JP2006317524A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像して画像形成する、複写機、プリンタ等の画像形成装置及び該画像形成装置に搭載する現像装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier using a developer to form an image, and a developing device mounted on the image forming apparatus.
今日、像担持体上に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像して画像形成する、複写機、プリンタ等の画像形成装置は広く普及しており、カラー画像形成装置も急速に普及してきている。そのような現状において、ユーザの画質及び画像形成コストに関する意識は高まる一方である。 Nowadays, image forming apparatuses such as copiers and printers that develop an electrostatic latent image formed on an image carrier using a developer to form an image are widely used, and color image forming apparatuses are also rapidly developing. It has become widespread. Under such circumstances, the user's awareness regarding image quality and image formation cost is increasing.
画質の点について言えば、画像ノイズが無い、或いはあったとしても、できるだけ少ない画像が望まれている。画像ノイズの一つとして、いわゆる「カブリ」を挙げることができる。「カブリ」現象は、主として、画像形成に用いられる現像剤の劣化により現像剤帯電量が低下することで発生する。 In terms of image quality, there is no or no image noise, and as few images as possible are desired. One of the image noises is so-called “fogging”. The “fogging” phenomenon occurs mainly due to a decrease in developer charge amount due to deterioration of the developer used for image formation.
かかる現像剤劣化による現像剤帯電量低下は、カブリによる画質劣化だけでなく、カブリが発生する分、現像剤消費量が多くなるので、それだけユーザのコスト負担を大きくする。 Such a decrease in the developer charge amount due to the deterioration of the developer increases not only the image quality deterioration due to the fog but also the amount of the developer consumed by the occurrence of the fog, thereby increasing the cost burden on the user.
像担持体上の静電潜像を現像する現像装置は、用いる現像剤の種類によって、トナーとキャリアを主体とする、いわゆる二成分現像剤を採用するもの(二成分現像装置)と、キャリアを含まず、トナーを主体とする、いわゆる一成分現像剤を採用するもの(一成分現像装置)に大別される。 The developing device that develops the electrostatic latent image on the image bearing member employs a so-called two-component developer (two-component developing device) mainly composed of toner and carrier depending on the type of developer used, and a carrier. It is broadly classified into one that employs a so-called one-component developer (one-component developing device) that does not include toner and that mainly includes toner.
いずれのタイプの現像装置でも、一般的には、現像剤を周面上に担持して現像領域へ搬送する現像ローラが採用される。静電潜像の現像にあたっては、現像ローラ上の現像剤を静電潜像へ円滑に移行させるために、現像ローラに現像バイアス電圧が印加されるのが一般的である。かかる現像バイアス電圧としては、現像ローラへの現像剤の離れがたい付着を抑制して高画質の画像を得るために、交流現像バイアス電圧〔例えば、直流電圧と交流電圧とを併用した(代表的には、直流電圧に交流電圧を重畳した)交流現像バイアス電圧〕が採用されることが多い。 In any type of developing device, generally, a developing roller that carries the developer on the peripheral surface and conveys it to the developing region is employed. In developing the electrostatic latent image, a developing bias voltage is generally applied to the developing roller in order to smoothly transfer the developer on the developing roller to the electrostatic latent image. As such a development bias voltage, an AC development bias voltage (for example, a combination of a DC voltage and an AC voltage (typical) is used in order to obtain a high-quality image by suppressing the sticking of the developer to the developing roller. In many cases, an AC developing bias voltage (in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage) is employed.
トナーを主体とする現像剤を用いる現像装置(一成分現像装置)では、一般的には、静電潜像の現像に要求される現像剤帯電量を得るために、現像ローラ上に担持されて現像領域へ搬送される現像剤に荷電部材が当接され、該荷電部材による摩擦帯電が行われる。該荷電部材は、通常、現像領域へ搬送される現像剤の量を規制して薄層にする現像剤規制部材を兼ねている。 In a developing device (one-component developing device) using a developer mainly composed of toner, generally, a developer charged amount required for developing an electrostatic latent image is carried on a developing roller. A charging member is brought into contact with the developer conveyed to the developing region, and friction charging is performed by the charging member. The charging member usually also serves as a developer regulating member that regulates the amount of the developer conveyed to the developing area to make it a thin layer.
しかし、画像形成を繰り返すうちに現像剤劣化が生じてくると、摩擦帯電によるだけでは現像剤帯電不良が発生する。そのため、前記規制部材を兼ねる現像剤荷電部材と現像ローラとの間、或いは該規制部材を兼ねる現像剤荷電部材とは別個に設けた現像剤荷電部材と現像ローラとの間に電位差を設定することで、現像剤を電気的に帯電させることも行われている。 However, if developer deterioration occurs while image formation is repeated, developer charging failure occurs only by frictional charging. Therefore, a potential difference is set between the developer charging member that also serves as the regulating member and the developing roller, or between the developer charging member and the developing roller that are provided separately from the developer charging member that also serves as the regulating member. Thus, the developer is electrically charged.
かかる現像剤荷電部材と現像ローラ間の電位差は、現像ローラや現像剤荷電部材への、現像剤の離れ難い付着を抑制するために、交流荷電バイアス電圧の印加により発生させることが好ましい。
この点、特開2001−109243号公報は、
(1) 現像ローラへ印加する現像バイアス電圧として、直流電圧に交流電圧を重畳した交流現像バイアス電圧が採用される現像装置において、規制部材を兼ねる現像剤荷電部材と現像ローラ間に電位差を発生させるために、該現像剤荷電部材にも、直流電圧に交流電圧を重畳した交流荷電バイアス電圧を印加する現像装置や、
(2) 現像剤荷電部材に印加する交流荷電バイアス電圧を低コストで得るために、ツエナーダイオードを用いて、交流現像バイアス電圧の片側位相( プラス側及びマイナス側のうち片側の位相) のみをオフセットさせた交流荷電バイアス電圧を発生させ、これを現像剤荷電部材に印加する現像装置
を開示している。
Such a potential difference between the developer charging member and the developing roller is preferably generated by applying an AC charging bias voltage in order to prevent the developer from sticking to the developing roller or the developer charging member.
In this regard, JP 2001-109243 A
(1) In a developing device that employs an AC developing bias voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage as a developing bias voltage applied to the developing roller, a potential difference is generated between the developer charging member that also serves as a regulating member and the developing roller. Therefore, a developing device that applies an AC charging bias voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to the developer charging member,
(2) To obtain an AC charging bias voltage to be applied to the developer charging member at a low cost, a zener diode is used to offset only one phase of the AC developing bias voltage (the phase on the positive side or the negative side). A developing device is disclosed that generates the applied AC charging bias voltage and applies it to the developer charging member.
図16(A)は前記の後者現像装置における電圧印加回路例を示している。
図16(A)に示す回路によると、交流現像バイアス電源pwとして、直流電源Vdcと矩形波交流電源Vacとを直列接続してなる電源が採用され、該電源pwの出力端a”にツエナダイオードtd”及び抵抗素子r”が直列接続され、出力端a”に現像ローラが、ツエナダイオードtd”と抵抗素子r”の間の接点b”に荷電部材が接続されている。
FIG. 16A shows an example of a voltage application circuit in the latter developing device.
According to the circuit shown in FIG. 16A, as the AC developing bias power source pw, a power source in which a DC power source Vdc and a rectangular wave AC power source Vac are connected in series is adopted, and a Zener diode is connected to the output terminal a ″ of the power source pw. The td ″ and the resistance element r ″ are connected in series, the developing roller is connected to the output terminal a ″, and the charging member is connected to the contact b ″ between the Zener diode td ″ and the resistance element r ″.
この回路は、静電潜像を形成する像担持体として負帯電性の感光体を採用し、該感光体上に形成される静電潜像を負帯電性のトナーを用いて反転現像する場合の回路例である。 この回路によると、例えば現像バイアス電源pwにおける直流電源Vdcの出力電圧を−400V、交流電源Vacのピークツーピーク電圧を1800V、ツエナダイオードtd”による電圧降下を200Vとすると、現像ローラには、図16(B)に実線で示す波形の交流現像バイアス電圧が印加される。荷電部材には、図16(B)に破線で示すように、現像ローラに印加される交流現像バイアス電圧と位相が同期し、プラス側の位相において200Vのオフセット電位差を示す交流荷電バイアス電圧が印加される。マイナス側の位相では、現像ローラ及び荷電部材に印加される電圧は略同電位である。 This circuit employs a negatively chargeable photoreceptor as an image carrier for forming an electrostatic latent image, and reversely develops the electrostatic latent image formed on the photoreceptor using a negatively charged toner. This is an example of the circuit. According to this circuit, for example, when the output voltage of the DC power supply Vdc in the developing bias power supply pw is −400V, the peak-to-peak voltage of the AC power supply Vac is 1800V, and the voltage drop due to the Zener diode td ″ is 200V, The AC developing bias voltage having a waveform indicated by a solid line is applied to the charging member 16 (B), and the phase is synchronized with the AC developing bias voltage applied to the developing roller, as indicated by the broken line in FIG. In the plus phase, an AC charging bias voltage showing an offset potential difference of 200 V is applied, and in the minus phase, the voltages applied to the developing roller and the charging member are substantially the same potential.
この回路構成によると、交流現像バイアス電源pwにおける交流電源Vacを利用して、それだけ安価に交流荷電バイアス電圧が得られている。また、交流荷電バイアスをプラス側位相において、現像バイアスに対しオフセットさせる(オフセット電位差を設定する)ことでトナー帯電量を適正化することが試みられている。 According to this circuit configuration, the AC charging bias voltage is obtained at a lower cost by using the AC power source Vac in the AC developing bias power source pw. Further, an attempt has been made to optimize the toner charge amount by offsetting the AC charging bias with respect to the developing bias (setting an offset potential difference) in the plus phase.
いずれにしても、かかる従来現像装置によると、劣化現像剤の帯電レベルを高めることができ、それだけカブリ現象の主原因である、正規帯電極性に帯電する現像剤とは逆極性に帯電する現像剤(逆極性帯電現像剤)を少なくすることができ、ひいては、それだけ高画質の画像を得ることができる。 In any case, according to such a conventional developing device, the charge level of the deteriorated developer can be increased, and the developer charged to the opposite polarity to the developer charged to the normal charge polarity, which is the main cause of the fog phenomenon. (Reverse polarity charged developer) can be reduced, and as a result, a higher quality image can be obtained.
しかしながら、本発明者の研究によると、現像剤荷電部材と現像ローラ間に電位差を設定する現像装置においては、例えば、帯電能が適正レベルにある初期の現像剤は過剰帯電してしまう。
そこで、このような問題を解消しようとして、荷電部材と現像ローラ間の電位差を小さく設定すると、初期現像剤に関するかかる問題は解消できるようになるものの、劣化現像剤によるカブリ発生の解消が困難になる。
However, according to the research of the present inventor, in a developing device that sets a potential difference between the developer charging member and the developing roller, for example, the initial developer whose charging ability is at an appropriate level is overcharged.
Therefore, if the potential difference between the charging member and the developing roller is set to be small in order to solve such a problem, the problem relating to the initial developer can be solved, but it becomes difficult to eliminate the occurrence of fogging due to the deteriorated developer. .
また、過剰帯電した現像剤はクーロン力によって現像ローラに強く拘束され、現像領域において現像に消費されずに、現像ローラ周面上に担持されたまま現像装置内へ戻ってくる。かかる現像剤は、現像剤供給部材により現像ローラへ供給される現像剤と入れ替わり難く、再び荷電部材により荷電されて、ますます過剰帯電し、ますます現像ローラに強固に付着する、という悪循環を繰り返す。 Further, the overcharged developer is strongly restrained by the developing roller by the Coulomb force, and returns to the developing device while being carried on the peripheral surface of the developing roller without being consumed for development in the developing region. Such a developer is difficult to replace with the developer supplied to the developing roller by the developer supplying member, is repeatedly charged by the charging member, becomes more and more excessively charged, and more and more adheres to the developing roller repeatedly. .
このように、現像剤供給部材により供給される現像剤と入れ替わることなく現像ローラに強固に現像剤が付着すると、現像領域において、現像ローラ上の現像剤が現像すべき静電潜像へ向かって円滑に移行しなくなり(いわゆる現像量が低下し)、また、現像ローラ上に画像メモリが発生し、所望の現像が行えなくなる。 As described above, when the developer firmly adheres to the developing roller without being replaced with the developer supplied by the developer supplying member, the developer on the developing roller moves toward the electrostatic latent image to be developed in the developing region. Smooth transition does not occur (so-called development amount decreases), and image memory is generated on the developing roller, making it impossible to perform desired development.
そこで本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を現像ローラ上に担持させた現像剤を用いて現像する現像装置であって、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える現像装置を提供することを第1の課題とする。 Accordingly, the present invention provides a developing device for developing an electrostatic latent image formed on an image bearing member using a developer carried on a developing roller, wherein the developer carried on the developing roller is replaced. It is a first object to provide a developing device that can promote and suppress the adhesion of the overcharged developer to the developing roller and can develop the electrostatic latent image satisfactorily.
また本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を現像ローラ上に担持させた現像剤を用いて現像して画像形成する画像形成装置であって、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行って高画質の画像を形成できる画像形成装置を提供することを第2の課題とする。 The present invention also relates to an image forming apparatus for forming an image by developing an electrostatic latent image formed on an image carrier using a developer carried on a developing roller, and carried on the developing roller. Providing an image forming apparatus that can promote the replacement of the developer to prevent the overcharged developer from adhering to the developing roller, and can develop a high-quality image by developing the electrostatic latent image accordingly. This is a second problem.
本発明者は前記課題を解決するため研究を重ね、次のことを知見するに至った。
図16(A)に示す回路構成において、荷電部材に交流荷電バイアス電圧を印加し、そのとき、ツエナダイオードtd”として、定格電圧の異なる種々のツエナダイオードを採用することで、前記のオフセット電位差を様々に変更してみた。
The present inventor has conducted research to solve the above-mentioned problems, and has come to know the following.
In the circuit configuration shown in FIG. 16A, an AC charging bias voltage is applied to the charging member. At that time, various Zener diodes having different rated voltages are adopted as the Zener diode td ″, thereby reducing the offset potential difference. I tried various changes.
また、現像装置内において現像ローラへ現像剤供給ローラにてトナーを供給するようにし、そのとき、現像剤供給ローラへ交流供給バイアス電圧を印加し、且つ、該交流供給バイアス電圧は、交流現像バイアス電圧と位相が同期し、プラス側の位相において交流現像バイアス電圧と同電圧又は該交流現像バイアス電圧に対しプラス方向のオフセット電位差を示す電圧とした。 In the developing device, toner is supplied to the developing roller by the developer supply roller. At that time, an AC supply bias voltage is applied to the developer supply roller, and the AC supply bias voltage is an AC development bias. The voltage is synchronized with the phase, and the positive phase is the same voltage as the AC development bias voltage or a voltage that indicates a positive offset potential difference with respect to the AC development bias voltage.
そして、現像装置による画像形成時において、上記のようにして、交流荷電バイアス電圧のプラス側位相の、交流現像バイアス電圧に対するオフセット電位差(マイナス方向へのオフセット電位差)を種々変更する一方、非画像形成時において、現像剤供給ローラに印加する交流供給バイアス電圧のプラス側位相の、交流現像バイアス電圧に対するオフセット電位差(プラス方向へのオフセット電位差)を種々変更し、現像ローラ上のトナーの入れ替わり性を評価した。トナーの入れ替わり性は、現像ローラ上のトナー粒径変化及び画像メモリの発生の程度により評価した。 During image formation by the developing device, as described above, the offset potential difference (offset potential difference in the minus direction) of the positive phase of the AC charging bias voltage with respect to the AC developing bias voltage is variously changed, while non-image formation is performed. At various times, the offset potential difference (offset potential difference in the positive direction) of the AC supply bias voltage applied to the developer supply roller with respect to the AC development bias voltage is variously changed to evaluate the toner replacement property on the development roller. did. The toner replaceability was evaluated by the change in the toner particle size on the developing roller and the degree of occurrence of image memory.
評価結果を表1に示す。表1において、画像形成時の荷電部材に関するオフセット電位差を示す数値の負(−)記号は、マイナス方向へのオフセット電位差を示し、非画像形成時における現像剤供給ローラに関するオフセット電位差を示す数値の正(+)記号はプラス方向へのオフセット電位差を示す。「○」はトナー粒径変化及び画像メモリ発生が実用上支障のない範囲にあったことを示し、「×」は、それらのうち少なくとも一方が実用上無視できない範囲にあったことを示している。
The evaluation results are shown in Table 1. In Table 1, the negative (−) symbol indicating the offset potential difference relating to the charging member during image formation indicates the offset potential difference in the minus direction, and the positive value indicating the offset potential difference relating to the developer supply roller during non-image formation. The (+) sign indicates an offset potential difference in the plus direction. “◯” indicates that the toner particle size change and image memory generation are in a range where there is no practical problem, and “X” indicates that at least one of them is in a range that cannot be ignored in practice. .
表1
│ │荷電部材:オフセット電位差〔V〕(画像形成時)
│−100 −200 −300 −400 −500
供給部材: 0 │ ○ × × × ×
オフセット +100 │ ○ ○ × × ×
電位差〔V〕 +200 │ ○ ○ ○ × ×
(非画像形成時) +300 │ ○ ○ ○ ○ ×
+400 │ ○ ○ ○ ○ ○
Table 1
│ │Charging member: Offset potential difference [V] (during image formation)
│−100 −200 −300 −400 −500
Supply member: 0 │ ○ × × × ×
Offset +100 │ ○ ○ × × ×
Potential difference [V] +200 │ ○ ○ ○ × ×
(During non-image formation) +300 │ ○ ○ ○ ○ ×
+400 │ ○ ○ ○ ○ ○
上記評価結果から、現像ローラのトナーの入れ替わり性は、一つには、荷電部材に印加する交流荷電バイアス電圧の現像バイアスに対するオフセット量に応じて、供給部材に印加する交流供給バイアス電圧のオフセット量を変化させることで制御できることを知見した。 From the above evaluation results, the toner replaceability of the developing roller is determined in part by the offset amount of the AC supply bias voltage applied to the supply member in accordance with the offset amount of the AC charging bias voltage applied to the charging member with respect to the development bias. It was found that it can be controlled by changing.
また、さらなる研究の結果、現像剤入れ替わり性は、現像剤帯電性の良い低湿環境下で悪化し易いこと、粒径の小さい現像剤は入れ替わり性が悪く、小粒径現像剤を多く含む初期現像剤については、供給部材にさらに大きいバイアス電圧を印加するという制御も考えられること等を知見した。 Further, as a result of further research, the developer changeability is easily deteriorated in a low-humidity environment with good developer chargeability, and the developer having a small particle size is poorly exchangeable and the initial development includes a large amount of a small particle size developer. As for the agent, it has been found that control of applying a larger bias voltage to the supply member is also conceivable.
さらに、かかる知見に基づき、より広い観点からすれば、現像剤入れ替わり促進要因(現像剤入れ替わりについて考慮すべき要因、例えば現像装置が画像形成中か否か、交流荷電バイアス電圧の現像バイアスに対するオフセット量等)に応じて、現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御すればよいことを見いだした。 Further, based on such knowledge, from a broader viewpoint, the developer replacement acceleration factor (factors to be considered for developer replacement, for example, whether or not the developing device is forming an image, the offset amount of the AC charging bias voltage with respect to the developing bias) Or the like), at least one of the AC developing bias voltage from the developing bias applying device, the AC charging bias voltage from the charging bias applying device, and the AC supplying bias voltage from the supply bias applying device is promoted to change the developer. I found out that I should control it.
かかる知見に基づき、本発明は、前記第1の課題を解決するため、
像担持体上に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置であり、
周面上に現像剤を担持して、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、
該現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給領域において該現像ローラに接触配置された現像剤供給部材と、
前記現像ローラ周面上に担持され、前記現像領域へ搬送される現像剤に接触して該現像剤に荷電するための荷電部材と、
前記現像ローラに、交流現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加装置と、
前記荷電部材に、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧を印加する荷電バイアス印加装置と、
前記現像剤供給部材に、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧を印加する供給バイアス印加装置と、
バイアス制御部とを備えており、
該バイアス制御部は、前記現像領域における現像で消費されずに前記現像ローラ周面上に担持されて前記現像剤供給領域へ戻る現像剤と前記現像剤供給部材により供給される現像剤との入れ替わり促進のために、現像剤入れ替わり促進要因に応じて、前記現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御する現像装置を提供する。
Based on such knowledge, the present invention solves the first problem,
A developing device for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier using a developer;
A developing roller that carries a developer on the peripheral surface and conveys the electrostatic latent image on the image carrier to a developing region for developing;
A developer supplying member disposed in contact with the developing roller in a developer supplying region for supplying the developer to the developing roller;
A charging member that is carried on the peripheral surface of the developing roller and that contacts the developer conveyed to the developing area to charge the developer;
A developing bias applying device for applying an AC developing bias voltage to the developing roller;
A charging bias applying device that applies an AC charging bias voltage whose phase is synchronized with the AC developing bias voltage to the charging member;
A supply bias applying device for applying an AC supply bias voltage whose phase is synchronized with the AC development bias voltage to the developer supply member;
A bias control unit,
The bias controller replaces the developer carried on the peripheral surface of the developing roller and returned to the developer supply region without being consumed by the development in the development region, and the developer supplied by the developer supply member. For the promotion, at least one of an AC developing bias voltage from the developing bias applying device, an AC charging bias voltage from the charging bias applying device, and an AC supplying bias voltage from the supply bias applying device according to a developer replacement promoting factor. Provided is a developing device that controls one of them to promote the replacement of the developer.
ここで、「交流現像バイアス電圧」とは、交流電圧、直流電圧と交流電圧を併用した電圧(例えば直流電圧に交流電圧を重畳した電圧)等である。 Here, the “AC developing bias voltage” is an AC voltage, a voltage using both a DC voltage and an AC voltage (for example, a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage), or the like.
本発明に係る現像装置によると、前記バイアス制御部が、現像領域における現像で消費されずに現像ローラ周面上に担持されて現像剤供給領域へ戻る現像剤と現像剤供給部材により供給される現像剤との入れ替わり促進のために、該現像剤入れ替わり促進要因に応じて、前記現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御するので、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える。 According to the developing device of the present invention, the bias control unit is supplied by the developer and the developer supplying member that are carried on the peripheral surface of the developing roller and returned to the developer supplying area without being consumed by the development in the developing area. In order to promote the replacement with the developer, the AC developing bias voltage from the developing bias applying device, the AC charging bias voltage from the charging bias applying device, and the alternating current from the supply bias applying device according to the developer switching promoting factor. Since at least one of the supply bias voltages is controlled to promote the replacement of the developer, the replacement of the developer carried on the developing roller is promoted to suppress the adhesion of the overcharged developer to the developing roller. The electrostatic latent image can be developed as well.
前記荷電バイアス印加装置としては、代表例として、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であるものを挙げることができる。 The charging bias application device is typically an AC charging bias voltage that is synchronized in phase with the AC developing bias voltage, and is offset to the AC developing bias voltage at least on one phase of the positive side and the negative side. The thing which can apply the alternating current charge bias voltage which provided the potential difference can be mentioned.
かかる荷電バイアス印加装置を採用する場合、現像ローラ周面上に担持されて現像領域へ搬送される現像剤の帯電性を左右する要因〔周囲環境条件(特に湿度)、現像装置の駆動積算時間、現像装置による現像回数、平均印字面積率(総画像形成ドット数を画像形成枚数で除したもの等〕のうち少なくとも一つに応じて交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を、該現像剤が静電潜像現像のための正規帯電量に帯電するように制御することが可能であり、そうすることで、現像に供する現像剤を適正に帯電させることができる。 When such a charging bias applying device is employed, factors that influence the charging property of the developer carried on the peripheral surface of the developing roller and conveyed to the developing region [ambient environmental conditions (particularly humidity), the accumulated driving time of the developing device, The offset potential difference of the AC charging bias voltage with respect to the AC developing bias voltage according to at least one of the number of times of development by the developing device and the average printing area ratio (e.g., the total number of image forming dots divided by the number of image forming sheets) The developer can be controlled to be charged to a regular charge amount for electrostatic latent image development, and by doing so, the developer to be used for development can be appropriately charged.
前記バイアス制御部は、現像ローラ周面上に担持されて現像領域へ搬送される現像剤の帯電性を左右する要因のうち少なくとも一つに応じて、前記現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧のちう少なくとも一方を、交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を、該現像剤が静電潜像現像のための正規帯電量に帯電するように制御するものとしてもよい。 The bias control unit is configured to apply an AC developing bias voltage from the developing bias applying device according to at least one of factors affecting the chargeability of the developer carried on the circumferential surface of the developing roller and conveyed to the developing region. , At least one of the AC charging bias voltages from the charging bias applying device, and the offset potential difference of the AC charging bias voltage with respect to the AC developing bias voltage so that the developer is charged to a normal charging amount for developing an electrostatic latent image. It is good also as what controls.
また、前記供給バイアス印加装置は、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流供給バイアス電圧を前記現像剤供給部材に印加するものとしてもよい。 The supply bias applying device is an AC supply bias voltage whose phase is synchronized with the AC development bias voltage, and provides an offset potential difference with respect to the AC development bias voltage in a phase on at least one of the plus side and the minus side. The AC supply bias voltage may be applied to the developer supply member.
本発明に係る現像装置は、前記現像ローラ周面上に担持され、前記現像領域へ搬送される現像剤を摩擦帯電させつつ薄層に規制する規制部材を備えていてもよい。或いは、前記荷電部材がかかる規制部材を兼ねていてもよい。 The developing device according to the present invention may include a regulating member that regulates a thin layer while frictionally charging the developer carried on the circumferential surface of the developing roller and conveyed to the developing area. Alternatively, the charging member may also serve as a regulating member.
前記交流現像バイアス電圧、前記交流荷電バイアス電圧及び前記交流供給バイアス電圧のそれぞれの電圧波形については、本発明の課題を解決し得る様々の波形を採用できるが、例えば、矩形波を挙げることができる。すなわち、前記交流現像バイアス電圧、前記交流荷電バイアス電圧及び交流供給バイアス電圧のそれぞれが矩形波電圧である例を挙げることができる。 As the voltage waveforms of the AC developing bias voltage, the AC charging bias voltage, and the AC supply bias voltage, various waveforms that can solve the problems of the present invention can be adopted. For example, a rectangular wave can be cited. . That is, an example in which each of the AC developing bias voltage, the AC charging bias voltage, and the AC supply bias voltage is a rectangular wave voltage can be given.
「現像剤入れ替わり促進要因」としては、(1) 交流荷電バイアス電圧の交流現像バイアス電圧に対するオフセット電位差、(2) 現像剤入れ替えを積極的に行わせてもよいタイミング(代表例として、非画像形成時)、(3) 環境条件(特に相対湿度) 等である。 “Developer replacement facilitating factors” include (1) offset potential difference of AC charging bias voltage with respect to AC developing bias voltage, and (2) timing when developer switching may be actively performed (typically, non-image formation (3) Environmental conditions (especially relative humidity).
このような「現像剤入れ替わり促進要因」に基づく前記バイアス制御部による制御例を以下記す。
(1)オフセット電位差に基づく供給バイアス制御
前記荷電バイアス印加装置が、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であり、
前記バイアス制御部は、前記現像バイアス印加装置及び前記荷電バイアス印加装置のうち少なくとも一方を制御することで、前記交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を制御可能であり、前記現像剤入れ替わり促進要因として該オフセット電位差を採用し、該オフセット電位差に応じて、前記現像剤供給部材に印加される交流供給バイアス電圧を現像剤入れ替わり促進に向け制御する。
An example of control by the bias control unit based on such a “developer replacement promotion factor” will be described below.
(1) Supply Bias Control Based on Offset Potential Difference The charging bias application device is an AC charging bias voltage whose phase is synchronized with the AC developing bias voltage, and the AC developing is performed at least on one phase of the plus side and the minus side. AC charging bias voltage with offset potential difference to bias voltage can be applied,
The bias control unit can control an offset potential difference of an AC charging bias voltage with respect to the AC developing bias voltage by controlling at least one of the developing bias applying device and the charging bias applying device, and the developer replacement. The offset potential difference is adopted as an accelerating factor, and the AC supply bias voltage applied to the developer supplying member is controlled in accordance with the offset potential difference to promote the developer replacement.
(2)画像形成時のオフセット電位差に基づく供給バイアス制御
前記荷電バイアス印加装置が、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であり、
前記バイアス制御部は、現像装置が画像形成時であるときの前記交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差に応じて、現像装置が非画像形成時であるときの前記現像剤供給部材に印加される交流供給バイアス電圧を現像剤入れ替わり促進に向け制御する。
この制御は、既述の本発明に至るまでの表1の知見に基づいている。
(2) Supply bias control based on offset potential difference at the time of image formation The charging bias application device is an AC charging bias voltage whose phase is synchronized with the AC developing bias voltage, and a phase on at least one side of the plus side and the minus side AC charging bias voltage having an offset potential difference with respect to the AC developing bias voltage can be applied to
The bias control unit applies the developer supply member when the developing device is not forming an image according to the offset potential difference of the AC charging bias voltage with respect to the AC developing bias voltage when the developing device is during image formation. The applied AC supply bias voltage is controlled to promote the developer change.
This control is based on the knowledge of Table 1 up to the present invention described above.
(3)画像形成時か否かによる荷電バイアス制御
前記荷電バイアス印加装置が、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であり、
前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として、現像装置の非画像像形時を採用し、該非画像形成時には、該交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を現像剤入れ替わり促進に向け制御する。
(3) Charging bias control depending on whether or not an image is formed The charging bias applying device is an AC charging bias voltage whose phase is synchronized with the AC developing bias voltage, and has a phase on at least one of the plus side and the minus side. An AC charging bias voltage having an offset potential difference with respect to the AC developing bias voltage can be applied,
The bias control unit adopts a non-image image form of the developing device as the developer replacement promotion factor, and promotes the developer replacement by offsetting the offset potential difference of the AC charging bias voltage with respect to the AC developing bias voltage during the non-image formation. Control.
(4)画像形成時か否かによる供給バイアス制御
前記供給バイアス印加装置は、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流供給バイアス電圧を前記現像剤供給部材に印加可能であり、
前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として、現像装置の非画像形成時を採用し、該非画像形成時には、前記交流現像バイアス電圧に対する交流供給バイアス電圧のオフセット電位差を該現像剤入れ替わり促進に向け制御する。
(4) Supply bias control depending on whether or not the image is formed The supply bias applying device is an AC supply bias voltage whose phase is synchronized with the AC development bias voltage, and is set to a phase on at least one side of the plus side and the minus side. AC supply bias voltage having an offset potential difference with respect to the AC development bias voltage can be applied to the developer supply member,
The bias control unit adopts a non-image forming time of the developing device as the developer replacement promoting factor, and at the time of non-image forming, the offset potential difference of the AC supply bias voltage with respect to the AC developing bias voltage is promoted to the developer switching. Control.
(5)現像ローラと現像剤供給部材間の電位差の実効値の極性制御
前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として現像装置の非画像形成時を採用し、該非画像形成時における、前記現像ローラと前記現像剤供給部材間の電位差の実効値の極性を、現像装置画像形成時の極性とは異ならせる。
(5) Polarity control of effective value of potential difference between developing roller and developer supply member The bias control unit adopts a non-image forming time of the developing device as the developer replacement promoting factor, and the non-image forming time The polarity of the effective value of the potential difference between the developing roller and the developer supply member is made different from the polarity at the time of developing device image formation.
(6)環境条件による制御
前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として環境条件を採用し、該環境条件に応じて、前記現像ローラと前記現像剤供給部材間の電位差を現像剤入れ替わりが促進されるように異ならせる。
環境条件としては、特に相対湿度を挙げることができる、相対湿度が低い環境条件では、現像剤の帯電性が良好であるから、現像ローラ上の現像剤入れ替わり性が悪化する。
(6) Control by environmental conditions The bias control unit adopts environmental conditions as the developer replacement promotion factor, and the potential difference between the developing roller and the developer supply member can be changed according to the environmental conditions. Different to be promoted.
Examples of the environmental condition include a relative humidity. In an environmental condition where the relative humidity is low, the chargeability of the developer is good, and therefore the developer changeability on the developing roller is deteriorated.
次に、前記現像バイアス印加装置、荷電バイアス印加装置及び供給バイアス印加装置の例を示す。
すなわち、前記現像バイアス印加装置、荷電バイアス印加装置及び供給バイアス印加装置は、該三つのバイアス印加装置に共通の交流バイアス電源を含んでおり、
該交流バイアス電源の出力端に少なくとも第1抵抗素子、第1ダイオード及び第1直流電源がこの順序で直列接続されているとともに、少なくとも第2抵抗素子、第2ダイオード及び第2直流電源がこの順序で直列接続されており、
該交流バイアス電源の出力端、該第1抵抗素子と第1ダイオードの間に設けた接続接点及び該第2抵抗素子と第2ダイオードの間に設けた接続接点のうち、いずれかが前記現像ローラの接続接点とされ、残りの二つのうちいずれかが前記荷電部材の接続接点とされ、残り一つが前記現像剤供給部材の接続接点とされており、前記バイアス制御部は、該第1直流電源及び第2直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する。
Next, examples of the developing bias applying device, the charging bias applying device, and the supply bias applying device are shown.
That is, the developing bias applying device, the charging bias applying device, and the supply bias applying device include an AC bias power source common to the three bias applying devices,
At least the first resistance element, the first diode, and the first DC power supply are connected in series in this order to the output terminal of the AC bias power supply, and at least the second resistance element, the second diode, and the second DC power supply are in this order. Are connected in series,
Any one of an output terminal of the AC bias power source, a connection contact provided between the first resistance element and the first diode, and a connection contact provided between the second resistance element and the second diode is the developing roller. One of the remaining two is a connection contact for the charging member, and the other is a connection contact for the developer supply member, and the bias control unit is configured to connect the first DC power source. The developer switching acceleration is controlled by controlling the output voltage of at least one of the second DC power supply.
さらに、以下に具体例を挙げる。
(1)前記第1及び第2の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記現像剤供給部材の接続接点とされ、前記第1抵抗素子と第1ダイオードの間に前記現像ローラの接続接点が設けられており、前記第2抵抗素子と第2ダイオードの間に前記荷電部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第1直流電源及び第2直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御する。
Furthermore, specific examples are given below.
(1) The first and second resistance elements are connected to the AC bias power supply output terminal via a Zener diode, and the output terminal of the AC bias power supply is a connection contact of the developer supply member, A connecting contact of the developing roller is provided between the first resistance element and the first diode, and a connecting contact of the charging member is provided between the second resistance element and the second diode, and the bias control The unit controls the output voltage of at least one of the first DC power supply and the second DC power supply.
(2)前記第2の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記現像ローラの接続接点とされ、前記第1抵抗素子と第1ダイオードの間に前記荷電部材の接続接点が設けられており、前記第2抵抗素子と第2ダイオードの間に前記現像剤供給部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第1直流電源及び第2直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する。 (2) The second resistance element is connected to the AC bias power supply output terminal via a Zener diode, and the output terminal of the AC bias power supply is a connection contact of the developing roller, A connecting contact of the charging member is provided between the first diodes, a connecting contact of the developer supply member is provided between the second resistance element and the second diode, and the bias control unit includes: By controlling the output voltage of at least one of the first DC power supply and the second DC power supply, the developer replacement facilitation is controlled.
(3)前記第2の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記荷電部材の接続接点とされ、前記第1抵抗素子と第1ダイオードの間に前記現像ローラの接続接点が設けられており、前記第2抵抗素子と第2ダイオードの間に前記現像剤供給部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第1直流電源及び第2直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する。 (3) The second resistance element is connected to the AC bias power supply output terminal via a Zener diode, and the output terminal of the AC bias power supply serves as a connection contact of the charging member. A connection contact of the developing roller is provided between the first diodes, a connection contact of the developer supply member is provided between the second resistance element and the second diode, and the bias control unit includes: By controlling the output voltage of at least one of the first DC power supply and the second DC power supply, the developer replacement facilitation is controlled.
これらバイアス印加装置は、現像バイアス電源を利用したものであり、それだけ安価に提供できる。
本発明は、以上説明した、本発明に係る現像装置を搭載した画像形成装置も提供する。 この画像形成装置は、本発明に係る現像装置を搭載してあることで、現像剤を静電潜像の現像のための適切な帯電量に帯電させることができ、それだけ、カブリの発生を抑制しつつ、良好に静電潜像の現像を行って高画質の画像を形成できる。
These bias applying devices use a developing bias power source, and can be provided at a lower cost.
The present invention also provides an image forming apparatus equipped with the developing device according to the present invention described above. Since this image forming apparatus is equipped with the developing device according to the present invention, the developer can be charged to an appropriate charge amount for developing the electrostatic latent image, and the occurrence of fog is suppressed accordingly. However, it is possible to form a high-quality image by developing the electrostatic latent image satisfactorily.
以上説明したように本発明によると、像担持体上に形成される静電潜像を現像ローラ上に担持させた現像剤を用いて現像する現像装置であって、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える現像装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, a developing device for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier using a developer carried on a development roller, which is carried on the development roller. It is possible to provide a developing device that can promote the replacement of the developer, suppress the adhesion of the overcharged developer to the developing roller, and develop the electrostatic latent image satisfactorily.
また本発明によると、像担持体上に形成される静電潜像を現像ローラ上に担持させた現像剤を用いて現像して画像形成する画像形成装置であって、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行って高画質の画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, there is also provided an image forming apparatus for forming an image by developing an electrostatic latent image formed on an image bearing member using a developer carried on a developing roller. An image forming apparatus that can promote the replacement of the developer and suppress the excessively charged developer from adhering to the developing roller, and can develop a high-quality image by developing the electrostatic latent image as well. Can be provided.
図1は本発明に係る現像装置の1例を備えた画像形成装置例を示している。
図1の画像形成装置P1は一成分現像剤(ここでは負帯電性のトナーt)を用いて反転現像によりモノクロ画像を形成するプリンタであり、ドラム型の感光体100を備えている。感光体100は負帯電性の感光体である。感光体100の周囲には帯電装置200、現像装置300、転写ローラ400、クリーナ500及びイレーサ600がこの順序で配置されている。感光体100の下方には画像露光装置700が、転写ローラ400の図上右側に定着装置800が設けられている。
FIG. 1 shows an example of an image forming apparatus provided with an example of a developing device according to the present invention.
The image forming apparatus P1 in FIG. 1 is a printer that forms a monochrome image by reversal development using a one-component developer (here, negatively chargeable toner t), and includes a drum-type photoreceptor 100. The photoconductor 100 is a negatively chargeable photoconductor. Around the photoreceptor 100, a charging device 200, a developing device 300, a transfer roller 400, a cleaner 500, and an eraser 600 are arranged in this order. An image exposure device 700 is provided below the photoconductor 100, and a fixing device 800 is provided on the right side of the transfer roller 400 in the drawing.
このプリンタによると、次のようにして画像形成される。すなわち、感光体100が図中時計方向に回転駆動され、該感光体表面が帯電装置200により一様に負の所定電位(ここでは例えば−500V)に帯電される。その帯電域に画像露光装置700から原稿画像に応じた露光が施され、それにより感光体100上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体の回転により現像装置300に臨む現像領域へ移行し、該現像領域において現像装置300により反転現像され、可視トナー像となる。この可視トナー像は感光体の回転により転写ローラ400に臨む転写領域へ送られる。 According to this printer, an image is formed as follows. That is, the photosensitive member 100 is rotated in the clockwise direction in the drawing, and the surface of the photosensitive member is uniformly charged to a predetermined negative potential (here, for example, −500 V) by the charging device 200. The charged area is exposed according to the original image from the image exposure apparatus 700, whereby an electrostatic latent image is formed on the photoreceptor 100. The electrostatic latent image moves to a developing area facing the developing device 300 by the rotation of the photosensitive member, and is reversely developed by the developing device 300 in the developing area to become a visible toner image. This visible toner image is sent to the transfer area facing the transfer roller 400 by the rotation of the photosensitive member.
一方、図示省略の記録媒体(記録紙等)供給部から、記録媒体Sがタイミングローラ対TRへ搬送される。タイミングローラ対TRは、感光体上のトナー像の移動に合わせて記録媒体Sを感光体100と転写ローラ400との間(転写領域)へ搬送する。
かくして、感光体100上のトナー像が転写ローラ400により記録媒体Sに転写される。記録媒体Sは、ひきつづき、定着装置800へ搬送され、転写されたトナー像がそこで記録媒体S上に加熱定着される。
On the other hand, the recording medium S is conveyed from the recording medium (recording paper or the like) supply unit (not shown) to the timing roller pair TR. The timing roller pair TR conveys the recording medium S between the photoconductor 100 and the transfer roller 400 (transfer region) in accordance with the movement of the toner image on the photoconductor.
Thus, the toner image on the photoreceptor 100 is transferred to the recording medium S by the transfer roller 400. The recording medium S is subsequently conveyed to the fixing device 800 where the transferred toner image is heated and fixed on the recording medium S.
なお、画像形成装置P1の各可動部分は図示省略の駆動装置により、所定のタイミングで回転駆動等される。帯電装置200には感光体表面の帯電にあたり、図示省略の電源から帯電用電圧が印加される。転写ローラ400にはトナー像の転写にあたり、図示省略の電源から転写電圧が印加される。
現像装置300について以下にさらに詳述する。
Each movable part of the image forming apparatus P1 is rotationally driven at a predetermined timing by a driving device (not shown). A charging voltage is applied to the charging device 200 from a power supply (not shown) when charging the surface of the photoreceptor. When the toner image is transferred to the transfer roller 400, a transfer voltage is applied from a power supply (not shown).
The developing device 300 will be described in further detail below.
図1に示すように、現像装置300は、現像ローラ301を備えている。現像ローラ301は現像装置ケース302に回転可能に支持されて、一部がケース302から外側へ露出し、感光体100に僅かな間隙をおいて臨んでいる。ケース302内には、現像剤供給領域(トナーt供給領域)におてい現像ローラ301に現像剤供給部材303が接触配置されており、その背後に現像剤攪拌部材304が配置されている。現像剤供給部材303は本例ではローラの形態のものである。現像剤供給部材303及び現像剤攪拌部材304はいずれもケース302に回転可能に支持されている。 As shown in FIG. 1, the developing device 300 includes a developing roller 301. The developing roller 301 is rotatably supported by the developing device case 302, and a part of the developing roller 301 is exposed to the outside from the case 302 and faces the photoconductor 100 with a slight gap. In the case 302, a developer supply member 303 is disposed in contact with the developing roller 301 in a developer supply region (toner t supply region), and a developer stirring member 304 is disposed behind the developer supply member 303. The developer supply member 303 is in the form of a roller in this example. Both the developer supply member 303 and the developer stirring member 304 are rotatably supported by the case 302.
ケース302内には、さらに、ケース302に片持ち支持されて現像ローラ301に圧接されたブレード状の現像剤規制部材305と、ケース302に片持ち支持されて現像ローラ301に、規制部材305よりは弱く圧接されたブレード状の荷電部材306が設けられている。 In the case 302, a blade-like developer regulating member 305 that is cantilevered and supported by the case 302 and pressed against the developing roller 301, and a developing roller 301 that is cantilevered and supported by the case 302 from the regulating member 305. Is provided with a blade-like charging member 306 which is weakly pressed.
現像ローラ301の上側部分とケース302との間はシール部材307が配置されて現像剤漏れが防止されており、現像ローラ301の下側部分とケース302との間からの現像剤漏れは、前記規制部材305にて防止されている。 A seal member 307 is disposed between the upper portion of the developing roller 301 and the case 302 to prevent developer leakage. The developer leakage from between the lower portion of the developing roller 301 and the case 302 It is prevented by the regulating member 305.
図2に示すように、現像ローラ301には現像バイアス印加装置B1が、荷電部材306には荷電バイアス印加装置B2が、現像剤供給部材303には供給バイアス印加装置B3が、それぞれ接続されている。 As shown in FIG. 2, the developing roller 301 is connected to the developing bias applying device B1, the charging member 306 is connected to the charging bias applying device B2, and the developer supplying member 303 is connected to the supplying bias applying device B3. .
現像バイアス印加装置B1は、本例では、出力電圧が−400Vの直流電源DCoと、ピークツーピーク電圧Vppが1800V、デューティ40%(デューティー比2/3)の矩形波電圧を出力する交流電源AC1とを直列接続した交流バイアス電源PW1の出力端に、ツエナダイオードtd1を介して抵抗素子r1、ダイオードd1及び出力可変の直流電源DC1をこの順序で直列接続したものである。現像ローラ301は抵抗素子r1とダイオードd1の間に接続され、交流現像バイアス電圧V1(図3参照)が印加される。 In this example, the developing bias applying device B1 is an AC power supply AC1 that outputs a DC power supply DCo having an output voltage of −400V and a rectangular wave voltage having a peak-to-peak voltage Vpp of 1800V and a duty of 40% (duty ratio 2/3). Are connected in series in this order to the output terminal of the AC bias power supply PW1 connected in series with each other through the Zener diode td1 through the resistor element r1, the diode d1, and the variable output DC power supply DC1. The developing roller 301 is connected between the resistance element r1 and the diode d1, and an AC developing bias voltage V1 (see FIG. 3) is applied.
荷電バイアス印加装置B2は、交流バイアス電源PW1の出力端に、ツエナダイオードtd1を介して抵抗素子r2、ダイオードd2及び出力可変の直流電源DC2をこの順序で直列接続したものである。荷電部材306は抵抗素子r2とダイオードd2の間に接続され、交流荷電バイアス電圧V2(図3参照)が印加される。 In the charging bias application device B2, a resistance element r2, a diode d2, and a variable output DC power source DC2 are connected in series in this order to the output terminal of the AC bias power source PW1 via a Zener diode td1. The charging member 306 is connected between the resistance element r2 and the diode d2, and an AC charging bias voltage V2 (see FIG. 3) is applied.
供給バイアス印加装置B3は、交流バイアス電源PW1をそのまま採用している。現像剤供給部材303は電源PW1の出力端に接続され、交流供給バイアス電圧V3(図3参照)が印加される。 The supply bias applying device B3 adopts the AC bias power supply PW1 as it is. The developer supply member 303 is connected to the output terminal of the power source PW1, and is supplied with an AC supply bias voltage V3 (see FIG. 3).
印加装置B1、B2及びB3はそれらに共通の交流バイアス電源PW1を採用しているので、それだけ安価に済む。また、共通の交流バイアス電源PW1を採用しているので、現像バイアス電圧V1、荷電バイアス電圧V2、供給バイアス電圧V3は、いずれも位相が同期する。
印加装置B1、B2の直流電源DC1、DC2の出力電圧はバイアス制御部CTにより制御可能である。図3(A)は、バイアス制御部CTの制御下における画像形成時の各バイアスの波形例を示しており、図3(B)は非画像形成時の各バイアスの波形例を示している。
Since the application devices B1, B2, and B3 employ the AC bias power supply PW1 common to them, the cost can be reduced accordingly. Further, since the common AC bias power supply PW1 is employed, the phases of the developing bias voltage V1, the charging bias voltage V2, and the supply bias voltage V3 are all synchronized.
The output voltages of the DC power supplies DC1 and DC2 of the applying devices B1 and B2 can be controlled by the bias control unit CT. 3A shows a waveform example of each bias during image formation under the control of the bias control unit CT, and FIG. 3B shows a waveform example of each bias during non-image formation.
図3(A)に示す画像形成時の例では、制御部CTにより直流電源DC1の出力電圧が+500Vに、直流電源DC2の出力電圧が+400Vに制御され、荷電バイアス電圧V2のプラス側位相の、現像バイアス電圧V1に対する、マイナス方向へのオフセット電位差Vdが100Vとなっている。なお、抵抗素子r1、r2のそれぞれによるオフセット電圧値は100Vである。 In the example at the time of image formation shown in FIG. 3A, the output voltage of the DC power source DC1 is controlled to + 500V and the output voltage of the DC power source DC2 is controlled to + 400V by the control unit CT, and the positive phase of the charging bias voltage V2 is An offset potential difference Vd in the negative direction with respect to the developing bias voltage V1 is 100V. The offset voltage value by each of the resistance elements r1 and r2 is 100V.
かかるオフセット電位差Vdにより荷電部材306にてトナーtを帯電させることができる。電位差Vdが大きくなるとトナー帯電量が増加し、電位差Vdが小さくなるとトナー帯電量が低下する。かくして、トナーの帯電性を左右する要因に応じて、オフセット電位差Vdを制御してトナー帯電量を制御できる。 The toner t can be charged by the charging member 306 by the offset potential difference Vd. When the potential difference Vd increases, the toner charge amount increases, and when the potential difference Vd decreases, the toner charge amount decreases. In this way, the toner charge amount can be controlled by controlling the offset potential difference Vd in accordance with a factor that affects the chargeability of the toner.
オフセット電位差Vdが大きくなって、トナー帯電量が増加してくると、トナーtは現像ローラ301から離れがたくなってくる。そこで、オフセット電位差Vdが、予め実験等により定めておいた所定値以上の場合には、供給バイアス電圧V3のプラス側位相の電圧値を大きくして、現像ローラ301から現像剤供給部材303の方へ負帯電性トナーtが移行し易くすることで、現像ローラ301上のトナーの入れ替わり性を向上させることができる。逆に、オフセット電位差Vdが、前記所定値より小さいときには、トナー帯電量も小さいので、供給バイアス電圧V3のプラス側位相の電圧値を低く抑えておいてもよい。 As the offset potential difference Vd increases and the toner charge amount increases, the toner t becomes difficult to separate from the developing roller 301. Therefore, when the offset potential difference Vd is equal to or greater than a predetermined value determined in advance through experiments or the like, the voltage value of the positive side of the supply bias voltage V3 is increased so that the developer supply member 303 moves from the developing roller 301 to the developer supply member 303. By making it easier for the negatively chargeable toner t to move, the toner replacement property on the developing roller 301 can be improved. Conversely, when the offset potential difference Vd is smaller than the predetermined value, the toner charge amount is also small, so the voltage value of the positive side phase of the supply bias voltage V3 may be kept low.
図2に示す回路構成のもとでは、オフセット電位差Vdを大きくすると、相対的に、プラス側供給バイアス電圧値V3cが大きくなり、オフセット電位差Vdを小さくすると、相対的に、プラス側供給バイアス電圧値V3cが小さくなる。
トナー入れ替わり促進のための、オフセット電位差Vdに応じた供給バイアス電圧値の制御は、このように相対的になされてもよいし、供給バイアス電圧値を積極的に制御できる、後述する、他の回路例等においては、供給バイアス電圧値をオフセット電位差Vdに応じて積極的に制御してもよい。
Under the circuit configuration shown in FIG. 2, when the offset potential difference Vd is increased, the positive supply bias voltage value V3c is relatively increased, and when the offset potential difference Vd is decreased, the positive supply bias voltage value is relatively increased. V3c becomes smaller.
Control of the supply bias voltage value according to the offset potential difference Vd for promoting toner replacement may be relatively performed as described above, and other circuits, which will be described later, can positively control the supply bias voltage value. In an example, the supply bias voltage value may be positively controlled according to the offset potential difference Vd.
図4は、このようにオフセット電位差Vdの大きさに応じて、供給バイアス電圧値を変動させることで、現像ローラ301上のトナーの入れ替わり性を向上させる場合の、制御部CTによる制御を示している。
すなわち、オフセット電位差Vdが予め実験等により定めた所定値以上であると、プラス側の供給バイアス電圧値を予め定めた「大」に設定し、該所定値より小さいと、該供給バイアス電圧値を予め定めた「小」に設定する。
なお、オフセット電位差Vdの値は、制御部CTがオフセット電位差Vdを決定するための直流電源出力処理を行うので、制御部CTに記憶されており、制御部CT内で読みだせる。
FIG. 4 shows the control by the control unit CT in the case where the supply bias voltage value is changed in accordance with the magnitude of the offset potential difference Vd to improve the toner replacement property on the developing roller 301 in this way. Yes.
That is, if the offset potential difference Vd is greater than or equal to a predetermined value determined in advance through experiments or the like, the plus-side supply bias voltage value is set to a predetermined “large”, and if smaller than the predetermined value, the supply bias voltage value is Set to “small” in advance.
The value of the offset potential difference Vd is stored in the control unit CT and can be read out in the control unit CT because the control unit CT performs a DC power supply output process for determining the offset potential difference Vd.
図示は省略しているが、現像装置300が画像形成時であるときのオフセット電位差Vdに応じて、現像装置300が非画像形成時であるときの、現像剤供給部材303に印加する交流供給バイアス電圧V3のプラス側電圧値を現像剤入れ替わり促進に向け制御してもよい。
この制御は、既述の本発明に至るまでの表1の知見に基づいている。
Although not shown, an AC supply bias applied to the developer supply member 303 when the developing device 300 is not forming an image according to the offset potential difference Vd when the developing device 300 is forming an image. The positive voltage value of the voltage V3 may be controlled to promote the developer replacement.
This control is based on the knowledge of Table 1 up to the present invention described above.
再び図3(A)にもどって説明する。図3(A)に示す波形では、画像形成時、現像バイアス電圧V1、荷電バイアス電圧V2のマイナス側の電圧値は略同じであり、且つ、ツエナダイオードtd1により、供給バイアス電圧V3に対し、プラス側へオフセットされている。図3(A)の例では、現像バイアスV1及び供給バイアスV3のプラス側位相の電圧値は略同じである一方、供給バイアスV3のマイナス側位相は、現像バイアスV1に対し、相対的にマイナス側へオフセットされているので、それだけ、現像剤供給部材303から現像ローラ301へ負帯電性トナーtが供給され易くなっている。 Returning again to FIG. In the waveform shown in FIG. 3A, during image formation, the negative bias voltage values of the developing bias voltage V1 and the charging bias voltage V2 are substantially the same, and the zener diode td1 is positive with respect to the supply bias voltage V3. Is offset to the side. In the example of FIG. 3A, the positive side voltage values of the development bias V1 and the supply bias V3 are substantially the same, while the negative phase of the supply bias V3 is relatively negative with respect to the development bias V1. Therefore, the negatively chargeable toner t is easily supplied from the developer supply member 303 to the developing roller 301 accordingly.
図3(B)に示す非画像形成時の例では、制御部CTにより直流電源DC1の出力電圧が+200Vに、直流電源DC2の出力電圧が+200Vに制御され、オフセット電位差Vdは0Vとなるとともに、現像バイアスV1のプラス側位相の電圧値が下げられている。従って、荷電部材306によるトナー帯電は実質上なく、しかも、供給バイアスV3のプラス側位相の電圧値が、現像バイアスV1のプラス側位相の電圧値より相対的に増大しており、これらにより、現像ローラ301上の負帯電性トナーtが現像ローラ301から現像剤供給部材303へ移行し易くなっている。換言すれば、現像領域において現像で消費されずに戻ってきたトナーが、現像剤供給部材303のあるトナー供給領域において、供給されるトナーと入れ替わり易くなっている。 In the example at the time of non-image formation shown in FIG. 3B, the control unit CT controls the output voltage of the DC power supply DC1 to + 200V, the output voltage of the DC power supply DC2 to + 200V, the offset potential difference Vd becomes 0V, The voltage value of the positive side phase of the developing bias V1 is lowered. Accordingly, there is substantially no toner charging by the charging member 306, and the voltage value of the positive side phase of the supply bias V3 is relatively larger than the voltage value of the positive side phase of the developing bias V1. The negatively chargeable toner t on the roller 301 is easily transferred from the developing roller 301 to the developer supply member 303. In other words, the toner that has returned without being consumed in the development in the development region is easily replaced with the supplied toner in the toner supply region where the developer supply member 303 is provided.
なお、非画像形成時のトナー入れ替わり促進のための、供給バイアス電圧値の制御は、このように相対的になされてもよいし、供給バイアス電圧値を積極的に制御できる、後述する、他の回路例等においては、供給バイアス電圧値を現像バイアス電圧V1に応じて積極的に制御してもよい。 Note that the supply bias voltage value for promoting toner replacement during non-image formation may be relatively controlled as described above, and the supply bias voltage value can be positively controlled. In a circuit example or the like, the supply bias voltage value may be positively controlled according to the development bias voltage V1.
図5は、このように、画像形成時か否かに応じて、供給バイアス電圧V3のプラス側位相の、現像バイアス電圧V1に対するオフセット電位差Vd’(換言すれば、供給バイアスV3のプラス側の電圧値)を制御して、非画像形成時において現像ローラ301上のトナーの入れ替わり性を向上させる場合の、制御部CTによる制御を示している。 FIG. 5 shows an offset potential difference Vd ′ with respect to the development bias voltage V1 (in other words, a voltage on the plus side of the supply bias V3) in accordance with whether or not the image is formed. The control by the control unit CT in the case of improving the toner exchangeability on the developing roller 301 during non-image formation by controlling the value) is shown.
すなわち、この制御では、制御部CTは、図示省略の画像形成装置動作状況の検出部からの情報を読み込んで、画像形成時か否かを判断し、画像形成時であると、プラス側の供給バイアス電圧値を(相対的に)予め定めた「小」に設定して、現像ローラ301へトナーが供給され易くし、非画像形成時であると、プラス側の供給バイアス電圧値を(相対的に)予め定めた「大」に設定して、現像ローラ301上の負帯電性トナーが現像剤供給部材303の方へ放出され易くする。 In other words, in this control, the control unit CT reads information from the image forming apparatus operating state detection unit (not shown) to determine whether or not the image is being formed. The bias voltage value is set to (relatively) a predetermined “small” to facilitate the supply of toner to the developing roller 301, and when the non-image is formed, the positive supply bias voltage value is set to (relative). B) It is set to a predetermined “large” so that the negatively chargeable toner on the developing roller 301 is easily released toward the developer supply member 303.
また、非画像形成時には、オフセット電位差Vdを小さくして、トナー帯電量を低下させることで、現像ローラ301上のトナーの入れ替わり性を向上させることもできる。そこで、制御部CTは、図6に示すように、画像形成時か否かに応じて、オフセット電位差Vdを制御し、非画像形成時には、オフセット電位差Vdを小さく設定して、トナー入れ替わり性を向上させ、画像形成時には、オフセット電位差Vdを大きく設定して、トナー帯電量を増加させて現像に供給するようにしてもよい。 Further, at the time of non-image formation, the toner potential on the developing roller 301 can be improved by decreasing the offset potential difference Vd and reducing the toner charge amount. Therefore, as shown in FIG. 6, the control unit CT controls the offset potential difference Vd according to whether or not the image is formed, and sets the offset potential difference Vd to be small at the time of non-image formation to improve the toner replacement property. At the time of image formation, the offset potential difference Vd may be set large to increase the toner charge amount and supply it to development.
図7、図8は、制御部CTによる、トナー入れ替わり促進のための他の制御例を示している。
図7に示す制御では、
(1) 画像形成時には、荷電バイアス電圧V2のオフセット電位差が、予め実験等により定めた所定値より大きいときは、供給バイアスV3のプラス側位相の電圧値を、予め定めた「小」に設定して、現像ローラへのトナー供給を容易にし、該所定値以下であるときは、予め定めた「中間値」に設定し、
(2) 非画像形成時には、荷電バイアス電圧V2のオフセット電位差が、予め実験等により定めた所定値以下であるときは、供給バイアスV3のプラス側位相の電圧値を、前記「中間値」に設定し、そうでないときは、供給バイアスV3のプラス側位相の電圧値を、予め定めた「大」に設定する。
7 and 8 show other examples of control for promoting toner replacement by the control unit CT.
In the control shown in FIG.
(1) At the time of image formation, if the offset potential difference of the charging bias voltage V2 is larger than a predetermined value determined in advance through experiments or the like, the positive phase voltage value of the supply bias V3 is set to a predetermined “small”. The toner is easily supplied to the developing roller, and when it is less than or equal to the predetermined value, it is set to a predetermined “intermediate value”
(2) During non-image formation, if the offset potential difference of the charging bias voltage V2 is equal to or less than a predetermined value determined in advance through experiments or the like, the voltage value of the positive phase of the supply bias V3 is set to the “intermediate value”. If not, the positive side voltage value of the supply bias V3 is set to a predetermined “large”.
図8の制御では、図示省略の温湿度検出部から供給される相対湿度を読み出し、相対湿度が予め実験等により定めた所定値以上であるときは、トナーは帯電しにくいから、供給バイアスV3のプラス側位相の電圧値を、予め定めた「小」に設定して、現像ローラへのトナー供給を容易にし、該所定値より低いときは、トナーは帯電し易いから、供給バイアスV3のプラス側位相の電圧値を、予め定めた「大」に設定し、現像ローラ上のトナー入れ替わり性を向上させる。 In the control of FIG. 8, the relative humidity supplied from a temperature / humidity detection unit (not shown) is read, and when the relative humidity is equal to or higher than a predetermined value determined in advance through experiments or the like, the toner is difficult to be charged. The voltage value of the plus side phase is set to a predetermined “small” to facilitate the toner supply to the developing roller. When the voltage is lower than the predetermined value, the toner is easily charged, so the plus side of the supply bias V3 The voltage value of the phase is set to a predetermined “large” to improve the toner replacement property on the developing roller.
次に、現像装置300の回路構成の他の例について図9及び図10並びに図11及び図12を参照して説明する。
図9に示す回路は、図2に示す回路の場合と同じ交流バイアス電源PW1の出力端に抵抗素子r2、ダイオードd2及び直流電源DC2をこの順で接続して荷電バイアス印加装置とし、電源PW1の出力端にツエナダイオードtd2を介して抵抗素子r3、ダイオードd3及び直流電源DC3をこの順序で接続して供給バイアス印加装置とし、電源PW1を現像バイアス印加装置として用いるものである。
Next, another example of the circuit configuration of the developing device 300 will be described with reference to FIGS. 9, 10, 11, and 12.
The circuit shown in FIG. 9 is a charging bias applying device in which a resistor element r2, a diode d2, and a DC power source DC2 are connected in this order to the output terminal of the AC bias power source PW1 as in the circuit shown in FIG. A resistor element r3, a diode d3, and a DC power source DC3 are connected in this order via a Zener diode td2 to the output terminal to form a supply bias applying device, and a power source PW1 is used as a developing bias applying device.
現像ローラ301は、電源PW1の出力端に接続され、荷電部材306は抵抗素子r2とダイオードd2との間に接続され、現像剤供給部材303は抵抗素子r3とダイオードドd3の間に接続される。 The developing roller 301 is connected to the output end of the power source PW1, the charging member 306 is connected between the resistance element r2 and the diode d2, and the developer supply member 303 is connected between the resistance element r3 and the diode d3. .
この回路によると、例えば、図10に示すバイアス波形が得られる。
この回路によると、制御部CTの指示のもとに荷電バイアス電圧及び供給バイアス電圧をそれぞれ制御できる。現像バイアス電圧は、一定であるが、荷電バイアス電圧及び(又は)供給バイアス電圧を制御することで、それらに対し、相対的に制御できる。
According to this circuit, for example, the bias waveform shown in FIG. 10 is obtained.
According to this circuit, the charge bias voltage and the supply bias voltage can be controlled under the instruction of the control unit CT. The development bias voltage is constant, but can be controlled relatively by controlling the charge bias voltage and / or the supply bias voltage.
図11に示す回路は、図2に示す回路の場合と同じ交流バイアス電源PW1の出力端に抵抗素子r1、ダイオードd1’及び直流電源DC1’をこの順で接続して現像バイアス印加装置とし、電源PW1の出力端にツエナダイオードtd2を介して抵抗素子r3、ダイオードd3及び直流電源DC3をこの順序で接続して供給バイアス印加装置とし、電源PW1を荷電バイアス印加装置として用いるものである。 The circuit shown in FIG. 11 is connected to the output terminal of the same AC bias power supply PW1 as in the circuit shown in FIG. 2 in this order by connecting a resistor element r1, a diode d1 ′, and a DC power supply DC1 ′ in this order to form a developing bias applying device. The resistor r3, the diode d3, and the DC power source DC3 are connected in this order to the output terminal of the PW1 via the Zener diode td2, and the supply bias applying device is used, and the power source PW1 is used as the charging bias applying device.
現像ローラ301は、抵抗素子r1とダイオードd1’との間に接続され、荷電部材306は、電源PW1の出力端に接続され、現像剤供給部材303は、抵抗素子r3とダイオードドd3の間に接続される。 The developing roller 301 is connected between the resistance element r1 and the diode d1 ′, the charging member 306 is connected to the output end of the power source PW1, and the developer supply member 303 is connected between the resistance element r3 and the dioded d3. Connected.
この回路によると、例えば、図12に示すバイアス波形が得られる。
この回路によると、制御部CTの指示のもとに現像バイアス電圧及び供給バイアス電圧をそれぞれ制御できる。荷電バイアス電圧は、一定であるが、現像バイアス電圧及び(又は)供給バイアス電圧を制御することで、それらに対し、相対的に制御できる。
According to this circuit, for example, the bias waveform shown in FIG. 12 is obtained.
According to this circuit, the development bias voltage and the supply bias voltage can be controlled under the instruction of the control unit CT. The charging bias voltage is constant, but can be controlled relatively by controlling the developing bias voltage and / or the supply bias voltage.
図9、図11に示す回路構成を採用しても、前記と同様に、現像領域における現像で消費されずに現像ローラ310上に担持されてトナー給領域へ戻るトナーtと現像剤供給部材303により供給されるトナーtとの入れ替わり促進のために、トナー入れ替わり促進要因に応じて、現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御することができる。 Even if the circuit configurations shown in FIGS. 9 and 11 are employed, the toner t and the developer supply member 303 that are carried on the developing roller 310 and return to the toner supply area without being consumed by the development in the development area, as described above. In order to promote the replacement with the toner t supplied by the toner, the AC developing bias voltage from the developing bias applying device, the AC charging bias voltage from the charging bias applying device, and the supply bias applying device from the developing bias applying device according to the toner replacement promoting factor. At least one of the AC supply bias voltages can be controlled to promote the developer replacement.
以上説明した現像装置300では、トナー規制部材305と荷電部材306とを別々に設けたが、図13に示すように、荷電部材を兼ねるトナー規制部材305’を設け、これに交流荷電バイアス電圧を印加するようにしても構わない。
図13に示す現像装置300’は、荷電部材を兼ねるトナー規制部材305’を設けた点を除けば、図2に示す現像装置300と実質上同構造である。図2の装置における部分、部品と同じものについては、図2と同じ参照符号を付してある。図8の現像装置300’では、現像ローラ301の下側部分とケース302との間はトナー規制部材305’で閉じられている。
In the developing device 300 described above, the toner regulating member 305 and the charging member 306 are separately provided. However, as shown in FIG. 13, a toner regulating member 305 ′ also serving as a charging member is provided, and an AC charging bias voltage is applied thereto. You may make it apply.
The developing device 300 ′ shown in FIG. 13 has substantially the same structure as the developing device 300 shown in FIG. 2 except that a toner regulating member 305 ′ that also serves as a charging member is provided. The same reference numerals as those in FIG. 2 are assigned to the same parts and components in the apparatus of FIG. In the developing device 300 ′ in FIG. 8, the lower portion of the developing roller 301 and the case 302 are closed by a toner regulating member 305 ′.
以上説明した画像形成装置P1はモノクロ画像を形成する装置であったが、本発明に係る現像装置はカラー画像形成装置の現像装置にも適用できる。例えば、図14に示すタンデム型のフルカラー画像形成装置P2の各画像形成部の現像装置14や図15に示す4サイクル型のフルカラー画像形成装置P3の現像装置14Y等にも適用可能である。 The image forming apparatus P1 described above is an apparatus that forms a monochrome image, but the developing device according to the present invention can also be applied to a developing device of a color image forming apparatus. For example, the present invention can be applied to the developing device 14 of each image forming unit of the tandem type full-color image forming apparatus P2 shown in FIG. 14, the developing device 14Y of the four-cycle type full-color image forming apparatus P3 shown in FIG.
ここで図14、図15の画像形成装置P2、P3について説明しておく。
図14の画像形成装置P2は、駆動ローラ31とこれに対向するローラ32に巻き掛けられた無端転写ベルト4を有している。転写ベルト4は図示省略の駆動手段により回転駆動される駆動ローラ31により図中反時計方向(図中矢印方向)に回転駆動される。対向ローラ32には転写ベルト4上の2次転写残トナー等を清掃するクリーナCLが臨んでおり、駆動ローラ31には2次転写ローラ5が臨んでいる。2次転写ローラ5の上方には定着装置6が設置されている。
Here, the image forming apparatuses P2 and P3 in FIGS. 14 and 15 will be described.
The image forming apparatus P2 in FIG. 14 includes an endless transfer belt 4 wound around a driving roller 31 and a roller 32 facing the driving roller 31. The transfer belt 4 is rotationally driven in a counterclockwise direction (arrow direction in the figure) by a driving roller 31 that is rotationally driven by a driving means (not shown). The counter roller 32 faces a cleaner CL for cleaning secondary transfer residual toner and the like on the transfer belt 4, and the drive roller 31 faces the secondary transfer roller 5. A fixing device 6 is installed above the secondary transfer roller 5.
ローラ31、32の間には転写ベルト4に沿って、ローラ32から31に向けて、イエロー画像形成部Y、マゼンタ画像形成部M、シアン画像形成部C及びブラック画像形成部Kがこの順序で配置されている。
各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体11を備えており、該感光体の周囲に帯電装置12、画像露光装置13、現像装置14、1次転写ローラ2及び感光体上の1次転写残トナー等を除去するクリーナ15がこの順序で配置されている。1次転写ローラ2は転写ベルト4を間にして感光体11に対向している。
Between the rollers 31 and 32, the yellow image forming unit Y, the magenta image forming unit M, the cyan image forming unit C, and the black image forming unit K are arranged in this order along the transfer belt 4 from the rollers 32 to 31. Has been placed.
Each image forming unit includes a drum-type photoconductor 11 as an electrostatic latent image carrier, and a charging device 12, an image exposure device 13, a developing device 14, a primary transfer roller 2, and a photoconductor are disposed around the photoconductor. Cleaners 15 for removing primary transfer residual toner and the like on the body are arranged in this order. The primary transfer roller 2 faces the photoconductor 11 with the transfer belt 4 in between.
各画像形成部における現像装置14は、例えば、負帯電性トナーを採用するもので、感光体11上に形成される静電潜像を反転現像する。 The developing device 14 in each image forming unit employs, for example, negatively chargeable toner, and reversely develops the electrostatic latent image formed on the photoreceptor 11.
この画像形成装置によると、次のように画像形成がなされる。
先ず、最終的に形成されるべき画像に応じて、画像形成部Y、M、C及びKのうち少なくとも一つにおいて画像形成される。
画像形成部Y、M、C及びKのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Yにおいてイエロートナー像が形成され、これが転写ベルト4に1次転写される。
According to this image forming apparatus, an image is formed as follows.
First, an image is formed in at least one of the image forming portions Y, M, C, and K according to an image to be finally formed.
Taking a case where a full color image is formed using all of the image forming portions Y, M, C, and K as an example, first, a yellow toner image is formed in the yellow image forming portion Y, and this is primarily transferred onto the transfer belt 4. Is done.
すなわち、イエロー画像形成部Yにおいて、感光体11が図中時計方向に回転駆動され、帯電装置12にて感光体11表面が一様に所定電位に帯電せしめられ、該帯電域に画像露光装置13からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体11上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置14の現像バイアスが印加された現像ローラ141にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が1次転写ローラ2にて転写ベルト4上に転写される。 That is, in the yellow image forming portion Y, the photoconductor 11 is rotated in the clockwise direction in the drawing, and the surface of the photoconductor 11 is uniformly charged to a predetermined potential by the charging device 12, and the image exposure device 13 is placed in the charged area. Then, image exposure for yellow image is performed, and an electrostatic latent image for yellow is formed on the photoreceptor 11. This electrostatic latent image is developed by a developing roller 141 to which a developing bias of a developing device 14 having yellow toner is applied to become a visible yellow toner image, and the toner image is transferred onto the transfer belt 4 by the primary transfer roller 2. Transcribed.
同様にして、マゼンタ画像形成部Mにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト4に転写され、シアン画像形成部Cにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト4に転写され、ブラック画像形成部Kにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト4に転写される。 Similarly, a magenta toner image is formed in the magenta image forming unit M and transferred to the transfer belt 4, a cyan toner image is formed in the cyan image forming unit C and transferred to the transfer belt 4, and in the black image forming unit K. A black toner image is formed and transferred to the transfer belt 4.
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト4上に重ねて転写されるタイミング形成される。
かくして転写ベルト4上に形成された多重トナー像は転写ベルト4の回動により2次転写ローラ5へ向け移動する。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are formed at the timing when they are transferred onto the intermediate transfer belt 4 in an overlapping manner.
Thus, the multiple toner image formed on the transfer belt 4 moves toward the secondary transfer roller 5 by the rotation of the transfer belt 4.
一方、記録媒体Sが図示省略の記録紙供給部から引き出され、引き続きタイミングローラ対71、72により、ベルト4上の多重トナー像と同期をとって転写ベルト4と2次転写ローラ5との間に供給され、2次転写ローラ5にて該多重トナー像が記録媒体S上に2次転写される。その後記録媒体Sは定着装置6に通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Sに定着されて所定のカラー画像が記録媒体S上に形成される。さらにその後、記録媒体Sは機外へ排出される。 On the other hand, the recording medium S is pulled out from a recording paper supply unit (not shown), and is continuously synchronized with the multiple toner images on the belt 4 by the pair of timing rollers 71 and 72 between the transfer belt 4 and the secondary transfer roller 5. The secondary toner is secondarily transferred onto the recording medium S by the secondary transfer roller 5. Thereafter, the recording medium S is passed through the fixing device 6 where the multiple toner images are fixed on the recording medium S under heat and pressure, and a predetermined color image is formed on the recording medium S. Thereafter, the recording medium S is discharged out of the apparatus.
各画像形成部において1次転写後感光体11上に残留する1次転写残トナー等はクリーナ15により清掃除去される。また、2次転写後、転写ベルト4上に残留する2次転写残トナー等はクリーナCLにより清掃、回収される。 In each image forming unit, the primary transfer residual toner and the like remaining on the photoconductor 11 after the primary transfer is cleaned and removed by the cleaner 15. Further, after the secondary transfer, secondary transfer residual toner and the like remaining on the transfer belt 4 are cleaned and collected by the cleaner CL.
かかる各画像形成部の現像装置14として、本発明に係る現像装置を採用できる。交流現像バイアス電圧、交流荷電バイアス電圧、交流供給バイアス電圧等は、必要に応じ、各画像形成部ごとに定めればよい。 As the developing device 14 of each image forming unit, the developing device according to the present invention can be employed. An AC developing bias voltage, an AC charging bias voltage, an AC supply bias voltage, and the like may be determined for each image forming unit as necessary.
図15に示す画像形成装置P3は、ドラム型感光体110を有しており、その周囲には帯電装置120、イエロー現像装置14Y、マゼンタ現像装置14M、シアン現像装置14C及びブラック現像装置14K、さらに、転写ローラ20及びクリーナ150がこの順序で配置されている。 An image forming apparatus P3 shown in FIG. 15 includes a drum-type photosensitive member 110, and around it, a charging device 120, a yellow developing device 14Y, a magenta developing device 14M, a cyan developing device 14C, and a black developing device 14K. The transfer roller 20 and the cleaner 150 are arranged in this order.
感光体110の上方には画像露光装置130が配置されており、下方には無端転写ベルト40が配置されている。無端転写ベルト40は、駆動ローラ310、従動ローラ320及び330に巻き掛けられている。前記の転写ローラ20は転写ベルト40を間にして感光体110に対向配置されている。
駆動ローラ310の部分で転写ベルト40に2次転写ローラ50が臨設されており、その上方に定着装置60が配置されている。
An image exposure device 130 is disposed above the photoconductor 110, and an endless transfer belt 40 is disposed below. The endless transfer belt 40 is wound around a driving roller 310 and driven rollers 320 and 330. The transfer roller 20 is disposed to face the photoconductor 110 with the transfer belt 40 therebetween.
A secondary transfer roller 50 is provided on the transfer belt 40 at a portion of the driving roller 310, and a fixing device 60 is disposed above the secondary transfer roller 50.
この画像形成装置P3によると、四つの現像装置のうち少なくとも一つを用いて画像形成できる。四つの現像装置すべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、感光体110が図中時計方向に回転駆動され、帯電装置120にて感光体110表面が一様に所定電位に帯電せしめられ、該帯電域に画像露光装置130からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体110上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置14Yの現像バイアスが印加された現像ローラにて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が1次転写ローラ20にて転写ベルト40上に転写される。 According to the image forming apparatus P3, an image can be formed using at least one of the four developing devices. In the case of forming a full-color image using all four developing devices, for example, the photoconductor 110 is driven to rotate clockwise in the figure, and the surface of the photoconductor 110 is uniformly charged to a predetermined potential by the charging device 120. Then, the image exposure device 130 performs image exposure for the yellow image on the charged area, and an electrostatic latent image for yellow is formed on the photoreceptor 110. This electrostatic latent image is developed by a developing roller to which a developing bias of a developing device 14Y having yellow toner is applied to become a visible yellow toner image, and the toner image is transferred onto the transfer belt 40 by the primary transfer roller 20. Is done.
同様にして、マゼンタ現像装置14Mを用いてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト40に転写され、シアン現像装置14Cを用いてシアントナー像が形成されて転写ベルト40に転写され、ブラック現像装置14Kを用いてブラックトナー像が形成されて転写ベルト40に転写される。 Similarly, a magenta toner image is formed using the magenta developing device 14M and transferred to the transfer belt 40. A cyan toner image is formed using the cyan developing device 14C and transferred to the transfer belt 40, and the black developing device 14K. A black toner image is formed using the toner and transferred to the transfer belt 40.
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト40上に重ねて転写されるタイミング形成される。
かくして転写ベルト40上に形成された多重トナー像は転写ベルト40の回動により2次転写ローラ50へ向け移動する。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are formed at the timing when they are transferred onto the intermediate transfer belt 40 in an overlapping manner.
Thus, the multiple toner images formed on the transfer belt 40 are moved toward the secondary transfer roller 50 by the rotation of the transfer belt 40.
一方、記録媒体Sが図示省略の記録紙供給部から引き出され、引き続きタイミングローラ対710、720により、ベルト40上の多重トナー像と同期をとって転写ベルト40と2次転写ローラ50との間に供給され、2次転写ローラ50にて該多重トナー像が記録媒体S上に2次転写される。その後記録媒体Sは定着装置60に通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Sに定着されて所定のカラー画像が記録媒体S上に形成される。さらにその後、記録媒体Sは機外へ排出される。 On the other hand, the recording medium S is pulled out from a recording paper supply unit (not shown), and is continuously synchronized with the multiple toner images on the belt 40 by the timing roller pair 710 and 720 between the transfer belt 40 and the secondary transfer roller 50. The secondary toner is secondarily transferred onto the recording medium S by the secondary transfer roller 50. Thereafter, the recording medium S is passed through the fixing device 60 where the multiple toner images are fixed on the recording medium S under heat and pressure, and a predetermined color image is formed on the recording medium S. Thereafter, the recording medium S is discharged out of the apparatus.
各色トナー像形成において1次転写後感光体110上に残留する1次転写残トナー等はクリーナ150により清掃除去される。また、2次転写後、転写ベルト40上に残留する2次転写残トナー等は、2次転写終了後にベルト40に当接されるクリーナCL’により清掃される。 In the formation of each color toner image, the primary transfer residual toner remaining on the photoreceptor 110 after the primary transfer is cleaned and removed by the cleaner 150. Further, after the secondary transfer, secondary transfer residual toner or the like remaining on the transfer belt 40 is cleaned by a cleaner CL ′ that is in contact with the belt 40 after the secondary transfer is completed.
かかる各色の現像装置として、本発明に係る現像装置を採用できる。交流現像バイアス電圧、交流荷電バイアス電圧、交流供給バイアス電圧等は、必要に応じ、各画像形成部ごとに定めればよい。 As the developing device for each color, the developing device according to the present invention can be employed. An AC developing bias voltage, an AC charging bias voltage, an AC supply bias voltage, and the like may be determined for each image forming unit as necessary.
本発明は、像担持体上に形成される静電潜像の現像に供する現像剤の入れ替わり性を向上させること、ひいては、高画質の画像を形成することに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for improving the changeability of a developer used for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier, and thus for forming a high-quality image.
P1 画像形成装置
t トナー
100 感光体
200 帯電装置
300 現像装置
301 現像ローラ
302 現像装置ケース
303 現像剤供給ローラ
304 現像剤攪拌部材
305 現像剤規制部材
306 荷電部材
307 シール部材
B1 現像バイアス印加装置
B2 荷電バイアス印加装置
B3 供給バイアス印加装置
DCo 直流電源
AC1 交流電源
PW1 交流バイアス電源
V1 交流現像バイアス電圧
V2 交流荷電バイアス電圧
V3 交流供給バイアス電圧
Vd、Vd’ オフセット電位差
V3c 供給バイアス電圧値
r1、r2、r3 抵抗素子
d1、d1’、d2、d3 ダイオード
DC1、DC1’、DC2、DC3 直流電源
td1、td2 ツエナダイオード
CT 制御部
t トナー
400 転写ローラ
500 クリーナ
600 イレーサ
700 画像露光装置
800 定着装置
900 トナー補給装置
TR タイミングローラ対
S 記録媒体
td、td’ ツエナダイオード
r’ 抵抗素子
305’規制部材を兼ねる荷電部材
307’シール部材
P2 画像形成装置
Y イエロー画像形成部
M マゼンタ画像形成部
C シアン画像形成部
K ブラック画像形成部
11 感光体
12 帯電装置
13 画像露光装置
14 現像装置
141 現像ローラ
15 クリーナ
2 1次転写ローラ
31 駆動ローラ
32 対向ローラ
4 無端転写ベルト
CL クリーナ
5 2次転写ローラ
6 定着装置
P3 画像形成装置
110 感光体
120 帯電装置
14Y イエロー現像装置
14M マゼンタ現像装置
14C シアン現像装置
14K ブラック現像装置
20 転写ローラ
150 クリーナ
130 画像露光装置
40 無端転写ベルト
310 駆動ローラ
320、330 従動ローラ
50 2次転写ローラ
60 定着装置
P1 Image forming apparatus t Toner 100 Photoconductor 200 Charging device
300 developing device 301 developing roller 302 developing device case 303 developer supplying roller 304 developer stirring member 305 developer regulating member 306 charging member 307 seal member B1 developing bias applying device B2 charging bias applying device B3 supply bias applying device DCo DC power supply AC1 AC power supply PW1 AC bias power supply V1 AC developing bias voltage V2 AC charging bias voltage V3 AC supply bias voltage Vd, Vd ′ Offset potential difference V3c Supply bias voltage values r1, r2, r3 Resistive elements d1, d1 ′, d2, d3 Diode DC1, DC1 ′, DC2, DC3 DC power supply td1, td2 Zener diode CT control unit t toner
400 Transfer roller 500 Cleaner 600 Eraser 700 Image exposure device 800 Fixing device 900 Toner replenishing device TR Timing roller pair S Recording medium
td, td ′ Zener diode r ′ resistance element 305 ′ charging member 307 ′ sealing member also serving as a regulating member
P2 Image forming apparatus Y Yellow image forming section M Magenta image forming section C Cyan image forming section K Black image forming section 11 Photoconductor 12 Charging device 13 Image exposing device 14 Developing device 141 Developing roller 15 Cleaner 2 Primary transfer roller 31 Driving roller 32 Counter roller 4 Endless transfer belt CL Cleaner 5 Secondary transfer roller 6 Fixing device
P3 Image forming device 110 Photoconductor 120 Charging device 14Y Yellow developing device 14M Magenta developing device 14C Cyan developing device 14K Black developing device 20 Transfer roller 150 Cleaner 130 Image exposure device 40 Endless transfer belt 310 Drive roller 320, 330 Driven roller 50 Secondary Transfer roller 60 fixing device
Claims (14)
周面上に現像剤を担持して、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、
該現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給領域において該現像ローラに接触配置された現像剤供給部材と、
前記現像ローラ周面上に担持され、前記現像領域へ搬送される現像剤に接触して該現像剤に荷電するための荷電部材と、
前記現像ローラに、交流現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加装置と、
前記荷電部材に、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧を印加する荷電バイアス印加装置と、
前記現像剤供給部材に、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧を印加する供給バイアス印加装置と、
バイアス制御部とを備えており、
該バイアス制御部は、前記現像領域における現像で消費されずに前記現像ローラ周面上に担持されて前記現像剤供給領域へ戻る現像剤と前記現像剤供給部材により供給される現像剤との入れ替わり促進のために、現像剤入れ替わり促進要因に応じて、前記現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御することを特徴とする現像装置。 A developing device for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier using a developer;
A developing roller that carries a developer on the peripheral surface and conveys the electrostatic latent image on the image carrier to a developing region for developing;
A developer supplying member disposed in contact with the developing roller in a developer supplying region for supplying the developer to the developing roller;
A charging member that is carried on the peripheral surface of the developing roller and that contacts the developer conveyed to the developing area to charge the developer;
A developing bias applying device for applying an AC developing bias voltage to the developing roller;
A charging bias applying device that applies an AC charging bias voltage whose phase is synchronized with the AC developing bias voltage to the charging member;
A supply bias applying device for applying an AC supply bias voltage whose phase is synchronized with the AC development bias voltage to the developer supply member;
A bias control unit,
The bias controller replaces the developer carried on the peripheral surface of the developing roller and returned to the developer supply region without being consumed by the development in the development region, and the developer supplied by the developer supply member. For the promotion, at least one of an AC developing bias voltage from the developing bias applying device, an AC charging bias voltage from the charging bias applying device, and an AC supplying bias voltage from the supply bias applying device according to a developer replacement promoting factor. One of the developing devices is controlled to promote the replacement of the developer.
前記バイアス制御部は、前記現像バイアス印加装置及び前記荷電バイアス印加装置のうち少なくとも一方を制御することで、前記交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を制御可能であり、前記現像剤入れ替わり促進要因として該オフセット電位差を採用し、該オフセット電位差に応じて、前記現像剤供給部材に印加される交流供給バイアス電圧を現像剤入れ替わり促進に向け制御する請求項1記載の現像装置。 The charging bias applying device is an AC charging bias voltage whose phase is synchronized with the AC developing bias voltage, wherein an AC voltage having an offset potential difference with respect to the AC developing bias voltage is provided in at least one of the positive side and the negative side. A charge bias voltage can be applied,
The bias control unit can control an offset potential difference of an AC charging bias voltage with respect to the AC developing bias voltage by controlling at least one of the developing bias applying device and the charging bias applying device, and the developer replacement. The developing device according to claim 1, wherein the offset potential difference is adopted as an accelerating factor, and an AC supply bias voltage applied to the developer supply member is controlled in accordance with the offset potential difference to promote developer replacement.
該交流バイアス電源の出力端に少なくとも第1抵抗素子、第1ダイオード及び第1直流電源がこの順序で直列接続されているとともに、少なくとも第2抵抗素子、第2ダイオード及び第2直流電源がこの順序で直列接続されており、
該交流バイアス電源の出力端、該第1抵抗素子と第1ダイオードの間に設けた接続接点及び該第2抵抗素子と第2ダイオードの間に設けた接続接点のうち、いずれかが前記現像ローラの接続接点とされ、残りの二つのうちいずれかが前記荷電部材の接続接点とされ、残り一つが前記現像剤供給部材の接続接点とされており、前記バイアス制御部は、該第1直流電源及び第2直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する請求項1から9のいずれかに記載の現像装置。 The developing bias applying device, the charging bias applying device, and the supply bias applying device include an AC bias power source common to the three bias applying devices,
At least the first resistance element, the first diode, and the first DC power supply are connected in series in this order to the output terminal of the AC bias power supply, and at least the second resistance element, the second diode, and the second DC power supply are in this order. Are connected in series,
Any one of an output terminal of the AC bias power source, a connection contact provided between the first resistance element and the first diode, and a connection contact provided between the second resistance element and the second diode is the developing roller. One of the remaining two is a connection contact for the charging member, and the other is a connection contact for the developer supply member, and the bias control unit is configured to connect the first DC power source. 10. The developing device according to claim 1, wherein the developer replacement facilitation is controlled by controlling an output voltage of at least one of the second DC power source and the second DC power source.
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