【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像装置に関し、特に、進行波電界を用いて現像剤を搬送する機構を利用する現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスにおいては、現像領域への現像剤の搬送に現像ローラを使用し、常に一定の現像剤量を現像領域に供給している。ところが、現像剤の使用期間が長くなるにつれ現像剤が劣化し、濃度低下や画像かすれといった問題が発生する。特に、カラー画像においては１色の現像特性が低下しただけでも色再現性が低下して画質不良を起こしやすい。
【０００３】
このような問題を解決するために、現像バイアス電流を検出し、その検出結果に応じて現像装置におけるドクターギャップを変化させ、トナー供給量を変化させることにより、適正な現像条件を維持する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１１９５２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現像装置のドクターギャップを変化させてトナー供給量を可変とする方法では、ドクターブレードを動作させる必要があるため、ドクターブレードを動作させるカムと専用のモーターが必要となり、装置が複雑化・大型化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、装置の複雑化・大型化を招くことなく、比較的簡単な方法で現像領域に搬送する現像剤の量を調整することができ、常に適正な現像特性を保持することが可能な現像装置の提供と、そのような特徴をもつ現像装置を備え、常に良好なカラー画像形成を実現することが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像装置は、カラー画像を形成する画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像剤を保持・供給する現像装置であって、基材上に所定の間隔をあけて複数配列された電極を有し、それら電極に多相交流電圧を印加することにより形成される進行波電界によって現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送するように構成されているとともに、前記現像領域に搬送する現像剤の量を変化させることが可能であることを特徴としている。
【０００８】
本発明の現像装置において、像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤の量を変化させる具体的な手段としては、▲１▼前記電極に印加する多相交流電圧の周波数を変化させることによって前記現像領域に搬送する現像剤量を変化させる方法、▲２▼前記電極に印加する多相交流電圧の電圧値を変化させることによって前記現像領域に搬送する現像剤量を変化させる方法、▲３▼前記電極に供給する現像剤量を変化させることによって前記現像領域に搬送する現像剤量を変化させる方法が挙げられる。
【０００９】
本発明の画像形成装置は、少なくとも１つの像担持体と、前記した特徴をもつ現像装置、すなわち像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤の量が可変である現像装置を備えていることによって特徴づけられる。
【００１０】
本発明の画像形成装置において、前記像担持体上の一部に各色の現像剤量をそれぞれ検出するための現像剤量検出領域を設定するとともに、その現像剤量検出領域上に現像された各色の現像剤量をそれぞれ検出する検出手段を設け、その検出手段にて検出された現像剤量に基づいて、前記現像領域に搬送する各色の現像剤量を上記した▲１▼〜▲３▼の方法にて変化させるように構成することが好ましい。
【００１１】
具体的には、前記検出手段にて検出された現像剤量が、あらかじめ規定された量よりも少ない場合には、像担持体上に形成された静電潜像を現像する工程が開始される前に、前記現像領域に搬送する現像剤量を多くし、逆に、前記検出手段にて検出された現像剤量が、あらかじめ規定された量よりも多い場合には、像担持体上に形成された静電潜像を現像する工程が開始される前に、前記現像領域に搬送する現像剤量を少なくする。
【００１２】
このような現像剤搬送量の調整を行うことにより、使用環境条件あるいは現像剤劣化にかかわらず、各色の現像特性を常に一定に保持することができる結果、常に良好なカラー画像を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置において、前記検出手段にて検出された現像剤量が、あらかじめ規定された量に達していない場合には、現像剤が寿命に達したことを示す情報を液晶パネル等に出力するように構成すれば、現像剤の交換時期をユーザーに正確に知らせることができる。
【００１４】
本発明の画像形成装置において、前記現像剤量検出領域を像担持体上における転写材（記録用紙）の通過領域外に設定しておけば、転写材の有無にかかわらず任意のタイミングで現像剤量をモニタすることができるので、常に良好なカラー画像を得ることができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置において、前記現像剤量検出領域を像担持体上における転写材（記録用紙）の通過領域内に設定し、像担持体への印字データの書き込み工程が開始される前に、上記した現像領域への現像剤の搬送量調整を終了するように構成してもよい。この場合、例えば、ウォームアップの時間などを利用して現像剤の搬送量の調整することで、装置の大きさを特別に大きくすることなく、長期にわたって良好なカラー画像を得ることができる。
【００１６】
ここで、本発明は、複数の感光体ドラムと、複数の現像装置とを有し、転写材（記録用紙）上で現像剤の重ね合せを行うことによりカラー画像を形成する、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に適用することができる。
【００１７】
また、本発明は、１つの感光体ドラム（像担持体）と、複数の現像装置と、１つの中間転写体とから構成され、その中間転写体上で現像剤の重ね合せを行うことによりカラー画像を形成する方式の画像形成装置に適用することができる。
【００１８】
さらに、本発明は、１つの感光体ドラム（像担持体）と、複数の現像装置と、転写材（記録用紙）を保持すべく構成された転写材保持手段とからなり、その転写材保持手段上に保持された転写材上で現像剤の重ね合せを行うことによりカラー画像を形成する方式の画像形成装置に適用することができる。
【００１９】
そして、いずれの方式の画像形成装置においても、前記した特徴をもつ現像装置を備えることで、常に色再現性に優れた良好なカラー画質を容易な手段で得ることができるとともに、現像剤の長寿命化をはかることができるので、長期にわたって良好なカラー画像形成を実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明の画像形成装置の実施形態の構成を模式的に示す側面図である。
【００２２】
図１に示す画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、記録用紙（シート）に対して多色及び単色の画像を形成する画像形成装置であって、露光ユニット１ａ〜１ｄ、現像装置２ａ〜２ｄ、感光体ドラム３ａ〜３ｄ、帯電器５ａ〜５ｄ、クリーナユニット４ａ〜４ｄ、転写搬送ベルトユニット８、定着ユニット１３、用紙搬送路Ｓ、給紙トレイ１０、及び、排紙トレイ１５，１８などによって構成されている。
【００２３】
画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、図１に示すように、露光ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、現像装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、帯電器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、クリーナユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、各色（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられており、各色（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に対応する４つの画像ステーションＳＴａ，ＳＴｂ，ＳＴｃ，ＳＴｄが構成されている。なお、各符号の「ａ」がブラック、「ｂ」がシアン、「ｃ」がマゼンタ、「ｄ」がイエローにそれぞれ対応している。
【００２４】
感光体ドラム３ａ〜３ｄは、画像形成装置１００のほぼ中心部に配置されている。
【００２５】
帯電器５ａ〜５ｄは、感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、チャージャー型の帯電器が用いられている。なお、チャージャー型のほか、接触方式のローラ型やブラシ型の帯電器を用いてもよい。
【００２６】
露光ユニット１ａ〜１ｄは、入力される画像データに応じて帯電された感光体ドラム３ａ〜３ｄを露光することにより、その各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。露光ユニット１ａ〜１ｄには、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドや、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）が用いられている。
【００２７】
現像装置２ａ〜２ｄは、それぞれの感光体ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された静電潜像を、各色（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の現像剤Ｄ（トナー）により顕像化するものである。クリーナユニット４ａ〜４ｄは、現像・画像転写後における感光体ドラム３ａ〜３ｄ上の表面に残留した現像剤Ｄを除去・回収するものである。
【００２８】
転写搬送ベルトユニット８は、感光体ドラム３ａ〜３ｄの下方に配置されている。転写搬送ベルトユニット８は、転写ベルト７、転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７３、転写ベルト従動ローラ７２，７４、転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、及び、転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。これら転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７３、転写ローラ６ａ〜６ｄ及び転写ベルト従動ローラ７２，７４は、転写ベルト７を張架し、転写ベルト７を矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。
【００２９】
転写ローラ６ａ〜６ｄは、転写ベルトユニット８のハウジングの転写ローラ取付部（図示せず）に回転可能に支持されており、感光体ドラム３ａ〜３ｄ上の現像剤像（以下、トナー像という）を、転写ベルト７上に吸着されて搬送される記録用紙に転写するための転写バイアスを与えるものである。
【００３０】
転写ベルト７は、感光体ドラム３ａ〜３ｄに接触するように設けられており、各感光体ドラム３ａ〜３ｄに形成された各色のトナー像を記録用紙に順次重ねて転写することによって、カラーのトナー像（多色トナー像）を形成する。転写ベルト７は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００３１】
感光体ドラム３ａ〜３ｄから記録用紙へのトナー像の転写は、転写ベルト７の裏側に接触している転写ローラ６によって行われる。転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（現像剤Ｄの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。
【００３２】
転写ローラ６ａ〜６ｄは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）にて覆われている。この導電性の弾性材により、記録用紙に対して均一に高電圧を印加することができる。なお、本実施形態では、転写電極として転写ローラ６ａ〜６ｄを使用しているが、それ以外にブラシなどを用いてもよい。
【００３３】
また、各感光体ドラム３ａ〜３ｄとの接触により転写ベルト７に付着した現像剤Ｄは、記録用紙の裏面を汚す原因となるので、転写ベルトクリーニングユニット９によって除去・回収されるように設定されている。
【００３４】
転写ベルトクリーニングユニット９には、転写ベルト７に接触するクリーニングブレード９ａが設けられており、そのクリーニングブレード９ａが接触する部位（画像形成ステーションＳＴｃと画像形成ステーションＳＴｄとの間の下方部位）の転写ベルト７は、裏側から転写ベルト従動ローラ７４によって支持されている。
【００３５】
給紙トレイ１０は、画像形成に使用する記録用紙を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成装置１００の画像形成部の下側に設けられている。また、画像形成装置１００の側部に設けられている排紙トレイ１５は、画像形成済みの記録用紙をフェイスアップで載置するためのトレイである。画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１８は、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで載置するためのトレイである。
【００３６】
画像形成装置１００には、給紙トレイ１０の記録用紙を転写搬送ユニット８や定着ユニット１３を経由させて排紙トレイ１８に送るための略「Ｓ」の字形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５及び排紙トレイ１８までの用紙搬送路Ｓには、ピックアップローラ１１、レジストローラ１２、定着ユニット１３、搬送方向切換えガイド１４、記録用紙を搬送する搬送ローラ１７等が配されている。
【００３７】
搬送ローラ１７は、記録用紙の搬送を促進・補助する小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１１は、給紙トレイ１０から記録用紙を１枚毎に用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラであり、給紙トレイ１０の端部に設けられている。
【００３８】
搬送方向切換えガイド１４は、画像形成装置１００の側面カバー１６に回転可能に設けられており、図１の実線で示す状態から破線で示す状態にすることにより、搬送路Ｓの途中から記録用紙を分離して排紙トレイ１５に記録用紙を排出できるようになっている。一方、図１の実線で示す状態の場合には、記録用紙は、定着ユニット１３と側面カバー１６と搬送方向切換えガイド１４との間に形成される搬送部Ｓ′（用紙搬送路Ｓの一部）を通り上部の排紙トレイ１８に排出される。
【００３９】
レジストローラ１２は、用紙搬送路Ｓを搬送されている記録用紙を一旦保持するものであり、感光体ドラム３ａ〜３ｄ上のトナー像を記録用紙に良好に多重転写できるように、感光体ドラム３ａ〜３ｄの回転にあわせて、記録用紙をタイミングよく搬送する機能を有している。すなわち、レジストローラ１２は、レジスト前検知スイッチ（図示せず）の出力した検知信号に基づいて、各感光体ドラム３ａ〜３ｄ上のトナー像の先端を記録用紙における画像形成範囲の先端に合わせるように、記録用紙を搬送するように設定されている。
【００４０】
定着ユニット１３は、ヒートローラ１３ａ及び加圧ローラ１３ｂ等を備えている。それらヒートローラ１３ａ及び加圧ローラ１３ｂは、記録用紙を挟んで回転するようになっている。
【００４１】
ヒートローラ１３ａは、温度検出器（図示せず）からの信号に基づいて制御部（図示せず）によって、所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ１３ｂとともに記録用紙を熱圧着することにより、記録用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、記録用紙に対して熱定着させる。
【００４２】
なお、多色トナー像の定着後の記録用紙は、搬送ローラ１７によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１８上に排出されるようになっている。
【００４３】
次に、本実施形態の現像装置２ａ〜２ｄ（以下、現像装置２という）を図２を参照しながら説明する。
【００４４】
現像装置２は、筐体２０、ミキシングパドル２１、現像剤搬送部材２２、現像剤供給部材２３、ベルト部材２４、現像剤回収部材２５、ベルト駆動部材２６、圧接力付与部材２７、ベルト張力付与部材２８などによって構成されており、現像剤搬送部材２２に多相交流電源３１及び現像バイアス直流電源３２が接続されている。
【００４５】
筐体２０は、現像剤Ｄを内部に収容しており、また、必要に応じて現像装置２を構成する部材を支持する。
【００４６】
ミキシングパドル２１は、筐体２０内に収容されている現像剤Ｄを攪拌する攪拌機である。
【００４７】
現像剤搬送部材２２は、上方へ若干傾斜する緩やかな曲面を形成しており、感光体ドラム３ａ〜３ｄ（図１）の現像領域に対向するように配置される。なお、図２では、現像剤搬送部材２２として緩やかな曲面形状のものを示しているが、現像剤搬送部材２２の形状は、これに限定されるものではなく、例えば、半円弧形状または略平面形状であっても構わない。
【００４８】
また、現像剤搬送部材２２が上記配置を保持できるように、現像剤Ｄを搬送する表面の反対側である裏面に、現像剤搬送部材２２を支持する支持部材２９が設けられている。この支持部材２９は筐体２０に固定されている。支持部材２９の材料は、特に限定されるものではなく、例えば、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ：アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂等を挙げることができる。
【００４９】
ベルト部材２４は、現像剤搬送部材２２の現像剤Ｄを搬送する側の表面を覆うように配置されている。
【００５０】
ベルト駆動部材２６は、ローラ状であり、ベルト部材２４の内周面に接触するように配置されている。ベルト駆動部材２６は、図示しない駆動機構によって所定の周速度をもって回転する。ベルト部材２４を駆動する速度は、現像剤Ｄの搬送速度に対して、ほぼ静止していると見做すことができるレベルに制御されるのが好ましく、例えば、現像剤Ｄの搬送速度に対して１／１０〜１／１００程度に設定される。
【００５１】
現像剤Ｄの搬送速度は、例えば、赤外線センサを２つ設け、各々で現像剤Ｄが到達した時間を検知する方法、あるいは高速ビデオカメラを用いて測定する方法を採用すればよい（例えばＩＳ＆Ｔｓ ＮＩＰ １５：１９９９ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｐ．２６２−２６５ 参照）。
【００５２】
ベルト部材２４は、現像剤搬送部材２２の帯電を防止し、また、現像剤搬送部材２２への現像剤Ｄの固着を防止する。ベルト部材２４の材料としては、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、ＰＴＦＥ（ ポリテトラフルオロエチレン） 等の有機絶縁材料や、シリコン、イソプレン、ブタジエン等のゴム材料などを挙げることできる。また、ベルト部材２４の厚みは、現像剤搬送部材２２の後述する電極間ピッチλ（図３）にもよるが、５μｍ〜２００μｍ、好ましくは１０μｍ〜１００μｍがよい。
【００５３】
ベルト駆動部材２６としては、ＳＵＳ（ステンレス）または鉄等の金属ローラ部材や、これらを芯金にしてその表面にゴム、フィルム、スポンジ等の部材を被覆したものを用いることができる。
【００５４】
ベルト張力付与部材２８は、現像剤搬送部材２２の裏面側に設けられ、ベルト部材２４の内周面に接触しており、ベルト部材２４が回転するときのみ適切な圧接力を付与する。ベルト張力付与部材２８についても、ベルト駆動部材２６と同様に、ＳＵＳまたは鉄などの金属ローラ部材や、これを芯金にしてその表面にゴム、フィルムやスポンジ等の部材を被覆したものを挙げることができる。また、ベルト張力付与部材２８の形状は、ローラ状だけでなく、板状あるいは角状であってもよい。
【００５５】
ベルト張力付与部材２８には、ベルト駆動部材２６に対して加圧当接させるための加圧手段（図示せず）が設けられていてもよい。その加圧手段としては、例えば板ばねやコイルばね等、押付け力を付与できるものを挙げることができる。
【００５６】
さらに、ベルト張力付与部材２８の回転機構としては、ベルト部材２４との接触による従動回転機構、ギヤまたはプーリーとベルトにてベルト駆動部材２６の駆動源に連結する連結駆動機構などを挙げることができる。また、ベルト張力付与部材２８には別の駆動源を設けてもよい。
【００５７】
現像剤搬送部材２２の上流側（現像剤Ｄの搬送方向Ｃの上流側）の端部付近には、ベルト部材２４の表面上を搬送される現像剤Ｄを供給する現像剤供給部材２３が設けられている。一方、現像剤搬送部材２２の下流側（現像剤Ｄの搬送方向Ｃの下流側）の端部付近には、ベルト部材２４の表面の現像剤Ｄを筐体２０内部に回収するための現像剤回収部材２５が設けられている。
【００５８】
なお、図２に示す実施形態では、現像剤供給部材２３及び現像剤回収部材２５が、いずれも、ベルト部材２４の表面に回転可能に接触している形態としているが、これに限定されるものではなく、非接触の形態や、回転しない形態であってもよい。
【００５９】
現像剤供給部材２３は、筐体２０内に収容されている現像剤Ｄを現像剤搬送部材２２に供給するための供給ローラである。現像剤供給部材２３の材質としては特に限定されるものではないが、例えば、シリコン、ウレタン、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン共重合体）等のソリッドゴム、発泡ゴムなどを挙げることができる。また、カーボンブラックやイオン導電剤を添加することによって導電性を付与（電圧印加も可能）して、現像剤供給部材２３と現像剤搬送部材２２との接触圧力、及び、現像剤供給部材２３に印加する電圧値を適切な値に設定し、現像剤供給部材２３に現像剤Ｄを帯電させる機能を付加するようにしてもよい。
【００６０】
また、図２に示すように、現像剤供給部材２３の前段に、例えば薄板状のブレード部材３０（材料としては、現像剤供給部材２３と同じものが使用可能）を設け、現像剤Ｄを帯電させるようにしてもよい。
【００６１】
現像剤回収部材２５は、感光体ドラム３ａ〜３ｄ（図１）上の静電潜像の現像に寄与しなかった現像剤Ｄを回収して、筐体２０内に戻すためのものであり、その材質は、特に限定されないが、例えば、現像剤供給部材２３と同様のものを使用することができる。
【００６２】
現像剤搬送部材２２は、電界カーテン作用によりベルト部材２４上の現像剤Ｄを搬送するものであり、図３に示すように、絶縁層からなる基材２２ｂ上に、電界カーテン作用を発生させる進行波発生電極２２ａが、４本を一組として複数組が順次連続して配設されている。進行波発生電極２２ａは、感光体ドラム３ａ〜３ｄの幅に略等しい長さであり、略等間隔に並べられている。この現像剤搬送部材２２の表面側は表面保護層２２ｃによって覆われている。
【００６３】
これらの進行波発生電極２２ａに多相交流電源３１から多相の交流電圧が印加されることにより、現像剤搬送部材２２の表面に平行となる方向（図２のＣ方向）に電界カーテンが発生し、この電界カーテンの作用によって、現像剤Ｄを各感光体ドラム３ａ〜３ｄの現像領域まで搬送するようになっている。
【００６４】
現像剤搬送部材２２の具体例を挙げると、例えば、基材２２ｂ：ポリイミド（厚さ２５μｍ）、進行波発生電極２２ａ：銅（厚さ１８μｍ）、表面保護層２２ｃ：ポリイミド（厚さ２５μｍ）といった構成を挙げることができる。
【００６５】
進行波発生電極２２ａは、約５０ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）〜３００ｄｐｉ、すなわち約５００μｍ〜８５μｍのピッチの間隔を保って互いに平行に配置されており、幅４０μｍ〜２５０μｍ程度の微小電極となっている。
【００６６】
なお、この実施形態では、４本の進行波発生電極２２ａを１組とし、これら各組の進行波発生電極２２ａに対して、例えば、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような電圧波形の電圧つまり等角度ずつ位相が異なる４相の交流電圧を印加し、進行波発生電極２２ａ上に進行波電界を形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば３本の進行波発生電極を１組として３相の交流電圧を印加するようにしてもよい。
【００６７】
上記電圧波形は電圧波形は正弦波や台形波などでもよく、電圧値の範囲としては１００Ｖ〜３ｋＶ程度が好ましい。また、周波数の範囲としては、１００Ｈｚ〜５ｋＨｚが好ましい。ただし、これらの電圧値及び周波数については、進行波発生電極２２ａの形状、現像剤Ｄの搬送速度、現像剤Ｄの使用材料などによって適正値を設定すればよく、特に限定されるものではない。
【００６８】
そして、本発明の実施形態の特徴部分は、以上の現像装置２において、像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤Ｄの搬送量を変化させる点にある。その具体的な実施形態を以下に説明する。
【００６９】
＜実施形態１＞
この実施形態では、図５に示すように、進行波発生電極２２ａに印加する多相の交流電圧の周波数を変化させ、現像領域に搬送する現像剤Ｄの量を変化させるところに特徴がある。
【００７０】
具体的には、印加交流電圧の周波数のセンター値を３ｋＨｚとし、現像剤Ｄの搬送量を多くする場合には印加交流電圧の周波数を４ｋＨｚに設定し、現像剤Ｄの搬送量を少なくする場合には印加交流電圧の周波数を２ｋＨｚに設定する。なお、現像剤Ｄの搬送を停止する場合、印加交流電圧の周波数を０Ｈｚとすればよい。
【００７１】
＜実施形態２＞
この実施形態では、図６に示すように、進行波発生電極２２ａに印加する多相の交流電圧の電圧値を変化させ、現像領域に搬送する現像剤Ｄの量を変化させるところに特徴がある。
【００７２】
具体的には、印加交流電圧の電圧値のセンター値を１．５ｋＶとし、現像剤Ｄの搬送量を多くする場合には印加交流電圧の電圧値を２ｋＶに設定し、現像剤Ｄの搬送量を少なくする場合には印加交流電圧の電圧値を１ｋＶに設定する。なお、現像剤Ｄの搬送を停止する場合、印加交流電圧の電圧値を０Ｖとすればよい。
【００７３】
＜実施形態３＞
この実施形態では、前記した現像装置２のベルト部材２４の表面上に現像剤Ｄを供給する、現像剤供給部材２３の現像剤供給量を変化させることで、現像領域に搬送する現像剤量を変化させるところに特徴がある。
【００７４】
具体的には、現像剤供給部材２３（供給ローラ）の回転数を可変とし、現像剤Ｄの搬送量を多くする場合には現像剤供給部材２３の回転数を速くし、現像剤Ｄの搬送量を少なくする場合には現像剤供給部材２３の回転数を遅くする。なお、現像剤Ｄの搬送を停止する場合、現像剤供給部材２３の回転を停止して現像剤搬送部材２２への現像剤Ｄの供給を停止すればよい。
【００７５】
＜他の実施形態＞
図７は本発明の画像形成装置の他の実施形態の構成を模式的に示す側面図である。図８はその実施形態の印字動作の流れを表すフローチャートである。
【００７６】
この実施形態では、図７に示すように、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の記録用紙（転写材）が通過する領域外に、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに現像される現像剤量を検出するための現像剤量検出領域Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄを設定している点、及び、その各現像剤量検出領域Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄに対向する位置に、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に現像された現像剤量をそれぞれ検出する現像剤量検出手段３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを設けている点に特徴がある。なお、その他の構成は、図１に示した実施形態と基本的に同じである。なお、現像剤量検出手段としては、公知の検出手段、例えば特開平５−２３２７６９号公報に開示されている検出手段（光センサ）などが挙げられる。
【００７７】
この実施形態では、印字動作開始後、記録用紙が搬送される前に、現像剤量検出領域Ｆａ〜Ｆｄに現像剤Ｄを現像し、現像剤量検出手段３０ａ〜３０ｄにて感光体ドラム３ａ〜３ｄ上の現像剤量を検出する。その現像剤量の検出結果に基づいて、感光体ドラム３ａ〜３ｄと対向する現像領域に搬送する各色の現像剤量をそれぞれ変化させる。
【００７８】
具体的には、図８に示すように、現像剤量検出手段３０ａ〜３０ｄによる現像剤量の検出結果を、あらかじめ規定した規定量と比較して現像剤量が適量であるか否かを判別し（ステップＮ１）、現像剤量の検出結果が規定量よりも少ない場合は現像領域に搬送する現像剤量を多くする（ステップＮ２）。逆に、現像剤量の検出結果が規定量よりも多い場合には現像領域に搬送する現像剤量を少なくする（ステップＮ３）。そして、現像剤量が適量であるときに現像領域に現像剤を搬送する（ステップＮ４）。
【００７９】
このようにして、現像領域への現像剤Ｄの搬送量を制御（調整）することにより、使用環境条件あるいは現像剤劣化にかかわらず、各色の現像特性を常に一定に保持することができ、常に良好なカラー画質を確保することができる。
【００８０】
また、この実施形態において、各現像剤量検出領域Ｆａ〜Ｆｄに現像される現像剤量が、複数回の調整を行った後においても規定量に達しない場合には、現像剤が寿命に達したことを示す情報を液晶パネル等の出力装置に表示するようにしてもよい。
【００８１】
なお、図７の実施形態では、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上における記録用紙（転写材）の通過領域外に、現像剤量検出領域Ｆａ〜Ｆｄを設定しているが、これに替えて、現像剤量検出領域Ｆａ〜Ｆｄを、感光体ドラム３ａ〜３ｄ上における記録用紙の通過領域内の任意の場所に設定してもよい。この場合、例えば、ウォームアップの時間など、感光体ドラム３ａ〜３ｄへの印字データの書き込み工程が始まる前に、前記した現像剤Ｄの搬送量の調整を完了させることで、装置の大きさを特別に大きくすることなく、感光体ドラム３ａ〜３ｄ上の現像剤量を検出することができる。
【００８２】
ここで、以上の各実施形態では、複数の感光体ドラムと複数の現像装置とを有し、記録用紙（転写材）上で現像剤Ｄの重ね合せを行うことによりカラー画像を形成する、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に、本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、１つの感光体ドラム（像担持体）と、複数の現像装置と、１つの中間転写体とから構成され、その中間転写体上で現像剤の重ね合せを行うことによりカラー画像を形成する方式の画像形成装置にも適用できる。また、１つの感光体ドラム（像担持体）と、複数の現像装置と、記録用紙（転写材）を保持すべく構成された転写材保持手段とからなり、その転写材保持手段上に保持された記録用紙（転写材）上で現像剤の重ね合せを行うことによりカラー画像を形成する方式の画像形成装置にも本発明は適用できる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置によれば、現像剤搬送部材の進行波発生電極に印加する多相交流電圧の周波数や電圧値などを変化させることにより、像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤の量を変化させることができるので、現像剤の搬送量を現像に適正な量に制御することが可能となり、常に適正な現像特性を保持することができる。また、特別な機構を設けることなく、比較的簡単な方法で現像領域に搬送する現像剤の量を制御することができるので、装置の複雑化・大型化を招くことなく、上記した効果を達成することができる。
【００８４】
本発明の画像形成装置によれば、前記した特徴をもつ現像装置、すなわち像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤の量が可変である現像装置を備えているので、使用環境条件あるいは現像剤劣化にかかわらず、各色の現像特性を常に一定に保持することが可能となり、常に良好なカラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の実施形態の構成を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の現像装置の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】現像剤搬送部材の構成を模式的に示す図である。
【図４】進行波発生電極に印加する４相の交流電圧の波形を示す波形図である。
【図５】本発明の実施形態において進行波発生電極に印加する交流電圧の波形を示す波形図である。
【図６】本発明の実施形態において進行波発生電極に印加する交流電圧の波形を示す波形図である。
【図７】本発明の画像形成装置の他の実施形態の構成を模式的に示す側面図である。
【図８】図７の実施形態の印字動作の流れを表すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 画像形成装置
２（２ａ〜２ｄ） 現像装置
３ａ〜３ｄ 感光体ドラム（像担持体）
ＳＴａ〜ＳＴｄ 画像形成ステーション
２０ 筐体
２１ ミキシングパドル
２２ 現像剤搬送部材
２２ａ 進行波発生電極
２２ｂ 基材
２２ｃ 表面保護層
２３ 現像剤供給部材
２４ ベルト部材
２５ 現像剤回収部材
２６ ベルト駆動部材
２７ 圧接力付与部材
２８ ベルト張力付与部材
２９ 支持部材
３０ａ〜３０ｄ 現像剤量検出手段
３１ 多相交流電源
３２ 現像バイアス直流電源
Ｄ 現像剤
Ｆａ〜Ｆｄ 現像剤量検出領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device for developing an electrostatic latent image formed on a latent image carrier using a developer, and in particular, a developing device using a mechanism for transporting the developer using a traveling wave electric field, And an image forming apparatus provided with the developing device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic process, a developing roller is used to transport a developer to a developing area, and a constant amount of the developer is always supplied to the developing area. However, as the period of use of the developer becomes longer, the developer deteriorates, and problems such as a decrease in density and blurring of an image occur. In particular, in a color image, even if the development characteristic of one color is reduced, the color reproducibility is reduced and image quality is likely to be deteriorated.
[0003]
In order to solve such a problem, a method of detecting a developing bias current, changing a doctor gap in a developing device according to a result of the detection, and changing a toner supply amount to maintain appropriate developing conditions has been proposed. It has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-119520
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the method of changing the toner supply amount by changing the doctor gap of the developing device, it is necessary to operate the doctor blade, so that a cam for operating the doctor blade and a dedicated motor are required, and the device becomes complicated. There was a problem of being larger.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to adjust the amount of the developer to be conveyed to the developing area by a relatively simple method without causing the apparatus to be complicated and large. The object of the present invention is to provide a developing device capable of always maintaining appropriate developing characteristics, and to provide an image forming device equipped with a developing device having such characteristics and capable of always realizing good color image formation. And
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The developing device of the present invention is a developing device for holding and supplying a developer for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier in an image forming apparatus for forming a color image, wherein a predetermined A plurality of electrodes are arranged at an interval, and the developer is conveyed to a developing area facing the image carrier by a traveling wave electric field formed by applying a polyphase AC voltage to the electrodes. And the amount of developer conveyed to the developing area can be changed.
[0008]
In the developing device of the present invention, specific means for changing the amount of the developer conveyed to the developing region facing the image carrier include: (1) changing the frequency of the multi-phase AC voltage applied to the electrodes. (2) a method of changing the amount of the developer to be conveyed to the developing region by changing a voltage value of a polyphase AC voltage applied to the electrode; (2) a method of changing the amount of the developer to be conveyed to the developing region; 3) A method of changing the amount of developer to be conveyed to the developing area by changing the amount of developer supplied to the electrode.
[0009]
The image forming apparatus according to the present invention includes at least one image carrier and a developing device having the above-described characteristics, that is, a developing device in which the amount of the developer to be conveyed to a developing area facing the image carrier is variable. It is characterized by:
[0010]
In the image forming apparatus of the present invention, a developer amount detection region for detecting a developer amount of each color is set on a part of the image carrier, and each color developed on the developer amount detection region is set. Detecting means for detecting the amount of developer of each color is provided. Based on the amount of developer detected by the detecting means, the amount of developer of each color to be conveyed to the developing area is set in the above (1) to (3). It is preferable to configure so as to change by a method.
[0011]
Specifically, when the amount of the developer detected by the detection unit is smaller than a predetermined amount, a step of developing the electrostatic latent image formed on the image carrier is started. Before increasing the amount of the developer to be conveyed to the developing area, and conversely, when the amount of the developer detected by the detecting means is larger than a predetermined amount, the developer is formed on the image carrier. Before the step of developing the developed electrostatic latent image is started, the amount of the developer conveyed to the developing area is reduced.
[0012]
By performing such adjustment of the amount of the developer transported, the development characteristics of each color can be kept constant regardless of the use environment condition or the deterioration of the developer, so that a good color image can always be obtained. .
[0013]
In the image forming apparatus of the present invention, when the amount of the developer detected by the detection unit does not reach a predetermined amount, information indicating that the life of the developer has reached a liquid crystal panel. And the like, it is possible to accurately inform the user of the timing of replacing the developer.
[0014]
In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, if the developer amount detection area is set outside the area where the transfer material (recording paper) passes on the image carrier, the developer amount can be determined at an arbitrary timing regardless of the presence or absence of the transfer material. Since the amount can be monitored, a good color image can always be obtained.
[0015]
In the image forming apparatus of the present invention, the developer amount detection area is set in a passage area of a transfer material (recording paper) on the image carrier, and before the step of writing print data to the image carrier is started. Alternatively, the adjustment of the transport amount of the developer to the developing area may be completed. In this case, for example, a good color image can be obtained for a long period of time without specially increasing the size of the apparatus by adjusting the transport amount of the developer using the warm-up time or the like.
[0016]
Here, the present invention has a plurality of photosensitive drums and a plurality of developing devices, and forms a color image by superimposing a developer on a transfer material (recording paper). The present invention can be applied to an image forming apparatus.
[0017]
Further, the present invention includes one photosensitive drum (image carrier), a plurality of developing devices, and one intermediate transfer member, and performs color development by superposing a developer on the intermediate transfer member. The present invention can be applied to an image forming apparatus that forms an image.
[0018]
Further, the present invention comprises one photosensitive drum (image carrier), a plurality of developing devices, and transfer material holding means configured to hold a transfer material (recording paper). The present invention can be applied to an image forming apparatus of a type in which a color image is formed by superposing a developer on a transfer material held thereon.
[0019]
In any type of image forming apparatus, by providing the developing device having the above-described features, it is possible to always obtain good color image quality with excellent color reproducibility by an easy means, and to improve the length of the developer. Since the life can be extended, good color image formation can be realized over a long period of time.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a side view schematically showing a configuration of an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
[0022]
The image forming apparatus 100 shown in FIG. 1 is an image forming apparatus that forms multi-color and single-color images on recording paper (sheets) in accordance with image data transmitted from outside, and includes exposure units 1a to 1d. , Developing devices 2a to 2d, photosensitive drums 3a to 3d, chargers 5a to 5d, cleaner units 4a to 4d, a transfer and transport belt unit 8, a fixing unit 13, a paper transport path S, a paper feed tray 10, and a paper discharge It is constituted by trays 15, 18, and the like.
[0023]
The image data handled in the image forming apparatus 100 corresponds to a color image using each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). Therefore, as shown in FIG. 1, the exposure units 1a, 1b, 1c, 1d, the developing devices 2a, 2b, 2c, 2d, the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, 3d, the chargers 5a, 5b, 5c, 5d, The four cleaner units 4a, 4b, 4c, and 4d are provided so as to form four types of latent images corresponding to the respective colors (K, C, M, and Y). , Y) corresponding to four image stations STa, STb, STc, STd. In addition, “a” of each code corresponds to black, “b” corresponds to cyan, “c” corresponds to magenta, and “d” corresponds to yellow.
[0024]
The photoconductor drums 3a to 3d are arranged substantially at the center of the image forming apparatus 100.
[0025]
The chargers 5a to 5d are charging means for uniformly charging the surfaces of the photosensitive drums 3a to 3d to a predetermined potential, and use a charger type charger. In addition to the charger type, a contact type roller type or brush type charger may be used.
[0026]
The exposure units 1a to 1d expose the charged photosensitive drums 3a to 3d in accordance with the input image data, thereby forming electrostatic latent images on the surfaces of the photosensitive drums 3a to 3d in accordance with the image data. It has a function of forming an image. For the exposure units 1a to 1d, for example, an EL or LED writing head in which light emitting elements are arranged in an array, or a laser scanning unit (LSU) including a laser irradiation unit and a reflection mirror is used.
[0027]
The developing devices 2a to 2d visualize the electrostatic latent images formed on the respective photosensitive drums 3a to 3d with the developer D (toner) of each color (K, C, M, Y). is there. The cleaner units 4a to 4d remove and collect the developer D remaining on the surfaces of the photosensitive drums 3a to 3d after development and image transfer.
[0028]
The transfer conveyance belt unit 8 is disposed below the photosensitive drums 3a to 3d. The transfer conveyance belt unit 8 includes a transfer belt 7, a transfer belt driving roller 71, a transfer belt tension roller 73, transfer belt driven rollers 72 and 74, transfer rollers 6a, 6b, 6c, 6d, and a transfer belt cleaning unit 9. ing. The transfer belt driving roller 71, the transfer belt tension roller 73, the transfer rollers 6a to 6d, and the transfer belt driven rollers 72 and 74 stretch the transfer belt 7 and rotate the transfer belt 7 in the direction of arrow B. .
[0029]
The transfer rollers 6a to 6d are rotatably supported by transfer roller mounting portions (not shown) of the housing of the transfer belt unit 8, and have developer images (hereinafter referred to as toner images) on the photosensitive drums 3a to 3d. Is applied to transfer the recording paper to a recording sheet that is adsorbed and conveyed on the transfer belt 7.
[0030]
The transfer belt 7 is provided so as to be in contact with the photosensitive drums 3a to 3d, and transfers the toner images of the respective colors formed on the photosensitive drums 3a to 3d onto a recording sheet in order, thereby transferring a color image. A toner image (multicolor toner image) is formed. The transfer belt 7 is formed endlessly using a film having a thickness of about 100 μm to 150 μm.
[0031]
The transfer of the toner image from the photosensitive drums 3a to 3d to the recording paper is performed by the transfer roller 6 which is in contact with the back side of the transfer belt 7. A high voltage transfer bias (high voltage having a polarity (+) opposite to the polarity (+) of the developer D) is applied to the transfer roller 6 to transfer the toner image.
[0032]
The transfer rollers 6a to 6d are based on a metal (for example, stainless steel) shaft having a diameter of 8 to 10 mm, and the surface thereof is covered with a conductive elastic material (for example, EPDM, urethane foam, or the like). With this conductive elastic material, a high voltage can be uniformly applied to the recording paper. In this embodiment, the transfer rollers 6a to 6d are used as transfer electrodes, but a brush or the like may be used instead.
[0033]
Further, the developer D attached to the transfer belt 7 due to the contact with each of the photosensitive drums 3a to 3d becomes a cause of soiling the back surface of the recording paper, and is set to be removed and collected by the transfer belt cleaning unit 9. ing.
[0034]
The transfer belt cleaning unit 9 is provided with a cleaning blade 9a that comes into contact with the transfer belt 7, and transfers a portion (a lower portion between the image forming station STc and the image forming station STd) that comes into contact with the cleaning blade 9a. The belt 7 is supported from behind by a transfer belt driven roller 74.
[0035]
The paper feed tray 10 is a tray for storing recording paper used for image formation, and is provided below the image forming unit of the image forming apparatus 100. The paper discharge tray 15 provided on the side of the image forming apparatus 100 is a tray on which recording paper on which an image has been formed is placed face-up. The paper discharge tray 18 provided on the upper part of the image forming apparatus 100 is a tray on which printed recording paper is placed face down.
[0036]
The image forming apparatus 100 is provided with a substantially “S” -shaped paper transport path S for sending the recording paper from the paper feed tray 10 to the paper output tray 18 via the transfer transport unit 8 and the fixing unit 13. ing. Further, a pickup roller 11, a registration roller 12, a fixing unit 13, a transport direction switching guide 14, a transport roller for transporting the recording paper are provided in a paper transport path S from the paper feed tray 10 to the paper output tray 15 and the paper output tray 18. 17 etc. are arranged.
[0037]
The transport roller 17 is a small roller that promotes and assists the transport of the recording paper, and is provided in plurality along the paper transport path S. The pickup roller 11 is a pickup roller that supplies recording paper from the paper feed tray 10 to the paper transport path S one by one, and is provided at an end of the paper feed tray 10.
[0038]
The conveyance direction switching guide 14 is rotatably provided on the side cover 16 of the image forming apparatus 100, and changes the state shown by the solid line in FIG. The recording paper can be discharged to the paper discharge tray 15 separately. On the other hand, in the state shown by the solid line in FIG. 1, the recording paper is transported by a transport unit S ′ (part of the paper transport path S) formed between the fixing unit 13, the side cover 16 and the transport direction switching guide 14. ) Is discharged to the upper discharge tray 18.
[0039]
The registration roller 12 temporarily holds the recording paper being conveyed along the paper conveyance path S. The registration roller 12 is configured to transfer the toner images on the photoconductor drums 3a to 3d onto the recording paper in a multiplex manner. It has a function to convey the recording paper in a timely manner in accordance with the rotation of up to 3d. That is, the registration roller 12 adjusts the leading end of the toner image on each of the photosensitive drums 3a to 3d to the leading end of the image forming range on the recording paper based on the detection signal output from the pre-registration detection switch (not shown). Is set to convey the recording paper.
[0040]
The fixing unit 13 includes a heat roller 13a, a pressure roller 13b, and the like. The heat roller 13a and the pressure roller 13b rotate so as to sandwich the recording paper.
[0041]
The heat roller 13a is set to a predetermined fixing temperature by a control unit (not shown) based on a signal from a temperature detector (not shown), and heats the recording paper together with the pressure roller 13b. By pressing, the multicolor toner image transferred to the recording paper is melted, mixed, and pressed, and is thermally fixed to the recording paper.
[0042]
The recording sheet after the fixing of the multicolor toner image is conveyed by the conveying roller 17 to the reverse discharge path of the sheet conveying path S, and is discharged in a reversed state (with the multicolor toner image facing downward). The paper is discharged onto the paper tray 18.
[0043]
Next, the developing devices 2a to 2d (hereinafter, referred to as developing devices 2) of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0044]
The developing device 2 includes a housing 20, a mixing paddle 21, a developer conveying member 22, a developer supplying member 23, a belt member 24, a developer collecting member 25, a belt driving member 26, a pressing force applying member 27, and a belt tension applying member. A multi-phase AC power supply 31 and a developing bias DC power supply 32 are connected to the developer conveying member 22.
[0045]
The housing 20 accommodates the developer D therein, and supports members constituting the developing device 2 as necessary.
[0046]
The mixing paddle 21 is a stirrer that stirs the developer D stored in the housing 20.
[0047]
The developer conveying member 22 has a gentle curved surface slightly inclined upward, and is arranged so as to face the developing areas of the photosensitive drums 3a to 3d (FIG. 1). In FIG. 2, the developer transport member 22 has a gently curved shape, but the shape of the developer transport member 22 is not limited to this, and may be, for example, a semicircular arc shape or a substantially planar shape. It may be a shape.
[0048]
Further, a support member 29 for supporting the developer transport member 22 is provided on the back surface opposite to the front surface for transporting the developer D so that the developer transport member 22 can maintain the above arrangement. This support member 29 is fixed to the housing 20. The material of the support member 29 is not particularly limited, and examples thereof include ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene: acrylonitrile butadiene styrene) resin.
[0049]
The belt member 24 is disposed so as to cover the surface of the developer transport member 22 on the side that transports the developer D.
[0050]
The belt driving member 26 has a roller shape and is arranged so as to contact the inner peripheral surface of the belt member 24. The belt driving member 26 is rotated at a predetermined peripheral speed by a driving mechanism (not shown). The speed at which the belt member 24 is driven is preferably controlled to a level that can be regarded as substantially stationary with respect to the transport speed of the developer D. Is set to about 1/10 to 1/100.
[0051]
The transport speed of the developer D may be, for example, a method in which two infrared sensors are provided, each of which detects a time when the developer D arrives, or a method in which measurement is performed using a high-speed video camera (for example, IS & Ts NIP). 15: 1999 International Conference on Digital Printing Technologies p.262-265).
[0052]
The belt member 24 prevents the developer conveying member 22 from being charged, and also prevents the developer D from sticking to the developer conveying member 22. Examples of the material of the belt member 24 include organic insulating materials such as polyimide, PET (polyethylene terephthalate), polytetrafluoroethylene, polyfluoroethylene propylene, and PTFE (polytetrafluoroethylene), and rubber materials such as silicon, isoprene, and butadiene. And the like. The thickness of the belt member 24 is 5 μm to 200 μm, and preferably 10 μm to 100 μm, although it depends on the later-described electrode pitch λ (FIG. 3) of the developer transport member 22.
[0053]
As the belt driving member 26, a metal roller member such as SUS (stainless steel) or iron, or a member obtained by using these as a core metal and covering the surface with a member such as rubber, a film, or a sponge can be used.
[0054]
The belt tension applying member 28 is provided on the back side of the developer conveying member 22 and is in contact with the inner peripheral surface of the belt member 24, and applies an appropriate pressing force only when the belt member 24 rotates. As for the belt tension applying member 28, similarly to the belt driving member 26, a metal roller member such as SUS or iron, or a member obtained by covering the surface with a member such as rubber, a film, a sponge, or the like using a metal core as a core metal. Can be. Further, the shape of the belt tension applying member 28 is not limited to a roller shape, but may be a plate shape or a square shape.
[0055]
The belt tension applying member 28 may be provided with a pressing unit (not shown) for pressing and contacting the belt driving member 26. Examples of the pressurizing unit include a unit that can apply a pressing force, such as a leaf spring or a coil spring.
[0056]
Further, examples of the rotation mechanism of the belt tension applying member 28 include a driven rotation mechanism by contact with the belt member 24 and a connection drive mechanism that connects the drive source of the belt drive member 26 with a gear or a pulley and a belt. . Further, another drive source may be provided for the belt tension applying member 28.
[0057]
A developer supply member 23 that supplies the developer D conveyed on the surface of the belt member 24 is provided near the upstream end of the developer conveyance member 22 (upstream in the conveyance direction C of the developer D). Have been. On the other hand, near the end on the downstream side of the developer carrying member 22 (downstream in the carrying direction C of the developer D), a developer for collecting the developer D on the surface of the belt member 24 into the housing 20 is provided. A collection member 25 is provided.
[0058]
In the embodiment illustrated in FIG. 2, the developer supply member 23 and the developer collection member 25 are configured to be rotatably in contact with the surface of the belt member 24. However, the embodiment is not limited thereto. Instead, a non-contact form or a form that does not rotate may be used.
[0059]
The developer supply member 23 is a supply roller for supplying the developer D stored in the housing 20 to the developer transport member 22. The material of the developer supply member 23 is not particularly limited, and examples thereof include silicon, urethane, solid rubber such as EPDM (ethylene-propylene-diene-methylene copolymer), and foamed rubber. . In addition, conductivity is imparted (voltage can be applied) by adding carbon black or an ionic conductive agent, and the contact pressure between the developer supply member 23 and the developer transport member 22 and the developer supply member 23 The voltage value to be applied may be set to an appropriate value, and a function of charging the developer D may be added to the developer supply member 23.
[0060]
Further, as shown in FIG. 2, for example, a thin blade member 30 (the same material as the developer supply member 23 can be used) is provided in front of the developer supply member 23 to charge the developer D. You may make it do.
[0061]
The developer collecting member 25 collects the developer D that has not contributed to the development of the electrostatic latent images on the photoconductor drums 3a to 3d (FIG. 1) and returns the developer D to the inside of the housing 20. Although the material is not particularly limited, for example, the same material as the developer supply member 23 can be used.
[0062]
The developer transporting member 22 transports the developer D on the belt member 24 by an electric field curtain effect. As shown in FIG. 3, the developer conveying member 22 generates an electric field curtain effect on a base material 22b made of an insulating layer. A plurality of sets of the wave generation electrodes 22a are sequentially and sequentially arranged with four sets as one set. The traveling wave generating electrodes 22a have a length substantially equal to the width of the photosensitive drums 3a to 3d, and are arranged at substantially equal intervals. The front side of the developer conveying member 22 is covered with a surface protective layer 22c.
[0063]
When a multi-phase AC voltage is applied from the multi-phase AC power supply 31 to these traveling wave generating electrodes 22a, an electric field curtain is generated in a direction parallel to the surface of the developer conveying member 22 (direction C in FIG. 2). By the action of the electric field curtain, the developer D is transported to the developing areas of the photosensitive drums 3a to 3d.
[0064]
Specific examples of the developer conveying member 22 include, for example, a substrate 22b: polyimide (25 μm in thickness), a traveling wave generating electrode 22a: copper (18 μm in thickness), and a surface protection layer 22c: polyimide (25 μm in thickness). A configuration can be given.
[0065]
The traveling wave generating electrodes 22a are arranged in parallel with each other with a pitch of about 50 dpi (dot per inch) to 300 dpi, that is, about 500 μm to 85 μm, and are small electrodes having a width of about 40 μm to 250 μm.
[0066]
In this embodiment, the four traveling wave generating electrodes 22a constitute one set, and for each set of the traveling wave generating electrodes 22a, for example, a voltage waveform as shown in FIGS. Is applied, that is, a four-phase AC voltage having different phases by equal angles is applied to form a traveling wave electric field on the traveling wave generating electrode 22a. However, the present invention is not limited to this. You may make it generate | occur | produce one set and generate | occur | produce a three-phase alternating voltage.
[0067]
The voltage waveform may be a sine wave or a trapezoidal wave, and the range of the voltage value is preferably about 100 V to 3 kV. Further, the frequency range is preferably 100 Hz to 5 kHz. However, these voltage values and frequencies may be set to appropriate values depending on the shape of the traveling wave generating electrode 22a, the transport speed of the developer D, the material used for the developer D, and the like, and are not particularly limited.
[0068]
The feature of the embodiment of the present invention lies in that in the developing device 2 described above, the transport amount of the developer D transported to the development area facing the image carrier is changed. The specific embodiment will be described below.
[0069]
<First embodiment>
This embodiment is characterized in that as shown in FIG. 5, the frequency of the polyphase AC voltage applied to the traveling wave generating electrode 22a is changed to change the amount of the developer D conveyed to the developing area.
[0070]
Specifically, when the center value of the frequency of the applied AC voltage is set to 3 kHz and the transport amount of the developer D is increased, the frequency of the applied AC voltage is set to 4 kHz and the transport amount of the developer D is reduced. , The frequency of the applied AC voltage is set to 2 kHz. When the transport of the developer D is stopped, the frequency of the applied AC voltage may be set to 0 Hz.
[0071]
<Embodiment 2>
This embodiment is characterized in that, as shown in FIG. 6, the voltage value of the polyphase AC voltage applied to the traveling wave generating electrode 22a is changed to change the amount of the developer D conveyed to the developing area. .
[0072]
Specifically, when the center value of the voltage value of the applied AC voltage is set to 1.5 kV and the transport amount of the developer D is increased, the voltage value of the applied AC voltage is set to 2 kV, and the transport amount of the developer D is Is reduced, the voltage value of the applied AC voltage is set to 1 kV. When the transport of the developer D is stopped, the voltage value of the applied AC voltage may be set to 0V.
[0073]
<Embodiment 3>
In this embodiment, the amount of the developer to be conveyed to the development area is changed by changing the amount of the developer supplied from the developer supply member 23 for supplying the developer D onto the surface of the belt member 24 of the developing device 2. There is a characteristic in changing it.
[0074]
Specifically, when the rotation speed of the developer supply member 23 (supply roller) is made variable and the transport amount of the developer D is increased, the rotation speed of the developer supply member 23 is increased, and the transport speed of the developer D is increased. To reduce the amount, the rotation speed of the developer supply member 23 is reduced. In addition, when the transport of the developer D is stopped, the rotation of the developer supply member 23 may be stopped to stop the supply of the developer D to the developer transport member 22.
[0075]
<Other embodiments>
FIG. 7 is a side view schematically showing the configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention. FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the printing operation of the embodiment.
[0076]
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d are provided outside the areas through which the recording paper (transfer material) passes. A point where developer amount detection areas Fa, Fb, Fc, and Fd for detecting the amount of developer to be developed are set, and positions facing the respective developer amount detection areas Fa, Fb, Fc, and Fd. Is characterized in that developer amount detecting means 30a, 30b, 30c, 30d for respectively detecting the amount of developer developed on each of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, 3d is provided. The other configuration is basically the same as the embodiment shown in FIG. As the developer amount detecting means, there is a known detecting means, for example, a detecting means (optical sensor) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-232767.
[0077]
In this embodiment, after the printing operation is started and before the recording paper is conveyed, the developer D is developed in the developer amount detection areas Fa to Fd, and the photosensitive drums 3a to 3d are detected by the developer amount detection units 30a to 30d. The amount of the developer 3d is detected. Based on the detection result of the amount of the developer, the amount of the developer of each color conveyed to the developing area facing the photosensitive drums 3a to 3d is changed.
[0078]
Specifically, as shown in FIG. 8, the detection result of the developer amount by the developer amount detecting means 30a to 30d is compared with a predetermined amount to determine whether the developer amount is appropriate. If the detection result of the developer amount is smaller than the specified amount (step N1), the amount of the developer transported to the developing area is increased (step N2). Conversely, if the detection result of the developer amount is larger than the specified amount, the developer amount to be conveyed to the developing area is reduced (step N3). Then, when the amount of the developer is an appropriate amount, the developer is transported to the developing area (step N4).
[0079]
In this way, by controlling (adjusting) the transport amount of the developer D to the development area, the development characteristics of each color can be constantly maintained irrespective of the use environment conditions or the developer deterioration. Good color image quality can be ensured.
[0080]
Further, in this embodiment, if the amount of the developer developed in each of the developer amount detection areas Fa to Fd does not reach the specified amount even after performing the adjustment a plurality of times, the developer reaches the end of its life. Information indicating that the operation has been performed may be displayed on an output device such as a liquid crystal panel.
[0081]
In the embodiment of FIG. 7, the developer amount detection areas Fa to Fd are set outside the area where the recording paper (transfer material) passes on each of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, 3d. Alternatively, the developer amount detection areas Fa to Fd may be set at arbitrary positions in the recording paper passage area on the photosensitive drums 3a to 3d. In this case, for example, before the step of writing print data to the photosensitive drums 3a to 3d, such as a warm-up time, the adjustment of the transport amount of the developer D is completed, thereby reducing the size of the apparatus. The amount of the developer on the photosensitive drums 3a to 3d can be detected without particularly increasing the size.
[0082]
Here, in each of the above embodiments, a so-called color image is formed by superposing the developer D on a recording sheet (transfer material), having a plurality of photosensitive drums and a plurality of developing devices. An example in which the present invention is applied to a tandem-type image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. One photosensitive drum (image carrier), a plurality of developing devices, and one intermediate The present invention can also be applied to an image forming apparatus of a type which comprises a transfer member and forms a color image by superposing a developer on the intermediate transfer member. Further, it comprises one photosensitive drum (image carrier), a plurality of developing devices, and transfer material holding means configured to hold recording paper (transfer material), and is held on the transfer material holding means. The present invention is also applicable to an image forming apparatus of a type in which a color image is formed by superposing a developer on a recording paper (transfer material).
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the developing device of the present invention, by changing the frequency and voltage value of the multi-phase AC voltage applied to the traveling wave generating electrode of the developer conveying member, the developing device facing the image carrier is changed. Since the amount of the developer to be conveyed to the area can be changed, the amount of the developer to be conveyed can be controlled to an appropriate amount for the development, so that appropriate development characteristics can be always maintained. In addition, since the amount of the developer to be conveyed to the developing area can be controlled by a relatively simple method without providing a special mechanism, the above-described effects can be achieved without causing the apparatus to be complicated and large. can do.
[0084]
According to the image forming apparatus of the present invention, since the developing device having the above-described features, that is, the developing device in which the amount of the developer to be conveyed to the developing region facing the image carrier is variable, the use environment condition or Irrespective of the deterioration of the developer, the development characteristics of each color can always be kept constant, and a good color image can always be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view schematically illustrating a configuration of an embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an embodiment of a developing device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a developer conveying member.
FIG. 4 is a waveform diagram showing a waveform of a four-phase AC voltage applied to a traveling wave generating electrode.
FIG. 5 is a waveform diagram showing a waveform of an AC voltage applied to a traveling wave generating electrode in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a waveform diagram showing a waveform of an AC voltage applied to a traveling wave generating electrode in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view schematically showing a configuration of another embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of a printing operation according to the embodiment of FIG. 7;
[Explanation of symbols]
100 Image forming apparatus
2 (2a to 2d) developing device
3a-3d Photoreceptor drum (image carrier)
STa to STd Image forming station
20 case
21 mixing paddle
22 Developer transport member
22a Traveling wave generating electrode
22b substrate
22c Surface protective layer
23 Developer supply member
24 belt members
25 Developer recovery member
26 Belt drive member
27 Pressure contact applying member
28 Belt tension applying member
29 Supporting members
30a-30d developer amount detecting means
31 polyphase AC power supply
32 DC power supply for developing bias
D developer
Fa to Fd Developer amount detection area
