high temperature and high humidity environment (30 ° C., 85%) for any effective development voltage | Vmin−Vb | Fog is likely to occur.
よって,カブリの発生しやすい低温低湿度環境の下でカブリ防止モードを選択すればよい。そして,それ以外の場合に通常モードを選択すればよい。すなわち本形態の画像形成装置100は,カブリの生じやすい場合にカブリ防止モードを選択することによりカブリを抑制し,それ以外の場合に通常モードを選択することにより現像装置内における劣化トナーの蓄積を回避することができるものである。
Therefore, the anti-fogging mode may be selected in a low temperature and low humidity environment where fog is likely to occur. In other cases, the normal mode may be selected. In other words, the
[現像バイアス]
ここで,交流成分を有する現像バイアスについて詳細に説明する。現像バイアスの1周期分を図2に示す。図2の左側に通常モードの現像バイアスの例を,右側にカブリ防止モードの現像バイアスの例を示す。図2において,横軸は時間であり,縦軸は電位である。さらに詳細には,縦軸の上方が現像側(マイナス)であり,下方が回収側(プラス)である。図2中の各記号の意味は,次の通りである。なお,本形態のVminは特許文献1のVmaxに対応する。
Vmin 現像電圧
Vmax 回収電圧
Vb 背景部電位
Vi 画像部電位
Vdc 現像バイアスの直流成分
Frq 現像バイアスの周波数
Vave 現像バイアスの時間平均
Duty 現像電圧Vminの時間占有率
[Development bias]
Here, the developing bias having an AC component will be described in detail. FIG. 2 shows one cycle of the developing bias. An example of the development bias in the normal mode is shown on the left side of FIG. 2, and an example of the development bias in the anti-fogging mode is shown on the right side. In FIG. 2, the horizontal axis is time, and the vertical axis is potential. More specifically, the upper side of the vertical axis is the developing side (minus), and the lower side is the collecting side (plus). The meaning of each symbol in FIG. 2 is as follows. Note that Vmin in this embodiment corresponds to Vmax in
Vmin Development voltage Vmax Recovery voltage Vb Background part potential Vi Image part potential Vdc Development bias DC component Frq Development bias frequency Vave Development bias time average Duty Development voltage Vmin time share
続いて,図2中の現像電圧Vminが掛かっているときに現像ローラ140上のトナーに作用する力について説明する。現像ローラ140上のトナーは,クーロン力Feと,付着力Faとを受ける。クーロン力Feは,現像電圧Vminによる電界,すなわち現像電界Eによりトナーの電荷に対して作用する力である。クーロン力Feの大きさは,トナーの帯電量をqとして,
Fe = q・E …………(1)
で表される。つまりクーロン力Feは,トナーの帯電量qに比例する。クーロン力Feの向きは,負に帯電しているトナーであれば,現像ローラ140から感光体110へ向かう向きである。
Next, the force acting on the toner on the developing
Fe = q · E (1)
It is represented by That is, the Coulomb force Fe is proportional to the charge amount q of the toner. The direction of the Coulomb force Fe is a direction from the developing
トナーの付着力Faは,鏡像力Fiと機械的付着力Fvとの和である。これらはいずれも,トナーの現像ローラ140からの離脱を阻止する向きの力である。機械的付着力Fvの主要な成分はファンデルワールス力であり,他に液架橋力等がある。以下,付着力Faを全付着力Faという。
The toner adhesion force Fa is the sum of the mirror image force Fi and the mechanical adhesion force Fv. These are all forces that prevent the toner from being detached from the developing
トナーが現像ローラ140に付着しているときの鏡像力Fiは,
Fi = (ε―1)・q2/{4π・(ε+1)・ε0・D2} ……(2)
ε 現像ローラの比誘電率
ε0 空気の誘電率
D トナーの平均粒径
で表される。ここで,ε,ε0,Dは既知の定数である。よって,(2)式の右辺のうちq2の係数の部分
(ε―1)/{4π・(ε+1)・ε0・D2}
も定数である。これを「a」で表すと(2)式は,
Fi = a・q2 …………(3)
となる。つまり鏡像力Fiは,トナーの帯電量qの2乗に比例する。鏡像力Fiは,トナーと現像ローラ140との間の距離の2乗にほぼ比例して弱まる。つまり,トナーが現像ローラ140から一度離れてしまえば,この力は極めて弱い。
The image force Fi when the toner adheres to the developing
Fi = (ε−1) · q 2 / {4π · (ε + 1) · ε0 · D 2 } (2)
ε Relative permittivity of developing roller
ε0 Air permittivity
D Expressed by the average particle size of the toner. Here, ε, ε0, and D are known constants. Therefore, the part of the coefficient of q 2 in the right side of equation (2) (ε−1) / {4π · (ε + 1) · ε0 · D 2 }
Is also a constant. When this is represented by “a”, the equation (2) is
Fi = a · q 2 (3)
It becomes. That is, the mirror image force Fi is proportional to the square of the toner charge amount q. The mirror image force Fi decreases in proportion to the square of the distance between the toner and the developing
機械的付着力Fvは実験的に測定することができる。本発明者らはこの測定に,KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.1(2004)p15「トナー付着力と電界飛翔性の粒径依存性」に記載の測定装置を用いた。これは,振動子を振動させ,静電力で付着しているトナーに振動加速度を与えることにより,付着しているトナーが離脱するときの振動加速度を求める。この値から,Fvを求めることができる。 The mechanical adhesion force Fv can be measured experimentally. The present inventors used KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL. 1 (2004) p15 “The particle size dependence of toner adhesion and electric field flight” was used. This is to obtain the vibration acceleration when the adhered toner is detached by vibrating the vibrator and applying vibration acceleration to the toner adhered by electrostatic force. From this value, Fv can be obtained.
測定の結果Fvは,トナーや現像ローラ140の種類,環境等に左右されるが,5〜数十[nN]程度の範囲内であり,トナーの帯電量qに依存しないことが分かった。むろんFvは,現像電界Eにも依存しない。よって定数とみなせる。機械的付着力Fvは,実質的にトナーが現像ローラ140に付着している場合にのみ働く。つまり,トナーが現像ローラ140から一度離れてしまえば,この力は事実上働かない。
The measurement result Fv depends on the type and environment of the toner and the developing
以上より,現像ローラ140に付着しているトナーが現像電界Eを受けているときに受ける力の合力Fは,クーロン力Feから鏡像力Fiおよび機械的付着力Fvを差し引いたものであるから,
F=−a・q2+E・q−Fv …………(4)
と,トナーの帯電量qの2次関数で表される。(4)式において,第1項が鏡像力Fi,第2項がクーロン力Fe,第3項が機械的付着力Fv,である。(4)式では,トナーが現像ローラ140から感光体110へ向かう向きを正としている。
From the above, the resultant force F of the force applied to the toner attached to the developing
F = −a · q 2 + E · q−Fv (4)
And a quadratic function of the toner charge amount q. In the equation (4), the first term is the mirror image force Fi, the second term is the Coulomb force Fe, and the third term is the mechanical adhesion force Fv. In the formula (4), the direction in which the toner moves from the developing
ここで,(2)式のところで登場したパラメータについて,
ε>1
ε0>0
D2>0
なので,aは正である。ゆえに,Fは上に凸の2次関数であり,ある帯電量qの値で最大値をとる。この,Fが最大となる帯電量qが,トナーが現像ローラ140から最も離脱しやすい帯電量である。
Here, for the parameters that appeared in equation (2),
ε> 1
ε0> 0
D 2 > 0
So a is positive. Therefore, F is a quadratic function convex upward, and takes a maximum value at a certain charge amount q. The charge amount q at which F is maximized is the charge amount at which the toner is most easily detached from the developing
ここで,図4にトナーの帯電量qとトナーに働く各々の力との関係を示す。まず,図4の上段に,合力Fと,クーロン力Feと,鏡像力Fiと,機械的付着力Fvと,全付着力Faとのグラフを示す。横軸はトナーの帯電量であり,縦軸はトナーに働く力である。縦軸において,上方が離脱側であり下方が付着側である。 FIG. 4 shows the relationship between the toner charge amount q and each force acting on the toner. First, a graph of the resultant force F, Coulomb force Fe, image force Fi, mechanical adhesion force Fv, and total adhesion force Fa is shown in the upper part of FIG. The horizontal axis is the toner charge amount, and the vertical axis is the force acting on the toner. In the vertical axis, the upper side is the separation side and the lower side is the adhesion side.
図4を見ると,現像電界Eに依存しない力について,次のことが理解できる。
・機械的付着力Fv(破線)が負の一定値であること。
・鏡像力Fi(一点鎖線)が,帯電量と力とがともにゼロである原点を頂点として下に開く放物線状であること。
・このためこれらの合計である全付着力Fa(細実線)が,鏡像力Fiの放物線を下向きに平行移動した放物線であること。その移動量は機械的付着力Fvの値に等しい。
Referring to FIG. 4, the following can be understood about the force that does not depend on the developing electric field E.
-The mechanical adhesion force Fv (broken line) is a negative constant value.
The mirror image force Fi (dashed line) is a parabola that opens downward with the origin where the charge amount and force are both zero as the apex.
-Therefore, the total adhesion force Fa (thin solid line), which is the sum of these, is a parabola obtained by translating the parabola of the mirror image force Fi downward. The amount of movement is equal to the value of the mechanical adhesion force Fv.
現像電界Eに依存する力については,次のことが分かる。
・クーロン力Fe(二点鎖線)が,原点を通る左上がりの直線状であること。
・このため,すべての力の合計である合力F(太実線)が,下に開く放物線状であること。その頂点Tの位置は,全付着力Faの頂点に比して左上に移動した位置である。また,合力Fの放物線は,全付着力Faの頂点を通過している。
Regarding the force depending on the developing electric field E, the following can be understood.
-Coulomb force Fe (two-dot chain line) is a straight line going up to the left through the origin.
-For this reason, the resultant force F (thick solid line), which is the sum of all forces, must be a parabola that opens downward. The position of the vertex T is a position moved to the upper left as compared with the vertex of the total adhesion force Fa. The parabola of the resultant force F passes through the apex of the total adhesion force Fa.
図4の上段におけるクーロン力Feおよび合力Fは,現像電界Eをある適当な値に設定したときのものである。ここにおける合力Fは,帯電量が負の側の一定の範囲で正の値となり,その両外側で負の値となっている。合力Fが正である範囲が,トナーが現像ローラ140から離脱して飛翔する帯電量の範囲である。合力Fが負である範囲が,トナーが現像ローラ140から離脱できない帯電量の範囲である。
The Coulomb force Fe and the resultant force F in the upper part of FIG. 4 are obtained when the developing electric field E is set to a suitable value. The resultant force F here is a positive value in a certain range where the charge amount is on the negative side, and a negative value on both outer sides thereof. The range in which the resultant force F is positive is the range of the charge amount at which the toner detaches from the developing
図4の下段に,トナーの帯電分布を示す。その縦軸はバッファ180内のトナーの粒子数である。横軸はトナーの帯電量であり,上段の横軸と同じである。上段より導かれた,トナーが飛翔する帯電量の範囲(ハッチングの範囲)のトナーが,現像電界Eにより現像ローラ140から離脱して飛翔するのである。この範囲は,トナーの大多数が分布している帯電量の範囲とほぼ一致する。正規帯電トナーとされるトナーの帯電量の範囲も,ほぼこれと一致する。この範囲の両外側の帯電量のトナーは,現像電界Eを受けても現像ローラ140から離脱できずにそのまま付着し続けることになる。
The lower part of FIG. 4 shows the toner charge distribution. The vertical axis represents the number of toner particles in the
ところで前述のように,クーロン力Feは現像電界Eに依存し,そのために合力Fも現像電界Eに影響される。図5は,現像電界Eを図4における現像電界より強くした場合のグラフである。図5を図4と比較すると,次の点が異なっており,それ以外は同じである。
・クーロン力Fe(二点鎖線)の傾斜が,より急峻になっていること。
・合力F(太実線)の放物線の頂点Tが,図4中の頂点Tよりさらに左上に移動した位置であること。
・これにより,合力Fが正である範囲,すなわち飛翔する範囲が,図4と比較して広くなっていること。主として左向きに広がっている。
As described above, the Coulomb force Fe depends on the developing electric field E, and the resultant force F is also affected by the developing electric field E. FIG. 5 is a graph when the developing electric field E is made stronger than the developing electric field in FIG. When FIG. 5 is compared with FIG. 4, the following points are different, and the others are the same.
・ The slope of Coulomb force Fe (two-dot chain line) is steeper.
-The vertex T of the parabola of the resultant force F (thick solid line) is a position moved further to the upper left than the vertex T in FIG.
-As a result, the range in which the resultant force F is positive, that is, the flying range is wider than that in FIG. It spreads mainly to the left.
図6は逆に,現像電界Eを図4における現像電界よりも弱くした場合のグラフである。図6を図4と比較すると,次の点が異なっており,それ以外は同じである。なお図6では,図4や図5における下段のグラフを省略している。
・クーロン力Fe(二点鎖線)の傾斜が,より緩やかになっていること。
・合力F(太実線)の放物線の頂点Tが,図4中の頂点Tより右下に移動した位置であること。この位置は,力がゼロである横線上にある。すなわち,この頂点位置においてすら,合力Fは正にならない。
・これにより,合力Fが正である範囲,すなわち飛翔する範囲の幅がゼロになっていること。すなわち,現像電界Eを弱めたことにより,飛翔できるトナーがほとんど存在しなくなっているのである。
FIG. 6 is a graph when the developing electric field E is weaker than the developing electric field in FIG. When FIG. 6 is compared with FIG. 4, the following points are different, and the others are the same. In FIG. 6, the lower graphs in FIGS. 4 and 5 are omitted.
・ The inclination of Coulomb force Fe (two-dot chain line) is more gradual.
-The vertex T of the parabola of the resultant force F (bold solid line) is the position moved to the lower right from the vertex T in FIG. This position is on the horizontal line where the force is zero. That is, even at this vertex position, the resultant force F does not become positive.
-Thereby, the range where the resultant force F is positive, that is, the width of the flying range is zero. That is, since the developing electric field E is weakened, there is almost no toner that can fly.
図7は,現像電界Eを図6における現像電界よりもさらに弱くした場合のグラフである。図7を図6と比較すると,次の点が異なっており,それ以外は同じである。図7でも,図4や図5における下段のグラフを省略している。
・クーロン力Fe(二点鎖線)の傾斜が,さらに緩やかになっていること。
・合力F(太実線)の放物線の頂点Tが,図6中の頂点Tよりさらに右下に移動した位置であること。すなわち,この頂点位置においてすら,合力Fは負である。よって,飛翔できるトナーが全く存在しないのである。
FIG. 7 is a graph when the developing electric field E is further weaker than the developing electric field in FIG. When FIG. 7 is compared with FIG. 6, the following points are different, and the others are the same. Also in FIG. 7, the lower graphs in FIGS. 4 and 5 are omitted.
・ The inclination of Coulomb force Fe (two-dot chain line) is more gentle.
The vertex T of the parabola of the resultant force F (thick solid line) is a position moved further to the lower right than the vertex T in FIG. That is, even at this vertex position, the resultant force F is negative. Therefore, there is no toner that can fly.
図4から図7までを振り返ってみると,現像電界Eに関して,図4と図5が,トナーが飛翔する条件であり,図6と図7が,トナーが飛翔しない条件である。特に,図6の状態になるときの現像電界Eは,トナーが飛翔する条件と飛翔しない条件との境目の臨界的な現像電界である。以下,このときの現像電界を臨界飛翔電界Epumpといい,このときの感光体110と現像ローラ140との間の電圧を臨界飛翔電圧Vpumpという。感光体110と現像ローラ140との間隔をdとすると,臨界飛翔電圧Vpumpは,
Vpump = Epump・d …………(5)
で表される。
Looking back at FIGS. 4 to 7, regarding the developing electric field E, FIGS. 4 and 5 are the conditions for the toner to fly, and FIGS. 6 and 7 are the conditions for the toner not to fly. In particular, the developing electric field E in the state of FIG. 6 is a critical developing electric field at the boundary between the condition where the toner flies and the condition where the toner does not fly. Hereinafter, the developing electric field at this time is referred to as a critical flying electric field Epump, and the voltage between the
Vpump = Epump · d (5)
It is represented by
ここで,臨界飛翔電界Epumpおよび臨界飛翔電圧Vpumpを具体的に計算する。図6の状態では,現像電界Eが臨界飛翔電界Epumpなのであるから,(4)式より,
F = −a・q2+Epump・q−Fv …………(6)
となる。そして,図6中の頂点Tの帯電量(qtとする)を持つトナーが受ける合力Fは,ゼロである。よって(6)式より,
0 = −a・(qt)2+Epump・(qt)−Fv
Epump = a・(qt)+Fv/(qt) …………(7)
となる。
Here, the critical flight electric field Epump and the critical flight voltage Vpump are specifically calculated. In the state of FIG. 6, since the developing electric field E is the critical flying electric field Eump, from the equation (4),
F = −a · q 2 + Epump · q−Fv (6)
It becomes. Then, the resultant force F received by the toner having the charge amount (referred to as qt) at the apex T in FIG. 6 is zero. Therefore, from equation (6)
0 = −a · (qt) 2 + Epump · (qt) −Fv
Epump = a · (qt) + Fv / (qt) (7)
It becomes.
一方,(6)式の右辺をqで微分すると,図6中の頂点T(q=qt)においてはゼロであるから,
2a・(qt) = Epump …………(8)
となる。(7)式および(8)式から,
(qt)2 = Fv/a …………(9)
となる。
On the other hand, if the right side of the equation (6) is differentiated by q, it is zero at the vertex T (q = qt) in FIG.
2a ・ (qt) = Epump ............ (8)
It becomes. From equations (7) and (8),
(Qt) 2 = Fv / a (9)
It becomes.
ここで,(2)式のところで登場したパラメータについて,本形態の画像形成装置100では,
ε = 3
ε0 = 8.85×10−12[F/m]
D = 6[μm]
であった。これにより,(9)式中の「a」が決まる。さらに,段落[0030]で説明した機械的付着力Fvは15[nN]であった。これによりqtを,
qt = 1.1×10−14[C]
と計算できる。
Here, in the
ε = 3
ε0 = 8.85 × 10 −12 [F / m]
D = 6 [μm]
Met. Thereby, “a” in the equation (9) is determined. Furthermore, the mechanical adhesion Fv described in paragraph [0030] was 15 [nN]. This gives qt
qt = 1.1 × 10 −14 [C]
Can be calculated.
これにより,(8)式を用いて,
Epump = 2.8[MV/m]
と求められる。ここで間隔dを130[μm]とすれば,(5)式より,
Vpump = 364[V]
となる。
Thus, using equation (8),
E pump = 2.8 [MV / m]
Is required. If the distance d is 130 [μm], from equation (5),
Vpump = 364 [V]
It becomes.
ここで,本形態の画像形成装置100について,上記の臨界飛翔電圧Vpumpを跨いで現像電圧Vminの値をふって,カブリの測定をした。本試験では,360[V](ほぼ図6の条件に近い)と650[V](図5の条件といえる)との2水準の現像電圧Vminによる現像後の感光体110上のカブリを測定した。画像は全面背景部とした。カブリは,トナーをブッカーテープで剥離し,コニカミノルタJペーパーに貼り付け,コニカミノルタ製色彩色差計CR241によりC*を測定することで評価した。トナーとしては,5%の印字率で2,500枚印刷してある程度劣化が進んだシアントナーを用いた。
Here, with respect to the
その結果,感光体110上のカブリの代用値である色味ΔC*は,以下のとおりであった。
現像電圧Vmin 色味ΔC*
360[V] 0.52
650[V] 2.36
感光体110上のカブリの代用値である色味ΔC*は,臨界飛翔電圧Vpumpを超えない現像電圧Vminにより,臨界飛翔電圧Vpumpを超える現像電圧Vmin,すなわち従来から多用されている条件より4〜5倍程度改善することが確認された。
As a result, the tint ΔC *, which is a substitute value for fog on the
Development voltage Vmin Color ΔC *
360 [V] 0.52
650 [V] 2.36
The tint ΔC *, which is a substitute value for fog on the
現像電圧Vminが臨界飛翔電圧Vpumpを超えているとカブリが発生する理由を説明する。カブリが問題となるのは背景部であるから,そもそも,感光体110の表面電位は,正規帯電トナーが付着しにくい電位となっている。しかしながら,現像電圧Vminが臨界飛翔電圧Vpumpを超えていると現像ローラ140上の正規帯電トナーが現像電圧Vminにより現像ローラ140から離脱する。離脱した正規帯電トナーは,感光体110にはほとんど付着しないものの,現像バイアスの交流成分により現像ローラ140と感光体110との間を往復する。このため,往復しているトナーの一部が現像ローラ140に衝突して,現像ローラ140上に付着している弱帯電トナーや逆帯電トナーといった劣化トナーをたたき出してしまう。
The reason why fog occurs when the development voltage Vmin exceeds the critical flight voltage Vpump will be described. Since fog is a problem in the background portion, the surface potential of the
一旦たたき出された劣化トナーには,前述の通り付着力Faがほとんど働かないので,現像バイアスのクーロン力Feにより往復することになる。こうした劣化トナーは,感光体110の背景部電位による斥力をほとんど受けないので,その一部が感光体110に付着してしまう。劣化トナーが一旦感光体110に付着すると,今度は劣化トナーと感光体110との間に付着力Faが働く。そしてその後,正規帯電トナーによる感光体110上からのたたき出しはほとんど期待できない。こうしてカブリとなるのである。
As described above, since the adhesion force Fa hardly acts on the deteriorated toner once knocked out, the toner is reciprocated by the Coulomb force Fe of the developing bias. Since such deteriorated toner hardly receives repulsive force due to the background portion potential of the
逆に現像電圧Vminが臨界飛翔電圧Vpumpを超えていない場合には,正規帯電トナーの離脱がないことにより,劣化トナーのたたき出しも起こらない。このため,カブリが生じないのである。 On the contrary, when the developing voltage Vmin does not exceed the critical flight voltage Vpump, there is no separation of the normally charged toner, so that the deteriorated toner does not knock out. For this reason, fog does not occur.
本形態の画像形成装置100で使用する具体的な現像バイアスについて説明する。本形態で使用する現像バイアスには,先に述べたようにカブリ防止モードと通常モードとの2種類がある。通常モードは,従来から一般的に用いられているモードである。カブリ防止モードは,通常モードと比較して,劣化トナーによるカブリを抑制したモードである。反面,カブリ防止モードでは,劣化トナーがバッファ180から排出されずに蓄積していく傾向がある。
A specific developing bias used in the
[カブリ防止モードの現像バイアス]
カブリ防止モードでは,トナーが画像部で飛翔し,背景部では飛翔しないように,図2右側の現像電圧Vminが設定される。画像部でトナーを飛翔させるのは,そうでなければ画像形成ができないからである。一方背景部では,カブリの原因を極力排除するため,トナーの飛翔自体をさせないのである。
[Development bias in anti-fogging mode]
In the anti-fogging mode, the developing voltage Vmin on the right side of FIG. 2 is set so that the toner will fly in the image area and not in the background area. The toner is allowed to fly in the image area because otherwise image formation cannot be performed. On the other hand, in the background portion, in order to eliminate the cause of fog as much as possible, the toner does not fly.
すなわち,前述の臨界飛翔電圧Vpumpに対して,画像部の有効現像電圧が臨界飛翔電圧Vpumpを上回り,背景部の有効現像電圧が臨界飛翔電圧Vpumpを超えないようになっていなければならない。すなわち,
|Vmin−Vi| > Vpump …………(10)
|Vmin−Vb| ≦ Vpump …………(11)
の両式が満たされなければならない。(10)式の左辺が画像部の有効現像電圧であり,(11)式の左辺が背景部の有効現像電圧である。
That is, the effective developing voltage in the image area must exceed the critical flying voltage Vpump with respect to the above-mentioned critical flying voltage Vpump, and the effective developing voltage in the background part must not exceed the critical flying voltage Vpump. That is,
| Vmin−Vi |> Vpump (10)
| Vmin−Vb | ≦ Vpump (11)
Both formulas must be satisfied. The left side of equation (10) is the effective developing voltage for the image area, and the left side of equation (11) is the effective developing voltage for the background area.
言い替えると,画像部における各力の関係が図4または図5の状態となり,背景部における各力の関係が図6または図7の状態となるようになっていなければならない。これにより,トナーが画像部で飛翔し,背景部では飛翔しない状況が実現される。 In other words, the relationship between the forces in the image portion must be in the state of FIG. 4 or FIG. 5, and the relationship of the forces in the background portion must be in the state of FIG. 6 or FIG. As a result, a situation where the toner flies in the image portion and does not fly in the background portion is realized.
[通常モードの現像バイアス]
通常モードでは,トナーが画像部と背景部とのいずれでも飛翔するように,現像電圧Vminが設定される。すなわち,前述の臨界飛翔電圧Vpumpに対して,画像部と背景部とのいずれでも有効現像電圧が臨界飛翔電圧Vpumpを上回るようにされる。つまり,
|Vmin−Vi| > Vpump …………(12)
|Vmin−Vb| > Vpump …………(13)
となるように設定される。(12)式は(10)と同じである。ただし,(13)式が成り立てば(12)式も必ず成り立つ。(12)式の左辺は,(13)式の左辺より必ず大きいからである(図2左側参照)。このため実際には(13)式だけ考えればよい。
[Development bias in normal mode]
In the normal mode, the development voltage Vmin is set so that the toner flies in both the image portion and the background portion. That is, with respect to the above-mentioned critical flight voltage Vpump, the effective development voltage is made to exceed the critical flight voltage Vpump in both the image portion and the background portion. In other words,
| Vmin−Vi |> Vpump (12)
| Vmin−Vb |> Vpump (13)
Is set to be Equation (12) is the same as (10). However, if equation (13) holds, equation (12) also holds. This is because the left side of equation (12) is necessarily larger than the left side of equation (13) (see the left side of FIG. 2). Therefore, in reality, only the equation (13) needs to be considered.
すなわち通常モードは,画像部と背景部とのいずれでも,各力の関係が図4または図5の状態となるモードである。これにより,背景部である程度のカブリが発生する。図2左側に,通常モードの設定例を示す。 That is, the normal mode is a mode in which the relationship between the forces is in the state shown in FIG. 4 or 5 in both the image portion and the background portion. As a result, a certain amount of fog occurs in the background. An example of normal mode setting is shown on the left side of FIG.
画像部においては,現像電界によりトナーが現像ローラ140から感光体110に向けて飛翔する。これはカブリ防止モードでも通常モードでも同様である。つまり,モードによらず(10)式を満たす。背景部においては,通常モードではトナーが感光体110に飛翔し,カブリ防止モードでは飛翔しない。つまり,カブリ防止モードでは,(11)式を満たし,通常モードでは,(13)式を満たす。よって,どのような現像バイアスを選んでも,カブリ防止モードもしくは通常モードのいずれかに属することとなる。
In the image portion, the toner flies from the developing
[ハーフムラと背景部電位]
現像バイアスとして前述したカブリ防止モードと通常モードの使い分けを行えば,カブリを抑制しつつ,劣化トナーの蓄積を回避できる。しかしながら,カブリ防止モードを適用した場合には,画像にハーフムラを生じさせるおそれがある。ここで,ハーフムラとは,図8の上段に示すような縞模様の繰り返しであるムラのことをいう。ハーフムラが発生すると,いうまでもなく印刷物の品質は悪くなる。
[Half unevenness and background potential]
If the anti-fogging mode and the normal mode described above are selectively used as the developing bias, accumulation of deteriorated toner can be avoided while suppressing fogging. However, when the anti-fogging mode is applied, there is a risk of causing half-uniformity in the image. Here, the half unevenness means unevenness that is a repeated stripe pattern as shown in the upper part of FIG. Needless to say, when half-uniformity occurs, the quality of the printed matter deteriorates.
ここで,背景部電位Vbとハーフムラとの関係について説明する。図9は,背景部電位Vbと,ハーフムラとの関係を示したものである。横軸は背景部電位Vbであり,縦軸はハーフムラのランクである。ハーフムラのランクは1〜5の5段階で評価され,最もムラがないのがランク5であり,最もムラを生じているのがランク1である。
Here, the relationship between the background portion potential Vb and the half unevenness will be described. FIG. 9 shows the relationship between the background portion potential Vb and half unevenness. The horizontal axis is the background portion potential Vb, and the vertical axis is the rank of half unevenness. The rank of the half unevenness is evaluated in five stages of 1 to 5,
図9に示した条件において,背景部における有効現像電圧|Vmin−Vb|を350[V]とした状態で背景部電位Vbを−450[V]とする条件が,最もハーフムラを生じやすい。つまり,背景部における有効現像電圧|Vmin−Vb|を小さい値としたとき,すなわちカブリ防止モードのときに,背景部電位Vbをゼロ電位に近い値とするとハーフムラが生じやすい。このため,カブリ防止モードにおいては,背景部電位Vbをさらに負側に変化させればよい。負に帯電しているトナーを,より背景部に付着しにくくするためである。一方,通常モードにおいては,背景部電位によらずハーフムラを生じにくい。よって,背景部電位を特に変更する必要はない。 Under the conditions shown in FIG. 9, half unevenness is most likely to occur when the background portion potential Vb is −450 [V] while the effective developing voltage | Vmin−Vb | at the background portion is 350 [V]. That is, when the effective developing voltage | Vmin−Vb | in the background portion is set to a small value, that is, in the anti-fogging mode, half unevenness is likely to occur if the background portion potential Vb is set to a value close to zero potential. For this reason, in the anti-fogging mode, the background portion potential Vb may be further changed to the negative side. This is to make negatively charged toner more difficult to adhere to the background. On the other hand, in the normal mode, half unevenness hardly occurs regardless of the background potential. Therefore, there is no need to change the background potential.
[動作]
ここで,画像形成装置100の動作について説明する。本形態の画像形成装置100は,前述したように温度や湿度等の環境値に応じてカブリ防止モードまたは通常モードの現像バイアスを選択して画像形成を行うものである。そのためまず,現像バイアスとしてカブリ防止モードまたは通常モードを選択する。このとき行われる現像バイアスの設定方法について図10のフローチャートにより説明する。
[Operation]
Here, the operation of the
まず,環境センサ102から温度,湿度等の環境情報を取得する(S1)。次に,取得した温度,湿度等の環境値が,カブリを生じやすいものであるか否かを判断する(S2)。前述のように,低温低湿度環境の下においてはカブリ防止モードを適用し,それ以外の環境下においては通常モードを適用する。なお,このときの温度,湿度の閾値は,図3等との関係から予め定めておけばよい。よって,低温低湿度の場合は(S2:Yes)へ進み,そうでない場合は(S2:No)へ進む。 First, environmental information such as temperature and humidity is acquired from the environmental sensor 102 (S1). Next, it is determined whether or not the acquired environmental values such as temperature and humidity are likely to cause fogging (S2). As described above, the anti-fogging mode is applied in a low-temperature and low-humidity environment, and the normal mode is applied in other environments. The temperature and humidity thresholds at this time may be determined in advance from the relationship with FIG. Therefore, if the temperature is low temperature and low humidity, the process proceeds to (S2: Yes), and if not, the process proceeds to (S2: No).
S2においてNoの場合は,通常モードの現像バイアスを設定する(S6)。通常モードの現像バイアスとは,静電潜像の画像部においても背景部においてもトナーが感光体110に向けて飛翔するような現像バイアスをいう。次に,通常モードにおける背景部電位Vbの値を設定する(S7)。背景部電位Vbとは,感光体110の表面の背景部の電位であり,帯電装置120により帯電された電位のままである。前述したように,通常モードはカブリ防止モードよりハーフムラを生じにくい。よって,カブリ防止モードに比べて背景部の電位を負側に大きくする必要はない(図2参照)。そこで,通常モードにおける背景部電位Vbとして−450[V]を設定する。
If No in S2, the normal mode developing bias is set (S6). The developing bias in the normal mode refers to a developing bias that causes toner to fly toward the
続いて,通常モード用の露光光量を設定する(S8)。この露光工程は,一様に背景部電位Vbとなった感光体110の表面に,画像部となる箇所に選択的に露光することにより,露光した箇所の電位を画像部電位Viとするものである。そこで,通常モードにおける露光光量として280[μW]を設定する。この露光光量により,図2左側の矢印Aの分だけ画像部の電位は変化する。そのため露光箇所の画像部電位Viとなる。露光による電位の変化量|Vb−Vi|は,400[V]である。なお,S7及びS8の処理を行う代わりに,当該フローチャートの初期に通常モード用の背景部電位および露光光量を設定するようにしてもよい。
Subsequently, the exposure light amount for the normal mode is set (S8). In this exposure step, the surface of the
一方,S2においてYesの場合,カブリを抑制するカブリ防止モードを設定する(S3)。次に,感光体110の背景部電位Vbとしてカブリ防止モードにおける値を設定する(S4)。帯電装置120により帯電される感光体110の背景部電位Vbを変更するのである。
On the other hand, in the case of Yes in S2, a fog prevention mode for suppressing fogging is set (S3). Next, a value in the anti-fogging mode is set as the background portion potential Vb of the photoconductor 110 (S4). The background portion potential Vb of the
この背景部電位Vbの設定は,カブリ防止モードを適用することにより生じうる,ハーフムラを回避するために必要となるものである。そこで,ハーフムラが表れないようにするために背景部電位Vbの値を通常モードより現像電圧Vmin側に設定するのである(図2参照)。そこで,背景部電位Vbとして−650[V]を設定する。この変更とともに,背景部の有効現像電圧|Vmin−Vb|の値も変更されることとなる。 The setting of the background portion potential Vb is necessary to avoid half unevenness that may be caused by applying the anti-fogging mode. Therefore, in order to prevent half unevenness from appearing, the value of the background portion potential Vb is set to the developing voltage Vmin side from the normal mode (see FIG. 2). Therefore, −650 [V] is set as the background portion potential Vb. Along with this change, the value of the effective developing voltage | Vmin−Vb | of the background portion is also changed.
次に,露光光量をカブリ防止モードにおける値に設定する(S5)。前述のように,背景部電位Vbは帯電装置120により感光体110の表面に一様に与えられた電位である。そして,一様な背景部電位Vbとなっている感光体110の表面に,選択的に露光させた箇所が画像部電位Viに変化する。このため,露光光量を調整しないで背景部電位Vbの値を変更すると,それに伴って画像部電位Viの値まで変化してしまう。つまり,背景部だけでなく画像部にもトナーが付着しにくくなるのである。そのため,細線がより細くなったり消失したりするおそれがある。ゆえに,S5において露光光量を調整するのである。
Next, the exposure light quantity is set to a value in the anti-fogging mode (S5). As described above, the background portion potential Vb is a potential uniformly applied to the surface of the
本形態では,露光光量として460[μW]を設定する。つまり,カブリ防止モードの露光光量を,通常モードにおける値よりも大きくするのである。この露光光量により,図2右側の矢印Bの分だけ画像部の電位は変化する。そのため露光箇所の画像部電位Viとなる。露光による電位の変化量|Vb−Vi|は,600[V]である。この画像部電位Viは,通常モードにおける画像部電位Viとほぼ同程度である(図2参照)。これにより,カブリ防止モードを適用しても画像部におけるトナーの濃度に影響を及ぼさないようにすることができる。以上により,現像バイアスの設定が終了した。 In this embodiment, 460 [μW] is set as the exposure light quantity. That is, the amount of exposure light in the anti-fogging mode is made larger than the value in the normal mode. Depending on the amount of exposure light, the potential of the image portion changes by an arrow B on the right side of FIG. Therefore, the image portion potential Vi at the exposed portion is obtained. The potential change amount | Vb−Vi | due to exposure is 600 [V]. This image portion potential Vi is substantially the same as the image portion potential Vi in the normal mode (see FIG. 2). Thus, even if the anti-fogging mode is applied, the toner density in the image portion can be prevented from being affected. This completes the setting of the development bias.
そして,帯電装置120により,感光体110の表面を一様に帯電させる。このとき感光体110の表面の電位は,上記において設定したカブリ防止モードまたは通常モードにおける背景部電位Vbである。次に,露光装置130により,感光体110の表面に静電潜像を形成する。この露光により,画像部に相当する箇所の電位が画像部電位Viとなる。次に,設定された現像バイアスにより現像する。
Then, the surface of the
次に,転写器150により,感光体110の表面のトナーが紙に転写される。次に,トナーを転写された転写像が定着器160により定着される。一方,感光体110の表面に転写されずに残ったトナーは,クリーナ170により回収される。以上により,紙への印刷がなされる。
Next, the toner on the surface of the
本形態の画像形成装置100は,温度や湿度等の環境値に応じてカブリ防止モードと通常モードの現像バイアスを使い分けるものである。また,カブリの発生しやすい低温低湿度の場合にカブリ防止モードを選択し,それ以外の場合に通常モードを選択するものである。そして,カブリ防止モードを設定している間はカブリを抑制することができ,通常モードを設定している間は劣化トナーの蓄積を回避することができる。これにより,カブリを抑制しつつ,かつ,現像装置内に低帯電トナー及び逆帯電トナーが蓄積することを回避することのできる画像形成装置が実現されている。
The
ここで,本形態の画像形成装置100の変形例について説明する。本形態では,低温低湿度環境においてカブリ防止モードの現像バイアスを適用し,その他の環境において通常モードの現像バイアスを適用するようにした。しかし,高温高湿度環境の場合に通常モードの現像バイアスを適用し,その他の環境においてカブリ防止モードの現像バイアスを適用するようにしてもよい。また,カブリ防止モードの現像バイアスを適用する温度湿度領域と,通常モードの現像バイアスを適用する温度湿度領域とを,温度と湿度の2つの変数により決定するようにしてもよい。そして,温度のみ,または湿度のみにより,カブリ防止モードの現像バイアスと通常モードの現像バイアスとを使い分けるようにすることもできる。
Here, a modified example of the
また,温度や湿度の条件以外にもカブリを生じやすい場合がある。例えば,厚紙や特殊紙に印刷する場合などである。また,それ以外にも画像品質の面からカブリを抑制したい場合がある。このため,このようにカブリを生じやすい場合や画像品質上カブリを抑制したい場合にカブリ防止モードを選択するようにしてもよい。カブリ防止モードを通常モードと併用すれば,同様の効果を奏することに変わりないからである。また,温度または湿度の環境値が変化した場合に,現像バイアスと,背景部電位と,露光光量とを,再度設定しなおすようにしてもよい。 In addition to the temperature and humidity conditions, fog may occur. For example, when printing on cardboard or special paper. In addition, there are cases where it is desired to suppress fogging in terms of image quality. Therefore, the anti-fogging mode may be selected when fogging is likely to occur or when it is desired to suppress the fogging in terms of image quality. This is because if the anti-fogging mode is used in combination with the normal mode, the same effect can be obtained. Further, when the environmental value of temperature or humidity changes, the developing bias, the background portion potential, and the exposure light amount may be reset.
以上,詳細に説明したように本形態の画像形成装置100では,2種類の現像バイアス,すなわちカブリ防止モードと通常モードとを使い分けた。カブリの発生と,劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを抑制できるからである。カブリ防止モードは,カブリを抑制する代わりに低帯電トナー等が現像装置内に蓄積されやすい。一方,通常モードは,カブリを抑制する効果はないが,低帯電トナー等が適宜に感光体110に付着するため,現像装置内にトナーが蓄積されにくい。また,カブリ防止モードを適用した場合には,背景部電位Vbを調整するとともに,露光光量も調整する。これにより,劣化したトナーに起因するカブリの発生と,劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを,抑制することのできる画像形成装置100が実現されている。
As described above in detail, in the
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,本形態で用いた現像バイアス,感光体110の表面の電位等の具体的な数値は別の値を用いてもよい。よって,カブリ防止モード用の背景部電位Vbも別の値を用いてよい。また,露光光量もそれに伴った値にすることが好ましい。また,臨界飛翔電圧Vpumpの値は例示であり,異なる条件の下では異なる値となるものである。
Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, specific values such as the developing bias and the surface potential of the
[第2の形態]
第2の形態について説明する。第1の形態の画像形成装置100においては,温度や湿度等の環境値により,カブリ防止モードの現像バイアスと,通常モードの現像バイアスのいずれかを設定した。本形態の画像形成装置200は,温度や湿度等の環境値と,濃度等のその他の情報を含めて最適な現像バイアスを決定するものである。そのため,カブリ防止モードに属する現像バイアスは1種類に限られない。すなわち,本形態の画像形成装置200は,カブリ防止モードに属するいくつかの現像バイアスを使い分けるものである。
[Second form]
The second embodiment will be described. In the
本形態の画像形成装置200の機械的構成は,図1に示した第1の形態の画像形成装置100とほぼ同様のものである。第1の形態の画像形成装置100と異なる点は,感光体110上のトナーの量を測定する濃度センサ103を有することである。濃度センサ103は,感光体110上のトナーの付着量を測定するIDC(Image Density Control)センサである。このため,濃度センサ103は,感光体110からみて現像ローラ140の下流であって,転写器150の上流の位置における感光体110の表面を測定するものである。また,濃度センサ103は,感光体110の画像部の濃度と,背景部のカブリとを測定するものである。そして,テストパターンを描画して,次の画像形成に反映するためのものである。その他の機械的構成は,画像形成装置100と同様である。
The mechanical configuration of the
本形態の総合制御部101は,図11に示すように制御部メモリとバイアス設定部とを有している。制御部メモリは,メモリ1と,メモリ2と,テーブル1と,テーブル2と,テーブル3とを有している。メモリ1には,耐久枚数の情報が格納されたものである。耐久枚数は,経時的に変化するトナーの劣化状態の代用値である。メモリ2には,製造時に測定されたDSギャップが格納されたものである。
As shown in FIG. 11, the
テーブル1は,温度及び湿度と,耐久枚数とから背景部における現像電界の電界強度を選択するためのものである。テーブル1は,低温低湿度,中温中湿度,高温高湿度の3つの温度湿度領域と,初期,前期,中期,後期の4つの耐久枚数とをかけあわせた,12個の欄を有するテーブルである。テーブル1の例を表1に示す。 Table 1 is for selecting the electric field strength of the developing electric field in the background portion from the temperature and humidity and the durable number. Table 1 is a table having 12 columns obtained by multiplying three temperature / humidity regions of low temperature and low humidity, medium temperature and medium humidity, and high temperature and high humidity, and four durability numbers of initial, first, middle, and second periods. . An example of Table 1 is shown in Table 1.
表1には,12個の欄のうち6個の欄に「通常」の文字が記載されている。これは通常モードにおける現像電界の電界強度の値が格納されていることを示している。そして,これらの6つの電界強度は同じ値である。すなわち,通常モードに属する1種類の現像電界の電界強度を,6とおりの場合に共通に適用するのである。一方,表1の残りの6つの欄には,「カブリ防止」の文字が記載されている。これはカブリ防止モードにおける現像電界の電界強度の値が格納されていることを示している。これらの6つの欄には,異なる6つの値が入っている。つまり,カブリ防止モードに属する6種類の現像電界の電界強度を,6とおりの場合に使い分けるのである。 In Table 1, “normal” characters are described in six of the twelve columns. This indicates that the value of the electric field strength of the developing electric field in the normal mode is stored. These six electric field strengths have the same value. That is, the electric field strength of one type of developing electric field belonging to the normal mode is commonly applied to six cases. On the other hand, in the remaining six columns of Table 1, the characters “antifogging” are described. This indicates that the value of the electric field strength of the developing electric field in the anti-fogging mode is stored. These six columns contain six different values. In other words, the electric field strengths of the six types of development electric fields belonging to the anti-fogging mode are properly used in six cases.
また,前述したように,温度や湿度が低いほどカブリを生じやすい。このため,温度や湿度が低くなるとともに,背景部における現像電界の電界強度を小さくするのである。そして,背景部における有効現像電圧|Vmin−Vb|もそれにつれて小さくなる。一方,トナーの劣化によってもカブリは生じやすくなる。カブリの原因となる低帯電トナーや逆帯電トナーが増加するためである。よって,後期に近づくにつれて背景部における現像電界の電界強度を小さくする。そして,それにつれて背景部における有効現像電圧|Vmin−Vb|も小さくなる。 In addition, as described above, fogging is more likely to occur as the temperature and humidity are lower. For this reason, the temperature and humidity are lowered, and the electric field strength of the developing electric field in the background portion is reduced. The effective developing voltage | Vmin−Vb | at the background portion also decreases accordingly. On the other hand, fog is likely to occur due to toner deterioration. This is because lowly charged toner and reversely charged toner that cause fogging increase. Therefore, the electric field strength of the developing electric field in the background portion is reduced as it approaches the later stage. As a result, the effective developing voltage | Vmin−Vb | in the background portion also decreases.
テーブル2は,温度及び湿度と,背景部の有効現像電圧|Vmin−Vb|とから背景部電位Vbを選択するためのものである。テーブル3は,温度及び湿度と,背景部電位Vbとから露光光量を選択するためのものである。 Table 2 is for selecting the background portion potential Vb from the temperature and humidity and the effective developing voltage | Vmin−Vb | of the background portion. Table 3 is for selecting the exposure light quantity from the temperature and humidity and the background portion potential Vb.
ここで,本形態の画像形成装置200の現像バイアスの設定方法について説明する。現像バイアスを決定するためのパラメータは,
現像電圧Vmin
回収電圧Vmax
時間占有率Duty
の3つである。なお,周波数は固定するものとする(図2参照)。また,感光体110の電位は,前述したとおりハーフムラを生じないような背景部電位Vbを設定する。画像部電位Viは固定するものとする(図2参照)。また,露光光量も適切な値を設定する。
Here, a setting method of the developing bias of the
Development voltage Vmin
Recovery voltage Vmax
Time occupancy rate Duty
It is three. The frequency is fixed (see Fig. 2). Further, as described above, the background portion potential Vb is set as the potential of the
よって,本形態の画像形成装置200の現像バイアスは,以下に示す
有効現像電圧|Vmin−Vb|
背景部電位Vb
露光光量
回収電圧Vmaxまたは時間占有率Duty
の各値を定めることにより決定される。
Therefore, the developing bias of the
Background potential Vb
Exposure light amount Recovery voltage Vmax or time occupancy Duty
It is determined by setting each value of.
背景部における有効現像電圧|Vmin−Vb|と背景部電位Vbとを決定すれば,現像電圧Vminが決定される。そして,後述するように回収電圧Vmaxまたは時間占有率Dutyを通常モードを基準に変更する。これにより,画像の濃度を制御することができる。 If the effective developing voltage | Vmin−Vb | and the background potential Vb in the background portion are determined, the developing voltage Vmin is determined. Then, as will be described later, the recovery voltage Vmax or the time occupation rate Duty is changed with the normal mode as a reference. Thereby, the density of the image can be controlled.
以下,現像バイアスを設定する手順を図11により説明する。まず,環境センサ102から,温度と湿度の環境値を取得する。一方,メモリ1から耐久枚数を読み出す。次に,温度及び湿度の環境値と,耐久枚数とから,予め用意したテーブル1を基に背景部における現像電界の電界強度を選択する。つまり,表1の12個の欄から,現像電界の電界強度の値を1つ選択するのである。
Hereinafter, the procedure for setting the developing bias will be described with reference to FIG. First, environmental values of temperature and humidity are acquired from the
次に,メモリ2から感光体110と現像ローラ140との間隔(DSギャップ)を読み出す。DSギャップは,製造時において±10%程度ばらつく値である。よって,DSギャップは,製造時に測定され,メモリ2に保存されたものである。続いて,テーブル1より選択した背景部における現像電界の電界強度と,DSギャップとから,背景部の有効現像電圧|Vmin−Vb|の値を計算する。なお,背景部の有効現像電圧|Vmin−Vb|は,背景部における現像電界の電界強度と,DSとの積である((5)式参照)。
Next, the interval (DS gap) between the photoconductor 110 and the developing
次に,温度及び湿度と,耐久枚数と,背景部の有効現像電圧|Vmin−Vb|とから,テーブル2により背景部電位Vbの値を選択する。このとき選択される背景部電位Vbは,ハーフムラを生じさせないような値である。つまり,図9においてハーフムラのランク3以上となるよう値を選択するのである。これは現像電圧毎に定められた上限値以下の値である。そして,設定した現像電界の電界強度がカブリ防止モードに相当する場合,背景部電位Vbは(11)式をも満たすような値である。一方,通常モードに相当する場合は,背景部電位Vbは(13)式をも満たすような値である。 Next, the value of the background portion potential Vb is selected according to Table 2 from the temperature and humidity, the durable number, and the effective developing voltage | Vmin−Vb | of the background portion. The background portion potential Vb selected at this time is a value that does not cause half unevenness. That is, in FIG. 9, the value is selected so that the half unevenness rank is 3 or more. This is a value less than or equal to the upper limit value determined for each development voltage. When the set electric field strength of the developing electric field corresponds to the anti-fogging mode, the background portion potential Vb is a value that also satisfies the expression (11). On the other hand, in the case of the normal mode, the background portion potential Vb is a value that also satisfies the expression (13).
次に,温度及び湿度と,耐久枚数と,背景部電位Vbとから,テーブル3により露光光量を選択する。このとき設定する露光光量は,設定する現像バイアスによらず画像部電位Viをほぼ一定値とするような値である(図2参照)。すなわち,背景部電位Vbが,画像部電位Vbから遠いほど露光光量を大きくするように設定するのである。 Next, the exposure light quantity is selected from the table 3 based on the temperature and humidity, the durable number, and the background portion potential Vb. The exposure light quantity set at this time is a value that makes the image portion potential Vi substantially constant regardless of the development bias to be set (see FIG. 2). That is, the amount of exposure light is set to increase as the background portion potential Vb is farther from the image portion potential Vb.
次に,背景部の有効現像電圧|Vmin−Vb|と,背景部電位Vbと,露光光量と,濃度センサ103から取得したトナー付着量とから,時間占有率Dutyまたは回収電圧Vmaxの値を決定する。画像の濃度を調整するためである。そこで,適正な画像の濃度を保つために,画像の濃度をある一定値以上,一定値以下の範囲に入るようにする。この上限の値よりも大きい場合に画像の濃度は濃すぎる場合となる。そして,下限の値よりも小さい場合に画像の濃度は薄すぎる場合となる。 Next, the value of the time occupation rate Duty or the recovery voltage Vmax is determined from the effective developing voltage | Vmin−Vb | of the background portion, the background portion potential Vb, the exposure light amount, and the toner adhesion amount acquired from the density sensor 103. To do. This is for adjusting the density of the image. Therefore, in order to maintain an appropriate image density, the image density is set in a range not less than a certain value and not more than a certain value. When the value is larger than the upper limit, the image density is too high. When the density is smaller than the lower limit value, the image density is too thin.
濃度が濃い場合には,回収電圧の時間占有率を大きくする。もしくは,回収電圧Vmaxと画像部電位Viとの電位差|Vmax−Vi|を大きくしてもよい。これにより,画像の濃度を適正な範囲におさめることができる。濃度が薄い場合には,回収電圧の時間占有率を小さくする。もしくは,回収電圧Vmaxと画像部電位Viとの電位差|Vmax−Vi|を小さくしてもよい。これにより,画像の濃度を適正な範囲におさめることができる。以上の手順により,現像バイアスが決定される。 If the concentration is high, increase the recovery voltage time share. Alternatively, the potential difference | Vmax−Vi | between the recovery voltage Vmax and the image portion potential Vi may be increased. As a result, the image density can be kept within an appropriate range. If the concentration is low, reduce the time occupancy of the recovered voltage. Alternatively, the potential difference | Vmax−Vi | between the recovered voltage Vmax and the image portion potential Vi may be reduced. As a result, the image density can be kept within an appropriate range. The developing bias is determined by the above procedure.
この後,設定された現像バイアスを用いて印字を行うことは第1の形態と同様である。また,劣化したトナーに起因するカブリの発生と,劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを抑制することができる。環境条件に応じて現像バイアスを決定するため,カブリ防止モードと通常モードとを使い分けることに変わりないからである。 Thereafter, printing is performed using the set developing bias, as in the first embodiment. Further, it is possible to suppress the occurrence of fog due to the deteriorated toner and the accumulation of the deteriorated toner in the developing device. This is because the development bias is determined in accordance with the environmental conditions, so that the anti-fogging mode and the normal mode remain unchanged.
ここで,本形態の変形例について説明する。本形態において濃度センサ103は,現像バイアスのDutyまたは回収電圧Vmaxの値を決定するために用いた。しかしながら,濃度センサ103はハーフムラを検出することもできる。つまり,ハーフムラが感光体110の上に生じた場合,図8の下段に示すように,出力電圧がムラの周期で変動する。そのため,この出力値の変動幅ΔVを予め定めた一定値以下にすればよい。
Here, a modification of this embodiment will be described. In this embodiment, the density sensor 103 is used to determine the value of the development bias duty or the recovery voltage Vmax. However, the density sensor 103 can also detect half unevenness. That is, when half unevenness occurs on the
図12は濃度センサ103の出力値の変動幅ΔVと,背景部電位Vbとの関係を示したものである。横軸は背景部電位Vbであり,縦軸は変動幅ΔVである。ハーフムラのランクを3以上とするためには,変動幅ΔVを0.5[V]以下とする必要がある。図12より,ハーフムラのランク3以上を満足する感光体110の背景部電位Vbは,−550[V]以下である。つまり,背景部電位Vbとして,−550[V]以下を採用すればよい。そして,この背景部電位Vbの変更を,温度や湿度の環境値の変化毎に行ってもよい。
FIG. 12 shows the relationship between the fluctuation range ΔV of the output value of the density sensor 103 and the background portion potential Vb. The horizontal axis is the background potential Vb, and the vertical axis is the fluctuation range ΔV. In order to set the rank of half unevenness to 3 or more, the fluctuation width ΔV needs to be 0.5 [V] or less. From FIG. 12, the background portion potential Vb of the
また,温度や湿度の条件以外にもカブリを生じやすい場合がある。例えば,厚紙や特殊紙に印刷する場合などである。さらに,それ以外にも画像品質の面からカブリを抑制したい場合がある。このため,このようにカブリを生じやすい場合や画像品質上カブリを抑制したい場合にカブリ防止モードを選択するようにしてもよい。カブリ防止モードを通常モードと併用すれば,同様の効果を奏することに変わりないからである。 In addition to the temperature and humidity conditions, fog may occur. For example, when printing on cardboard or special paper. In addition, there are cases where it is desired to suppress fogging in terms of image quality. Therefore, the anti-fogging mode may be selected when fogging is likely to occur or when it is desired to suppress the fogging in terms of image quality. This is because if the anti-fogging mode is used in combination with the normal mode, the same effect can be obtained.
本形態では,温度や湿度等と,耐久枚数とから,現像電界を決定した。しかし,耐久枚数を考慮せずに現像電界を決定してもよい。そして,温度湿度環境のみから有効現像電圧|Vmin−Vb|を決定してもよい。また,有効現像電圧|Vmin−Vb|のみから,背景部電位Vbを決定してもよい。同様に,背景部電位Vbのみから,露光光量を決定してもよい。 In this embodiment, the developing electric field is determined from the temperature, humidity, and the like and the number of durable sheets. However, the developing electric field may be determined without considering the durable number. Then, the effective development voltage | Vmin−Vb | may be determined only from the temperature and humidity environment. Further, the background portion potential Vb may be determined only from the effective developing voltage | Vmin−Vb |. Similarly, the exposure light quantity may be determined only from the background portion potential Vb.
また,温度または湿度の環境値が変化した場合に,現像バイアスと,背景部電位と,露光光量とを,再度設定しなおすようにしてもよい。また,環境値として温度及び湿度の2変数によるテーブルを用いたが,温度または湿度の1変数によるテーブルを用いてもよい。また,測定した温度や湿度の環境値を基に現像電圧,背景部電位,露光光量を決定するのであれば,テーブルとは別の手段を用いてもよい。そして,本形態では通常モードに属する現像バイアスを共通の1種類用いることとしたが,複数個用意して条件に応じて使い分けるようにしても構わない。 Further, when the environmental value of temperature or humidity changes, the developing bias, the background portion potential, and the exposure light amount may be reset. In addition, although a table with two variables of temperature and humidity is used as the environmental value, a table with one variable of temperature or humidity may be used. If the development voltage, background potential, and exposure light quantity are determined based on the measured environmental values of temperature and humidity, means other than the table may be used. In this embodiment, one common type of developing bias belonging to the normal mode is used. However, a plurality of developing biases may be prepared and used according to conditions.
以上,詳細に説明したように本形態の画像形成装置200は,環境値等の諸情報から使用環境に最適な現像バイアスを決定するものである。また,このような現像バイアスの設定により,カブリ防止モードに属する現像バイアスと通常モードに属する現像バイアスとを使い分けることとなる。よって,劣化したトナーに起因するカブリの発生と,劣化したトナーの現像装置内での蓄積とを抑制することのできる画像形成装置が実現されている。さらに,種々の条件に適う最適な現像バイアスにより画像形成を行うことができる。
As described above in detail, the
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,本形態で用いた現像バイアス,感光体110の表面の電位等の具体的な数値は別の値を用いてもよい。よって,カブリ防止モード用の背景部電位Vbも別の値を用いてよい。ただし,露光光量もそれに伴った値にすることが好ましい。
Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, specific values such as the developing bias and the surface potential of the
また,中間転写ベルトのある画像形成装置において,濃度センサ103が,感光体110上ではなく,中間転写ベルト上のトナーの付着量を測定するように構成してもよい。また,耐久枚数やDSギャップの値を格納する場所はその他のメモリでもよい。総合制御部101により読み出すことができればよいからである。また,変動幅ΔVを一定値以下とする閾値は他の値でもよい。
Further, in an image forming apparatus having an intermediate transfer belt, the density sensor 103 may be configured to measure the amount of toner attached on the intermediate transfer belt instead of on the
また,DSギャップの測定は,画像形成装置の製造後においてもすることができる。DSギャップは,感光体110と現像ローラ140との間の放電により求めることができる。ここで,以下に示すパッシェンの法則
V=f(ρd)
ρ:ガス圧(本形態では大気圧)
d:電極間距離
を用いる。放電開始電圧は,ガス圧と電極間距離の積の関数で表されるという法則である。電極間距離dは,DSギャップに対応するものである。この測定を適当な頻度で行うことにより,現像バイアスのさらなる微調整が可能である。
Further, the DS gap can be measured after the image forming apparatus is manufactured. The DS gap can be obtained by a discharge between the photoconductor 110 and the developing
ρ: Gas pressure (atmospheric pressure in this embodiment)
d: Distance between electrodes is used. The discharge starting voltage is a law expressed as a function of the product of the gas pressure and the distance between the electrodes. The interelectrode distance d corresponds to the DS gap. By performing this measurement at an appropriate frequency, the development bias can be further finely adjusted.
100,200…画像形成装置
101…総合制御部
102…環境センサ
103…濃度センサ
110…感光体
140…現像ローラ
190…電圧印加部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200 ...
Claims (3)
温度および湿度の少なくとも一方を測定する環境センサを有し,
前記電圧印加部は,
前記現像ローラから前記像担持体へトナーを飛翔させる方向の電界を形成する現像電圧と,
前記像担持体から前記現像ローラへトナーを飛翔させる方向の電界を形成する回収電圧とを交互に繰り返して印加するものであるとともに,
前記現像電圧として,
前記像担持体の静電潜像の画像部における電界強度が,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分であり,かつ,前記像担持体の静電潜像の背景部における電界強度が,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するに至らない値を用いるカブリ防止モードと,
前記像担持体の静電潜像の画像部および背景部における電界強度がいずれも,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分である値を用いる通常モードとを使い分けるものであり,
前記環境センサの測定値が予め定めたカブリの生じやすい条件に該当する場合に,現像バイアスとしてカブリ防止モードを選択し,
上記以外の場合に,現像バイアスとして通常モードを選択し,
前記カブリ防止モードが設定されているときに,
前記像担持体の背景部電位を,通常モードにおける背景部電位よりも現像バイアスの現像電圧に近い値とし,
前記露光装置の露光光量を,通常モードにおける露光光量の値よりも大きくするとともに,
カブリ防止モードでは,下記の式
|Vmin−Vi| > Vpump
|Vmin−Vb| ≦ Vpump
Vmin 現像バイアスの現像側電圧
Vi 像担持体の画像部の電位
Vb 像担持体の背景部の電位
Vpump 臨界飛翔電圧
を満たし,
通常モードでは,下記の式
|Vmin−Vb| > Vpump
を満たすように現像バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, an exposure device that forms an electrostatic latent image on the surface of the image carrier, a developing roller that applies a non-magnetic one-component toner to the electrostatic latent image on the image carrier, and the image carrier And a non-contact development type image forming apparatus having a voltage application unit for applying a development bias between the development roller and the development roller.
An environmental sensor that measures at least one of temperature and humidity;
The voltage application unit is:
A developing voltage for forming an electric field in a direction in which toner is caused to fly from the developing roller to the image carrier;
And alternately applying a recovery voltage for forming an electric field in a direction in which toner is caused to fly from the image carrier to the developing roller,
As the development voltage,
The electric field strength in the image portion of the electrostatic latent image on the image carrier is sufficient for the toner to fly from the developing roller to the image carrier, and the background portion of the electrostatic latent image on the image carrier. An antifogging mode using a value at which the electric field strength in the toner does not cause the toner to fly from the developing roller to the image carrier;
The electric field strength in the image portion and background portion of the electrostatic latent image of the image carrier is different from the normal mode using a value that is sufficient for the toner to fly from the developing roller to the image carrier. Yes,
When the measured value of the environmental sensor corresponds to a predetermined condition in which fog is likely to occur, the anti-fogging mode is selected as the developing bias,
In other cases, select normal mode as the development bias,
When the anti-fogging mode is set,
The background portion potential of the image carrier is set to a value closer to the developing voltage of the developing bias than the background portion potential in the normal mode,
The exposure light amount of the exposure apparatus is made larger than the exposure light amount value in the normal mode ,
In anti-fogging mode, the following formula
| Vmin-Vi |> Vpump
| Vmin−Vb | ≦ Vpump
Vmin Development side voltage of development bias
Vi Potential of image portion of image carrier
Vb Potential of background portion of image carrier
Vpump critical flight voltage
The filling,
In normal mode:
| Vmin-Vb |> Vpump
An image forming apparatus , wherein a developing bias is applied so as to satisfy
温度および湿度の少なくとも一方を測定する環境センサと,
現像されたトナー像の濃度を測定する濃度センサと,
前記電圧印加部を制御する制御部とを有し,
前記電圧印加部は,
前記現像ローラから前記像担持体へトナーを飛翔させる方向の電界を形成する現像電圧と,
前記像担持体から前記現像ローラへトナーを飛翔させる方向の電界を形成する回収電圧とを交互に繰り返して印加するものであるとともに,
前記現像電圧として,
前記像担持体の静電潜像の画像部における電界強度が,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分であり,かつ,前記像担持体の静電潜像の背景部における電界強度が,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するに至らない値を用いるカブリ防止モードと,
前記像担持体の静電潜像の画像部および背景部における電界強度がいずれも,トナーが前記現像ローラから前記像担持体へ飛翔するのに十分である値を用いる通常モードとを使い分けるものであり,
前記環境センサの測定値が予め定めたカブリの生じやすい条件に該当する場合に,現像バイアスとしてカブリ防止モードを選択し,
上記以外の場合に,現像バイアスとして通常モードを選択し,
前記カブリ防止モードが設定されているときに,
前記像担持体の背景部電位を,通常モードにおける背景部電位よりも現像バイアスの現像電圧に近い値とし,
前記露光装置の露光光量を,通常モードにおける露光光量の値よりも大きくするものであり,
前記制御部は,
前記環境センサが取得した温度または湿度が低いほど,背景部における現像電圧を低く設定し,
設定した現像電圧に基づき,現像電圧毎に予め決められた上限以下の背景部電位を設定し,
設定した背景部電位が画像部電位から遠いほど露光光量を大きくするように,露光光量を設定し,
上記により設定した現像電圧と,前記濃度センサにより測定される濃度の値とから, 濃度が濃すぎる場合に,回収電圧の時間占有率を大きくし,もしくは回収電圧と画像部電位との差を大きくし,
濃度が薄すぎる場合に,回収電圧の時間占有率を小さくし,もしくは回収電圧と画像部電位との差を小さくすることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, an exposure device that forms an electrostatic latent image on the surface of the image carrier, a developing roller that applies a non-magnetic one-component toner to the electrostatic latent image on the image carrier, and the image carrier And a non-contact development type image forming apparatus having a voltage application unit for applying a development bias between the development roller and the development roller .
An environmental sensor for measuring at least one of temperature and humidity;
A density sensor for measuring the density of the developed toner image;
A control unit for controlling the voltage application unit,
The voltage application unit is:
A developing voltage for forming an electric field in a direction in which toner is caused to fly from the developing roller to the image carrier;
And alternately applying a recovery voltage for forming an electric field in a direction in which toner is caused to fly from the image carrier to the developing roller,
As the development voltage,
The electric field strength in the image portion of the electrostatic latent image on the image carrier is sufficient for the toner to fly from the developing roller to the image carrier, and the background portion of the electrostatic latent image on the image carrier. An antifogging mode using a value at which the electric field strength in the toner does not cause the toner to fly from the developing roller to the image carrier;
The electric field strength in the image portion and background portion of the electrostatic latent image of the image carrier is different from the normal mode using a value that is sufficient for the toner to fly from the developing roller to the image carrier. Yes,
When the measured value of the environmental sensor corresponds to a predetermined condition in which fog is likely to occur, the anti-fogging mode is selected as the developing bias,
In other cases, select normal mode as the development bias,
When the anti-fogging mode is set,
The background portion potential of the image carrier is set to a value closer to the developing voltage of the developing bias than the background portion potential in the normal mode,
The exposure light amount of the exposure apparatus is larger than the exposure light amount value in the normal mode;
The controller is
The lower the temperature or humidity acquired by the environmental sensor, the lower the development voltage at the background,
Based on the set development voltage, set the background potential below the predetermined upper limit for each development voltage,
Set the exposure light intensity so that the exposure light intensity increases as the set background potential is farther from the image area potential.
From the development voltage set above and the density value measured by the density sensor, if the density is too high, increase the time occupancy of the recovery voltage or increase the difference between the recovery voltage and the image area potential. And
An image forming apparatus characterized in that when the density is too low, the time occupancy of the recovered voltage is reduced or the difference between the recovered voltage and the image portion potential is reduced.
前記制御部は,
温度または湿度が変化した場合に,
現像バイアスと,背景部電位と,露光光量とを再度設定しなおすことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1 or claim 2,
The controller is
When the temperature or humidity changes,
An image forming apparatus characterized by resetting a developing bias, a background portion potential, and an exposure light amount.
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