JP2012003012A - Image formation device and control method for image formation device - Google Patents
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Description
本発明は、二成分現像剤を用いる電子写真方式の複写機およびプリンタなどの画像形成装置および画像形成装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine and a printer using a two-component developer, and a control method for the image forming apparatus.
電子写真方式を利用した画像形成装置では、一般に帯電、露光、現像、転写、剥離、クリー二ング、除電および定着の各工程を経ることにより画像が形成される。画像を形成する工程では、例えば、回転駆動される感光体の表面を帯電装置によって均一に帯電し、帯電した感光体表面に露光装置によってレーザ光を照射し、静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置によって現像され、感光体表面上にトナー像が形成される。このトナー像は、転写装置によって転写材上に転写され、その後、定着装置によって加熱され、加圧されることによって転写材上に固定される。一方、感光体表面上に残った転写後残留トナーは、クリー二ング装置により除去され、所定の回収部に回収される。クリー二ングされた後の感光体表面は、次の画像形成に備えるために、除電装置により残留電荷が除去される。 In an image forming apparatus using an electrophotographic system, an image is generally formed through steps of charging, exposure, development, transfer, peeling, cleaning, static elimination, and fixing. In the image forming step, for example, the surface of the photoconductor to be rotated is uniformly charged by a charging device, and the charged photoconductor surface is irradiated with laser light by an exposure device to form an electrostatic latent image. This electrostatic latent image is developed by a developing device, and a toner image is formed on the surface of the photoreceptor. This toner image is transferred onto a transfer material by a transfer device, and then fixed on the transfer material by being heated and pressed by a fixing device. On the other hand, the post-transfer residual toner remaining on the surface of the photoreceptor is removed by a cleaning device and collected in a predetermined collection unit. In order to prepare for the next image formation, the remaining charge is removed from the surface of the photoreceptor after being cleaned by a static eliminator.
感光体上の静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤やトナーとキャリアとからなる二成分現像剤が一般に用いられる。 As the developer for developing the electrostatic latent image on the photoreceptor, a one-component developer composed of only toner or a two-component developer composed of toner and carrier is generally used.
一成分現像剤は、キャリアを使用しないことから、二成分現像剤のようにトナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構等を必要としない。そのため、一成分現像剤を使用する現像装置は、構造が単純になるといった利点を有する。一方、トナーの帯電量が安定し難い等の欠点を有する。 Since the one-component developer does not use a carrier, it does not require a stirring mechanism or the like for uniformly mixing the toner and the carrier unlike the two-component developer. Therefore, the developing device using the one-component developer has an advantage that the structure becomes simple. On the other hand, there is a drawback that the charge amount of the toner is difficult to stabilize.
これに対し、二成分現像剤はトナーとキャリアとを均一に混合するための攪拌機構等を必要とする。そのため、二成分現像剤を使用する現像装置は、構造が複雑になるといった欠点を有する。一方、帯電安定性や高速機への適合性に優れるとう利点を有する。したがって、二成分現像剤は、高速処理の画像形成装置やカラー画像形成装置によく使用されている。 In contrast, the two-component developer requires a stirring mechanism for uniformly mixing the toner and the carrier. Therefore, the developing device using the two-component developer has a drawback that the structure becomes complicated. On the other hand, it has the advantage of being excellent in charging stability and adaptability to high speed machines. Therefore, the two-component developer is often used in high-speed image forming apparatuses and color image forming apparatuses.
しかしながら、上記のように、帯電安定性に優れた二成分現像剤であっても、トナー消費量の少ない画像を連続して出力し続けた場合、流動性が低下して、画像濃度の低下や、低濃度部分の粒状性の悪化等の画質劣化が発生するという問題点を有する。 However, as described above, even with a two-component developer having excellent charging stability, if an image with low toner consumption is continuously output, the fluidity decreases, and the image density decreases. Further, there is a problem that image quality deterioration such as deterioration of graininess in a low density portion occurs.
このような二成分現像剤の流動性低下に起因する問題点を解決する手法として、例えば特許文献１には、トナー消費量が少ない画像を連続して出力し続けた場合（画像比率が所定値以下の場合）に、トナーを強制的に消費させる処理を行い、それに応じて新たなトナーを補給する構成が開示されている。これにより、特許文献１の構成では、二成分現像剤をリフレッシュし、画像濃度低下や画質劣化を防止できるようにしている。 As a technique for solving such a problem caused by the decrease in fluidity of the two-component developer, for example, Patent Document 1 discloses that an image with a small amount of toner consumption is continuously output (the image ratio is a predetermined value). In the following cases, a configuration is disclosed in which a process for forcibly consuming toner is performed and new toner is replenished accordingly. Accordingly, in the configuration of Patent Document 1, the two-component developer is refreshed so that image density reduction and image quality deterioration can be prevented.
しかしながら、二成分現像剤は、高湿度環境下にて長時間放置した場合、トナーの吸湿によって流動性が低下する問題や、帯電性能が低下する問題がさらに顕著となる。その結果、二成分現像剤を使用する画像形成装置では、トナー消費量の如何に関わらず、高湿度環境下での二成分現像剤の長時間放置により、前述の画像濃度不良や画質劣化に加えて、トナー飛散による機内汚染、用紙の裏汚れ、あるいはカブリが発生するという問題点を有している。 However, when the two-component developer is left for a long time in a high-humidity environment, the problem that the fluidity is lowered due to moisture absorption by the toner and the problem that the charging performance is lowered become more remarkable. As a result, in an image forming apparatus using a two-component developer, in addition to the above-mentioned image density defect and image quality deterioration, the two-component developer is left for a long time in a high humidity environment regardless of the amount of toner consumption. As a result, there is a problem that internal contamination due to toner scattering, backside contamination of the paper, or fogging occurs.
したがって、本発明は、トナー消費量の如何に関わらず、高湿度環境下での二成分現像剤のトナーの吸湿に起因して発生する不具合を生じない画像形成装置の提供を目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus that does not cause problems caused by moisture absorption of toner of a two-component developer in a high humidity environment regardless of the amount of toner consumption.
上記の課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容し、前記感光体の表面にトナーを供給する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを備え、前記現像装置から前記感光体にトナーを供給して現像装置内のトナーが消費され、かつこのトナーの消費に伴って前記トナー補給装置から前記現像装置にトナーが補給されるトナー強制消費動作が行われる画像形成装置において、湿度を検出する湿度センサと、前記湿度センサにて検出される湿度が閾値以上となる高湿度状態が所定時間以上続いたときに、前記トナー強制消費動作を行わせる制御手段とを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, an image forming apparatus of the present invention contains a photosensitive member on which an electrostatic latent image is formed, a two-component developer including a toner and a carrier, and a toner on the surface of the photosensitive member. And a toner replenishing device that replenishes the developing device with toner, and the toner in the developing device is consumed by supplying toner from the developing device to the photosensitive member. Accordingly, in the image forming apparatus in which the toner forcible consumption operation for supplying toner from the toner replenishing device to the developing device is performed, the humidity sensor that detects humidity and the humidity detected by the humidity sensor are equal to or greater than a threshold value. And a control means for performing the forced toner consumption operation when the high humidity state continues for a predetermined time or more.
また、本発明の画像形成装置の制御方法は、静電潜像が形成される感光体と、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容し、前記感光体の表面にトナーを供給する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを備え、前記現像装置から前記感光体にトナーを供給して現像装置内のトナーを消費し、かつこのトナーの消費に伴って前記トナー補給装置から前記現像装置にトナーを補給するトナー強制消費動作を行う画像形成装置の制御方法において、湿度が閾値以上となる高湿度状態が所定時間以上続いたときに、前記トナー強制消費動作を行うことを特徴としている。 The image forming apparatus control method according to the present invention also includes a photosensitive member on which an electrostatic latent image is formed, a two-component developer including a toner and a carrier, and a developer that supplies toner to the surface of the photosensitive member. And a toner replenishing device for replenishing toner to the developing device, supplying the toner from the developing device to the photosensitive member to consume the toner in the developing device, and as the toner is consumed, the toner In a control method of an image forming apparatus that performs a toner forced consumption operation for replenishing toner from the replenishing device to the developing device, the forced toner consumption operation is performed when a high humidity state where the humidity is equal to or higher than a threshold value continues for a predetermined time or longer. It is characterized by that.
上記の構成によれば、湿度が閾値以上となる高湿度状態が所定時間以上続いたときに、前記トナー強制消費動作を行う。 According to the above configuration, the forced toner consumption operation is performed when a high humidity state in which the humidity is equal to or higher than the threshold value continues for a predetermined time or longer.
ここで、高湿度環境下において二成分現像剤中トナーは吸湿し水分量が増加する。これは、現像装置では、トナー飛散の抑制のために、装置内外の圧力差を無くす構造になっているので、たとえば、フィルター等を介して、現像装置内の現像剤を積極的に外気と接触させるようにしていることによる。すなわち、現像装置のトナーは、現像ローラ上において必ず外気と接触し、高湿度環境下では吸湿する。一方、トナーカートリッジは密封構造のため、高湿度環境下での放置によってもカートリッジ内トナーは吸湿しない。 Here, the toner in the two-component developer absorbs moisture under a high humidity environment and the amount of water increases. This is because the developing device has a structure that eliminates the pressure difference between the inside and outside of the device in order to suppress the scattering of toner. For example, the developer in the developing device is positively brought into contact with the outside air through a filter or the like. By trying to let them. That is, the toner of the developing device always comes into contact with the outside air on the developing roller and absorbs moisture in a high humidity environment. On the other hand, since the toner cartridge has a sealed structure, the toner in the cartridge does not absorb moisture even when left in a high humidity environment.
トナー強制消費動作が行われると、現像装置内のトナーの一部は強制的に消費され、かつ新たなトナーが現像装置に補給される。これにより、現像装置内のトナーは、全体として、吸湿による流動性の低下状態および帯電性能の低下状態が改善される。したがって、高湿度環境下での長時間放置に伴う二成分現像剤でのトナーの吸湿に起因して、トナー消費量の如何に関わらず発生する画質劣化等の不具合を防止することができる。 When the forced toner consumption operation is performed, a part of the toner in the developing device is forcibly consumed, and new toner is supplied to the developing device. As a result, the toner in the developing device as a whole is improved in a fluidity lowered state due to moisture absorption and a charging performance lowered state. Accordingly, it is possible to prevent problems such as image quality degradation that occurs regardless of the amount of toner consumption due to the moisture absorption of the toner by the two-component developer that is caused to stand for a long time in a high humidity environment.
上記の画像形成装置は、前記感光体の表面を帯電させる帯電器と、前記現像装置に対して現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを備え、前記現像装置は前記感光体にトナーを供給する現像ローラを備え、前記制御手段は、前記トナー強制消費動作において、前記帯電器が前記感光体に対する帯電動作を行わず、前記現像バイアス電源から前記現像装置に対して現像動作において印加される現像バイアスよりも低い現像バイアスを印加させ、前記感光体と前記現像ローラとを回転させる構成としてもよい。 The image forming apparatus includes a charger that charges the surface of the photoconductor, and a developing bias power source that applies a developing bias to the developing device, and the developing device develops to supply toner to the photoconductor The controller includes a developing bias applied in the developing operation from the developing bias power source to the developing device without the charger performing a charging operation on the photoconductor in the forced toner consumption operation. Alternatively, a low developing bias may be applied to rotate the photoconductor and the developing roller.
上記の構成によれば、トナー強制消費動作では、帯電器が感光体に対する帯電動作を行わず、現像バイアス電源から現像装置に対して、現像動作において印加される現像バイアスよりも低い現像バイアスが印加される。したがって、感光体と現像ローラとを回転させることにより、現像装置の現像ローラから感光体の表面に供給されて付着するトナーの濃度は、全体として低いものとなる。これにより、トナー強制消費動作により多量のトナーが強制的に消費されて、トナー消費量が無駄に増大する事態を防止することができる。 According to the above configuration, in the forced toner consumption operation, the charger does not perform the charging operation on the photosensitive member, and a developing bias lower than the developing bias applied in the developing operation is applied from the developing bias power source to the developing device. Is done. Therefore, by rotating the photosensitive member and the developing roller, the density of the toner supplied and adhered to the surface of the photosensitive member from the developing roller of the developing device becomes low as a whole. As a result, it is possible to prevent a situation in which a large amount of toner is forcibly consumed by the toner forcible consumption operation and the toner consumption increases unnecessarily.
上記の画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナー強制消費動作において、５秒以上６０秒以下の時間、前記現像装置に対して前記トナー強制消費動作用の現像バイアスが印加されるように、前記現像バイアス電源を制御する構成としてもよい。 In the image forming apparatus, the control unit applies the developing bias for the forced toner consumption operation to the developing device for a time of 5 seconds to 60 seconds in the forced toner consumption operation. The developing bias power supply may be controlled.
上記の構成によれば、トナー強制消費動作では、５秒以上６０秒以下の時間、現像装置に対してトナー強制消費動作用の現像バイアスが印加される。この場合、トナー強制消費動作では、現像装置に対して現像バイアスが印加される上記の時間、現像装置から感光体に対してトナーが供給される。これにより、現像装置から適正な量のトナーを消費することができる。すなわち、現像バイアスの印加時間が５秒間よりも短いと、かぶりの原因となる帯電不良トナーがトナー強制消費動作によって十分に除去されない。一方、現像バイアスの印加時間が６０秒間を超えると、帯電量不良トナー以外の余分なトナーまでが無駄に消費されることになる。 According to the above configuration, in the forced toner consumption operation, the development bias for the forced toner consumption operation is applied to the developing device for a time period of 5 seconds to 60 seconds. In this case, in the forced toner consumption operation, the toner is supplied from the developing device to the photosensitive member for the above-described time when the developing bias is applied to the developing device. Thus, an appropriate amount of toner can be consumed from the developing device. That is, when the developing bias application time is shorter than 5 seconds, the poorly charged toner that causes fogging is not sufficiently removed by the toner forced consumption operation. On the other hand, if the developing bias application time exceeds 60 seconds, extra toner other than the toner with defective charge amount is wasted.
上記の画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナー強制消費動作において、前記感光体の表面電位との電位差が±１００Ｖ未満の現像バイアスが印加されるように、前記現像バイアス電源を制御する構成としてもよい。 In the image forming apparatus, the control unit controls the developing bias power source so that a developing bias having a potential difference from the surface potential of the photoconductor of less than ± 100 V is applied in the forced toner consumption operation. It is good.
上記の構成によれば、感光体の表面電位と現像バイアスとの電位差が±１００Ｖ未満とう低い電位差の状態にてトナー強制消費動作が行われる。これにより、現像装置内の二成分現像剤から、正常に帯電している劣化の小さいトナーの消費を抑えつつ、帯電不良トナーを効果的に除去することができる。なお、上記のような低い電位差にてトナー強制消費動作を行った場合、感光体表面のトナー濃度ＩＤはたとえば０．５以下となる。 According to the above configuration, the forced toner consumption operation is performed in a state where the potential difference between the surface potential of the photosensitive member and the developing bias is as low as less than ± 100V. Thereby, the poorly charged toner can be effectively removed from the two-component developer in the developing device while suppressing the consumption of the normally charged toner having a small deterioration. When the toner forced consumption operation is performed with the low potential difference as described above, the toner density ID on the surface of the photosensitive member is, for example, 0.5 or less.
上記のように、本発明の構成によれば、湿度が閾値以上となる高湿度状態が所定時間以上続いたときに、トナー強制消費動作が行われる。トナー強制消費動作が行われると、現像装置内のトナーの一部は強制的に消費され、かつ新たなトナーが現像装置に補給される。これにより、現像装置内のトナーは、全体として、吸湿による流動性の低下状態および帯電性能の低下状態が改善される。したがって、高湿度環境下での長時間放置に伴う二成分現像剤でのトナーの吸湿に起因して、トナー消費量の如何に関わらず発生する画質劣化等の不具合を防止することができる。 As described above, according to the configuration of the present invention, the forced toner consumption operation is performed when a high humidity state in which the humidity is equal to or higher than the threshold value continues for a predetermined time or longer. When the forced toner consumption operation is performed, a part of the toner in the developing device is forcibly consumed, and new toner is supplied to the developing device. As a result, the toner in the developing device as a whole is improved in a fluidity lowered state due to moisture absorption and a charging performance lowered state. Accordingly, it is possible to prevent problems such as image quality degradation that occurs regardless of the amount of toner consumption due to the moisture absorption of the toner by the two-component developer that is caused to stand for a long time in a high humidity environment.
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における画像形成装置１００の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、第１〜第４の４つの画像形成ユ二ット１〜４を備えるタンデム方式のカラー画像形成装置である。第１画像形成ユ二ット１では黒トナー画像が形成され、第２画像形成ユ二ット２ではシアントナー画像が形成され、第３画像形成ユ二ット１ではマゼンタトナー画像が形成され、第４画像形成ユ二ット４ではイエロートナー画像が形成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an
これら第１〜第４画像形成ユ二ット１〜４の上方には、無端ベルトである中間転写ベルト５が配設されている。中間転写ベルト５は、第１および第２支持ローラ６ａ，６ｂに掛け渡され、矢印Ｒ方向に回動する。中間転写ベルト５の材料としては、ポリイミドまたはポリアミド等の樹脂に電子伝導性導電材を適当量含有させたものを使用できる。以下では、中間転写ベルト５の回動方向Ｒに対し、２次転写ローラ８が配置されている２次転写位置を基準として、回動方向上流、下流を規定する。
Above these first to fourth image forming units 1 to 4, an
第１〜第４画像形成ユ二ット１〜４は、中間転写ベルト５の回動方向Ｒの上流側から、ブラック用の第１画像形成ユ二ット１、シアン用の第２画像形成ユ二ット２、マゼンタ用の第３画像形成ユ二ット３、イエロー用の第４画像形成ユ二ット４の順に配置されている。
The first to fourth image forming units 1 to 4 are arranged so that the first image forming unit 1 for black and the second image forming for cyan are formed from the upstream side in the rotation direction R of the
中間転写ベルト５の内側における、第１〜第４画像形成ユ二ット１〜４と中間転写ベルト５を介して対向する各位置には、第１〜第４画像形成ユ二ット１〜４にて形成された単色トナー画像を中間転写ベルト５上に転写する１次転写ローラ７が設けられている。第１〜第４画像形成ユ二ット１〜４にて形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト５上に重なり合うように転写され、一つのカラートナー像となる。
The first to fourth image forming units 1 to 4 are located at positions inside the
第４画像形成ユ二ット４よりも中間転写ベルト５の回動方向Ｒの下流側には、中間転写ベルト５上に形成されたカラートナー像を用紙（記録媒体）に転写する２次転写ローラ８が配置されている。この２次転写ローラ８は中間転写ベルト５を介して第１支持ローラ６ａに圧接されている。
Secondary transfer for transferring the color toner image formed on the
また、第２支持ローラ６ｂと対向する位置には、トナー像転写後の中間転写ベルト５の表面をクリー二ングするためのベルトクリー二ングユ二ット１０が設けられている。ベルトクリー二ングユ二ット１０は、中間転写ベルト５に接触配置されるベルトクリー二ングブラシ１１と、ベルトクリー二ングブレード１２とを有している。ベルトクリー二ングブレード１２は、ベルトクリー二ングブラシ１１より中間転写ベルト５の回転方向Ｒの下流側に配置されている。
A
また、第１〜第４画像形成ユ二ット１〜４の下方には、用紙を収容するトレー１４が配設されている。トレー１４内の用紙は、複数の給紙ローラ１３にて、２次転写ローラ８と第１支持ローラ６ａとの間の２次転写位置まで搬送される。矢符Ｐは、トレー１４から２次転写ローラ８への用紙の搬送方向を示す。
Further, below the first to fourth image forming units 1 to 4, a
２次転写ローラ８の用紙搬送方向下流側には、用紙に転写されたカラートナー像を用紙上に定着するための定着ユ二ット１５が設けられている。定着ユ二ット１５のさらに用紙搬送方向Ｐ下流側には、定着ユ二ット１５にてカラートナー像が定着された用紙を画像形成装置１００から排出する排紙ローラ１３ａが設けられている。
A fixing
このような構成において、第１〜第４画像形成ユ二ット１〜４にて形成された各単色トナー画像は、中間転写ベルト５上へ順次転写されて、中間転写ベルト５上にカラートナー像が形成される。中間転写ベルト５上のカラートナー像は、２次転写位置において、給紙ローラ１３にて搬送される用紙に転写され、その後、定着ユ二ット１５にて用紙に定着される。カラー画像が定着された用紙は、排紙ローラ１３ａにて画像形成装置から排出される。一方、２次転写後、用紙に転写さないまま中間転写ベルト５上に残ったトナーは、ベルトクリー二ングユ二ット１０にて取り除かれる。
In such a configuration, the single color toner images formed by the first to fourth image forming units 1 to 4 are sequentially transferred onto the
図２は、図１に示した画像形成ユ二ットの構成を示す模式図である。なお、第１〜第４画像形成ユ二ット１〜４の構成は実質的に同一であるので、ここではひとつの画像形成ユ二ット、たとえば第１画像形成ユ二ットの構成のみを示す。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of the image forming unit shown in FIG. Since the first to fourth image forming units 1 to 4 are substantially the same in configuration, only one image forming unit, for example, the first image forming unit is configured here. Indicates.
図２に示すように、第１画像形成ユ二ット１は感光体ドラム１６を有する。この感光体ドラム１６はドラムモータ３８によって回転駆動される。この感光体ドラム１６の周囲には、帯電装置（帯電器）１７、露光装置１８、現像装置１９、カブリ濃度センサ２６、クリー二ング装置２０および除電ランプ２５が、この順序に感光体ドラム１６の回転方向Ｒｄに沿って配置される。
As shown in FIG. 2, the first image forming unit 1 has a
帯電装置１７は感光体ドラム１６を帯電し、露光装置１８は感光体ドラム１６上に静電潜像を書き込み、現像装置１９は感光体ドラム１６上の静電潜像を現像して可視化する。クリー二ング装置２０は感光体ドラム１６上に残留するトナーを含む残留物を除去し、除電ランプ２５は感光体ドラム上の残留電荷を除去する。
The charging device 17 charges the
さらに詳細には、帯電装置１７は、スコロトロン帯電装置からなり、ノコ歯電極（放電電極）１７ａから感光体ドラム１６の表面に到達するコロナイオンの量を制御可能な制御グリッド（制御グリッド）１７ｂを備えている。ノコ歯電極１７ａには数ｋＶの高電圧を出力する高電圧電源（図示せず）が接続されている。
More specifically, the charging device 17 includes a scorotron charging device, and includes a control grid (control grid) 17b that can control the amount of corona ions that reach the surface of the
制御グリッド１７ｂには、切替えスイッチ３１を介して、高電圧用トランス（ＴＨ）を有する高電圧電源３２と、定電圧電源であり、低電圧用トランス（ＴL ）を有する低電圧電源３３とが接続されている。本実施の形態において、低電圧電源３３の出力電圧は約２００Ｖであり、高電圧電源３２の出力電圧は約６５０Ｖである。ただし、電圧の極性は何れもマイナスである。上記切替えスイッチ３１の切換動作は、例えばマイクロコンピュータを備えた制御装置（制御手段）３４によって制御される。
A high voltage power source 32 having a high voltage transformer (TH) and a low
露光装置１８は、例えばレーザ露光器からなり、入力された画像信号に応じたレーザ走査による露光を行い、帯電装置１７によって帯電された感光体ドラム１６の表面電位を変化させることで、感光体ドラム１６の表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する。露光器としては、ＬＤＥアレイ装置等を用いることもできる。
The
現像装置１９は、現像槽２１の内部にキャリアとトナー（本実施形態においては負帯電トナー）からなる二成分現像剤を収容し、二成分現像剤を感光体ドラム１６の表面に供給する現像ローラ２４を備えている。現像ローラ２４には現像バイアス電源３５から現像バイアスが印加されている。
The developing
また、現像槽２１には、嵩検知センサ３６によって検出される現像槽２１内のトナー濃度の低下に応じて、図示しないトナーホッパー（たとえばトナーカートリッジ）からトナーが補給される。具体的には、カートリッジ（トナー補給装置）から現像槽２１へトナーを補給するトナー補給部材（たとえばトナー補給ローラ）がトナー補給モータ（トナー補給装置）３９によって回転駆動され、トナー補給モータ３９の回転が制御装置３４によって制御される。
The developing
前記二成分現像剤は、磁性キャリアとトナーを含み、二成分反転現像方式により、感光体ドラム１６に形成された静電潜像を現像する。現像槽２１の上部の内面には嵩検知センサ３６が設けれている。この嵩検知センサ３６は、二成分現像剤の嵩、すなわちトナー濃度を検知する。嵩検知センサ３６としては、透磁率センサが使用でき、測定結果を制御装置３４に出力する。
The two-component developer contains a magnetic carrier and toner, and develops the electrostatic latent image formed on the
現像装置１９近傍、たとえば現像槽２１の上部の外面には、現像装置１９周囲の湿度を検出する湿度センサ３７が配置されている。湿度センサ３７の測定結果は制御装置３４に入力される。なお、図２の例では、湿度センサ３７は、現像槽２１の外面に配置されているが、現像槽２１の内面に配置されていてもよい。
A
カブリ濃度センサ２６は、感光体ドラム１６表面の非画像部におけるトナー付着量を測定する。カブリ濃度センサ２６は、発光素子と受光素子とを有するフォトセンサからなる。カブリ濃度センサ２６の測定結果は制御装置３４に入力される。
The
現像装置１９の現像動作により感光の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５上に一次転写される。転写後に感光体ドラム１６の表面に残留したトナーはクリー二ング装置２０によって回収される。一方、感光体ドラム１６の表面に残留する電荷は、除電ランプ２５によって除去される。
The toner image formed on the photosensitive surface by the developing operation of the developing
次に、画像形成装置１００における画像形成動作について説明する。
画像形成動作においては、まず感光体ドラム１６がドラムモータ３８により回転駆動され、感光体ドラム１６の表面が帯電装置１７によって均一な電位に帯電される。次に、感光体ドラム１６の表面に、露光装置１８からレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。感光体ドラム１６での静電潜像の形成は、感光体ドラム１６の基体をなすアルミ二ウム素管（図示せず）がドラムフランジからドラムシャフトを介してグランドに接続されており、上記レーザ光による露光部の電位が未露光部分よりも低下することにより行われる。
Next, an image forming operation in the
In the image forming operation, first, the
上記のようにして形成された静電潜像は、現像装置１９から供給される、帯電されたトナーによって現像され、トナー像となる。このとき、現像装置１９の現像ローラ２４には、トナーを感光体ドラム１６の表面に供給するために、現像バイアス電源３５から現像バイアスが印加されている。本実施の形態において、現像バイアス電源３５のプラス側の出力電圧は１５０Ｖであり、マイナス側の出力電圧は１００Ｖと５００Ｖである。
The electrostatic latent image formed as described above is developed with the charged toner supplied from the developing
現像バイアス電源３５の出力電圧は、例えばマイクロコンピュータを備えた制御装置３４によって制御される。制御装置３４は、後述するトナー強制消費動作を含み、画像形成装置１００の各部の動作を制御する。
The output voltage of the developing
図３は図１に示した画像形成装置が備えるドラムモータ３８の動作タイミング、ならびに制御グリッド電圧および現像バイアスの印加タイミングを示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing the operation timing of the
ドラムモータ３８の回転開始から、感光体ドラム１６の表面電位が規定電位に立ち上がるまでの間には、図３に示すタイミングにて各部が動作する。
Each part operates at the timing shown in FIG. 3 from the start of rotation of the
図３に示すように、時刻ｔ１においてドラムモータ３８が回転を開始すると、これと同時に、帯電装置１７では、ノコ歯電極１７ａに高電圧が供給される。さらに切替えスイッチ３１が低電圧電源３３側に切り替えられることにより、制御グリッド１７ｂに低電圧電源３３から所定の低グリッド電圧（−２００Ｖ）が供給される。図３には記載されていないが、同時に除電ランプ２５がＯＮとなる。また、現像装置１９では、時刻ｔ１において、現像ローラ２４に現像バイアス電源３５から所定のプラス側現像バイアス電圧（＋１５０Ｖ）が供給される。
As shown in FIG. 3, when the
次に、時刻ｔ２において、切替えスイッチ３１が高電圧電源３２側に切り替えられることにより、帯電装置１７では、制御グリッド１７ｂに所定の高グリッド電圧（−６５０Ｖ）が供給される。このとき、制御グリッド１７ｂに印加するグリッド電圧は、低電圧（−２００Ｖ）から高電圧（−６５０Ｖ）までを８段階に分けて、約−４０Ｖづつ上昇させている。
Next, at time t2, the
このように、複数段階にてグリッド電圧を上昇させることにより、感光体ドラム１６表面電位の立ち上がり時における電位の不安定部分の発生を防止し、感光体ドラム１６の表面電位を規定電位まで直線的に立ち上げることができる。この結果、キャリアの飛散による感光体ドラム１６の劣化やトナーリサイクル時の飛散キャリアを核としたトナーの凝集による画質の劣化、並びに感光体ドラム１６への逆帯電トナーの付着やトナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができる。
In this way, by increasing the grid voltage in a plurality of stages, the occurrence of an unstable portion of the potential at the rise of the surface potential of the
一方、時刻ｔ１から所定時間ａ後の時刻ｔ３において、現像装置１９では、現像バイアス電源３５から現像ローラ２４にマイナス側低現像バイアス電圧（−２００Ｖ）が供給され、時刻ｔ３から所定時間ｂ後の時刻ｔ４において、マイナス側高現像バイアス電圧（−５００Ｖ）が供給される。
On the other hand, at time t3, which is a predetermined time a after time t1, in the developing
感光体ドラム１６が回転を開始し、制御グリッド１７ｂへのグリッド電圧の印加により感光体ドラム１６表面電位の上昇した部分が、現像ローラ２４と対向する現像部に到達するまでの期間、現像バイアスが０Ｖのままでは、現像部を通過する部分の感光体ドラム１６表面電位が０Ｖであるために、現像部を通過する部分にトナーが付着することになる。また、このときにグリッド電圧と同極性の電圧を現像バイアスとして印加すると、トナーの帯電量の大小にかかわらず、感光体ドラム１６表面へのトナーの付着が生じるが、表面電位上昇部分が現像部に到達するまでの期間において、グリッド電圧とは逆極性の現像バイアスを現像装置１９に印加することで、感光体ドラム１６表面へのトナーの付着を防止することができる。この結果、トナー消費量の増大を防止し得るとともに、安定した画質の画像を得ることができる。
The developing bias is applied during a period until the
切り替えスイッチ３１による低電圧電源３３側から高電圧電源３２側への切り替えタイミングは、感光体ドラム１６の表面電位が制御グリッド１７ｂへの低電圧電源３３の印加後に立ち上がった直後（約０．２秒後）に設定される。上記のようにして帯電装置１７から電位が供給されることにより、感光体ドラム１６の表面電位は上昇していき、最終的に規定電位となる。このとき、帯電装置１７の制御グリッド１７ｂには、先ず低電圧電源３３から低電圧バイアスを印加し、次に高電圧電源３２から高電圧を印加するようにしているので、感光体ドラム１６表面電位の立ち上がりは、図４に示すようになる。
The switching timing from the low
図４は、図２に示した感光体ドラムの表面電位の立ち上がりの経過を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は経過時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は電位（Ｖ）を示す。 FIG. 4 is a graph showing the rise of the surface potential of the photosensitive drum shown in FIG. In this graph, the horizontal axis represents elapsed time (sec), and the vertical axis represents potential (V).
経過時間は、図３に示した時刻ｔ１、すなわちドラムモータ３８の回転開始時刻を０としている。感光体ドラム１６の表面電位は、０Ｖから制御グリッド電圧の出力に伴って段階的に上昇し、規定電位（−６００Ｖ）に到達する。
The elapsed time is 0 at the time t1 shown in FIG. 3, that is, the rotation start time of the
ここで、現像装置１９の現像槽２１内のトナーは、たとえば画像形成装置１００の電源オフ状態により長時間放置されていた場合、および画像形成装置１００の電源オン状態であっても、現像装置１９周囲の湿度上昇によりトナーが吸湿状態となった場合（トナーの水分含有量が上昇した場合）に、流動性が低下し、また帯電量が低下する。このようなトナーを含む二成分現像剤により現像が行われた場合、画像濃度不良や画質劣化、さらにはトナー飛散による機内汚染、用紙の裏汚れ、あるいはカブリが発生し易くなる。
Here, the toner in the developing
そこで、画像形成装置１００では、電源オフ状態から電源オン状態となったとき、および湿度センサ３７にて閾値以上の高湿度状態が検出されたときに、現像槽２１内の既存のトナーを強制的に消費させるトナー強制消費動作を行う。トナー強制消費動作を行うことにより、帯電量の低下したトナーや逆極性に帯電したトナーなど、かぶりの原因となる帯電不良トナーは強制的に消費される。
Therefore, in the
また、トナー強制消費動作では、現像装置１９から感光体ドラム１６へのトナーの供給動作に続いて、現像槽２１内にトナーカートリッジから新しいトナーを補給するトナー補給動作が行われる。このトナー補給動作により、現像槽２１内のトナーの流動性が低下した状態、および帯電量が低下した状態は解消される。
In the forced toner consumption operation, a toner supply operation for supplying new toner from the toner cartridge into the developing
なお、上記トナー補給動作は、現像装置１９から感光体ドラム１６へのトナーの上記供給動作が行われた場合に、無条件にたとえば一定量のトナーをトナーカートリッジから現像槽２１に補給する動作であってもよい。あるいは、現像装置１９から感光体ドラム１６へのトナーの上記供給動作に伴い、現像槽２１内のトナー濃度の低下が検出された場合に、トナー濃度の低下を補う量のトナーをトナーカートリッジから現像槽２１に補給する動作であってもよい。
The toner replenishing operation is an operation for unconditionally replenishing, for example, a certain amount of toner from the toner cartridge to the developing
トナー強制消費動作では、感光体ドラム１６の表面に静電潜像が未形成の状態において、感光体ドラム１６の表面電位と現像バイアス電位との電位差を±１００Ｖ未満として、感光体ドラム１６と現像ローラ２４を回転動作させる。これにより、感光体ドラム１６の表面に、所定のトナー濃度以下の状態にてトナーが付着され、現像槽２１内のトナーが強制的に消費される。上記所定のトナー濃度としては、たとえばＩＤが０．５程度とする。
In the forced toner consumption operation, in the state where the electrostatic latent image is not formed on the surface of the
図５は、画像形成装置でのトナー強制消費動作におけるドラムモータ３８の動作タイミング、ならびに制御グリッド電圧および現像バイアスの印加タイミングを示すタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation timing of the
制御装置３４は、トナー強制消費動作に関し、湿度センサ３７の検出値が所定の閾値以上となり、その状態が所定時間以上続いた場合、すなわち二成分現像剤が高湿度環境下にある状態が所定時間以上続いた場合に、時刻ｔｘから時刻ｔｙまでの所定の時間（たとえば３０秒間）、ドラムモータ３８を回転させる。また、この所定の時間、現像バイアス電源３５から現像ローラ２４に−１０Ｖの現像バイアス電位（トナー強制消費動作用の現像バイアス）を印加させる。このとき、ノコ歯電極１７ａならびに制御グリッド１７ｂには電圧を印加しない。ここで、時刻ｔｘ、時刻ｔｙはたとえばともに時刻ｔ１より前の時刻であり、トナー強制消費動作は、通常の画像形成動作とは全く別のタイミングで実施される。
Regarding the forced toner consumption operation, the
また、制御装置３４は、トナー強制消費動作において、現像装置１９から感光体ドラム１６へのトナーの上記供給動作が行われた場合に、無条件にたとえば一定量のトナーがトナーカートリッジから現像槽２１に補給されるようにトナー補給モータ３９を制御する。あるいは、現像装置１９から感光体ドラム１６へのトナーの供給動作に伴い、現像槽２１内のトナー濃度の低下が検出された場合に、トナー濃度の低下を補う量のトナーがトナーカートリッジから現像槽２１に補給されるようにトナー補給モータ３９を制御する。
In addition, when the toner supply operation from the developing
トナー強制消費動作において制御グリッド電圧を印加する場合、現像バイアス電位は、感光体ドラム１６の表面電位と現像バイアス電位との電位差が、−５０Ｖ〜＋５０Ｖとなるように設定される。印加時間としては、５秒間〜６０秒間が好ましく、５秒間〜３０秒間が特に好ましい。印加時間が５秒間より短いと、かぶりの原因となる帯電不良トナーがトナー強制消費動作によって十分に除去されない。また、印加時間が６０秒間を超えると、帯電量不良トナー以外の余分なトナーまでが無駄に消費されることになる。
When the control grid voltage is applied in the forced toner consumption operation, the developing bias potential is set such that the potential difference between the surface potential of the
また、現像バイアス電位が−１００Ｖよりもマイナス側に大きいと、帯電不良トナーのみならず、正常な帯電量を有するトナーまでもがトナー強制消費動作により除去されやすくなり、余分なトナー消費が生じる。逆に、現像バイアス電位が＋１００Ｖよりもプラス側に大きいと、帯電不良トナーがトナー強制消費動作によって除去されない。 On the other hand, when the developing bias potential is larger than −100 V to the minus side, not only the poorly charged toner but also the toner having a normal charge amount is easily removed by the forced toner consumption operation, and extra toner consumption occurs. On the other hand, when the developing bias potential is larger than +100 V on the plus side, the poorly charged toner is not removed by the toner forced consumption operation.
図６は、現像装置１９における二成分現像剤中のトナー帯電量分布を示すグラフである。グラフＡは、高湿度環境下での長期放置によって吸湿した二成分現像剤のトナー帯電量分布を示す。グラフＢは、現像装置１９内のトナーをカートリッジ内の吸湿していないトナーに置換したときの二成分現像剤のトナー帯電量分布を示す。Ａでは未帯電や逆帯電トナーが多いのに対して、Ｂでは帯電性能が良化することが分かる。
FIG. 6 is a graph showing the toner charge amount distribution in the two-component developer in the developing
次に、画像形成装置１００に使用できる二成分現像剤について説明する。
二成分現像剤は、トナーとキャリアを混合することによって作製でき、一般に、キャリア１００重量部に対してトナー３〜１５重量部の割合で混合され、ナウターミキサ等の混合機で攪拌することによって作製できる。
Next, a two-component developer that can be used in the
The two-component developer can be prepared by mixing the toner and the carrier. Generally, the two-component developer can be prepared by mixing 3 to 15 parts by weight of the toner with respect to 100 parts by weight of the carrier and stirring the mixture with a mixer such as a Nauta mixer. .
トナーとしては、特に限定されず、公知のトナーを使用できる。例えば、以下で説明するトナーが使用できる。 The toner is not particularly limited, and a known toner can be used. For example, the toner described below can be used.
トナーは、着色樹脂粒子（トナー粒子）と、必要に応じて着色樹脂粒子の表面に付着する外添剤とを備えている。外添剤は、トナーの凝集を防ぐことにより、感光体ドラム１６から記録媒体へ転写する際の転写効率の低下を防ぐ観点から、トナーに含まれていることが好ましい。
The toner includes colored resin particles (toner particles) and, if necessary, external additives attached to the surface of the colored resin particles. The external additive is preferably contained in the toner from the viewpoint of preventing the toner from agglomerating to prevent a decrease in transfer efficiency when transferring from the
トナーは、例えば、外添剤を着色樹脂粒子とヘンシェルミキサのような気流混合機を用いて混合する（すなわち、外添処理する）ことによって作製できる。着色樹脂粒子の体積平均粒径は、４〜７μｍの範囲内のものが好ましい。この範囲内であれば、ドット再現性に優れ、カブリやトナー飛散の少ない、高画質画像が得られる。 The toner can be produced, for example, by mixing the external additive with the colored resin particles using an air flow mixer such as a Henschel mixer (that is, external addition treatment). The volume average particle diameter of the colored resin particles is preferably in the range of 4 to 7 μm. Within this range, a high-quality image with excellent dot reproducibility and less fog and toner scattering can be obtained.
着色樹脂粒子は、混練粉砕法や重合法等の公知の方法によって作製できる。具体的には、混練粉砕法を採用した場合、バインダー樹脂、着色剤、帯電制御剤、離型剤、ならびにその他の添加剤を、ヘンシェルミキサ、スーパーミキサ、メカノミル、Ｑ型ミキサ等の混合機により混合する。得られた原料混合物を、２軸混練機、１軸混練機等の混練機により、１００〜１８０℃程度の温度で溶融混練する。得られた混練物を冷却固化し、固化物をジェットミルのようなエア式粉砕機により粉砕する。得られた粉砕物を、必要に応じて分級等の粒度調整を行うことにより着色樹脂粒子を作製できる。 The colored resin particles can be produced by a known method such as a kneading and pulverizing method or a polymerization method. Specifically, when the kneading and pulverization method is adopted, the binder resin, the colorant, the charge control agent, the release agent, and other additives are mixed with a mixer such as a Henschel mixer, a super mixer, a mechano mill, or a Q type mixer. Mix. The obtained raw material mixture is melt-kneaded at a temperature of about 100 to 180 ° C. by a kneader such as a twin-screw kneader or a single-screw kneader. The obtained kneaded product is cooled and solidified, and the solidified product is pulverized by an air pulverizer such as a jet mill. Colored resin particles can be produced by adjusting the particle size such as classification of the obtained pulverized product as necessary.
トナーに使用できるバインダー樹脂としては、公知の各種スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂等が使用できる。特に線形または非線形のポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、機械的強度（微粉が発生しにくい）、定着性（定着後に紙から剥離しにくい）、および耐ホットオフセット性を両立させる上で優れている。 As the binder resin that can be used for the toner, various known styrene resins, acrylic resins, polyester resins, and the like can be used. A linear or non-linear polyester resin is particularly preferable. The polyester resin is excellent in achieving both mechanical strength (difficult to generate fine powder), fixability (hard to peel off from paper after fixing), and hot offset resistance.
トナーに使用できる着色剤としては、トナーに一般に用いられている公知の顔料や染料を使用できる。 As the colorant that can be used in the toner, known pigments and dyes generally used in toners can be used.
トナーに使用できる帯電制御剤としては、公知の帯電制御剤を使用できる。
具体的には、負帯電性を付与する帯電制御剤として、クロムアゾ錯体染料、鉄アゾ錯体染料、コバルトアゾ錯体染料、サリチル酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミ二ウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、ナフトール酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミ二ウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、ベンジル酸もしくはその誘導体のクロム・亜鉛・アルミ二ウム・ホウ素錯体もしくは塩化合物、長鎖アルキル・カルボン酸塩、長鎖アルキル・スルフォン酸塩等を挙げることができる。
A known charge control agent can be used as the charge control agent that can be used for the toner.
Specifically, as a charge control agent imparting negative chargeability, chromium azo complex dye, iron azo complex dye, cobalt azo complex dye, salicylic acid or its derivative chromium / zinc / aluminum / boron complex or salt compound, naphtholic acid Or chromium / zinc / aluminum / boron complex or salt compound of its derivative, chromium / zinc / aluminum / boron complex or salt compound of benzylic acid or its derivative, long chain alkyl / carboxylate, long chain alkyl / Examples thereof include sulfonates.
正帯電性を付与する帯電制御剤としては、二グロシン染料、およびその誘導体、トリフェ二ルメタン誘導体、四級アンモ二ウム塩、四級ホスフォ二ウム塩、四級ピリジ二ウム塩、グア二ジン塩、アミジン塩等の誘導体等を挙げることができる。 As charge control agents that impart positive chargeability, digrosin dyes and their derivatives, triphenylmethane derivatives, quaternary ammonium salts, quaternary phosphorium salts, quaternary pyridinium salts, guanidine salts And derivatives such as amidine salts.
これらの帯電制御剤の含有量としては、バインダー樹脂１００重量部に対して０．１重量部〜２０重量部の範囲内がより好ましく、０．５重量部〜１０重量部の範囲内が更に好ましい。 The content of these charge control agents is preferably in the range of 0.1 to 20 parts by weight, more preferably in the range of 0.5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. .
トナーに使用できる離型剤としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成ワックスやパラフィンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体等の石油系ワックスおよびその変成ワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の植物系ワックス等を挙げることができる。これら離型剤をトナー中に含有させることにより、定着ローラまたは定着ベルトに対するトナーの離型性を高めることができ、定着時の高温・低温オフセットを防止できる。離型剤の添加量は特に制限されないが、一般的には、バインダー樹脂１００重量部に対して１〜５重量部である。 Release agents that can be used for the toner include synthetic waxes such as polypropylene and polyethylene, paraffin wax and derivatives thereof, petroleum waxes such as microcrystalline wax and derivatives thereof, and modified waxes thereof, carnauba wax, rice wax, and candelilla wax. And plant waxes. By including these release agents in the toner, the releasability of the toner with respect to the fixing roller or the fixing belt can be improved, and high temperature / low temperature offset during fixing can be prevented. The amount of the release agent added is not particularly limited, but is generally 1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
外添剤としては、平均粒径が７ｎｍ〜１００ｎｍのシリカ、酸化チタン、アルミナ等からなる無機粒子が使用できる。また、無機粒子をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルにより表面処理することによって疎水性を付与してもよい。疎水性を付与した無機粒子は、高湿下において電気抵抗や帯電量の低下が少なくなるので好ましい。特に、シランカップリング剤としてヘキサメチルジシラザン（以下、ＨＭＤＳと呼ぶこともある）を用いて、表面にトリメチルシリル基を導入したシリカ粒子は、疎水性や絶縁性に優れている。このシリカ粒子を外添したトナーは、高湿度環境下においても、優れた帯電性を提供できる。 As the external additive, inorganic particles made of silica, titanium oxide, alumina or the like having an average particle diameter of 7 nm to 100 nm can be used. Moreover, you may provide hydrophobicity by surface-treating an inorganic particle with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, and silicone oil. Inorganic particles to which hydrophobicity is imparted are preferable because the decrease in electrical resistance and charge amount is reduced under high humidity. In particular, silica particles using hexamethyldisilazane (hereinafter sometimes referred to as HMDS) as a silane coupling agent and having a trimethylsilyl group introduced on the surface are excellent in hydrophobicity and insulating properties. The toner to which the silica particles are externally added can provide excellent chargeability even in a high humidity environment.
外添剤としては、粒径が小さくなるとトナー表面に埋没しやすいので、上記の外添剤に加えて、個数平均粒径が８０ｎｍ以上の外添剤を添加することが望ましい。粒径が３００ｎｍを超えるとトナー表面から離脱し、現像槽の下部にたまったりするので、個数平均粒径としては、８０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の外添剤が好ましい。 As the external additive, it is easy to be embedded in the toner surface when the particle size becomes small. Therefore, it is desirable to add an external additive having a number average particle size of 80 nm or more in addition to the external additive. When the particle diameter exceeds 300 nm, the toner particles are detached from the toner surface and accumulate in the lower part of the developing tank. Therefore, an external additive having a number average particle diameter of 80 nm to 300 nm is preferable.
外添剤の添加量は、０．２〜３重量％が好ましい。０．２重量％未満では、トナーに十分や流動性を与えられないことがある。逆に３重量％を超えると、トナーの定着性が低下することがある。 The amount of the external additive added is preferably 0.2 to 3% by weight. If it is less than 0.2% by weight, the toner may not be sufficiently or fluidly provided. On the other hand, if it exceeds 3% by weight, the toner fixability may be lowered.
本発明に使用できるキャリアとしては、特に制限されるものはないが、体積平均粒径が２０〜１００μｍであることが好ましい。体積平均粒径は、小さすぎると、現像時に現像ローラから感光体ドラムにキャリアが移動することにより、得られる画像に白抜けが発生することがある。また、大きすぎるとドット再現性が悪くなり、画像が粗くなることがある。体積平均粒径は、３０〜６０μｍが更に好ましい。 The carrier that can be used in the present invention is not particularly limited, but the volume average particle diameter is preferably 20 to 100 μm. If the volume average particle diameter is too small, white spots may occur in the resulting image due to the carrier moving from the developing roller to the photosensitive drum during development. On the other hand, if the size is too large, the dot reproducibility may deteriorate and the image may become rough. The volume average particle diameter is more preferably 30 to 60 μm.
キャリアの飽和磁化は、低いほど感光体ドラムと接する磁気ブラシが柔らかくなるので、静電潜像に忠実な画像が得られる。しかし、飽和磁化が低すぎると、感光体ドラム表面にキャリアが付着し、白抜け現象が発生しやすくなる。一方、飽和磁化が高すぎると、磁気ブラシの剛直化により、静電潜像に忠実な画像が得られにくくなる。従って、キャリアの飽和磁化は、３０〜１００ｅｍｕ／ｇの範囲内が好ましく、５０〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲内がより好ましい。 The lower the saturation magnetization of the carrier, the softer the magnetic brush in contact with the photosensitive drum, so that an image faithful to the electrostatic latent image can be obtained. However, if the saturation magnetization is too low, carriers adhere to the surface of the photosensitive drum and white spots are likely to occur. On the other hand, if the saturation magnetization is too high, it becomes difficult to obtain an image faithful to the electrostatic latent image due to the stiffening of the magnetic brush. Therefore, the saturation magnetization of the carrier is preferably in the range of 30 to 100 emu / g, and more preferably in the range of 50 to 80 emu / g.
上記の構成において、トナー強制消費動作を行う場合の画像形成装置１００の動作について以下に説明する。図７は、トナー強制消費動作を行う場合の画像形成装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
In the above configuration, the operation of the
画像形成装置１００では、電源がオンにされると（Ｓ１１）、制御装置３４の制御により、トナー強制消費動作を行う（Ｓ１２）。このトナー強制消費動作では、現像装置１９から感光体ドラム１６への強制的なトナーの供給動作、およびこれに続くトナーカートリッジから現像装置１９の現像槽２１へのトナー補給動作を行う。
In the
その後、制御装置３４は、湿度センサ３７により検出される湿度を監視しており（Ｓ１４）、湿度が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１３）。この判定の結果、湿度が所定の閾値以上であれば、湿度が所定の閾値以上であると判定してから、所定の時間が経過するまで湿度が所定の閾値以上である状態が維持されているか否を判定する（Ｓ１５）。
Thereafter, the
Ｓ１５の判定の結果、湿度が所定の閾値以上である状態が所定の時間維持されていれば、さらに、前回のトナー強制消費動作から所定時間経過しているか否かを判定する（Ｓ１６）。この判定の結果、前回のトナー強制消費動作から所定時間経過していれば、トナー強制消費動作を行う（Ｓ１７）。このトナー強制消費動作では、同様に、現像装置１９から感光体ドラム１６への強制的なトナーの供給動作、およびこれに続くトナーカートリッジから現像装置１９の現像槽２１へのトナー補給動作を行う。
As a result of the determination in S15, if the state where the humidity is equal to or higher than the predetermined threshold is maintained for a predetermined time, it is further determined whether or not a predetermined time has elapsed since the previous toner forced consumption operation (S16). As a result of this determination, if a predetermined time has elapsed since the previous toner forced consumption operation, the toner forced consumption operation is performed (S17). In this forced toner consumption operation, similarly, a forced toner supply operation from the developing
その後、電源がオフにされるまで（Ｓ１８）、Ｓ１４〜Ｓ１７の処理を繰り返す。 Thereafter, the processes of S14 to S17 are repeated until the power is turned off (S18).
上記のＳ１５の判定動作は、湿度が一時的に所定の閾値以上となった場合に、トナー強制消費動作が行われる事態を避けるためのものである。したがって、Ｓ１５での所定時間は、湿度センサ３７にて検出される現像装置１９周囲の高湿度状態（湿度が所定値以上の状態）により、現像槽２１内のトナーの特性に影響を及ぼす吸湿状態が発生するような時間に設定される。
The determination operation of S15 is for avoiding a situation where the forced toner consumption operation is performed when the humidity temporarily exceeds a predetermined threshold value. Therefore, the predetermined time in S15 is a moisture absorption state that affects the characteristics of the toner in the developing
また、上記のＳ１６の判定動作は、トナー強制消費動作が連続して、あるいは頻繁に行われる事態を避けるためのものである。したがって、Ｓ１６での所定時間は、トナー強制消費動作が連続して、あるいは頻繁に行われることにより、画像形成装置１００の本来の画像形成動作の実行に大きく影響するような事態を避けるような時間に設定される。
The determination operation in S16 is for avoiding a situation where the forced toner consumption operation is performed continuously or frequently. Therefore, the predetermined time in S16 is a time that avoids a situation that greatly affects the execution of the original image forming operation of the
なお、Ｓ１７の動作は、画像形成装置１００の設定に応じて、適宜設定すれば良く、不要な場合には省くこともできる。
The operation of S17 may be set as appropriate according to the setting of the
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
＜キャリア＞
二成分現像剤のキャリアを、以下に示す方法により作製した。
<Career>
A two-component developer carrier was prepared by the following method.
フェライト原料（ＫＤＫ社製）をボールミルにて混合した後、ロータリーキルンにて９００℃で仮焼し、得られた仮焼粉を、湿式粉砕機（粉砕媒体としてスチールボール使用）により平均粒径２μｍ以下にまで微粉砕した。得られたフェライト粉末をスプレードライ方式により造粒し、造粒物を１３００℃で焼成した。焼成後、クラッシャを用いて解砕することで、体積平均粒子径が４３μｍ、体積抵抗率が１×１０９Ω・ｃｍのフェライト成分からなるコア粒子を得た。 After mixing the ferrite raw material (manufactured by KDK) in a ball mill, calcining at 900 ° C. in a rotary kiln, the obtained calcined powder is average particle size of 2 μm or less by a wet pulverizer (using steel balls as a grinding medium) Until finely ground. The obtained ferrite powder was granulated by a spray drying method, and the granulated product was fired at 1300 ° C. After firing, core particles made of a ferrite component having a volume average particle diameter of 43 μm and a volume resistivity of 1 × 10 9 Ω · cm were obtained by crushing using a crusher.
次に、コア粒子を被覆する熱硬化性シリコーン樹脂層を形成するための被覆用塗液として、ジメチルシリコーン樹脂（東芝シリコン社製）１００重量部と、カーボンブラック（三菱化学社製）５重量部とをトルエン１０００重量部に溶解し調整した。調製した被覆用塗液中にコア粒子を浸漬させる浸漬法被覆装置によりコア粒子に被覆した。この後、溶剤を完全に蒸発除去した後、２３０℃で３０分間、熱硬化を行い、キャリアＣ１を作製した。 Next, 100 parts by weight of dimethyl silicone resin (manufactured by Toshiba Silicon Corporation) and 5 parts by weight of carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are used as coating liquids for forming a thermosetting silicone resin layer covering core particles. Were dissolved in 1000 parts by weight of toluene and adjusted. The core particles were coated with a dipping method coating apparatus in which the core particles were immersed in the prepared coating liquid. Thereafter, the solvent was completely removed by evaporation, and then thermosetting was performed at 230 ° C. for 30 minutes to prepare a carrier C1.
キャリアＣ１は、体積平均粒子径が４０μｍ、体積抵抗率が２×１０１1Ω・ｃｍ、飽和磁化６０ｅｍｕ／ｇであった。
＜トナー＞
二成分現像剤のトナーを、以下に示す方法で作製した。
Carrier C1 had a volume average particle diameter of 40 μm, a volume resistivity of 2 × 10 11 Ω · cm, and a saturation magnetization of 60 emu / g.
<Toner>
A two-component developer toner was prepared by the following method.
トナー材料を下記する。 The toner material is described below.
・バインダー樹脂（ビスフェノールＡプロピレンオキサイド、テレフタル酸または無水トリメリット酸を単量体として重縮合して得られるポリエステル樹脂：ガラス転移温度６０℃、軟化温度１１５℃：藤倉化成工業社製） １００重量部
・着色剤（Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３） ５重量部
・帯電制御剤（ホウ素化合物：日本カーリット社製ＬＲ−１４７） ２重量部
・離型剤（マイクロクリスタリンワックス：日本精鑞社製ＨＮＰ−９） ３重量部
上記トナー材料をヘンシェルミキサにて１０分間混合した後、混練分散処理装置（三井鉱山社製：二ーディックスＭＯＳ１４０−８００）で溶融混練分散処理した。その混練物をカッティングミルで粗粉砕した後、ジェット式粉砕機（日本二ューマチック工業社製：ＩＤＳ−２型）によって微粉砕した。微粉砕物を、風力分級機（日本二ューマチック工業社製：ＭＰ−２５０型）を用いて分級することによって、体積平均粒径が６．０μｍの着色樹脂粒子を得た。
Binder resin (polyester resin obtained by polycondensation using bisphenol A propylene oxide, terephthalic acid or trimellitic anhydride as a monomer: glass transition temperature 60 ° C., softening temperature 115 ° C .: manufactured by Fujikura Kasei Kogyo Co., Ltd.) 100 parts by weight Colorant (CI Pigment Blue 15: 3) 5 parts by weight Charge control agent (boron compound: LR-147 manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd.) 2 parts by weight Release agent (Microcrystalline wax: Nippon Seiki Co., Ltd.) HNP-9 manufactured by 3 parts by weight The toner material was mixed with a Henschel mixer for 10 minutes, and then melt-kneaded and dispersed by a kneading and dispersing apparatus (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd .: Nidix MOS140-800). The kneaded material was coarsely pulverized with a cutting mill and then finely pulverized with a jet pulverizer (Nihon Ryumatic Kogyo Co., Ltd .: IDS-2 type). By classifying the finely pulverized product using an air classifier (manufactured by Nippon Ryumatic Industrial Co., Ltd .: MP-250 type), colored resin particles having a volume average particle size of 6.0 μm were obtained.
得られた着色樹脂粒子１００重量部に、ヘキサメチルジシラザンで表面を疎水処理した個数平均粒径が７ｎｍのシリカ粒子（デグサ社製）１重量部を加えて、攪拌羽根の先端速度を１５ｍ／秒に設定した気流混合機（三井鉱山社製：ヘンシェルミキサ）で２分間攪拌することによって負帯電性のトナーＴ１を作製した。 To 100 parts by weight of the obtained colored resin particles, 1 part by weight of silica particles having a number average particle diameter of 7 nm (manufactured by Degussa) whose surface was hydrophobized with hexamethyldisilazane was added, and the tip speed of the stirring blade was 15 m / The negatively chargeable toner T1 was produced by stirring for 2 minutes with an airflow mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd .: Henschel mixer) set to 2 seconds.
＜二成分現像剤＞
キャリアＣ１とトナーＴ１とを混合することによって、二成分現像剤を作製した。二成分現像剤は、トナー６重量部とキャリア９４重量部とをナウターミキサ（商品名：ＶＬ−０、ホソカワミクロン社製）に投入し、２０分間攪拌混合することによって二成分現像剤Ｇ１を作製した。
<Two-component developer>
A two-component developer was prepared by mixing the carrier C1 and the toner T1. As the two-component developer, 6 parts by weight of toner and 94 parts by weight of carrier were put into a Nauta mixer (trade name: VL-0, manufactured by Hosokawa Micron Corporation), and mixed and stirred for 20 minutes to prepare a two-component developer G1.
＜画像形成装置＞
二成分現像剤Ｇ１を使用する画像形成装置として、図１に示した画像形成装置１００と同様の構成の画像形成装置を使用した。画像形成は、４つの画像形成ユ二ットのうち、画像形成ユ二ット１のみを用いて行った。なお、画像形成装置の現像条件として、感光体の周速を４００ｍｍ／秒、現像ローラの周速５６０ｍｍ／秒、感光体と現像ローラのギャップを０．４０ｍｍ、現像ローラと規制ブレードのギャップを０．４ｍｍとなるように設定し、感光体ドラムの表面電位（−６００Ｖ）および現像バイアス（−４５０Ｖ）にそれぞれ調整した。試験紙として、Ａ４サイズの電子写真用紙（マルチレシーバー：シャープドキュメントシステム社製）を使用した。
<Image forming apparatus>
As the image forming apparatus using the two-component developer G1, an image forming apparatus having the same configuration as that of the
＜画像評価方法＞
５枚の白画像サンプルをプリントし、かぶり濃度の測定を行った。かぶり濃度については、非画像部（０％濃度）の濃度を次の手順により算出した。
<Image evaluation method>
Five white image samples were printed and the fog density was measured. For the fog density, the density of the non-image area (0% density) was calculated by the following procedure.
白度計（日本電色工業社製：Ｚ−Σ９０ ＣＯＬＯＲ ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ）を用いて、予めプリント前の紙の白色度を測定する。次に、プリント後の紙の非画像部における白色度を、白度計を用いて測定し、プリント前の白色度との差を求める。この差をかぶり濃度とする。カブリ濃度が０．６未満（肉眼ではカブリがほとんど見えない状態）を良好、０．６以上１．０未満をやや不良、１．０以上（肉眼ではカブリが明確に見える状態）を不良とする。 Using a whiteness meter (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd .: Z-Σ90 COLOR MEASURING SYSTEM), the whiteness of the paper before printing is measured in advance. Next, the whiteness in the non-image area of the paper after printing is measured using a whiteness meter, and the difference from the whiteness before printing is obtained. This difference is the fog density. The fog density is less than 0.6 (a state in which fog is hardly visible to the naked eye), 0.6 to less than 1.0 is slightly poor, and 1.0 or more (a state in which fog is clearly visible to the naked eye) is poor. .
（実施例）
二成分現像剤Ｇ１を画像形成装置にセットし、１０％カバレージのテキスト画像の５０Ｋ枚連続印刷テストを行った。トナー強制消費動作は、現像バイアスを＋１０Ｖ、感光体ドラム表面電位０Ｖ（帯電装置ＯＦＦ）の条件で、６０秒間行い、トナー強制消費動作を行う直前のトナー濃度センサの出力値になるまで新トナーを補給した。
(Example)
The two-component developer G1 was set in the image forming apparatus, and a 50K continuous printing test of a text image with 10% coverage was performed. The forced toner consumption operation is performed for 60 seconds under the condition that the developing bias is +10 V and the photosensitive drum surface potential is 0 V (charging device OFF), and new toner is supplied until the output value of the toner density sensor immediately before the forced toner consumption operation is reached. Replenished.
５０K枚の連続印刷テストの最中、トナー強制消費動作は計１０回実施され、１０Ｋ枚ごとに印刷した画像サンプルにおいては、画像濃度およびカブリ濃度ともに良好な結果が得られた。 During the 50K continuous printing test, the toner forced consumption operation was performed a total of 10 times, and good results were obtained for both image density and fog density in the image samples printed every 10K sheets.
（比較例）
トナー強制消費動作を実施しない点を除いて、実施例と同じ方法で５０Ｋ枚連続印刷テストを行った。その結果、１０Ｋ枚時に印刷した画像サンプルにおいては、画像濃度およびカブリ濃度ともに良好な結果が得られたが、２０Ｋ枚時および５０Ｋ枚時に印刷した画像サンプルにおいては、画像濃度低下（不良）とカブリ濃度上昇（不良）が見られた。
(Comparative example)
A 50K continuous printing test was performed in the same manner as in the example except that the forced toner consumption operation was not performed. As a result, good results were obtained for both the image density and the fog density in the image sample printed on 10K sheets, but in the image sample printed on the 20K sheet and 50K sheets, the image density decreased (defective) and fogged. An increase in density (bad) was observed.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
１〜４ 第１〜第４画像形成ユニット
１６ 感光体ドラム
１７ 帯電装置（帯電器）
１９ 現像装置
２１ 現像槽
２４ 現像ローラ
２５ 除電ランプ
２６ カブリ濃度センサ
３１ 切替えスイッチ
３４ 制御装置（制御手段）
３５ 現像バイアス電源
３７ 湿度センサ
３８ ドラムモータ
３９ トナー補給モータ（トナー補給装置）
１００ 画像形成装置
1 to 4 First to fourth
DESCRIPTION OF
35 Development bias
100 Image forming apparatus
Claims (5)
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容し、前記感光体の表面にトナーを供給する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを備え、
前記現像装置から前記感光体にトナーを供給して現像装置内のトナーが消費され、かつこのトナーの消費に伴って前記トナー補給装置から前記現像装置にトナーが補給されるトナー強制消費動作が行われる画像形成装置において、
湿度を検出する湿度センサと、
前記湿度センサにて検出される湿度が閾値以上となる高湿度状態が所定時間以上続いたときに、前記トナー強制消費動作を行わせる制御手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor on which an electrostatic latent image is formed;
A developing device that contains a two-component developer containing toner and a carrier and supplies the toner to the surface of the photoreceptor;
A toner supply device for supplying toner to the developing device;
The toner is supplied from the developing device to the photoconductor to consume the toner in the developing device, and the toner forcible consumption operation is performed in which the toner is replenished from the toner replenishing device to the developing device as the toner is consumed. Image forming apparatus,
A humidity sensor for detecting humidity;
An image forming apparatus comprising: a control unit that performs the forced toner consumption operation when a high humidity state in which the humidity detected by the humidity sensor is equal to or higher than a threshold value continues for a predetermined time or longer.
前記現像装置に対して現像バイアスを印加する現像バイアス電源とを備え、
前記現像装置は前記感光体にトナーを供給する現像ローラを備え、
前記制御手段は、前記トナー強制消費動作において、前記帯電器が前記感光体に対する帯電動作を行わず、前記現像バイアス電源から前記現像装置に対して現像動作において印加される現像バイアスよりも低い現像バイアスを印加させ、前記感光体と前記現像ローラとを回転させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。 A charger for charging the surface of the photoreceptor;
A developing bias power source for applying a developing bias to the developing device;
The developing device includes a developing roller for supplying toner to the photoconductor,
In the forced toner consumption operation, the control unit does not perform the charging operation on the photosensitive member, and the developing bias is lower than the developing bias applied in the developing operation from the developing bias power source to the developing device. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the photosensitive member and the developing roller are rotated.
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容し、前記感光体の表面にトナーを供給する現像装置と、
前記現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを備え、
前記現像装置から前記感光体にトナーを供給して現像装置内のトナーを消費し、かつこのトナーの消費に伴って前記トナー補給装置から前記現像装置にトナーを補給するトナー強制消費動作を行う画像形成装置の制御方法において、
湿度が閾値以上となる高湿度状態が所定時間以上続いたときに、前記トナー強制消費動作を行うことを特徴とする画像形成装置の制御方法。 A photoreceptor on which an electrostatic latent image is formed;
A developing device that contains a two-component developer containing toner and a carrier and supplies the toner to the surface of the photoreceptor;
A toner supply device for supplying toner to the developing device;
An image for performing toner forced consumption operation for supplying toner from the developing device to the photoconductor to consume toner in the developing device and for supplying toner from the toner replenishing device to the developing device as the toner is consumed. In the control method of the forming apparatus,
A method for controlling an image forming apparatus, wherein the toner forcible consumption operation is performed when a high humidity state where the humidity is equal to or higher than a threshold value continues for a predetermined time or longer.
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|---|---|---|---|---|
| JPS6179849A (en) * | 1984-09-25 | 1986-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | Oil-up preventing mechanism in stirling engine |
| JP2014222298A (en) * | 2013-05-14 | 2014-11-27 | 株式会社リコー | Image forming apparatus |
| JP2016095333A (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | ブラザー工業株式会社 | Image forming apparatus, control method, and program |
-
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| JP2014222298A (en) * | 2013-05-14 | 2014-11-27 | 株式会社リコー | Image forming apparatus |
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