JP2009020209A - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

Developing device, process cartridge, and image forming apparatus Download PDF

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JP2009020209A JP2007181424A JP2007181424A JP2009020209A JP 2009020209 A JP2009020209 A JP 2009020209A JP 2007181424 A JP2007181424 A JP 2007181424A JP 2007181424 A JP2007181424 A JP 2007181424A JP 2009020209 A JP2009020209 A JP 2009020209A
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Yoshinori Nakagawa
悦典 中川
Yasuyuki Ishii
保之 石井
Hideki Kosugi
秀樹 小杉
Tomoko Takahashi
朋子 高橋
Masaaki Yamada
山田  正明
Masanori Horiie
正紀 堀家
Nobuaki Kondo
信昭 近藤
Ichiro Kadota
一郎 門田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing device designed so that a quantity of toner attached to the surface of a latent image carrier is made constant by controlling a quantity of electrification of toner on a toner carrier. <P>SOLUTION: The developing device 20 has the toner carrier 21 disposed opposite a latent image carrier 10 and holding toner to develop an electrostatic latent image on the latent image carrier. The developing device 20 has a voltage application means 28 that has a plurality of electrodes arranged at predetermined intervals within the toner carrier 21 and applies voltages to the electrodes so that electric fields between the electrodes vary with time. The developing device is configured to cause toner on the toner carrier to fly by the electric fields between the electrodes, thereby forming a cloud. The device also has a toner electrification amount control means for controlling an amount of electrification of toner on the toner carrier. By controlling the amount of electrification of toner on the toner carrier, therefore, an amount of electrification of toner involved in development is kept constant all the time and thus a stable and satisfactory image is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、潜像担持体上の静電潜像をトナーを用いて現像する現像装置と、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ、および、前記現像装置または前記プロセスカートリッジを備えた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to a developing device that develops an electrostatic latent image on a latent image carrier using toner, a process cartridge that includes the developing device, and a copier and printer that include the developing device or the process cartridge. The present invention relates to an image forming apparatus such as a plotter, a facsimile, or a complex machine of these.

従来、多相の交流電圧を搬送路の各電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で潜像担持体へと搬送して、この現像剤を潜像担持体に供給することにより潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、搬送路上での現像剤の搬送量を調節する制御手段を備えることを特徴とする現像装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, a multiphase AC voltage is applied to each electrode of the transport path to form a traveling wave electric field, and the developer is transported to the latent image carrier on the transport path by the traveling wave electric field. A developing device for developing an electrostatic latent image on a latent image carrier by supplying it to the latent image carrier, comprising: a control means for adjusting a transport amount of the developer on the transport path. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、カラー画像を形成する画像形成装置において、潜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、それら電極に多相の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潜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する現像装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。   In addition, in the image forming apparatus for forming a color image, the developing apparatus is configured to hold and supply a developer for developing the electrostatic latent image formed on the latent image carrier, with a predetermined interval on the substrate. And a plurality of electrodes arranged in such a manner that the developer is conveyed to a developing region facing the latent image carrier by a traveling wave electric field formed by applying a multiphase AC voltage to the electrodes. In addition, there has been proposed a developing device characterized in that the amount of developer conveyed to the developing area can be changed (see, for example, Patent Document 2).

また、本出願人により先に出願公開されたものとして、潜像担持体上に粉体を付着させて潜像担持体上の潜像を現像するための現像装置において、前記潜像担持体に対向して配置され、前記粉体を移動させる進行波電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材を備え、前記搬送部材の電極には、前記粉体が前記潜像の画像部に対しては前記潜像担持体側に向かい、非画像部に対しては前記粉体が前記潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成するn相の電位が印加されることを特徴とする現像装置が提案されている(特許文献3)。   Further, as previously published by the present applicant, in a developing device for developing a latent image on a latent image carrier by attaching powder onto the latent image carrier, A conveying member having a plurality of electrodes disposed opposite to each other for generating a traveling-wave electric field for moving the powder, and the powder is disposed on the electrode of the conveying member with respect to the image portion of the latent image. An n-phase potential is applied to the non-image portion so as to form an electric field in a direction toward the opposite side of the latent image carrier toward the latent image carrier. A developing device has been proposed (Patent Document 3).

特開2004−101933公報JP 2004-101933 A 特開2004−170796公報JP 2004-170796 A 特開2004−198675公報JP 2004-198675 A

従来、現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体に直接接触させないで、現像剤を潜像担持体上に供給して現像を行う構成の現像装置が知られている。その一例として、トナー担持体上のトナーをクラウド化させることによってトナーを潜像担持体上に供給するという従来技術がある。このトナー担持体は潜像担持体に対向して配置され、その内部には複数の電極が所定のピッチで配置されている。この複数の電極に時間的に変化する電圧を印加し、電極間の電界によってトナー担持体上のトナーを飛翔させてクラウド化させている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a developing device configured to perform development by supplying a developer onto a latent image carrier without directly contacting the developer on the developer carrier with the latent image carrier. As an example, there is a conventional technique in which the toner on the toner carrier is made into a cloud to supply the toner onto the latent image carrier. The toner carrier is disposed to face the latent image carrier, and a plurality of electrodes are disposed at a predetermined pitch therein. A voltage that changes with time is applied to the plurality of electrodes, and the toner on the toner carrying member is caused to fly by an electric field between the electrodes to form a cloud.

このような構成のトナー担持体の場合、トナーの搬送方法は3通り考えられる。一つは、電極は3相以上であり、トナー担持体は回転せず、電極間の電界によってトナーをホッピングさせながら、搬送方向にも搬送させる方法である。2つ目は、電極は2相であり電極間の電界によってトナーを往復運動させながらホッピングさせることによってクラウド化し、トナーの搬送はトナー担持体の回転によって行う方法である。最後は、トナー担持体の回転と電極間の電界の両方で搬送する方法である。   In the case of the toner carrier having such a configuration, there are three methods for conveying the toner. One is a method in which the electrode has three or more phases, the toner carrier does not rotate, and the toner is hopped by the electric field between the electrodes and is also conveyed in the conveyance direction. The second method is a method in which the electrodes are two-phased and are clouded by hopping the toner while reciprocating the electric field between the electrodes, and the toner is conveyed by rotating the toner carrier. The last is a method of conveying by both rotation of the toner carrier and an electric field between the electrodes.

いずれの方法でも、現像領域まで搬送されたトナーは、垂直方向にホッピングしながら、潜像担持体の画像部では潜像担持体に向かう方向に、非画像部ではトナー担持体に向かう方向に力を受け、画像部が現像される。
トナー担持体の各電極には直流電圧にパルス電圧を重畳させた電圧を印加しており、トナーはトナー担持体上でクラウド化している。この場合、現像バイアスとしてはトナー担持体の各電極に印加された直流電圧成分の電位にクラウド化したトナー自身の電位であるクラウド電位を加えたものとなる。
In either method, the toner transported to the development area is hopped in the vertical direction, and in the direction toward the latent image carrier in the image portion of the latent image carrier, and in the direction toward the toner carrier in the non-image portion. In response, the image portion is developed.
A voltage obtained by superimposing a pulse voltage on a DC voltage is applied to each electrode of the toner carrier, and the toner is clouded on the toner carrier. In this case, the developing bias is obtained by adding a cloud potential, which is the potential of the clouded toner, to the potential of the DC voltage component applied to each electrode of the toner carrier.

潜像担持体上のトナーの付着量を一定にするためには、2つの方法が考えられる。一つは、現像バイアスと画像部電位の電位差を十分大きくとり、トナー担持体上のトナーがすべて現像された時に現像が終了するという方法である。この場合、潜像担持体上の付着量を制御するものはトナー担持体上のトナーの量である。もう一つは、トナー担持体上には十分な量のトナーを乗せておき、画像部電位と現像バイアスの電位の差を埋めるようにトナーが現像されていき、その電位差がなくなると現像が終了するという方法である。この場合、潜像担持体上の付着量を制御するものは、画像部電位と現像バイアスの電位の差とトナーの帯電量である。   Two methods are conceivable in order to keep the toner adhesion amount on the latent image carrier constant. One is a method in which the development difference is completed when the potential difference between the development bias and the image portion potential is sufficiently large and all the toner on the toner carrier is developed. In this case, what controls the amount of adhesion on the latent image carrier is the amount of toner on the toner carrier. The other is that a sufficient amount of toner is placed on the toner carrier, and the toner is developed so as to fill in the difference between the potential of the image portion and the potential of the developing bias. When the potential difference disappears, the development is completed. It is a method of doing. In this case, what controls the amount of adhesion on the latent image carrier is the difference between the image portion potential and the potential of the developing bias and the charge amount of the toner.

前者の方法の場合、ベタ画像を現像する場合と低面積率の画像を現像する場合では付着量が違ってきてしまう。低面積率の画像の場合、トナーはクラウド化しているため、トナー担持体上のトナーのうち潜像と対向している部分のトナーだけでなく、その周辺でホッピングしているトナーも潜像に引き込まれ、結果として付着量は多くなってしまう。よって、クラウド化したトナーで現像する場合、後者の方法が望ましい。後者の方法の現像の場合、トナーの帯電量が大きいと少量のトナーで現像バイアスと画像部電位との電位差がなくなり、潜像担持体上の付着量は少なくなる。逆に、トナーの帯電量が小さいと潜像担持体上の付着量は多くなる。よって、潜像担持体上の付着量を一定にするためには、トナーの帯電量を一定に制御する必要がある。   In the case of the former method, the amount of adhesion differs between when developing a solid image and when developing an image with a low area ratio. In the case of an image with a low area ratio, since the toner is clouded, not only the toner on the toner carrying member facing the latent image but also the toner hopping around the toner image becomes a latent image. As a result, the amount of adhesion increases. Therefore, the latter method is desirable when developing with clouded toner. In the latter method, when the charge amount of the toner is large, the potential difference between the development bias and the image portion potential is eliminated with a small amount of toner, and the adhesion amount on the latent image carrier is reduced. On the contrary, when the charge amount of the toner is small, the adhesion amount on the latent image carrier increases. Therefore, in order to make the adhesion amount on the latent image carrier constant, it is necessary to control the toner charge amount to be constant.

トナー供給手段によってトナー担持体へ供給されたトナーは電極間の電界によってホッピングを繰り返しながら現像領域まで運ばれる。その際、トナーとトナー担持体表面との接触摩擦によって、電荷の授受が発生する。ホッピングによってトナーの帯電量が上がるのか低下するのかは、トナーとトナー担持体表面との摩擦帯電特性によって決まってくる。いずれにせよ、トナーの帯電量はトナーとトナー担持体表面との接触回数によって決まる。トナーとトナー担持体表面との接触回数はトナーのホッピング回数であり、トナーのホッピング回数はトナー担持体の各電極に印加されているパルス電圧の切り替わり回数と比例する。よって、このパルス電圧の切り替わり回数を制御することによって、トナー担持体上のトナーの帯電量を制御することができる。   The toner supplied to the toner carrier by the toner supply means is conveyed to the development area while repeating hopping by the electric field between the electrodes. At this time, charge transfer occurs due to contact friction between the toner and the surface of the toner carrier. Whether the toner charge amount increases or decreases due to hopping depends on the frictional charging characteristics between the toner and the surface of the toner carrier. In any case, the charge amount of the toner is determined by the number of contact between the toner and the surface of the toner carrier. The number of contact between the toner and the surface of the toner carrier is the number of hops of the toner, and the number of toner hops is proportional to the number of switching of the pulse voltage applied to each electrode of the toner carrier. Therefore, the charge amount of the toner on the toner carrier can be controlled by controlling the number of switching of the pulse voltage.

トナーの帯電量を制御するためには、帯電量を検知する必要がある。トナーの帯電量と対応する特性値としては、トナーのホッピング高さである。トナーの帯電量が大きい場合、トナーが電界から受ける力は大きくなる。トナー担持体上の電界強度はトナー担持体表面から離れていくと弱くなっていくが、帯電量が大きいためにトナーは高い位置までホッピングすることができる。一方、トナーの帯電量が小さい場合は電界から受ける力が小さく、トナーは高い位置までホッピングすることはできない。よって、トナーのホッピング高さを検知することによって、トナーの帯電量を知ることができる。   In order to control the charge amount of the toner, it is necessary to detect the charge amount. The characteristic value corresponding to the toner charge amount is the hopping height of the toner. When the charge amount of the toner is large, the force that the toner receives from the electric field increases. The electric field strength on the toner carrier decreases as the distance from the surface of the toner carrier decreases, but the toner can be hopped to a high position due to the large amount of charge. On the other hand, when the charge amount of the toner is small, the force received from the electric field is small, and the toner cannot be hopped to a high position. Therefore, the toner charge amount can be known by detecting the toner hopping height.

前述の特許文献1や特許文献2に記載の従来技術では、潜像担持体上の現像剤の付着量を検知し、現像領域に搬送する現像剤の量を制御している。検知された付着量が大きい場合、搬送する現像剤の量を少なくし、付着量が小さい場合は搬送する現像剤の量を多くしている。
この従来技術の場合、上述した前者の現像方法ではベタ画像の潜像担持体上の付着量は制御できるが、ベタ画像と低面積率の画像の付着量の差が発生してしまい、問題となる。また、上述した後者の現像方法ではトナー担持体上のトナーの量を制御しても、潜像担持体上の付着量は制御できない。
In the prior art described in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, the amount of developer attached on the latent image carrier is detected, and the amount of developer conveyed to the development area is controlled. When the detected adhesion amount is large, the amount of developer conveyed is reduced, and when the adhesion amount is small, the amount of developer conveyed is increased.
In the case of this conventional technique, the amount of adhesion of the solid image on the latent image carrier can be controlled by the former developing method described above, but a difference in the amount of adhesion of the solid image and the image having a low area ratio occurs, which is a problem. Become. In the latter development method described above, the amount of adhesion on the latent image carrier cannot be controlled even if the amount of toner on the toner carrier is controlled.

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、上述した後者の現像方法で、トナー担持体上のトナーの帯電量を制御して潜像担持体上の付着量を一定に制御することができる構成の現像装置を提供することを目的とし、さらには、その現像装置を備えたプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and with the latter development method described above, the amount of toner on the toner carrier can be controlled to control the amount of adhesion on the latent image carrier to be constant. It is an object of the present invention to provide a developing device having a configuration, and further to provide a process cartridge and an image forming apparatus including the developing device.

上記課題を解決する手段として、本発明では、トナーとトナー担持体との接触摩擦を利用して、供給領域から現像領域まで到達する間の、または規制領域から現像領域まで到達する間のトナー担持体の電極に印加する電圧の切り替わり回数を制御することによって、トナーとトナー担持体との接触回数を制御しており、具体的には、電極に印加するパルス電圧の周波数とトナー担持体の線速を制御することによって、切り替わり回数を制御している。また、トナー担持体上のトナーの帯電量を光学的に検知し、その検知結果に基づいてトナーの帯電量を制御している。そして、より具体的には、本発明では以下のような解決手段を採っている。   As a means for solving the above-described problems, the present invention utilizes the contact friction between the toner and the toner carrier, and carries the toner while reaching the development area from the supply area or between the regulation area and the development area. The number of contact between the toner and the toner carrier is controlled by controlling the number of switching of the voltage applied to the body electrode. Specifically, the frequency of the pulse voltage applied to the electrode and the line of the toner carrier are controlled. The number of switching is controlled by controlling the speed. Further, the charge amount of the toner on the toner carrier is optically detected, and the charge amount of the toner is controlled based on the detection result. More specifically, the present invention employs the following solutions.

本発明の第1の手段は、潜像担持体と対向して配置され、前記潜像担持体上の静電潜像を現像するためのトナーを担持するトナー担持体を有する現像装置において、前記トナー担持体の内部に所定の間隔で並べられた複数の電極を有し、該複数の電極間の電界が時間的に変化するように前記電極に電圧を印加する電圧印加手段を備え、前記電極間の電界により前記トナー担持体上のトナーを飛翔させてクラウドを形成する構成であり、前記トナー担持体上のトナーの帯電量を制御するトナー帯電量制御手段を備えていることを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a developing device including a toner carrier that is disposed opposite to a latent image carrier and carries toner for developing an electrostatic latent image on the latent image carrier. A plurality of electrodes arranged at a predetermined interval inside the toner carrier, and a voltage applying means for applying a voltage to the electrodes so that an electric field between the plurality of electrodes changes with time; And a toner charge amount control means for controlling the charge amount of the toner on the toner carrier. .

本発明の第2の手段は、第1の手段の現像装置において、前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給手段を有し、該トナー供給手段と前記トナー担持体とが対向する供給領域で供給されたトナーは、前記トナー担持体の回転によって前記潜像担持体と該トナー担持体が対向する現像領域まで搬送される構成であり、前記トナー帯電量制御手段とは、各電極が前記供給領域から前記現像領域まで移動するまでに印加される電圧が切り替わる回数を制御する切り替わり回数制御手段であることを特徴とする。   According to a second means of the present invention, in the developing device of the first means, there is provided a toner supply means for supplying toner to the toner carrier, and in a supply region where the toner supply means and the toner carrier are opposed to each other. The supplied toner is transported to a development region where the latent image carrier and the toner carrier are opposed to each other by rotation of the toner carrier, and each of the electrodes supplies the toner charge amount control means. It is a switching number control means for controlling the number of times the applied voltage is switched before moving from the region to the development region.

本発明の第3の手段は、第1の手段の現像装置において、前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給手段と、該トナー供給手段で前記トナー担持体に供給されたトナーを規制するトナー層規制部材を有し、該トナー層規制部材で規制されたトナーは前記トナー担持体の回転によって前記潜像担持体と該トナー担持体が対向する現像領域まで搬送される構成であり、前記トナー帯電量制御手段とは、各電極が前記トナー担持体と前記トナー層規制部材とが対向する規制領域から前記現像領域まで移動するまでに印加される電圧が切り替わる回数を制御する切り替わり回数制御手段であることを特徴とする。   According to a third means of the present invention, in the developing device of the first means, a toner supply means for supplying toner to the toner carrier, and a toner for regulating the toner supplied to the toner carrier by the toner supply means A toner having a layer regulating member, and the toner regulated by the toner layer regulating member is transported to a developing region where the latent image carrier and the toner carrier are opposed to each other by rotation of the toner carrier; The charge amount control means is a switching number control means for controlling the number of times that the applied voltage is switched until each electrode moves from the restriction area where the toner carrier and the toner layer restriction member face each other to the development area. It is characterized by being.

本発明の第4の手段は、第2または第3の手段の現像装置において、前記切り替わり回数制御手段が制御するのは、前記電圧印加手段が印加する電圧の周波数であることを特徴とする。
また、本発明の第5の手段は、第2または第3の手段の現像装置において、前記切り替わり回数制御手段が制御するのは、前記トナー担持体の線速であることを特徴とする。
さらに本発明の第6の手段は、第2または第3の手段の現像装置において、前記切り替わり回数制御手段は、前記電圧印加手段が印加する電圧の周波数と、前記トナー担持体の線速の両方を制御することを特徴とする。
According to a fourth means of the present invention, in the developing device of the second or third means, the switching frequency control means controls the frequency of the voltage applied by the voltage application means.
The fifth means of the present invention is characterized in that, in the developing device of the second or third means, the switching frequency control means controls the linear velocity of the toner carrier.
Further, according to a sixth means of the present invention, in the developing device of the second or third means, the switching number control means is configured such that both the frequency of the voltage applied by the voltage application means and the linear velocity of the toner carrier are provided. It is characterized by controlling.

本発明の第7の手段は、第1〜第6のいずれか1つの手段の現像装置において、前記トナー担持体上のトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第8の手段は、第7の手段の現像装置において、前記トナー担持体の回転方向に対して、前記供給領域もしくは前記規制領域の下流で前記現像領域より上流の位置に前記帯電量検知手段を設けることを特徴とする。
さらに本発明の第9の手段は、第1〜第8のいずれか1つの手段の現像装置において、前記帯電量検知手段の検知結果に基づいて前記切り替わり回数制御手段が電極の切り替わり回数を制御することを特徴とする。
According to a seventh means of the present invention, in the developing device of any one of the first to sixth means, a charge amount detecting means for detecting the charge amount of the toner on the toner carrier is provided. .
According to an eighth means of the present invention, in the developing device of the seventh means, the toner carrier is rotated at a position downstream of the supply area or the restriction area and upstream of the development area. A charge amount detecting means is provided.
Further, according to a ninth means of the present invention, in the developing device of any one of the first to eighth means, the switching number control means controls the number of electrode switching based on the detection result of the charge amount detecting means. It is characterized by that.

本発明の第10の手段は、第7〜第9のいずれか1つの手段の現像装置において、前記帯電量検知手段は、前記トナー担持体上のトナーの該トナー担持体表面からの高さ方向の位置を検知することを特徴とする。
また、本発明の第11の手段は、第7〜第10のいずれか1つの手段の現像装置において、前記帯電量検知手段は、発光素子と受光素子から成ることを特徴とする。
さらに本発明の第12の手段は、第11の手段の現像装置において、前記発光素子は前記トナー担持体上の回転によって搬送されるトナーの搬送経路に光を投光し、前記受光素子はトナーによって散乱されずに透過した光を検知することを特徴とする。
さらにまた、本発明の第13の手段は、第11の手段の現像装置において、前記発光素子は前記トナー担持体上の回転によって搬送されるトナーの搬送経路に光を投光し、前記受光素子はトナーによって散乱された拡散光を検知することを特徴とする。
さらにまた、本発明の第14の手段は、第11の手段の現像装置において、前記発光素子は前記トナー担持体上の回転によって搬送されるトナーの搬送経路に光を投光し、前記受光素子はトナーによって散乱されずに透過した光とトナーによって散乱された拡散光の両方を検知することを特徴とする。
The tenth means of the present invention is the developing apparatus of any one of the seventh to ninth means, wherein the charge amount detecting means is a height direction of the toner on the toner carrier from the surface of the toner carrier. It is characterized by detecting the position of.
According to an eleventh means of the present invention, in the developing device of any one of the seventh to tenth means, the charge amount detecting means comprises a light emitting element and a light receiving element.
The twelfth means of the present invention is the developing device of the eleventh means, wherein the light emitting element projects light onto a toner conveyance path conveyed by rotation on the toner carrier, and the light receiving element is a toner. Detecting the transmitted light without being scattered by the light.
Furthermore, the thirteenth means of the present invention is the developing device of the eleventh means, wherein the light emitting element projects light onto a toner transport path transported by rotation on the toner carrier, and the light receiving element Is characterized by detecting diffused light scattered by the toner.
Further, the fourteenth means of the present invention is the developing device of the eleventh means, wherein the light emitting element projects light onto a toner conveyance path conveyed by rotation on the toner carrier, and the light receiving element. Is characterized by detecting both light transmitted without being scattered by the toner and diffused light scattered by the toner.

本発明の第15の手段は、潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、前記潜像担持体上の潜像を現像する手段として、第1〜第14のいずれか1つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第16の手段は、第15の手段の画像形成装置において、前記潜像担持体上に形成されたトナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を記録材に形成することを特徴とする。
The fifteenth means of the present invention develops the latent image by attaching toner to the latent image on the latent image carrier, and finally transfers the toner image obtained thereby to a recording material to form an image. In the image forming apparatus, the developing device of any one of the first to fourteenth means is provided as means for developing the latent image on the latent image carrier.
According to a sixteenth means of the present invention, in the image forming apparatus of the fifteenth means, an image obtained by superimposing a plurality of toner images formed on the latent image carrier is formed on a recording material. Features.

本発明の第17の手段は、電子写真プロセスにより画像形成を行う画像形成装置に装備されるプロセスカートリッジであって、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、第1〜第14のいずれか1つの手段の現像装置を一体に保持し、前記画像形成装置に対して着脱可能に設けられたことを特徴とする。
また、本発明の第18の手段は、電子写真プロセスにより画像形成を行う画像形成装置であって、第17の手段のプロセスカートリッジを複数備え、単色、多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする。
A seventeenth means of the present invention is a process cartridge provided in an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic process, wherein at least one of a latent image carrier, a charging means, and a cleaning means, The developing device of any one of the fourteenth means is integrally held and is detachably provided to the image forming apparatus.
The eighteenth means of the present invention is an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic process, comprising a plurality of process cartridges of the seventeenth means, and forming a single color, multicolor or full color image. And

第1の手段の現像装置では、トナー担持体上のトナーの帯電量を制御するトナー帯電量制御手段を備えている構成としたので、トナー担持体上のトナーの帯電量を制御することによって、現像に入っていくトナーの帯電量を常に一定にすることができ、安定した良好な画像が形成できる。
また、第2の手段の現像装置では、第1の手段の効果に加え、トナー供給手段でトナー担持体にトナーを供給し、電極間の電界によってトナーをホッピングさせ、トナー担持体の回転によってトナーを現像領域まで搬送する構成の場合、供給領域から現像領域までに電極に印加する電圧の切り替わり回数を制御することで、現像領域におけるトナーの帯電量を制御することができる。
さらに第3の手段の現像装置では、第1の手段の効果に加え、トナー供給手段でトナー担持体にトナーを供給し、トナー規制部材でトナー層を規制して、電極間の電界によってトナーをホッピングさせ、トナー担持体の回転によってトナーを現像領域まで搬送する構成の場合、規制領域から現像領域までに電極に印加する電圧の切り替わり回数を制御することで、現像領域におけるトナーの帯電量を制御することができる。
Since the developing device of the first means includes a toner charge amount control means for controlling the charge amount of the toner on the toner carrier, by controlling the charge amount of the toner on the toner carrier, The charge amount of the toner entering the development can always be constant, and a stable and good image can be formed.
In the developing device of the second means, in addition to the effects of the first means, the toner is supplied to the toner carrier by the toner supply means, the toner is hopped by the electric field between the electrodes, and the toner is rotated by the rotation of the toner carrier. In the configuration in which the toner is conveyed to the development area, the charge amount of the toner in the development area can be controlled by controlling the number of times the voltage applied to the electrode is switched from the supply area to the development area.
Further, in the developing device of the third means, in addition to the effects of the first means, the toner is supplied to the toner carrier by the toner supply means, the toner layer is regulated by the toner regulating member, and the toner is applied by the electric field between the electrodes. In the configuration where toner is transported to the development area by hopping and rotating the toner carrier, the charge amount of toner in the development area is controlled by controlling the number of times the voltage applied to the electrode is switched from the regulation area to the development area. can do.

第4の手段の現像装置では、第2または第3の手段の効果に加え、電圧印加手段が印加する電圧の周波数を制御することで、切り替わり回数を制御することができる。
また、第5の手段の現像装置では、第2または第3の手段の効果に加え、トナー担持体の線速を制御することで、切り替わり回数を制御することができる。
さらに第6の手段の現像装置では、第2または第3の手段の効果に加え、電圧印加手段が印加する電圧の周波数とトナー担持体の線速の両方を制御することで、切り替わり回数を制御することができる。
In the developing device of the fourth means, in addition to the effects of the second or third means, the frequency of switching can be controlled by controlling the frequency of the voltage applied by the voltage applying means.
In the developing device of the fifth means, in addition to the effects of the second or third means, the number of times of switching can be controlled by controlling the linear velocity of the toner carrier.
Further, in the developing device of the sixth means, in addition to the effects of the second or third means, the frequency of switching is controlled by controlling both the frequency of the voltage applied by the voltage applying means and the linear velocity of the toner carrier. can do.

第7の手段の現像装置では、第1〜第6のいずれか1つの手段の効果に加え、トナー担持体上のトナーの帯電量を検知するトナー帯電量検知手段を備えることによって、トナーの帯電量を把握することができる。
また、第8の手段の現像装置では、第7の手段の効果に加え、トナー担持体の回転方向に対して供給領域、もしくは規制領域下流で現像領域より上流の位置に帯電量検知手段を設けることによって、現像領域に入っていくトナーの帯電量を検知することができる。
さらに第9の手段の現像装置では、第1〜第8のいずれか1つの手段の効果に加え、帯電量検知手段の検知結果に基づいて切り替わり回数制御手段が電極の切り替わり回数を制御することによって、検知結果に基づいてトナー担持体上のトナーの帯電量を制御できる。
In the developing device of the seventh means, in addition to the effect of any one of the first to sixth means, a toner charge amount detection means for detecting the charge amount of the toner on the toner carrier is provided, thereby charging the toner. The amount can be grasped.
In the developing device of the eighth means, in addition to the effects of the seventh means, a charge amount detecting means is provided at a position downstream of the developing area downstream of the supply area or the regulating area with respect to the rotation direction of the toner carrier. As a result, the charge amount of the toner entering the developing area can be detected.
Further, in the developing device of the ninth means, in addition to the effect of any one of the first to eighth means, the switching number control means controls the number of electrode switching based on the detection result of the charge amount detecting means. The charge amount of the toner on the toner carrier can be controlled based on the detection result.

第10の手段の現像装置では、第7〜第9のいずれか1つの手段の効果に加え、トナーの帯電量と対応しているトナー担持体上のトナーの高さ方向の位置を検知することによって、トナーの帯電量を正確に検知することができる。
また、第11の手段の現像装置では、第7〜第10のいずれか1つの手段の効果に加え、トナーの高さ方向の位置を光学的に検知することによって、正確にトナーの帯電量を検知することができる。
さらに第12の手段の現像装置では、第11の手段の効果に加え、透過光によってトナーの高さ方向の位置を検知することによって、ブラックトナーの帯電量を検知することができる。
さらにまた、第13の手段の現像装置では、第11の手段の効果に加え、拡散光によってトナーの高さ方向の位置を検知することによって、カラートナーの帯電量を検知することができる。
さらにまた、第14の手段の現像装置では、第11の手段の効果に加え、透過光と拡散光の両方でトナーの高さ方向の位置を検知することによって、トナーの帯電量を精度よく検知することができる。
In the developing device of the tenth means, in addition to the effect of any one of the seventh to ninth means, the position in the height direction of the toner on the toner carrier corresponding to the toner charge amount is detected. Thus, the charge amount of the toner can be accurately detected.
Further, in the developing device of the eleventh means, in addition to the effect of any one of the seventh to tenth means, the toner charge amount can be accurately determined by optically detecting the position in the height direction of the toner. Can be detected.
Further, in the developing device of the twelfth means, in addition to the effects of the eleventh means, the charge amount of the black toner can be detected by detecting the position in the height direction of the toner by the transmitted light.
Further, in the developing device of the thirteenth means, in addition to the effects of the eleventh means, the charge amount of the color toner can be detected by detecting the position in the height direction of the toner by the diffused light.
Furthermore, in the developing device of the fourteenth means, in addition to the effects of the eleventh means, the toner charge amount is detected accurately by detecting the position in the height direction of the toner with both transmitted light and diffused light. can do.

第15の手段の画像形成装置では、潜像担持体上の潜像を現像する手段として、第1〜第14のいずれか1つの手段の現像装置を備えたことにより、第1〜第14のいずれか1つの手段の効果が得られ、安定した良好な画像形成を行うことができる。
また、第16の手段の画像形成装置では、第15の手段の効果に加え、前記潜像担持体上に形成されたトナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を記録材に形成することにより、安定した良好な多色またはカラー画像を形成することができる。
In the image forming apparatus of the fifteenth means, since the developing device of any one of the first to fourteenth means is provided as means for developing the latent image on the latent image carrier, the first to fourteenth means are provided. The effect of any one of the means can be obtained, and stable and good image formation can be performed.
In the image forming apparatus of the sixteenth means, in addition to the effect of the fifteenth means, an image obtained by superimposing a plurality of toner images formed on the latent image carrier is formed on the recording material. Stable and good multicolor or color image can be formed.

第17の手段のプロセスカートリッジでは、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、第1〜第14のいずれか1つの手段の現像装置を一体に保持したことにより、安定した良好な画像形成を行うことができるプロセスカートリッジを提供することができる。また、このプロセスカートリッジは、画像形成装置に対して着脱可能に設けられているので、容易に交換やリサイクルが可能になり、画像形成装置のメンテンナンス性の向上や、省資源化に寄与することができる。   In the process cartridge of the seventeenth means, at least one of the latent image carrier, the charging means, and the cleaning means and the developing device of any one of the first to fourteenth means are held together, so that the process cartridge is stable. A process cartridge capable of performing good image formation can be provided. Further, since the process cartridge is detachably attached to the image forming apparatus, the process cartridge can be easily replaced or recycled, which contributes to improvement of maintainability of the image forming apparatus and resource saving. it can.

第18の手段の画像形成装置では、第17の手段のプロセスカートリッジを複数備え、単色、多色またはフルカラー画像を形成することにより、安定した良好な単色、多色またはカラー画像を形成することができる。また、複数のプロセスカートリッジは、着脱可能に設けられているので、容易に交換やリサイクルが可能になり、画像形成装置のメンテンナンス性の向上や、省資源化に寄与することができる。また、画像形成装置の保守や管理も容易になる。   The image forming apparatus of the eighteenth means is provided with a plurality of process cartridges of the seventeenth means and can form a single color, multicolor or full color image to form a stable good single color, multicolor or color image. it can. In addition, since the plurality of process cartridges are detachably provided, they can be easily replaced or recycled, which contributes to improvement in maintainability of the image forming apparatus and resource saving. In addition, maintenance and management of the image forming apparatus are facilitated.

以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置の具体的な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments of a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[実施例1]
本発明の現像装置に用いられるトナー担持体の電極構成例を図1に示す。図1の構成ではトナー担持体21の電極は2相であり、奇数番目の電極1a,2a,3a,4a,5a・・・をa相、偶数番目の電極1b,2b,3b,4b・・・をb相とする。図2にトナー担持体のa相とb相の電極に印加する電圧の例を示す。電圧は矩形波であり、Vppは200V〜1000V、周波数fは0.5〜5kHzであり、電圧の中心値V0は画像部電位と非画像部電位の間で現像条件によって変動させている。a相とb相の電圧は位相がπだけずれて印加されている。この位相差によって、a相とb相間には常にVppだけの電位差が生じている。この電位差Vppによって電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナーが電極間をホッピングする。図2では印加する電圧は矩形波であるが、矩形波の場合、電圧の切り替わりが瞬時に起き、トナーのホッピングには適しているが、サイン波でも三角波でもよい。図3にトナー担持体の軸に平行な方向から見た図を示す。図3において、a相の電極は左側からb相の電極は右側から出ており、a相とb相で櫛歯状の電極構成になっている。トナー担持体21の端部はベタ電極となっており、ここから配線し、電圧を供給している。トナー担持体21の作成方法としては、軸となるステンレスなどの金属ローラに樹脂をコーティング、または樹脂ローラに金属ローラを圧入し、その樹脂ローラの表面に櫛歯状に電極を作成する。さらに、電極の作成後、表面を絶縁層でコーティングすることでトナー担持体ができあがる。
[Example 1]
An example of the electrode configuration of the toner carrier used in the developing device of the present invention is shown in FIG. 1, the toner carrier 21 has two phases. The odd-numbered electrodes 1a, 2a, 3a, 4a, 5a,... Are a-phase, the even-numbered electrodes 1b, 2b, 3b, 4b,. · Is b phase. FIG. 2 shows an example of voltages applied to the a-phase and b-phase electrodes of the toner carrier. The voltage is a rectangular wave, Vpp is 200 V to 1000 V, the frequency f is 0.5 to 5 kHz, and the central value V0 of the voltage varies between the image portion potential and the non-image portion potential depending on the development conditions. The a-phase and b-phase voltages are applied with a phase shift of π. Due to this phase difference, there is always a potential difference of Vpp between the a phase and the b phase. This electric potential difference Vpp generates an electric field between the electrodes, and the toner hops between the electrodes in accordance with the electric field. In FIG. 2, the voltage to be applied is a rectangular wave. However, in the case of a rectangular wave, voltage switching occurs instantaneously and is suitable for toner hopping, but it may be a sine wave or a triangular wave. FIG. 3 shows a view seen from a direction parallel to the axis of the toner carrier. In FIG. 3, the a-phase electrode is from the left side and the b-phase electrode is from the right side, and the a-phase and b-phase electrodes have a comb-like electrode configuration. The end of the toner carrying member 21 is a solid electrode, and wiring is performed from here to supply a voltage. As a method for producing the toner carrier 21, a resin is coated on a metal roller such as stainless steel serving as a shaft, or a metal roller is press-fitted into the resin roller, and electrodes are formed in a comb-teeth shape on the surface of the resin roller. Further, after the electrode is formed, the surface of the electrode is coated with an insulating layer to complete a toner carrier.

図4は本発明の第1の実施例を示す現像装置の概略構成図であり、図4における現像装置20は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分現像剤を用いた例である。図4の現像剤収容部は2室24a,24bに分けられており、現像装置内の両端部の現像剤通路(図示せず)によってつながっている。現像剤収容部24a,24bには二成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌搬送スクリュ25a,25bによって攪拌されながら現像剤収容部内を搬送されている。現像装置20にはトナー補給口26が配置されており、トナー収容部(図示せず)からトナー補給口を通って、現像剤収容部24aにトナーが補給される。現像剤収容部(24aまたは24b)には現像剤の透磁率を検知するトナー濃度センサ(図示せず)が設置されており、現像剤の濃度を検知している。現像剤収容部(24aまたは24b)のトナー濃度が減少すると、トナー補給口26から現像剤収容部にトナーが補給される。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the developing device according to the first embodiment of the present invention. The developing device 20 in FIG. 4 is an example using a two-component developer composed of a magnetic carrier and a non-magnetic toner. 4 is divided into two chambers 24a and 24b, which are connected by developer passages (not shown) at both ends in the developing device. Two-component developers are accommodated in the developer accommodating portions 24a and 24b, and are conveyed through the developer accommodating portions while being agitated by the agitating and conveying screws 25a and 25b in the respective chambers. A toner replenishing port 26 is disposed in the developing device 20, and toner is replenished to the developer accommodating portion 24 a through a toner replenishing port from a toner accommodating portion (not shown). A toner concentration sensor (not shown) for detecting the magnetic permeability of the developer is installed in the developer container (24a or 24b), and detects the concentration of the developer. When the toner concentration in the developer accommodating portion (24a or 24b) decreases, the toner is replenished from the toner replenishing port 26 to the developer accommodating portion.

攪拌搬送スクリュ25bと対向する位置には、トナー供給部材(現像剤担持体)22が配置されている。トナー供給部材22の内部には固定された磁石が配置されおり、トナー供給部材22の回転と磁力によって、現像剤収容部内の現像剤はトナー供給部材表面に汲み上げられる。現像剤の汲み上げ位置よりトナー供給部材22の回転方向上流において、トナー供給部材22と対向する位置に現像剤層規制部材23が設けられている。汲み上げ位置で汲み上げられた現像剤は現像剤層規制部材23によって一定量の現像剤層厚に規制される。現像剤層規制部材23を通った現像剤はトナー供給部材22の回転にともなって、前述の電極構成のトナー担持体21と対向する位置まで搬送される。   A toner supply member (developer carrier) 22 is disposed at a position facing the agitating and conveying screw 25b. A fixed magnet is disposed inside the toner supply member 22, and the developer in the developer accommodating portion is pumped up to the surface of the toner supply member by the rotation and magnetic force of the toner supply member 22. A developer layer regulating member 23 is provided at a position facing the toner supply member 22 upstream of the developer pumping position in the rotation direction of the toner supply member 22. The developer pumped up at the pumping position is regulated to a certain amount of developer layer thickness by the developer layer regulating member 23. The developer that has passed through the developer layer regulating member 23 is conveyed to a position facing the toner carrier 21 having the above-described electrode configuration as the toner supply member 22 rotates.

トナー供給部材22には、第一電圧印加手段27によって供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよい。また、直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアスでもよい。トナー担持体21と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段27,28によってトナー担持体21とトナー供給部材22との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから解離し、トナー担持体21の表面に移動する。トナー担持体21には、第二電圧印加手段28によって電極に電圧が印加されている。第二電圧印加手段28が印加する電圧は、図2に示したような矩形波が最も適しているが、サイン波で三角波でもよい。   A supply bias is applied to the toner supply member 22 by the first voltage application means 27. This supply bias may be a DC voltage or an AC voltage. Alternatively, a bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage may be used. At a position facing the toner carrier 21, an electric field is generated between the toner carrier 21 and the toner supply member 22 by the first and second voltage applying means 27 and 28. Under the electrostatic force from the electric field, the toner dissociates from the carrier and moves to the surface of the toner carrier 21. A voltage is applied to the electrode of the toner carrier 21 by the second voltage applying means 28. The voltage applied by the second voltage applying means 28 is most suitably a rectangular wave as shown in FIG. 2, but it may be a sine wave or a triangular wave.

本実施例では前述したように電極はa相とb相の2相とし、各隣り合う電極に位相差πをもった電圧を印加し、電極間に電界を生じさせている。トナー担持体21の表面に達したトナーは、この電極間の電界によってホッピングしながら電極間を往復運動する。本実施例ではトナーの搬送はトナー担持体21の回転によって行っている。トナーはホッピングしながら電極間を往復運動しながら、トナー担持体21の回転によって現像領域まで搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持体21と潜像担持体10上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体10上に現像される。現像に寄与しなかったトナーはホッピングしながらトナー担持体21の回転によってさらに搬送され、回収手段(図示せず)によってトナー担持体表面から回収される。回収されたトナーは再び現像剤収容部24a,24bに戻され、現像装置内を循環する。   In this embodiment, as described above, the electrodes have two phases of the a phase and the b phase, and a voltage having a phase difference π is applied to each adjacent electrode to generate an electric field between the electrodes. The toner reaching the surface of the toner carrier 21 reciprocates between the electrodes while hopping by the electric field between the electrodes. In this embodiment, the toner is conveyed by the rotation of the toner carrier 21. The toner is conveyed to the development area by the rotation of the toner carrier 21 while reciprocating between the electrodes while hopping. The toner conveyed to the development area is developed on the latent image carrier 10 by a developing electric field between the toner carrier 21 and the image portion on the latent image carrier 10. The toner that has not contributed to the development is further conveyed by the rotation of the toner carrier 21 while hopping, and is collected from the surface of the toner carrier by a collecting means (not shown). The collected toner is returned again to the developer accommodating portions 24a and 24b and circulates in the developing device.

[実施例2]
次に図5は本発明の第2の実施例を示す現像装置の概略構成図であり、非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いた現像装置30の一例を示している。トナーは現像剤収容部34に収容されており、トナー補給ローラ35a,35bによって攪拌されている。そして、トナー補給ローラ35bによってトナーはトナー供給部材32と摩擦帯電を行ない、静電気力によってトナー供給部材32上に汲み上げられる。トナー供給部材32上のトナーは現像剤層規制部材33によって薄層とされ、トナー供給部材32の回転にともなって、前述の電極構成のトナー担持体31と対向する位置に搬送される。
[Example 2]
Next, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a developing device showing a second embodiment of the present invention, and shows an example of a developing device 30 using a one-component developer made of a non-magnetic toner. The toner is accommodated in the developer accommodating portion 34 and is agitated by toner replenishing rollers 35a and 35b. Then, the toner is frictionally charged with the toner supply member 32 by the toner supply roller 35b, and is pumped up onto the toner supply member 32 by electrostatic force. The toner on the toner supply member 32 is made into a thin layer by the developer layer regulating member 33 and is conveyed to a position facing the toner carrier 31 having the above-described electrode configuration as the toner supply member 32 rotates.

トナー供給部材32には、第一電圧印加手段37によって供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよい。また、直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアスでもよい。トナー担持体32と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段37,38によってトナー担持体31とトナー供給部材32との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはトナー供給部材32から解離し、トナー担持体31の表面に移動する。トナー担持体31には、第二電圧印加手段38によって電極に電圧が印加されている。第二電圧印加手段38が印加する電圧は、図2に示したような矩形波が最も適しているが、サイン波で三角波でもよい。   A supply bias is applied to the toner supply member 32 by a first voltage application unit 37. This supply bias may be a DC voltage or an AC voltage. Alternatively, a bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage may be used. At a position facing the toner carrier 32, an electric field is generated between the toner carrier 31 and the toner supply member 32 by the first and second voltage applying means 37 and 38. Under the electrostatic force from the electric field, the toner dissociates from the toner supply member 32 and moves to the surface of the toner carrier 31. A voltage is applied to the electrode of the toner carrier 31 by the second voltage applying means 38. The voltage applied by the second voltage applying means 38 is most suitably a rectangular wave as shown in FIG. 2, but it may be a sine wave or a triangular wave.

本実施例では前述したように電極はa相とb相の2相とし、各隣り合う電極に位相差πをもった電圧を印加し、電極間に電界を生じさせている。トナー担持体31の表面に達したトナーは、この電極間の電界によってホッピングしながら電極間を往復運動する。本実施例ではトナーの搬送はトナー担持体31の回転によって行っている。トナーはホッピングしながら電極間を往復運動しながら、トナー担持体31の回転によって現像領域まで搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持体31と潜像担持体10上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体10上に現像される。現像に寄与しなかったトナーはトナー担持体の回転によってさらに搬送され、回収手段(図示せず)によってトナー担持体表面から回収される。回収されたトナーは再び現像剤収容部34に戻され、現像装置内を循環する。   In this embodiment, as described above, the electrodes have two phases of the a phase and the b phase, and a voltage having a phase difference π is applied to each adjacent electrode to generate an electric field between the electrodes. The toner that has reached the surface of the toner carrier 31 reciprocates between the electrodes while hopping by the electric field between the electrodes. In this embodiment, the toner is conveyed by the rotation of the toner carrier 31. The toner is conveyed to the developing region by the rotation of the toner carrier 31 while reciprocating between the electrodes while hopping. The toner conveyed to the development area is developed on the latent image carrier 10 by a developing electric field between the toner carrier 31 and the image portion on the latent image carrier 10. The toner that has not contributed to the development is further conveyed by the rotation of the toner carrier, and is collected from the surface of the toner carrier by a collecting means (not shown). The collected toner is returned again to the developer container 34 and circulates in the developing device.

[実施例3]
次に図6は本発明の第3の実施例を示す現像装置の概略構成図であり、トナー搬送方向に関して現像領域下流側にトナー回収手段を備えている構成の現像装置40の例である。なお、図6において、符号41はトナー担持体、42はトナー供給部材(または現像剤担持体)、43は現像剤層規制部材であり、これらは図4または図5の現像装置と同様の構成部材であり、動作も同様である。また、符号45a,45bは攪拌搬送部材である。
[Example 3]
Next, FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a developing device showing a third embodiment of the present invention, which is an example of a developing device 40 having a configuration in which a toner collecting means is provided on the downstream side of the developing region in the toner transport direction. In FIG. 6, reference numeral 41 denotes a toner carrier, 42 denotes a toner supply member (or developer carrier), and 43 denotes a developer layer regulating member, which have the same configuration as the developing device of FIG. 4 or FIG. It is a member and the operation is the same. Reference numerals 45a and 45b are stirring and conveying members.

トナー回収手段としては種々の方法が考えられる。図6は、回収板46と振動子47によるトナー回収を示した図である。トナー担持体41と回収板46の間に電圧印加手段48で直流電圧を印加し、トナーにトナー担持体41から回収板46に向かう方向に力が作用するように電界を発生させる。現像領域で現像に寄与しなかったトナーは回収板46とトナー担持体41が対向しあう回収領域において、トナー担持体41上から回収板46へ移動する。回収板上にトナーがある程度の量がたまると、振動子47によって回収板46を振動させ、回収板上のトナーを振るい落とし、再び現像剤収容部44に戻す。   Various methods are conceivable as the toner collecting means. FIG. 6 is a diagram illustrating toner collection by the collection plate 46 and the vibrator 47. A DC voltage is applied between the toner carrier 41 and the recovery plate 46 by the voltage applying means 48 to generate an electric field so that a force acts on the toner in a direction from the toner carrier 41 to the recovery plate 46. The toner that has not contributed to development in the development region moves from the toner carrier 41 to the recovery plate 46 in the recovery region where the recovery plate 46 and the toner carrier 41 face each other. When a certain amount of toner accumulates on the recovery plate, the recovery plate 46 is vibrated by the vibrator 47, the toner on the recovery plate is shaken off, and returned to the developer accommodating portion 44 again.

[実施例4]
次に図7は本発明の第4の実施例を示す現像装置の概略構成図であり、トナー搬送方向に関して現像領域下流側にトナー回収手段を備えている構成の現像装置の別の例である。図7に示す現像装置40では、トナー回収手段として回収ローラ49を用いてトナーを回収している。トナー担持体41と回収ローラ49の間に電圧印加手段48で直流電圧を印加し、トナーにトナー担持体41から回収ローラ49に向かう方向に力が作用するように電界を発生させる。現像領域で現像に寄与しなかったトナーは回収ローラ49とトナー担持体41が対向しあう回収領域において、トナー担持体41上から回収ローラ49へ移動する。回収ローラ49に付着したトナーは、ブレード50によって掻き落とされ、再び現像剤収容部44に戻される。
[Example 4]
Next, FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a developing device showing a fourth embodiment of the present invention, which is another example of a developing device having a toner collecting means on the downstream side of the developing region in the toner transport direction. . In the developing device 40 shown in FIG. 7, toner is collected using a collection roller 49 as a toner collection unit. A DC voltage is applied between the toner carrier 41 and the collection roller 49 by the voltage application means 48 to generate an electric field so that a force acts on the toner in a direction from the toner carrier 41 to the collection roller 49. Toner that has not contributed to development in the development area moves from the toner carrier 41 to the collection roller 49 in the collection area where the collection roller 49 and the toner carrier 41 face each other. The toner adhering to the collecting roller 49 is scraped off by the blade 50 and is returned to the developer accommodating portion 44 again.

[実施例5]
次に図8は本発明の第5の実施例を示す現像装置の概略構成図であり、トナー搬送方向に関して現像領域下流側にトナー回収手段を備えている構成の現像装置のさらに別の例である。図8に示す現像装置40では、トナー回収手段としてブラシローラ51を用いてトナーを回収している。トナー担持体41とブラシローラ51の間に電圧印加手段48で直流電圧を印加し、トナーにトナー担持体41からブラシローラ51に向かう方向に力が作用するように電界を発生させる。現像領域で現像に寄与しなかったトナーはブラシローラ51とトナー担持体41が対向しあう回収領域において、トナー担持体41上からブラシローラ51へ移動する。ブラシローラ51に付着したトナーは、フリッカバー52によって掻き落とされ、再び現像剤収容部44に戻される。
[Example 5]
Next, FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a developing device showing a fifth embodiment of the present invention, which is still another example of a developing device having a toner collecting means on the downstream side of the developing region in the toner transport direction. is there. In the developing device 40 shown in FIG. 8, toner is collected using a brush roller 51 as toner collecting means. A DC voltage is applied between the toner carrier 41 and the brush roller 51 by the voltage applying means 48 to generate an electric field so that a force acts on the toner in a direction from the toner carrier 41 to the brush roller 51. Toner that has not contributed to development in the development area moves from the toner carrier 41 to the brush roller 51 in the collection area where the brush roller 51 and the toner carrier 41 face each other. The toner adhering to the brush roller 51 is scraped off by the flip cover 52 and returned again to the developer accommodating portion 44.

[実施例6]
次に図9は本発明の第6の実施例を示す現像装置の概略構成図であり、トナー搬送方向に関して現像領域下流側にトナー回収手段を備えている構成の現像装置のさらに別の例である。図9に示す現像装置40では、トナー回収手段として吸引ノズル53を用いてトナーを回収している。具体的には、吸引ノズル53とトナー担持体41を対向させ、吸引ポンプ55によって吸引ノズル53から空気を吸引する。吸引ノズル53のトナー搬送方向下流側にはシール54が付けてあり、このシール54はトナー担持体41の表面と接触している。現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、回収領域において空気の流れに乗って吸引ノズル53を通って回収される。空気の流れに乗らず、進行波電界によって搬送されているトナーもシール54と衝突し、そのまま下流に搬送されていくことはない。吸引ノズル53によって回収されたトナーは、ダクト56を通って再び現像剤収容部44に戻される。
[Example 6]
Next, FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a developing device showing a sixth embodiment of the present invention, which is still another example of a developing device having a toner collecting means on the downstream side of the developing region in the toner transport direction. is there. In the developing device 40 shown in FIG. 9, the toner is collected using the suction nozzle 53 as the toner collecting means. Specifically, the suction nozzle 53 and the toner carrier 41 are opposed to each other, and air is sucked from the suction nozzle 53 by the suction pump 55. A seal 54 is attached to the downstream side of the suction nozzle 53 in the toner conveyance direction, and this seal 54 is in contact with the surface of the toner carrier 41. The toner that has not contributed to development in the development area is collected through the suction nozzle 53 along the air flow in the collection area. The toner that is not carried by the air flow and is conveyed by the traveling wave electric field also collides with the seal 54 and is not conveyed downstream as it is. The toner collected by the suction nozzle 53 is returned to the developer accommodating portion 44 through the duct 56 again.

[実施例7]
次に図10は本発明の第7の実施例を示す現像装置の概略構成図である。この現像装置60は、現像剤として一成分非磁性トナーを用い、トナー供給部材であるトナー補給ローラ62から直接トナー担持体61へトナーを供給する構成である。なお、トナー担持体61の構成は実施例1と同様である。
[Example 7]
Next, FIG. 10 is a schematic block diagram of a developing device showing a seventh embodiment of the present invention. The developing device 60 uses a one-component non-magnetic toner as a developer, and supplies toner directly from a toner supply roller 62, which is a toner supply member, to the toner carrier 61. The configuration of the toner carrier 61 is the same as that of the first embodiment.

図10に示す現像装置60では、トナー補給ローラ62としてスポンジローラを用い、スポンジローラ62をトナー担持体61へ当接させてトナーを帯電させながらトナー担持体上へ供給する。スポンジローラ62には第一電圧印加手段64によって供給バイアスが印加されており、この電圧によってトナー担持体61へ供給するトナーの量を制御することができる。この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよい。また、直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアスでもよい。トナー担持体61には、第二電圧印加手段65によって電極に電圧が印加されている。第二電圧印加手段65が印加する電圧は、図2に示したような矩形波が最も適しているが、サイン波で三角波でもよい。   In the developing device 60 shown in FIG. 10, a sponge roller is used as the toner replenishing roller 62, and the sponge roller 62 is brought into contact with the toner carrier 61 to supply the toner onto the toner carrier while being charged. A supply bias is applied to the sponge roller 62 by the first voltage applying means 64, and the amount of toner supplied to the toner carrier 61 can be controlled by this voltage. This supply bias may be a DC voltage or an AC voltage. Alternatively, a bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage may be used. A voltage is applied to the electrode of the toner carrier 61 by the second voltage applying means 65. The voltage applied by the second voltage applying means 65 is most suitably a rectangular wave as shown in FIG. 2, but it may be a sine wave or a triangular wave.

本実施例では前述したように電極はa相とb相の2相とし、各隣り合う電極に位相差πをもった電圧を印加し、電極間に電界を生じさせている。トナー担持体61へ供給されたトナーは、この電極間の電界によってホッピングしながら電極間を往復運動する。本実施例ではトナーの搬送はトナー担持体61の回転によって行っている。トナー補給ローラ62からトナー担持体61へ供給されたトナーはトナー層規制部材63によって、さらに帯電され、トナー量は規制される。トナー層規制部材63によって帯電され規制されたトナーは、さらにホッピングしながらトナー担持体61の回転によって、現像領域まで搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持体61と潜像担持体10上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体10上に現像される。現像に寄与しなかったトナーはトナー担持体61の回転によってさらに搬送され、トナー供給部材であるトナー補給ローラ62まで達する。トナー補給ローラ62は現像に使われずに戻ってきたトナーをトナー担持体61上から掃き取り、現像剤収容部66にトナーを戻す。   In this embodiment, as described above, the electrodes have two phases of the a phase and the b phase, and a voltage having a phase difference π is applied to each adjacent electrode to generate an electric field between the electrodes. The toner supplied to the toner carrier 61 reciprocates between the electrodes while hopping by the electric field between the electrodes. In this embodiment, the toner is conveyed by the rotation of the toner carrier 61. The toner supplied from the toner supply roller 62 to the toner carrier 61 is further charged by the toner layer regulating member 63, and the amount of toner is regulated. The toner charged and regulated by the toner layer regulating member 63 is further transported to the development area by the rotation of the toner carrier 61 while hopping. The toner conveyed to the development area is developed on the latent image carrier 10 by a developing electric field between the toner carrier 61 and the image portion on the latent image carrier 10. The toner that has not contributed to the development is further conveyed by the rotation of the toner carrier 61 and reaches the toner supply roller 62 that is a toner supply member. The toner replenishing roller 62 sweeps away the toner that has not been used for development from the toner carrier 61 and returns the toner to the developer container 66.

[実施例8]
次に、以上に述べた実施例1〜7の現像装置(20,30,40,60)に共通の実施例について説明する。
実施例1〜7の現像装置(20,30,40,60)において、現像領域とは、潜像担持体10とトナー担持体(21,31,41,61)が対向する領域において、潜像担持体10は停止させた状態で画像部電位がトナー担持体(21,31,41,61)と対向するようにし、トナー担持体(21,31,41,61)の回転によってトナーを搬送し、潜像担持体10にトナーが現像された領域を現像領域と定義する。
また、各実施例で供給領域とは、トナー担持体(21,31,41,61)の回転を停止させ各電極にパルス電圧を印加しない状態で、トナー供給部材(22,32,42,62)に電圧を印加し、トナーがトナー担持体上に供給された領域のことを供給領域と定義する。
さらに各実施例で規制領域とは、トナー担持体上にトナーがない状態で、トナー担持体と現像剤層規制部材(またはトナー層規制部材)(23,33,43,63)とが接触する領域のことを規制領域と定義する。
[Example 8]
Next, an embodiment common to the developing devices (20, 30, 40, 60) of Embodiments 1 to 7 described above will be described.
In the developing devices (20, 30, 40, 60) of the first to seventh embodiments, the developing region is a region where the latent image carrier 10 and the toner carrier (21, 31, 41, 61) face each other. With the carrier 10 stopped, the image portion potential is opposed to the toner carrier (21, 31, 41, 61), and the toner is conveyed by the rotation of the toner carrier (21, 31, 41, 61). An area where toner is developed on the latent image carrier 10 is defined as a development area.
Further, in each embodiment, the supply region refers to the toner supply member (22, 32, 42, 62) in a state where the rotation of the toner carrier (21, 31, 41, 61) is stopped and no pulse voltage is applied to each electrode. The area where the toner is supplied onto the toner carrier is defined as the supply area.
Further, in each embodiment, the restriction region refers to a contact between the toner carrier and the developer layer restriction member (or toner layer restriction member) (23, 33, 43, 63) in a state where there is no toner on the toner carrier. An area is defined as a restricted area.

実施例1〜7の現像装置(20,30,40,60)の構成では、トナー供給部材(22,32,42,62)からトナー担持体(21,31,41,61)上にトナーが供給される際に、トナーはある程度帯電量を持っている。ある程度帯電量の持ったトナーが電極間の電界によってホッピングを繰り返しながらトナー担持体(21,31,41,61)の回転によって現像領域へ搬送されるが、ホッピングの際にトナー担持体表面との接触摩擦によって、電荷のやり取りが発生する。トナーとトナー担持体との接触摩擦によって、トナーの帯電量が増加するのか減少するのかは、トナーとトナー担持体表面との摩擦帯電特性によって決まっており、長時間トナーをトナー担持体上でホッピングさせると、トナーの帯電量はある一定値に収束する。トナーはトナー担持体上をホッピングしながら現像領域まで搬送されるが、ホッピングによる接触摩擦の繰り返しによって、現像領域に入る際のトナーの帯電量は供給領域や規制領域での帯電量とは違ってくる。この帯電量の変化量は、接触摩擦の回数に比例する。接触摩擦の回数はトナーのホッピング回数に比例すると考えられる。そしてホッピング回数は、トナー担持体内の各電極に印加される電圧の切り替わり回数に比例すると考えられる。よって、トナー担持体内の各電極に印加される電圧の切り替わり回数を制御することによって、現像領域に入る際のトナーの帯電量を制御することができる(第1の手段)。   In the configurations of the developing devices (20, 30, 40, 60) of the first to seventh embodiments, toner is transferred from the toner supply member (22, 32, 42, 62) onto the toner carrier (21, 31, 41, 61). When supplied, the toner has a certain amount of charge. Toner having a certain amount of charge is conveyed to the development area by the rotation of the toner carrier (21, 31, 41, 61) while repeating hopping by the electric field between the electrodes. Charge exchange occurs due to contact friction. Whether the toner charge amount increases or decreases due to contact friction between the toner and the toner carrier is determined by the frictional charging characteristics between the toner and the surface of the toner carrier, and the toner is hopped on the toner carrier for a long time. As a result, the toner charge amount converges to a certain value. The toner is transported to the development area while hopping on the toner carrier, but due to repeated contact friction due to hopping, the charge amount of the toner when entering the development area differs from the charge amount in the supply area and the regulation area. come. The amount of change in the charge amount is proportional to the number of contact frictions. The number of contact friction is considered to be proportional to the number of toner hops. The number of hoppings is considered to be proportional to the number of switching of the voltage applied to each electrode in the toner carrier. Therefore, by controlling the number of times the voltage applied to each electrode in the toner carrying body is controlled, the charge amount of the toner when entering the developing region can be controlled (first means).

そこで、本発明の現像装置では、各電極が供給領域から現像領域まで移動するまでに印加される電圧が切り替わる回数を制御する切り替わり回数制御手段を設けている(第2の手段)。これは実施例1,2で説明した図4、図5のような構成の現像装置(20,30)の場合である。実施例7で説明した図10のような構成の現像装置の場合は、切り替わり回数制御手段は各電極がトナー担持体61とトナー層規制部材63とが対向する規制領域から現像領域まで移動するまでに印加される電圧が切り替わる回数を制御している(第3の手段)。切り替わり回数制御手段が制御するのは、各電極に印加されたパルス電圧の周波数である(第4の手段)。トナー担持体の線速が一定の場合、供給領域や規制領域から現像領域までトナーが搬送される時間は一定であるため、各電極に印加されたパルス電圧の周波数を制御することで切り替わり回数を制御することができる。またトナー担持体の線速を制御することで切り替わり回数を制御することもできる(第5の手段)。この場合、パルス電圧の周波数は一定であるため、線速を大きくすると短い時間で現像領域まで到達し、切り替わり回数は少なくなる。線速を小さくすると現像領域まで到達する時間が長くなり、切り替わり回数は多くなる。また、パルス電圧の周波数とトナー担持体の線速の両方を組み合わせて制御することもできる(第6の手段)。本発明の現像装置では、現像領域に入る際のトナーの帯電量は、粒径が5μmから6μmのトナーで、−10μC/gから−40μC/gであり、その間にトナーの帯電量がなるように制御している。帯電量の絶対値が40より大きい場合は切り替わり回数を少なくすることによって帯電量の絶対値を40以下にし、帯電量の絶対値が10より小さい場合は、切り替わり回数を多くすることによって帯電量の絶対値を10以上に制御している。   Therefore, the developing device of the present invention is provided with a switching number control means for controlling the number of times the applied voltage is switched before each electrode moves from the supply area to the developing area (second means). This is the case of the developing devices (20, 30) configured as shown in FIGS. 4 and 5 described in the first and second embodiments. In the case of the developing device having the configuration as shown in FIG. 10 described in the seventh embodiment, the switching number control means until each electrode moves from the restriction region where the toner carrier 61 and the toner layer restriction member 63 face each other to the development region. The number of times that the voltage applied to is switched is controlled (third means). The switching number control means controls the frequency of the pulse voltage applied to each electrode (fourth means). When the linear velocity of the toner carrier is constant, the time during which the toner is conveyed from the supply area or the regulation area to the development area is constant, so the number of times of switching is controlled by controlling the frequency of the pulse voltage applied to each electrode. Can be controlled. In addition, the number of times of switching can be controlled by controlling the linear velocity of the toner carrier (fifth means). In this case, since the frequency of the pulse voltage is constant, when the linear velocity is increased, the development area is reached in a short time, and the number of switching is reduced. If the linear velocity is reduced, the time to reach the development area becomes longer and the number of times of switching increases. It is also possible to control by combining both the frequency of the pulse voltage and the linear velocity of the toner carrier (sixth means). In the developing device of the present invention, the toner charge amount when entering the development region is -10 μC / g to −40 μC / g for a toner having a particle diameter of 5 μm to 6 μm, and the toner charge amount is in the meantime. Is controlling. When the absolute value of the charge amount is larger than 40, the absolute value of the charge amount is made 40 or less by decreasing the number of times of switching. When the absolute value of the charge amount is less than 10, the charge amount of the charge amount is increased by increasing the number of times of switching. The absolute value is controlled to 10 or more.

トナー担持体上のトナーの帯電量を制御するためには、トナー担持体上のトナーの帯電量を知る必要がある。そこで本発明では、トナー担持体上のトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段を設けている(第7の手段)。
この帯電量検知手段73は、例えば図11に示すように、トナー担持体71(実施例1〜7の21,31,41,61のいずれかに相当)の回転方向に対して、トナー供給部材72(実施例1〜7の22,32,42,62のいずれかに相当)による供給領域より下流側で、現像領域より上流側に設けるか、あるいは、図12に示すように、現像剤層規制部材(またはトナー層規制部材)74(実施例1〜7の23,33,43,63のいずれかに相当)による規制領域より下流側で、現像領域より上流側に設けている(第8の手段)。これによって、現像領域に入っていくトナーの帯電量を帯電量検知手段73で検知することができる。
そして本発明では、帯電量検知手段73で検知したトナーの帯電量に基づいて、切り替わり回数制御手段が電極の電圧の切り替わり回数を制御することによって、トナー担持体上のトナーの帯電量を制御している(第9の手段)。
In order to control the charge amount of the toner on the toner carrier, it is necessary to know the charge amount of the toner on the toner carrier. Therefore, in the present invention, charge amount detection means for detecting the charge amount of the toner on the toner carrier is provided (seventh means).
For example, as shown in FIG. 11, the charge amount detecting means 73 is a toner supply member with respect to the rotation direction of the toner carrier 71 (corresponding to any one of 21, 31, 41, and 61 in Examples 1 to 7). 72 (corresponding to any one of 22, 32, 42, and 62 in Examples 1 to 7) downstream from the supply region and upstream from the development region, or as shown in FIG. 12, a developer layer A regulating member (or toner layer regulating member) 74 (corresponding to any of 23, 33, 43, and 63 in Examples 1 to 7) is provided downstream from the regulating region and upstream from the developing region (eighth). Means). As a result, the charge amount of the toner entering the development area can be detected by the charge amount detection means 73.
In the present invention, based on the charge amount of the toner detected by the charge amount detection means 73, the switching number control means controls the number of times the voltage of the electrode is switched, thereby controlling the charge amount of the toner on the toner carrier. (9th means).

トナーは電極間の電界から力を受け、トナー担持体上をホッピングしているが、トナーが受ける力はトナーの帯電量と電界強度に比例する。トナー担持体の電極に印加するパルス電圧が一定の場合、トナーが受ける力はトナーの帯電量に比例する。トナーの帯電量が大きい場合、トナーは大きな力を受け、より高くホッピングすることができ、トナー担持体上の平均的なトナーの位置は高くなる。逆に、トナーの帯電量が小さい場合、トナーが受ける力は小さく、トナーはあまり高くホッピングできない。よって、トナー担持体上のトナーのホッピング高さがわかれば、トナーの帯電量がわかる。本発明の現像装置に用いる帯電量検知手段73では、トナー担持体上のトナーの高さ方向の位置を検知している(第10の手段)。より具体的には、トナーのホッピング高さを発光素子と受光素子を用いて光学的に検知している(第11の手段)。そして、光学的に検知することによって、電界強度やトナーの動きには影響を与えずに検知することが可能である。   The toner receives a force from the electric field between the electrodes and hops on the toner carrier, but the force received by the toner is proportional to the charge amount of the toner and the electric field strength. When the pulse voltage applied to the electrode of the toner carrier is constant, the force received by the toner is proportional to the charge amount of the toner. When the charge amount of the toner is large, the toner receives a large force and can be hopped higher, and the average toner position on the toner carrier becomes high. On the contrary, when the charge amount of the toner is small, the force received by the toner is small and the toner cannot be hopped so much. Therefore, if the hopping height of the toner on the toner carrier is known, the charge amount of the toner can be known. The charge amount detection means 73 used in the developing device of the present invention detects the position in the height direction of the toner on the toner carrier (tenth means). More specifically, the hopping height of the toner is optically detected using a light emitting element and a light receiving element (eleventh means). And by detecting optically, it is possible to detect without affecting the electric field strength and the toner movement.

帯電量検知手段73に発光素子と受光素子を用いて光学的に検知する構成としては、2つ考えられる。一つは、図13に示すように、トナー担持体71の両端のうち一方に発光素子73Aを配置させ、他方に受光素子73Bを配置させる構成である。この構成では、トナー担持体71上でトナーがホッピングしている高さ領域の光はトナーによって吸収や散乱されるため、受光素子73Bまで到達できない。しかし、トナーがホッピングしている高さ領域より高い位置の光はトナーに散乱されることなく受光素子73Bまで到達できる。よって、発光素子73Aからの光のうち透過光を受光素子73Bが検知することによって、トナーのホッピング高さが検知できる(第12の手段)。特に、ブラックトナーは光を吸収してしまうため、このような構成の検知方法が適している。   There are two possible configurations for optical detection using a light emitting element and a light receiving element for the charge amount detecting means 73. One is a configuration in which a light emitting element 73A is disposed at one of both ends of the toner carrier 71 and a light receiving element 73B is disposed at the other, as shown in FIG. In this configuration, the light in the height region where the toner is hopping on the toner carrier 71 is absorbed or scattered by the toner and cannot reach the light receiving element 73B. However, light at a position higher than the height region where the toner is hopping can reach the light receiving element 73B without being scattered by the toner. Therefore, the hopping height of the toner can be detected by detecting the transmitted light out of the light from the light emitting element 73A (the twelfth means). In particular, since black toner absorbs light, a detection method having such a configuration is suitable.

もう一つの構成は、図14に示すように、トナー担持体71の片端に発光素子73Aと受光素子73Bの両方を配置させる構成である。この構成の場合、トナー担持体71上でトナーがホッピングしている高さ領域の光はトナーによって散乱されるため、その拡散光を受光素子73Bが検知することによってトナーのホッピング高さが検知できる(第13の手段)。特に、カラートナーは光を拡散させるため、このような構成の検知方法が適している。また、この2つ構成を組み合わせて検知することで、トナーのホッピング高さを精度よく検知することができる(第14の手段)。   Another configuration is a configuration in which both the light emitting element 73A and the light receiving element 73B are arranged at one end of the toner carrier 71 as shown in FIG. In the case of this configuration, the light in the height region where the toner is hopping on the toner carrier 71 is scattered by the toner. Therefore, the hopping height of the toner can be detected by detecting the diffused light by the light receiving element 73B. (13th means). In particular, since color toner diffuses light, a detection method having such a configuration is suitable. Further, by detecting these two components in combination, the toner hopping height can be detected with high precision (fourteenth means).

図15にトナーの帯電量の検知と制御の流れをフローチャートで示す。この制御は、図示しない画像形成装置の制御部(マイクロコンピュータからなる中央演算処理装置(CPU)、各種制御用プログラムやデータを格納した記録装置(ROM,RAM,不揮発RAM等の各種メモリ、ハードディスク、各種カードメモリ等)、入・出力インターフェース、クロック、タイマー、各種制御回路等から構成される)で実行される。   FIG. 15 is a flowchart showing the flow of toner charge amount detection and control. This control is performed by a control unit of an image forming apparatus (not shown) (a central processing unit (CPU) composed of a microcomputer, a recording device storing various control programs and data (a variety of memories such as ROM, RAM, and nonvolatile RAM, a hard disk, (Various card memories, etc.), input / output interface, clock, timer, various control circuits, etc.).

図15において、まずトナーの供給を行う前に、トナー担持体71とトナー供給部材72を回転させる(S1)。次に、トナー担持体71の電極にパルス電圧を印加する(S2)。そして、トナー供給部材72に電圧を印加する。このようにして供給されたトナーは電極間の電界によってホッピングしながらトナー担持体71の回転によって搬送される(S3)。次に帯電量検知手段73の発光素子73Aと受光素子73Bを用いてトナー担持体上のトナーのホッピング高さを光学的に検知する(S4)。その検知結果より、トナーの帯電量q/mを決定する(S5)。なお、ホッピング高さから帯電量が幾つになるかは予め実験等で求められており、それらの実験結果はデータテーブル等にまとめて、画像形成装置内の制御部の記録装置に記録してある。   In FIG. 15, first, the toner carrier 71 and the toner supply member 72 are rotated before supplying the toner (S1). Next, a pulse voltage is applied to the electrode of the toner carrier 71 (S2). Then, a voltage is applied to the toner supply member 72. The toner thus supplied is conveyed by the rotation of the toner carrier 71 while hopping by the electric field between the electrodes (S3). Next, the hopping height of the toner on the toner carrier is optically detected using the light emitting element 73A and the light receiving element 73B of the charge amount detecting means 73 (S4). From the detection result, the toner charge amount q / m is determined (S5). It should be noted that the amount of charge from the hopping height is obtained in advance through experiments or the like, and the results of these experiments are collected in a data table or the like and recorded in the recording device of the control unit in the image forming apparatus. .

検知されたホッピング高さに基づいて、制御部のCPUは記録装置のデータテーブルを読みに行き、対応する帯電量を決定する。帯電量が決定されると、標準帯電量との比較を行う(S6)。標準帯電量と決定された帯電量との差|(標準q/m)−q/m|が、閾値(q/m)thより小さい場合、そのときの帯電量は正常であると見なされ、終了となる。また、標準帯電量と決定された帯電量との差|(標準q/m)−q/m|が、閾値(q/m)thよりも大きい場合は、切り替わり回数制御手段による切り替わり回数の制御を行う。   Based on the detected hopping height, the CPU of the control unit reads the data table of the recording apparatus and determines the corresponding charge amount. When the charge amount is determined, the charge amount is compared with the standard charge amount (S6). If the difference between the standard charge amount and the determined charge amount | (standard q / m) −q / m | is smaller than the threshold value (q / m) th, the charge amount at that time is regarded as normal, End. In addition, when the difference | (standard q / m) −q / m | between the standard charge amount and the determined charge amount is larger than the threshold value (q / m) th, the number of switching times is controlled by the switching number control means. I do.

ここで、検知された帯電量の値によって切り替わり回数をどれだけ変化させればいいかというのは、予め実験等で決定し、データテーブル等でまとめておき、それを制御部の記録装置に記録しておく。そして、上記のように帯電量の検知を行ない、切り替わり回数の制御が必要となった際には、制御部のCPUは記録装置に記録されたデータテーブルを読みに行き、切り替わり回数を決定し、切り替わり回数を変化させる(S7)。
切り替わり回数を変化させた後は、もう一度帯電量の検知を行ない、標準帯電量と決定された帯電量との差が閾値より小さくなるまで制御を繰り返す(S3〜S8)。
Here, how much the number of times of switching should be changed depending on the value of the detected charge amount is determined in advance by an experiment or the like, compiled in a data table or the like, and recorded in a recording device of the control unit. Keep it. Then, the amount of charge is detected as described above, and when control of the number of switching is necessary, the CPU of the control unit goes to read the data table recorded in the recording device, determines the number of switching, The number of times of switching is changed (S7).
After changing the number of times of switching, the charge amount is detected again, and the control is repeated until the difference between the standard charge amount and the determined charge amount becomes smaller than the threshold value (S3 to S8).

しかし、制御の繰り返しがある回数(N回)となった場合は、異常が起こっているとみなし、画像形成装置の表示部に異常であることを表示する(S9)。さらに、画像形成装置が外部の中央管理装置等と情報を通信する通信手段を持っている場合は、異常の情報を中央管理装置等に送信するようにしてもよい。なお、制御の繰り返し回数の上限値Nは固定値でもいいし、画像形成装置の動作時間や出力枚数などによって変化させてもよい。また、このようなトナー担持体上の帯電量の検知・制御はあるタイミングで行われる。画像形成装置に電源が投入された時に行ってもよいし、電源投入後にある時間間隔で行ってもよい。また、画像の出力枚数毎に行ってもよい。また、画像形成装置の操作表示部からの入力信号によって行うようにしてもよい。   However, if the control is repeated a certain number of times (N times), it is considered that an abnormality has occurred, and the fact that there is an abnormality is displayed on the display unit of the image forming apparatus (S9). Furthermore, when the image forming apparatus has a communication unit that communicates information with an external central management apparatus or the like, abnormality information may be transmitted to the central management apparatus or the like. Note that the upper limit value N of the number of control repetitions may be a fixed value, or may be changed depending on the operation time of the image forming apparatus, the number of output sheets, and the like. Further, such detection and control of the charge amount on the toner carrier is performed at a certain timing. It may be performed when the image forming apparatus is turned on, or may be performed at a certain time interval after the power is turned on. Alternatively, it may be performed for each output number of images. Further, it may be performed by an input signal from the operation display unit of the image forming apparatus.

[実施例9]
次に、図16は、以上の実施例1〜8で説明した現像装置を用いた画像形成装置の構成例を示す概略構成図であり、デジタル複写機(またはデジタル複合機)の一例を示している。この画像形成装置は、画像形成部(プリンタ部)100と画像読取部(スキャナ部)110で構成されており、画像形成部(プリンタ部)100では、画像読取部(スキャナ部)110で読取った原稿の画像情報や、装置外部のパーソナルコンピュータ等からLANを通じて入力された画像情報、あるいは、通信回線を介して外部から送信されて来た画像情報等に応じて画像形成を行なう。
[Example 9]
Next, FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of an image forming apparatus using the developing device described in the first to eighth embodiments, and shows an example of a digital copying machine (or a digital multifunction machine). Yes. The image forming apparatus includes an image forming unit (printer unit) 100 and an image reading unit (scanner unit) 110. The image forming unit (printer unit) 100 reads the image using the image reading unit (scanner unit) 110. Image formation is performed in accordance with image information of a document, image information input via a LAN from a personal computer or the like outside the apparatus, or image information transmitted from the outside via a communication line.

画像形成部(プリンタ部)100の略中央部には潜像担持体であるドラム状の感光体10が配設されており、その周囲には、感光体10を帯電する帯電手段である帯電装置(例えば帯電ローラ、帯電チャージャ、帯電ブラシ等)11と、帯電された感光体に画像情報に応じて光を照射し静電潜像を形成する光書込装置(例えばレーザ走査方式の光書込装置、あるいはLEDアレイと結像素子アレイからなるライン状の光書込装置等)12と、感光体上の潜像をトナーで現像して顕像化する現像装置(図示の例では図4に示した現像装置)20と、感光体上に形成されたトナー像を記録材Pに転移させる転写装置(例えば転写ローラ、転写チャージャ、転写ブラシ等)13と、転写後の感光体上の残留トナーを清掃するクリーニング装置(例えばクリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングローラ等)14と、感光体上の残留電荷を除去する除電装置(例えば除電ランプ、除電チャージャ、除電ブラシ等)15などが配設されている。また、現像装置20の上部にはトナー収容部29が設けられており、トナー収容部29からトナー補給口を通って現像剤収容部にトナーが補給されるようになっている。   A drum-shaped photoconductor 10 that is a latent image carrier is disposed in a substantially central portion of the image forming unit (printer unit) 100, and a charging device that is a charging unit that charges the photoconductor 10 around the photoconductor 10. (For example, a charging roller, a charging charger, a charging brush, etc.) 11 and an optical writing device that forms an electrostatic latent image by irradiating light to the charged photoreceptor in accordance with image information (for example, laser scanning optical writing) Or a developing device that develops the latent image on the photosensitive member with toner (FIG. 4 in the example shown in FIG. 4). A developing device 20), a transfer device (for example, a transfer roller, a transfer charger, a transfer brush, etc.) 13 for transferring a toner image formed on the photosensitive member to a recording material P, and residual toner on the photosensitive member after transfer. Cleaning device (for example, A cleaning blade, a cleaning brush, a cleaning roller or the like) 14, charge removing device (e.g., charge removing lamp for removing a residual charge on the photosensitive member, discharger, such as charge removal brush) 15 are disposed. In addition, a toner storage unit 29 is provided at the top of the developing device 20 so that toner is supplied from the toner storage unit 29 to the developer storage unit through the toner supply port.

画像形成が開始されると電子写真プロセスによる画像形成動作が実行され、感光体10が図中の矢印で示すように時計回りに回転し、感光体表面が帯電装置11により均一に帯電される。そして光書込装置12により、帯電された感光体10に画像情報に応じた光が照射され静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置20のトナー担持体21に担持されたトナーにより現像され、トナー像として顕像化される。   When image formation is started, an image forming operation by an electrophotographic process is executed, the photoconductor 10 rotates clockwise as indicated by an arrow in the figure, and the surface of the photoconductor is uniformly charged by the charging device 11. Then, the optical writing device 12 irradiates the charged photoconductor 10 with light according to image information to form an electrostatic latent image. This electrostatic latent image is developed with the toner carried on the toner carrier 21 of the developing device 20 and visualized as a toner image.

画像形成部100の下部には、記録紙等の記録材Pを収納した給紙カセット16が装着されており、上記の画像形成動作にタイミングを合せて給紙カセット16内の記録材Pが給紙ローラ17aと分離ローラ17bにより1枚づつ給紙され、複数の搬送ローラ17cを経てレジストローラ17dへ搬送される。そして、感光体上のトナー像が転写位置に来るタイミングに合せてレジストローラ17dで転写位置に記録材Pが送り出され、転写装置13により感光体上のトナー像が記録材Pに転写される。トナー像が転写された記録材Pは、搬送ベルト17eを経て定着装置18に搬送され、定着装置18により加熱・加圧されてトナー像が記録材Pに定着される。定着後の記録材Pは複数の排紙ローラ19a〜19eを経て排紙トレイ120に排紙される。また、トナー像転写後の感光体10は、クリーニング装置14により残留トナーを清掃され、除電装置15により残留電荷を除電される。   A paper feed cassette 16 containing a recording material P such as recording paper is mounted below the image forming unit 100, and the recording material P in the paper feed cassette 16 is fed in time with the above image forming operation. The paper is fed one by one by the paper roller 17a and the separation roller 17b, and is conveyed to the registration roller 17d through a plurality of conveyance rollers 17c. Then, the recording material P is sent to the transfer position by the registration roller 17d in accordance with the timing when the toner image on the photoconductor reaches the transfer position, and the toner image on the photoconductor is transferred to the recording material P by the transfer device 13. The recording material P onto which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing device 18 via the conveying belt 17e, and is heated and pressurized by the fixing device 18 to fix the toner image on the recording material P. The recording material P after fixing is discharged to the discharge tray 120 through a plurality of discharge rollers 19a to 19e. In addition, after the toner image is transferred, the residual toner is cleaned by the cleaning device 14 and the residual charge is discharged by the charge removal device 15.

[実施例10]
上記の実施例で述べたような画像形成装置においては、感光体、帯電装置、クリーニング装置のうちの少なくとも一つと、現像装置とを一体にしたプロセスカートリッジを用いることができる。
図17はプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図であり、このプロセスカートリッジ80は、感光体10と帯電装置11と現像装置(図示の例では図10に示す現像装置)60とクリーニング装置14をカートリッジ81内に一体に保持している。そして、このプロセスカートリッジ80は、画像形成装置に対して着脱可能に設けられているので、容易に交換やリサイクルが可能であり、画像形成装置のメンテンナンス性の向上や、省資源化に寄与することができる。
[Example 10]
In the image forming apparatus as described in the above embodiment, a process cartridge in which at least one of a photosensitive member, a charging device, and a cleaning device and a developing device are integrated can be used.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process cartridge. This process cartridge 80 includes a photosensitive member 10, a charging device 11, a developing device (developing device shown in FIG. 10 in the illustrated example) 60, and a cleaning device 14. 81 is integrally held. Since the process cartridge 80 is detachably attached to the image forming apparatus, the process cartridge 80 can be easily replaced or recycled, and contributes to improving the maintainability of the image forming apparatus and saving resources. Can do.

[実施例11]
次に、図18は、図17に示したプロセスカートリッジ80を複数備え、単色、多色またはフルカラー画像を形成するカラー画像形成装置の構成例を示す概略構成図である。
このカラー画像形成装置200では、記録材Pを搬送する転写ベルト90に沿って4つのプロセスカートリッジ80Y,80M,80C,80Kを並設したものであり、プロセスカートリッジ80Yは実施例9と同様の電子写真プロセスにより感光体上にイエロー色のトナー像を形成し、プロセスカートリッジ80Mは実施例9と同様の電子写真プロセスにより感光体上にマゼンタ色のトナー像を形成し、プロセスカートリッジ80Cは実施例9と同様の電子写真プロセスにより感光体上にマゼンタ色のトナー像を形成し、プロセスカートリッジ80Kは実施例9と同様の電子写真プロセスにより感光体上にブラック色のトナー像を形成する。
[Example 11]
Next, FIG. 18 is a schematic configuration diagram showing a configuration example of a color image forming apparatus which includes a plurality of process cartridges 80 shown in FIG. 17 and forms a single color, multicolor or full color image.
In this color image forming apparatus 200, four process cartridges 80Y, 80M, 80C, and 80K are juxtaposed along the transfer belt 90 that conveys the recording material P. The process cartridge 80Y has the same electronic components as in the ninth embodiment. A yellow toner image is formed on the photoconductor by the photographic process, and the process cartridge 80M forms a magenta toner image on the photoconductor by the same electrophotographic process as in the ninth embodiment. A magenta toner image is formed on the photoconductor by the same electrophotographic process as in the above, and the process cartridge 80K forms a black toner image on the photoconductor by the same electrophotographic process as in the ninth embodiment.

転写ベルト90の下方には、記録紙等の記録材Pを収納した多段の給紙カセット16A,16Bが装着されており、上記の各プロセスカートリッジ80Y,80M,80C,80Kでの画像形成動作にタイミングを合せて給紙カセット16A,16Bのいずれか一方から記録材Pが給紙ローラ17aと分離ローラ17bにより1枚づつ給紙され、複数の搬送ローラ17cを経てレジストローラ17dへ搬送される。そして、各プロセスカートリッジ80Y,80M,80C,80Kの感光体上のトナー像が転写位置に来るタイミングに合せてレジストローラ17dで転写ベルト90に記録材Pが送り出され、転写ベルト90で記録材が各プロセスカートリッジ80Y,80M,80C,80Kの転写位置に順次搬送され、各転写装置13により感光体上の各色のトナー像が記録材Pに順次重ね合わせて転写される。トナー像が転写された記録材Pは、搬送ベルト17eを経て定着装置18に搬送され、定着装置18により加熱・加圧されてトナー像が記録材Pに定着される。定着後の記録材Pは複数の排紙ローラ19a〜19eを経て排紙トレイ210に排紙される。また、トナー像転写後の各プロセスカートリッジ80Y,80M,80C,80Kの感光体10は、クリーニング装置14により残留トナーを清掃される。   Below the transfer belt 90, multi-stage paper feed cassettes 16A and 16B containing recording material P such as recording paper are mounted, and image forming operations are performed in the process cartridges 80Y, 80M, 80C, and 80K. At the same timing, the recording material P is fed from one of the paper feed cassettes 16A and 16B one by one by the paper feed roller 17a and the separation roller 17b, and is conveyed to the registration roller 17d via a plurality of conveyance rollers 17c. The recording material P is sent to the transfer belt 90 by the registration roller 17d in accordance with the timing when the toner images on the photosensitive members of the process cartridges 80Y, 80M, 80C, and 80K come to the transfer position, and the recording material is transferred by the transfer belt 90. Each of the process cartridges 80Y, 80M, 80C, and 80K is sequentially conveyed to the transfer position, and each color toner image on the photosensitive member is sequentially transferred onto the recording material P by each transfer device 13. The recording material P onto which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing device 18 via the conveying belt 17e, and is heated and pressurized by the fixing device 18 to fix the toner image on the recording material P. The recording material P after fixing is discharged to a discharge tray 210 through a plurality of discharge rollers 19a to 19e. Further, the residual toner is cleaned by the cleaning device 14 in the photosensitive members 10 of the process cartridges 80Y, 80M, 80C, and 80K after the toner image is transferred.

上記の構成のカラー画像形成装置200では、各プロセスカートリッジ80Y,80M,80C,80Kを選択的に駆動されることにより、単色、多色またはフルカラー画像を形成することができる。また、各プロセスカートリッジ80Y,80M,80C,80Kは、画像形成装置に対して着脱可能に設けられているので、容易に交換やリサイクルが可能であり、画像形成装置のメンテンナンス性の向上や、省資源化に寄与することができ、カラー画像形成装置200の保守、管理が容易である。   In the color image forming apparatus 200 having the above-described configuration, the process cartridges 80Y, 80M, 80C, and 80K are selectively driven to form a single color, multicolor, or full color image. Further, since each process cartridge 80Y, 80M, 80C, 80K is detachably attached to the image forming apparatus, it can be easily replaced or recycled, thereby improving the maintainability of the image forming apparatus and saving it. This contributes to resource recycling, and maintenance and management of the color image forming apparatus 200 are easy.

なお、図18では、記録材Pを搬送する転写ベルト90に沿って4つのプロセスカートリッジ80Y,80M,80C,80Kを並設した、直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置の構成例を示したが、転写ベルト90に代えて中間転写ベルトを用い、中間転写ベルトから記録材に二次転写する二次転写部を設ければ、中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を構成することができる。
また、図18は、プリンタ部の構成のみを示しているが、図16と同様に、プリンタ部の上部に画像読取部(スキャナ部)を設置すれば、プリンタやデジタル複写機として機能する複合機を構成することができる。また、通信回線と接続することにより、ファクシミリとしても利用できる。
FIG. 18 shows a configuration example of a direct transfer tandem color image forming apparatus in which four process cartridges 80Y, 80M, 80C, and 80K are arranged in parallel along the transfer belt 90 that conveys the recording material P. However, if an intermediate transfer belt is used in place of the transfer belt 90 and a secondary transfer portion for secondary transfer from the intermediate transfer belt to the recording material is provided, an intermediate transfer tandem color image forming apparatus can be configured. .
FIG. 18 shows only the configuration of the printer unit. Similarly to FIG. 16, if an image reading unit (scanner unit) is installed on the upper part of the printer unit, a multifunction device that functions as a printer or a digital copying machine. Can be configured. Further, it can be used as a facsimile by connecting to a communication line.

本発明の現像装置に用いられるトナー担持体の電極構成例を示す要部断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing an example of an electrode configuration of a toner carrier used in the developing device of the present invention. 図1に示すトナー担持体のa相とb相の電極に印加する電圧の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of voltages applied to a-phase and b-phase electrodes of the toner carrier illustrated in FIG. 1. 図1に示すトナー担持体を軸に平行な方向から見た図である。FIG. 2 is a view of the toner carrier shown in FIG. 1 as viewed from a direction parallel to an axis. 本発明の第1の実施例を示す現像装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a developing device showing a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例を示す現像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the developing device which shows the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例を示す現像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the developing device which shows the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例を示す現像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the developing device which shows the 4th Example of this invention. 本発明の第5の実施例を示す現像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the developing device which shows the 5th Example of this invention. 本発明の第6の実施例を示す現像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the developing device which shows the 6th Example of this invention. 本発明の第7の実施例を示す現像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the developing device which shows the 7th Example of this invention. トナー担持体上のトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段の設置位置を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an installation position of a charge amount detection unit that detects a charge amount of toner on a toner carrier. トナー担持体上のトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段の設置位置を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an installation position of a charge amount detection unit that detects a charge amount of toner on a toner carrier. 帯電量検知手段に発光素子と受光素子を用いて光学的に検知する場合の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example in the case of detecting optically using a light emitting element and a light receiving element for a charge amount detection means. 帯電量検知手段に発光素子と受光素子を用いて光学的に検知する場合の別の構成例を示す図である。It is a figure which shows another structural example in the case of detecting optically using a light emitting element and a light receiving element for a charge amount detection means. トナーの帯電量の検知と制御の流れを示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a flow of detection and control of a toner charge amount. 本発明の現像装置を用いた画像形成装置の構成例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus using a developing device of the present invention. 本発明の現像装置を用いたプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the process cartridge using the developing device of this invention. 図17に示すプロセスカートリッジを複数備えたカラー画像形成装置の構成例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the color image forming apparatus provided with two or more process cartridges shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1a,2a,3a,4a,5a:a相の電極
1b、2b、3b、4b:b相の電極
10:感光体(潜像担持体)
11:帯電装置
12:光書込装置
13:転写装置
14:クリーニング装置
15:除電装置
16,16A,16B:給紙カセット
18:定着装置
20,30,40,60:現像装置
21,31,41,61,71:トナー担持体
22,32,42,62,72:トナー供給部材
23,33,43,63:現像剤層規制部材(またはトナー層規制部材)
24a,24b,34,44,66:現像剤収容部
25a,25b:攪拌搬送スクリュ
27,37,64:第一電圧印加手段
28,38,65:第二電圧印加手段
35a,35b:トナー補給ローラ
45a,45b:攪拌搬送部材
73:帯電量検知手段
73A:発光素子
73B:受光素子
80,80Y,80M,80C,80K:プロセスカートリッジ
90:転写ベルト
100:画像形成部(プリンタ部)
110:画像読取部(スキャナ部)
120,210:排紙トレイ
200:カラー画像形成装置
P:記録材
1a, 2a, 3a, 4a, 5a: a phase electrode 1b, 2b, 3b, 4b: b phase electrode 10: photoconductor (latent image carrier)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11: Charging device 12: Optical writing device 13: Transfer device 14: Cleaning device 15: Static elimination device 16, 16A, 16B: Paper feed cassette 18: Fixing device 20, 30, 40, 60: Developing device 21, 31, 41 61, 71: Toner carrier 22, 32, 42, 62, 72: Toner supply member 23, 33, 43, 63: Developer layer regulating member (or toner layer regulating member)
24a, 24b, 34, 44, 66: developer accommodating portions 25a, 25b: stirring and conveying screws 27, 37, 64: first voltage applying means 28, 38, 65: second voltage applying means 35a, 35b: toner replenishing rollers 45a, 45b: Agitating and conveying member 73: Charge amount detecting means 73A: Light emitting element 73B: Light receiving element 80, 80Y, 80M, 80C, 80K: Process cartridge 90: Transfer belt 100: Image forming unit (printer unit)
110: Image reading unit (scanner unit)
120, 210: discharge tray 200: color image forming apparatus P: recording material

Claims (18)

潜像担持体と対向して配置され、前記潜像担持体上の静電潜像を現像するためのトナーを担持するトナー担持体を有する現像装置において、
前記トナー担持体の内部に所定の間隔で並べられた複数の電極を有し、該複数の電極間の電界が時間的に変化するように前記電極に電圧を印加する電圧印加手段を備え、前記電極間の電界により前記トナー担持体上のトナーを飛翔させてクラウドを形成する構成であり、前記トナー担持体上のトナーの帯電量を制御するトナー帯電量制御手段を備えていることを特徴とする現像装置。
In a developing device having a toner carrier that is disposed opposite to a latent image carrier and carries toner for developing an electrostatic latent image on the latent image carrier,
A plurality of electrodes arranged at a predetermined interval inside the toner carrier, and voltage applying means for applying a voltage to the electrodes so that an electric field between the plurality of electrodes changes with time, It is configured to form a cloud by causing the toner on the toner carrier to fly by an electric field between the electrodes, and includes toner charge amount control means for controlling the charge amount of the toner on the toner carrier. Developing device.
請求項1に記載の現像装置において、
前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給手段を有し、該トナー供給手段と前記トナー担持体とが対向する供給領域で供給されたトナーは、前記トナー担持体の回転によって前記潜像担持体と該トナー担持体が対向する現像領域まで搬送される構成であり、前記トナー帯電量制御手段とは、各電極が前記供給領域から前記現像領域まで移動するまでに印加される電圧が切り替わる回数を制御する切り替わり回数制御手段であることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
A toner supply unit configured to supply toner to the toner carrier, and the toner supplied in a supply region where the toner supply unit and the toner carrier face each other is rotated by the rotation of the toner carrier; And the toner carrying member are conveyed to the opposite development area, and the toner charge amount control means determines the number of times the applied voltage is switched before each electrode moves from the supply area to the development area. A developing device characterized in that it is a switching frequency control means for controlling.
請求項1に記載の現像装置において、
前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給手段と、該トナー供給手段で前記トナー担持体に供給されたトナーを規制するトナー層規制部材を有し、該トナー層規制部材で規制されたトナーは前記トナー担持体の回転によって前記潜像担持体と該トナー担持体が対向する現像領域まで搬送される構成であり、前記トナー帯電量制御手段とは、各電極が前記トナー担持体と前記トナー層規制部材とが対向する規制領域から前記現像領域まで移動するまでに印加される電圧が切り替わる回数を制御する切り替わり回数制御手段であることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
A toner supply unit that supplies toner to the toner carrier, and a toner layer regulating member that regulates the toner supplied to the toner carrier by the toner supply unit, and the toner regulated by the toner layer regulating member is The latent image carrier and the toner carrier are transported to a development area facing each other by the rotation of the toner carrier, and the toner charge amount control means is configured such that each electrode includes the toner carrier and the toner layer. A developing device, comprising: a switching number control means for controlling the number of times that a voltage to be applied is switched before the regulating member moves from the regulating region facing the regulating member to the developing region.
請求項2または3に記載の現像装置において、
前記切り替わり回数制御手段が制御するのは、前記電圧印加手段が印加する電圧の周波数であることを特徴とする現像装置。
In the developing device according to claim 2 or 3,
The developing device characterized in that the switching frequency control means controls the frequency of the voltage applied by the voltage application means.
請求項2または3に記載の現像装置において、
前記切り替わり回数制御手段が制御するのは、前記トナー担持体の線速であることを特徴とする現像装置。
In the developing device according to claim 2 or 3,
The developing device characterized in that the switching number control means controls the linear velocity of the toner carrier.
請求項2または3に記載の現像装置において、
前記切り替わり回数制御手段は、前記電圧印加手段が印加する電圧の周波数と、前記トナー担持体の線速の両方を制御することを特徴とする現像装置。
In the developing device according to claim 2 or 3,
The developing device characterized in that the switching frequency control means controls both the frequency of the voltage applied by the voltage applying means and the linear velocity of the toner carrier.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記トナー担持体上のトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段を備えたことを特徴とする現像装置。
In the developing device according to any one of claims 1 to 6,
A developing device comprising charge amount detecting means for detecting a charge amount of toner on the toner carrier.
請求項7に記載の現像装置において、
前記トナー担持体の回転方向に対して、前記供給領域もしくは前記規制領域の下流で前記現像領域より上流の位置に前記帯電量検知手段を設けることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 7,
2. A developing apparatus according to claim 1, wherein said charge amount detecting means is provided at a position downstream of said supply region or said restriction region and upstream of said developing region with respect to a rotation direction of said toner carrier.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記帯電量検知手段の検知結果に基づいて前記切り替わり回数制御手段が電極の切り替わり回数を制御することを特徴とする現像装置。
In the developing device according to any one of claims 1 to 8,
2. A developing device according to claim 1, wherein said switching number control means controls the number of electrode switching based on a detection result of said charge amount detecting means.
請求項7〜9のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記帯電量検知手段は、前記トナー担持体上のトナーの該トナー担持体表面からの高さ方向の位置を検知することを特徴とする現像装置。
The developing device according to any one of claims 7 to 9,
The developing device according to claim 1, wherein the charge amount detecting means detects a position of the toner on the toner carrier in a height direction from the surface of the toner carrier.
請求項7〜10のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記帯電量検知手段は、発光素子と受光素子から成ることを特徴とする現像装置。
In the developing device according to any one of claims 7 to 10,
The developing device according to claim 1, wherein the charge amount detecting means comprises a light emitting element and a light receiving element.
請求項11に記載の現像装置において、
前記発光素子は前記トナー担持体上の回転によって搬送されるトナーの搬送経路に光を投光し、前記受光素子はトナーによって散乱されずに透過した光を検知することを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 11, wherein
The developing device according to claim 1, wherein the light emitting element projects light onto a toner conveyance path conveyed by rotation on the toner carrier, and the light receiving element detects light transmitted without being scattered by the toner.
請求項11に記載の現像装置において、
前記発光素子は前記トナー担持体上の回転によって搬送されるトナーの搬送経路に光を投光し、前記受光素子はトナーによって散乱された拡散光を検知することを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 11, wherein
The developing device according to claim 1, wherein the light emitting element projects light onto a toner conveyance path conveyed by rotation on the toner carrier, and the light receiving element detects diffused light scattered by the toner.
請求項11に記載の現像装置において、
前記発光素子は前記トナー担持体上の回転によって搬送されるトナーの搬送経路に光を投光し、前記受光素子はトナーによって散乱されずに透過した光とトナーによって散乱された拡散光の両方を検知することを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 11, wherein
The light emitting element projects light onto a toner conveyance path conveyed by rotation on the toner carrier, and the light receiving element emits both light that is transmitted without being scattered by the toner and diffused light that is scattered by the toner. A developing device characterized by detecting.
潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
前記潜像担持体上の潜像を現像する手段として、請求項1〜14のいずれか1項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for developing a latent image by attaching toner to a latent image on a latent image carrier, and finally transferring the toner image obtained thereby to a recording material to form an image.
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1 as means for developing a latent image on the latent image carrier.
請求項15に記載の画像形成装置において、
前記潜像担持体上に形成されたトナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を記録材に形成することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 15.
An image forming apparatus, wherein an image obtained by superimposing a plurality of toner images formed on the latent image carrier is formed on a recording material.
電子写真プロセスにより画像形成を行う画像形成装置に装備されるプロセスカートリッジであって、
潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、請求項1〜14のいずれか1項に記載の現像装置を一体に保持し、前記画像形成装置に対して着脱可能に設けられたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
A process cartridge installed in an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic process,
The at least one of a latent image carrier, a charging unit, and a cleaning unit and the developing device according to any one of claims 1 to 14 are integrally held, and are detachably provided to the image forming apparatus. A process cartridge characterized by that.
電子写真プロセスにより画像形成を行う画像形成装置であって、
請求項17に記載のプロセスカートリッジを複数備え、単色、多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic process,
An image forming apparatus comprising a plurality of the process cartridges according to claim 17 to form a single color, multicolor or full color image.
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