JP2024061382A - Image forming device - Google Patents

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伸一 縣
和則 橋本
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Abstract

【課題】 トナーの使用効率を低下させずに、トナー劣化により生じる画質劣化を抑えることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】 画像形成装置は、現像装置と、現像剤を該現像剤収容容器に補給する補給手段と、現像装置の残寿命を検知する現像装置残寿命検知手段と、現像剤収容容器に補給した現像剤の総量を検知する現像剤総補給量検知手段とを有し、現像装置残寿命とトナーの総補給量の結果に応じて、現像剤供給部材に印可するバイアス値を決定する。【選択図】 図1[Problem] To provide an image forming device capable of suppressing deterioration in image quality caused by toner deterioration without reducing the efficiency of toner use. [Solution] The image forming device has a developing device, a supplying means for supplying developer to the developer storage container, a developing device remaining life detecting means for detecting the remaining life of the developing device, and a developer total supply amount detecting means for detecting the total amount of developer supplied to the developer storage container, and determines a bias value to be applied to a developer supply member according to the result of the developing device remaining life and the total toner supply amount. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to image forming devices such as copying machines, printers, and facsimile machines that use electrophotographic or electrostatic recording methods.

電子写真方式を用いた複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置は、一様に帯電させた感光体表面に画像データに対応した光を照射して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像に対して、現像装置から現像剤(以下、単にトナーという)を供給して、トナー像として感光体表面上に顕像化する。このトナー像を転写装置によって感光体表面から記録用紙などの転写材へ転写し、定着装置で転写材上に定着することで記録画像が形成される。転写材分離後の感光体表面は、クリーニング装置により転写残トナーが掻き取られて清掃され、繰り返して作像に使用される。 Image forming devices using electrophotography, such as copying machines and laser beam printers, form an electrostatic latent image by irradiating a uniformly charged photoreceptor surface with light corresponding to image data. A developing device then supplies developer (hereafter simply referred to as toner) to this electrostatic latent image, making it visible as a toner image on the photoreceptor surface. This toner image is transferred from the photoreceptor surface to a transfer material such as recording paper by a transfer device, and fixed on the transfer material by a fixing device to form a recorded image. After the transfer material is separated, the photoreceptor surface is cleaned by a cleaning device to scrape off any remaining toner, and is then used repeatedly for image formation.

一般に現像装置は、現像剤担持体としての現像ローラが回転可能に現像容器に支持されていると共に、トナーの供給手段としての供給ローラが現像ローラに当接して配置されている。また、現像容器には現像ローラに加圧するように現像剤層厚規制部材としての板ばね状の現像ブレードが設けられており、所定の当接圧にて現像ローラと当接している。 In general, a developing device has a developing roller as a developer carrier rotatably supported in a developing container, and a supply roller as a toner supply means is disposed in contact with the developing roller. In addition, a leaf spring-shaped developing blade is provided in the developing container as a developer layer thickness regulating member to apply pressure to the developing roller, and is in contact with the developing roller at a predetermined contact pressure.

トナー収容室には攪拌パドルが回転可能に設けられ、トナーを攪拌すると共に、現像ローラと供給ローラとの当接部近傍へとトナーを搬送する。搬送されたトナーは、供給ローラによって当接する現像ローラにトナーを供給する。現像ローラに供給されたトナーは現像ブレードによってトナー層厚が規制される。この時トナーは現像ローラと現像ブレードとの摺擦に伴う摩擦帯電により、電荷が付与される。この電荷を有したトナーによって感光体に形成した静電潜像がトナーにより顕像化される。 A stirring paddle is rotatably installed in the toner storage chamber, which stirs the toner and transports it to the vicinity of the contact point between the developing roller and the supply roller. The transported toner is supplied to the contacting developing roller by the supply roller. The toner layer thickness of the toner supplied to the developing roller is regulated by the developing blade. At this time, the toner is given an electric charge by frictional charging caused by the rubbing between the developing roller and the developing blade. The electrostatic latent image formed on the photosensitive member is visualized by the toner with this charged toner.

現像装置内のトナーは現像装置を構成する部材間での摺擦作用により劣化してしまい、画質劣化を生じさせる。特許文献1は、劣化したトナーを強制消費することで画質劣化を抑えたものが提案されている。これはトナーの消費量に関連する使用実績データの増加に伴って強制的に消費されるトナーの消費量を増加させて、劣化したトナーの割合が増加した場合でも強制的に劣化したトナーを排出した構成である。 The toner in the developing device deteriorates due to friction between the components that make up the developing device, causing deterioration in image quality. Patent Document 1 proposes suppressing image quality deterioration by forcibly consuming degraded toner. This is a configuration in which the amount of toner that is forcibly consumed increases in accordance with an increase in usage history data related to the amount of toner consumed, and degraded toner is forcibly discharged even if the proportion of degraded toner increases.

特開2010-276705号公報JP 2010-276705 A

しかしながら、特許文献1の構成では、以下の課題が考えられる。トナー劣化を抑制するために強制消費するトナー量を増加させる構成であり、強制消費したトナーはクリーニングユニットに回収されてしまうため記録媒体への印字に使用されない。即ち、トナーの使用効率が低下してしまう可能性がある。 However, the configuration of Patent Document 1 has the following problems. The configuration increases the amount of toner that is forcibly consumed in order to suppress toner deterioration, and the forcibly consumed toner is collected in the cleaning unit and is not used for printing on recording media. In other words, there is a possibility that the efficiency of toner usage will decrease.

本発明の目的は、上記の問題に鑑みて、トナーの使用効率を低下させずに画質劣化を抑えることが可能な画像形成装置を提供することにある。 In view of the above problems, the object of the present invention is to provide an image forming device that can suppress deterioration in image quality without reducing the efficiency of toner usage.

上記目的を達成するため本出願に係る画像形成装置は、トナー粒子に対して摩擦帯電列が正極性側になる粒子がトナー粒子に添加された現像剤と、前記現像剤を収容する現像剤収容容器と、前記現像剤を担持搬送するための現像剤担持体と、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上に当接し現像剤層厚を規制するための現像剤規制部材と、前記現像剤担持体にバイアスを印可する現像剤担持体バイアス印可手段と、前記現像剤供給部材にバイアスを印可する現像剤供給部材バイアス印可手段と、を含む現像装置と、前記現像剤を該現像剤収容容器に補給する補給手段と、前記現像装置の残寿命を検知する現像装置残寿命検知手段と、前記現像剤収容容器に補給した現像剤の総量を検知する現像剤総補給量検知手段とを有し、前記現像装置残寿命検知手段における検知結果と、前記現像剤総補給量検知手段における検知結果に基づいて、前記現像剤供給部材バイアス印可手段による供給バイアス印可量を決定することを特徴とする。 To achieve the above object, the image forming apparatus according to the present application has a developer in which particles that have a positive polarity in the triboelectric series with respect to the toner particles are added to the toner particles, a developer container that contains the developer, a developer carrier for carrying and transporting the developer, a developer supply member for supplying the developer to the developer carrier, a developer regulating member that contacts the developer carrier and regulates the developer layer thickness, a developer carrier bias application means that applies a bias to the developer carrier, and a developer supply member bias application means that applies a bias to the developer supply member, a supply means that supplies the developer to the developer container, a developing device remaining life detection means that detects the remaining life of the developing device, and a developer total supply amount detection means that detects the total amount of developer supplied to the developer container, and is characterized in that the amount of supply bias applied by the developer supply member bias application means is determined based on the detection results of the developing device remaining life detection means and the detection results of the developer total supply amount detection means.

以上のように本発明によれば、現像装置残寿命とトナーの総補給量の結果から供給ローラに印可する最適なバイアスを決定することで、トナーの使用効率を低下させずに画質劣化を抑えることが可能となる。 As described above, according to the present invention, by determining the optimal bias to be applied to the supply roller based on the remaining life of the developing device and the total amount of toner replenished, it is possible to suppress deterioration in image quality without reducing the efficiency of toner usage.

実施例1の供給ローラの印可バイアスを決定するまでのフローチャート(a)と現像ユニット残寿命と供給ローラの印可バイアスの関係を説明する図(b)である。1A is a flowchart showing a process for determining a bias applied to a supply roller in the first embodiment, and FIG. 1B is a diagram for explaining a relationship between a remaining life of a development unit and the bias applied to the supply roller. 実施例2の供給ローラの印可バイアスを決定するまでのフローチャート(a)と現像ユニット残寿命と供給ローラの印可バイアスの関係を説明する図(b)である。13A is a flowchart showing a process for determining a bias applied to a supply roller in a second embodiment, and FIG. 13B is a diagram for explaining a relationship between a remaining life of a development unit and the bias applied to the supply roller. 本実施形態に係るプロセスカートリッジを装着した電子写真画像形成装置の構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electrophotographic image forming apparatus to which a process cartridge according to the present exemplary embodiment is attached. 本実施形態に係るプロセスカートリッジを説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a process cartridge according to the embodiment. 本実施形態に係るプロセスカートリッジを説明する斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a process cartridge according to the embodiment. 本実施形態に係る現像ユニットを説明する斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a development unit according to the embodiment. 本実施形態に係るトナー搬送動作について説明する図である。5A to 5C are diagrams illustrating a toner transport operation according to the embodiment. 本実施形態に係るトナーカートリッジ(Y・M・C)の主断面図である。2 is a main cross-sectional view of the toner cartridge (Y, M, C) according to the embodiment; 本実施形態に係るトナーカートリッジ(K)の主断面図である。FIG. 2 is a principal cross-sectional view of a toner cartridge (K) according to the embodiment. 本実施形態に係るトナーカートリッジ(Y・M・C)の後方からの全体斜視図である。FIG. 2 is an overall perspective view of the toner cartridge (Y, M, C) according to the embodiment, seen from the rear.

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り後の説明においても初めの説明と同様のものである。 The following describes in detail a preferred embodiment of the present invention by way of example, with reference to the drawings. However, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to those alone. Furthermore, the materials, shapes, etc. of components once described in the following explanations will remain the same in subsequent explanations as they were in the initial explanation, unless otherwise specified.

<画像形成装置の全体構成>
まず電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置という。)100の全体構成について、図3を用いて説明する。図3に示すように、着脱可能な4個のプロセスカートリッジ70(70Y,70M,70C,70K)が装着部材(不図示)によって装着されている。またプロセスカートリッジ70の画像形成装置100の装着方向上流側を前側面側、装着方向下流側を奥側面側と定義する。
<Overall Configuration of Image Forming Apparatus>
First, the overall configuration of an electrophotographic image forming apparatus (hereinafter referred to as an image forming apparatus) 100 will be described with reference to Fig. 3. As shown in Fig. 3, four detachable process cartridges 70 (70Y, 70M, 70C, 70K) are mounted by mounting members (not shown). The upstream side of the process cartridges 70 in the mounting direction of the image forming apparatus 100 is defined as the front side, and the downstream side of the mounting direction is defined as the rear side.

各プロセスカートリッジ70には、電子写真感光体ドラム(以下、感光体ドラムという)1(1a,1b,1c,1d)と、感光体ドラム1の周囲に帯電ローラ2(2a,2b,2c,2d)と、現像ローラ25(25a,25b,25c,25d)と、クリーニング部材6(6a,6b,6c,6d)等のプロセス手段が一体的に配置されている。帯電ローラ2は、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させるものであり、現像ローラ25は、感光体ドラム1に形成した潜像をトナーによって現像して可視像化するものである。そして、クリーニング部材6は、感光体ドラム1に形成したトナー像を記録媒体に転写した後に、感光体ドラム1に残留したトナーを除去するものである。 Each process cartridge 70 includes an electrophotographic photosensitive drum (hereinafter referred to as photosensitive drum) 1 (1a, 1b, 1c, 1d), a charging roller 2 (2a, 2b, 2c, 2d) around the photosensitive drum 1, a developing roller 25 (25a, 25b, 25c, 25d), a cleaning member 6 (6a, 6b, 6c, 6d), and other process means that are integrally arranged. The charging roller 2 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1, and the developing roller 25 develops the latent image formed on the photosensitive drum 1 with toner to make it visible. The cleaning member 6 removes any toner remaining on the photosensitive drum 1 after the toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred to a recording medium.

また、プロセスカートリッジ70の下方には画像情報に基づいて感光体ドラム1に選択的な露光を行い、感光体ドラム1に潜像を形成するためのスキャナユニット3が設けられている。 In addition, below the process cartridge 70, a scanner unit 3 is provided to selectively expose the photosensitive drum 1 based on image information and form a latent image on the photosensitive drum 1.

装置本体100の下部には記録媒体Sを収納したカセット17が装着されている。そして、記録媒体Sが2次転写ローラ69、定着部74を通過して装置本体100の上方へ搬送されるように記録媒体搬送手段が設けられている。また、プロセスカートリッジ70(70Y,70M,70C,70K)の上方には各感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)上に形成したトナー画像を転写させるための中間転写手段としての中間転写ユニット5が設けられている。中間転写ユニット5には、各色の感光体ドラム1に対向する位置に1次転写ローラ58(58a、58b、58c、58d)、2次転写ローラ69に対向する位置に対向ローラ59を有し、転写ベルト50が掛け渡されている。そして、転写ベルト50はすべての感光体ドラム1に対向し、且つ接するように循環移動し、1次転写ローラ58(58a、58b、58c、58d)に電圧を印加することにより、感光体ドラム1から転写ベルト50上に一次転写を行う。そして、転写ベルト50内に配置された対向59ローラと2次転写ローラ69への電圧印加により、転写ベルト50のトナーを記録媒体Sに転写する。 A cassette 17 containing a recording medium S is attached to the bottom of the device main body 100. A recording medium conveying means is provided so that the recording medium S passes through the secondary transfer roller 69 and the fixing unit 74 and is conveyed to the upper part of the device main body 100. An intermediate transfer unit 5 is provided above the process cartridge 70 (70Y, 70M, 70C, 70K) as an intermediate transfer means for transferring the toner image formed on each photosensitive drum 1 (1a, 1b, 1c, 1d). The intermediate transfer unit 5 has a primary transfer roller 58 (58a, 58b, 58c, 58d) facing the photosensitive drum 1 of each color, and an opposing roller 59 facing the secondary transfer roller 69, and a transfer belt 50 is stretched over the primary transfer roller 58. The transfer belt 50 circulates so as to face and contact all the photosensitive drums 1, and a voltage is applied to the primary transfer roller 58 (58a, 58b, 58c, 58d) to perform a primary transfer from the photosensitive drum 1 to the transfer belt 50. Then, by applying a voltage to the opposing roller 59 and the secondary transfer roller 69 arranged inside the transfer belt 50, the toner on the transfer belt 50 is transferred to the recording medium S.

画像形成に際しては、各感光体ドラム1を回転させ、帯電ローラ2によって一様に帯電させた感光体ドラム1にスキャナユニット3から選択的な露光を行う。これによって、感光体ドラム1に静電潜像を形成する。その潜像を現像ローラ25によって現像する。これによって、各感光体ドラム1に各色トナー像を形成する。この画像形成と同期して、レジストローラ対55が、記録媒体Sを対向ローラ59と2次転写ローラ69とが転写ベルト50を介在させて当接している2次転写位置に搬送する。そして、2次転写ローラ69へ転写バイアス電圧を印加することで、転写ベルト50上の各色トナー像を記録媒体Sに2次転写する。これによって、記録媒体Sにカラー画像を形成する。カラー画像が形成された記録媒体Sは、定着部74によって加熱、加圧されてトナー像が定着される。その後、記録媒体Sは、排出ローラ72によって排出部75に排出される。尚、定着部74は、装置本体100の上部に配置されている。 When forming an image, each photosensitive drum 1 is rotated, and the photosensitive drum 1, which is uniformly charged by the charging roller 2, is selectively exposed to light from the scanner unit 3. This forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1. The latent image is developed by the developing roller 25. This forms a toner image of each color on each photosensitive drum 1. In synchronization with this image formation, the pair of registration rollers 55 transports the recording medium S to the secondary transfer position where the opposing roller 59 and the secondary transfer roller 69 are in contact with each other with the transfer belt 50 interposed therebetween. Then, by applying a transfer bias voltage to the secondary transfer roller 69, the toner image of each color on the transfer belt 50 is secondarily transferred to the recording medium S. This forms a color image on the recording medium S. The recording medium S on which the color image has been formed is heated and pressurized by the fixing unit 74 to fix the toner image. After that, the recording medium S is discharged to the discharge unit 75 by the discharge roller 72. The fixing unit 74 is disposed at the top of the device main body 100.

第1~第4のトナーカートリッジ9は、各プロセスカートリッジ70に収容されるトナーの色と対応した順序で、プロセスカートリッジ70の下方にそれぞれ水平方向に並んで配置されている。すなわち、第1のトナーカートリッジ9Yはイエロー(Y)のトナーを収容しており、同様に、第2のトナーカートリッジ9Mはマゼンタ(M)、第3のトナーカートリッジ9Cはシアン(C)、第4のトナーカートリッジ9Kはブラック(K)のトナーを収納している。そして、各トナーカートリッジ9は、同色のトナーを収容したプロセスカートリッジ70にトナーを補給する。 The first to fourth toner cartridges 9 are arranged horizontally below the process cartridge 70 in an order corresponding to the color of toner contained in each process cartridge 70. That is, the first toner cartridge 9Y contains yellow (Y) toner, the second toner cartridge 9M contains magenta (M), the third toner cartridge 9C contains cyan (C), and the fourth toner cartridge 9K contains black (K) toner. Each toner cartridge 9 supplies toner to the process cartridge 70 that contains toner of the same color.

トナーカートリッジ9の補給動作は、画像形成装置100の装置本体に設けられた残量検知部(不図示)が、プロセスカートリッジ70内のトナー残量不足を検知した際に行われる。トナーカートリッジ9は、画像形成装置100に設けられた装着ガイド(不図示)、位置決め部材(不図示)などの装着手段を介して、画像形成装置100に着脱可能になっている。 The toner cartridge 9 is replenished when a remaining amount detection unit (not shown) provided in the main body of the image forming device 100 detects that the toner remaining amount in the process cartridge 70 is insufficient. The toner cartridge 9 is detachable from the image forming device 100 via mounting means such as a mounting guide (not shown) and a positioning member (not shown) provided in the image forming device 100.

トナーカートリッジ9の下方には、第1~第4のトナー搬送装置18が各トナーカートリッジ9に対応して配置される。各トナー搬送装置18は各トナーカートリッジ9から受け取ったトナーを上方に搬送し、各現像ユニット4にトナーを供給する。 Below the toner cartridges 9, first to fourth toner transport devices 18 are arranged corresponding to each toner cartridge 9. Each toner transport device 18 transports the toner received from each toner cartridge 9 upward and supplies the toner to each development unit 4.

<プロセスカートリッジ>
次に本発明を実施したプロセスカートリッジ70について、図4を用いて説明する。図4はトナーを収納したプロセスカートリッジ70の主断面である。尚、イエロー色のトナーを収納したカートリッジ70Y、マゼンタ色のトナーを収納したカートリッジ70M、シアン色のトナーを収納したカートリッジ70C、ブラック色のトナーを収納したカートリッジ70Kは同一構成である。
<Process cartridge>
Next, a process cartridge 70 embodying the present invention will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 shows a main cross section of the process cartridge 70 containing toner. The cartridge 70Y containing yellow toner, the cartridge 70M containing magenta toner, the cartridge 70C containing cyan toner, and the cartridge 70K containing black toner all have the same configuration.

プロセスカートリッジ70(70Y,70M,70C,70K)は、クリーニングユニット26(26a,26b,26c,26d)と、現像ユニット4(4a,4b,4c,4d)と、を有する。クリーニングユニット26は、感光体ドラム1(1a,1b,1c,1d)と、帯電ローラ2(2a,2b,2c,2d)、及びクリーニング部材6(6a,6b,6c,6d)を備えている。そして、現像ユニット4は、現像ローラ25を備えている。 The process cartridge 70 (70Y, 70M, 70C, 70K) has a cleaning unit 26 (26a, 26b, 26c, 26d) and a developing unit 4 (4a, 4b, 4c, 4d). The cleaning unit 26 has a photosensitive drum 1 (1a, 1b, 1c, 1d), a charging roller 2 (2a, 2b, 2c, 2d), and a cleaning member 6 (6a, 6b, 6c, 6d). The developing unit 4 has a developing roller 25.

感光体ドラム1の周上には、前述した通り帯電ローラ2、クリーニング部材6が配置されている。クリーニング部材6はゴムブレードで形成された弾性部材7とクリーニング支持部材8から構成されている。ゴムブレード7の先端部7aは感光体ドラム1の回転方向に対してカウンター方向に当接させて配設してある。そしてクリーニング部材6によって感光体ドラム1表面から除去された残留トナーは除去トナー室27aに落下する。また除去トナー室27aの除去トナーが漏れることを防止するスクイシート(不図示)が感光体ドラム1に当接している。そしてクリーニングユニット26に駆動源である本体駆動モータ(不図示)の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム1を画像形成動作に応じて回転駆動させる。帯電ローラ2は、帯電ローラ軸受28を介し、クリーニングユニット26に回転可能に取り付けられており、帯電ローラ加圧部材(不図示)により感光体ドラム1に向かって加圧され、感光体ドラム1に従動回転する。 As described above, the charging roller 2 and the cleaning member 6 are arranged on the circumference of the photosensitive drum 1. The cleaning member 6 is composed of an elastic member 7 formed of a rubber blade and a cleaning support member 8. The tip 7a of the rubber blade 7 is arranged in contact with the photosensitive drum 1 in the counter direction to the rotation direction. The residual toner removed from the surface of the photosensitive drum 1 by the cleaning member 6 falls into the removed toner chamber 27a. A scoop sheet (not shown) that prevents the removed toner from the removed toner chamber 27a from leaking is also in contact with the photosensitive drum 1. The photosensitive drum 1 is rotated in response to the image forming operation by transmitting the driving force of the main body drive motor (not shown), which is the driving source, to the cleaning unit 26. The charging roller 2 is rotatably attached to the cleaning unit 26 via the charging roller bearing 28, and is pressed toward the photosensitive drum 1 by a charging roller pressure member (not shown), and rotates following the photosensitive drum 1.

さらに、プロセスカートリッジ70には、不揮発性の記憶手段である記憶媒体メモリーM(不図示)を備えている。メモリーMには、現像剤の使用情報及び寿命情報も格納されている。それにより画像形成装置本体電源のON/OFFが行われた場合、もしくはプロセスカートリッジ70が交換された場合でも、現像装置の使用状況及びトナー残量の算出が、正確且つ迅速に行うことができる。 The process cartridge 70 further includes a storage medium memory M (not shown), which is a non-volatile storage means. The memory M also stores information about the usage and lifespan of the developer. This makes it possible to accurately and quickly calculate the usage status of the developing device and the amount of remaining toner, even when the power to the image forming apparatus body is turned on/off or when the process cartridge 70 is replaced.

<現像ユニット>
図4および図5に示すように、現像ユニット4は、感光体ドラム1と接触して回転する現像ローラ25と、現像ローラ25を支持する現像枠体31とから構成される。
<Developing unit>
As shown in FIGS. 4 and 5, the developing unit 4 is composed of a developing roller 25 which rotates in contact with the photosensitive drum 1, and a developing frame 31 which supports the developing roller 25.

図6に示すように、現像ローラ25は、現像枠体31の両側にそれぞれ取り付けられた現像前軸受12、現像奥軸受13を介して、回転自在に現像枠体31に支持されている。また現像ローラ25の周上には、現像ローラ25に接触して矢印C方向に回転する供給ローラ34と現像ローラ25上のトナー層を規制するための現像ブレード35がそれぞれ配置されている。 As shown in FIG. 6, the developing roller 25 is rotatably supported by the developing frame 31 via the developing front bearing 12 and the developing rear bearing 13, which are attached to both sides of the developing frame 31. Also arranged around the developing roller 25 are a supply roller 34 that contacts the developing roller 25 and rotates in the direction of arrow C, and a developing blade 35 for regulating the toner layer on the developing roller 25.

現像ブレード35は、ステンレス鋼を加工した支持板金と、板ばね形状に加工した薄板(ブレード部)とから構成されている。薄板は支持板金(支持部)にYAGレーザー溶接を行い一体化している。薄板は、SUS(ステンレス鋼)を板ばね形状に加工した厚み80μm、長手方向の長さが230mmのものであり、薄板の自由端に位置する当接部が所要の当接圧をもって現像ローラ25に当接している。 The developing blade 35 is composed of a support metal plate made of stainless steel and a thin plate (blade portion) machined into a leaf spring shape. The thin plate is integrated with the support metal plate (support portion) by YAG laser welding. The thin plate is made of SUS (stainless steel) machined into a leaf spring shape, with a thickness of 80 μm and a length of 230 mm in the longitudinal direction, and the contact portion located at the free end of the thin plate contacts the developing roller 25 with the required contact pressure.

図7に示すように、現像枠体31のトナー収納室31aには、収納されたトナー200を撹拌するとともに供給ローラ34へトナーを搬送するためのトナー搬送部材36が設けられている。前記トナー搬送部材36は、外部からの駆動力によって回転可能な撹拌軸36aと、撹拌軸36aに取り付けられ、撹拌軸36aと共に回転するシート部材36bから構成されている。装置本体100Aの本体現像カップリング(不図示)と、供給ローラ34の軸部(不図示)の端部に設けられたオルダムカップリング21(図6参照)の駆動側係合部とが係合することによって、現像ユニット4に入力され、現像ユニット4の駆動列を伝わり、トナー搬送部材36が回転することで、トナー収納室31a内のトナーの撹拌および搬送が行われる。 As shown in FIG. 7, the toner storage chamber 31a of the developing frame 31 is provided with a toner transport member 36 for stirring the stored toner 200 and transporting the toner to the supply roller 34. The toner transport member 36 is composed of a stirring shaft 36a that can be rotated by an external driving force, and a sheet member 36b that is attached to the stirring shaft 36a and rotates together with the stirring shaft 36a. The toner is input to the developing unit 4 by engaging the main body developing coupling (not shown) of the device main body 100A with the drive side engagement portion of the Oldham coupling 21 (see FIG. 6) provided at the end of the shaft portion (not shown) of the supply roller 34, and is transmitted through the drive train of the developing unit 4 to rotate the toner transport member 36, thereby stirring and transporting the toner in the toner storage chamber 31a.

トナー収納室31aにはトナー200が収納されている。本実施形態では、非磁性1成分の重量平均粒径約7μmを中心にもつ粒径分布をもった略球形トナーを用いた。さらに、トナー粒子表面には摩擦帯電列がトナー粒子の極性に対して逆極性の帯電性を有するハイドロタルサイト粒子を添加している。トナー粒子とハイドロタルサイト粒子とが同時に摺擦されると摩擦帯電作用によりトナー粒子は負極性に帯電するのに対して、ハイドロタルサイト粒子はトナー粒子に対して逆極性である正極性に帯電する。このハイドロタルサイト粒子のマイクロキャリア的な働きにより、トナー粒子を負極性に均一帯電することが可能となる。 The toner storage chamber 31a contains toner 200. In this embodiment, a non-magnetic, single-component, approximately spherical toner with a particle size distribution centered on a weight-average particle size of approximately 7 μm is used. In addition, hydrotalcite particles, which have a triboelectric series with a chargeability of the opposite polarity to that of the toner particles, are added to the surface of the toner particles. When the toner particles and the hydrotalcite particles are rubbed together, the toner particles are charged negatively due to the triboelectric effect, whereas the hydrotalcite particles are charged positively, which is the opposite polarity to the toner particles. The hydrotalcite particles act as microcarriers, making it possible to uniformly charge the toner particles to a negative polarity.

現像ローラ25、供給ローラ34、現像ブレード35には高圧電源からそれぞれ独立した電圧が印加される。画像形成時においては、現像ローラ25に印加する所定のDC電圧(現像電圧:Vdc)を-300Vとした。また、供給ローラ34にもDC電圧を印加することで、供給ローラ34と現像ローラ25との電位差(ΔVr)を調整し、現像ローラ25へのトナーの供給量を調整している。本実施例では新品状態においては供給ローラ34に印可する所定のDC電圧(供給電圧:Vr)を-500Vとした。このような現像電圧と供給電圧の大小関係にすることにより、ΔVr=Vdc-Vrを+200Vとすることができ、負極性に帯電したトナー200が供給ローラ34から現像ローラ25へ移動しやすい電位設定としている。本実施形態では現像ユニット4の残寿命とトナーカートリッジ9から現像ユニット4に補給された総トナー量の結果に基づいて適宜電位差ΔVrを調整した。 The developing roller 25, the supply roller 34, and the developing blade 35 are each applied with an independent voltage from a high-voltage power source. During image formation, the predetermined DC voltage (developing voltage: Vdc) applied to the developing roller 25 is set to -300V. In addition, by applying a DC voltage to the supply roller 34 as well, the potential difference (ΔVr) between the supply roller 34 and the developing roller 25 is adjusted, and the amount of toner supplied to the developing roller 25 is adjusted. In this embodiment, the predetermined DC voltage (supply voltage: Vr) applied to the supply roller 34 in a new state is set to -500V. By setting such a magnitude relationship between the developing voltage and the supply voltage, ΔVr = Vdc - Vr can be set to +200V, and the potential setting is set so that the negatively charged toner 200 can easily move from the supply roller 34 to the developing roller 25. In this embodiment, the potential difference ΔVr is appropriately adjusted based on the remaining life of the developing unit 4 and the total amount of toner supplied to the developing unit 4 from the toner cartridge 9.

供給ローラ34によって現像ローラ25に供給されたトナーは、現像ローラ25と現像ブレード35との間での摺擦により摩擦帯電され、電荷を付与されると同時に層厚が規制される。規制された現像ローラ25上のトナーは、現像ローラ25の回転により、感光体ドラム1との対向部に搬送される。現像ローラ25と感光体ドラム1とは、対向部(接触部)において互いの表面が同方向(本実施形態では下から上に向かう方向)に移動するようにそれぞれ回転する。摩擦帯電により負極性に帯電したトナーが、感光体ドラム1に接触する現像部において、感光体ドラム1と現像ローラ25との電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。 The toner supplied to the developing roller 25 by the supply roller 34 is triboelectrically charged by friction between the developing roller 25 and the developing blade 35, and the layer thickness is regulated at the same time as the charge is given. The regulated toner on the developing roller 25 is transported to the opposing portion with the photosensitive drum 1 by the rotation of the developing roller 25. The developing roller 25 and the photosensitive drum 1 each rotate so that their surfaces move in the same direction (from bottom to top in this embodiment) at the opposing portion (contact portion). At the developing portion where the toner is negatively charged by triboelectric charging, due to the potential difference between the photosensitive drum 1 and the developing roller 25, it transfers only to the bright potential portion to visualize the electrostatic latent image.

本実施形態では現像ローラ25の回転距離を積算し、総回転距離のデータをもとに現像ユニット4の寿命を判定する。現像ローラ25の総回転距離は、総回転数と1回転当りの走行距離とから、これらを積算する演算を行って現像ローラ25の総回転距離を求める。現像ローラ25の総回転数は、例えば現像ローラ25の回転数を検知する図示しないカウンタによって検知される。カウンタは、現像ローラ25の駆動量を測定、検知する駆動量検知手段である。カウンタによる検知結果はプロセスカートリッジ70に装着した記憶媒体メモリーMに記憶させた。 In this embodiment, the rotation distance of the developing roller 25 is accumulated, and the life of the developing unit 4 is judged based on the data of the total rotation distance. The total rotation distance of the developing roller 25 is found by accumulating the total number of rotations and the travel distance per rotation. The total number of rotations of the developing roller 25 is detected, for example, by a counter (not shown) that detects the number of rotations of the developing roller 25. The counter is a drive amount detection means that measures and detects the drive amount of the developing roller 25. The detection results by the counter are stored in a storage medium memory M attached to the process cartridge 70.

<トナーカートリッジ>
次に、本実施形態に係る画像形成装置100に装着されるトナーカートリッジ9の全体構成について図8を用いて説明する。図6(a)は、本実施形態に係るトナーカートリッジ(9Y、9M、9C)の、長手方向(前後方向)の中央部における断面図である。図8(b)は、本実施形態に係るトナーカートリッジ(9Y、9M、9C)の、長手方向(前後方向)の後方側の給開口52における断面図である。図9(a)は、本実施形態に係るトナーカートリッジ(9K)の、長手方向(前後方向)の中央部における断面図である。図9(b)は、本実施形態に係るトナーカートリッジ(13K)の、長手方向(前後方向)の後方側の給開口52における断面図である。図10(a)は、本実施形態に係るトナーカートリッジ(9Y、9M、9C)の、後方から見たときの斜視図である。図10(b)は、本実施形態に係るトナーカートリッジ(9Y、9M、9C)の、後方から見たときの、サイドカバー62を取り除いた場合の斜視図である。
<Toner cartridge>
Next, the overall configuration of the toner cartridge 9 to be mounted in the image forming apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 6A. FIG. 6A is a cross-sectional view of the toner cartridges (9Y, 9M, 9C) according to the present embodiment at the center in the longitudinal direction (front-rear direction). FIG. 8B is a cross-sectional view of the toner cartridges (9Y, 9M, 9C) according to the present embodiment at the feed opening 52 on the rear side in the longitudinal direction (front-rear direction). FIG. 9A is a cross-sectional view of the toner cartridge (9K) according to the present embodiment at the center in the longitudinal direction (front-rear direction). FIG. 9B is a cross-sectional view of the toner cartridge (13K) according to the present embodiment at the feed opening 52 on the rear side in the longitudinal direction (front-rear direction). FIG. 10A is a perspective view of the toner cartridges (9Y, 9M, 9C) according to the present embodiment as viewed from the rear. FIG. 10B is a perspective view of the toner cartridges (9Y, 9M, 9C) according to the present embodiment as viewed from the rear with the side cover 62 removed.

トナーカートリッジ9は、トナーカートリッジ9内の各種部材を支持する補給枠体50と、内部にトナー200を収納する補給トナー収納室51を備える。また、通常使用される姿勢(使用時の姿勢)において、下側に補給枠体開口52が設けられる。補給トナー収納室51内には、補給トナー撹拌部材53、補給トナー搬送スクリュー54、仕切り部材55が設けられている。なお、本実施形態においては、カラー(イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C))のトナーが収容される第1~第3のトナーカートリッジ(9Y、9M、9C)と比べ、ブラック(K)のトナーが収容される第4のトナーカートリッジ(9K)の方が幅方向(左右方向)において大きい構成となっている。 The toner cartridge 9 includes a supply frame 50 that supports various components within the toner cartridge 9, and a supply toner storage chamber 51 that stores toner 200 inside. In addition, in the normal position (position during use), a supply frame opening 52 is provided on the bottom. A supply toner stirring member 53, a supply toner transport screw 54, and a partition member 55 are provided inside the supply toner storage chamber 51. In this embodiment, the fourth toner cartridge (9K) that stores black (K) toner is larger in the width direction (left-right direction) than the first to third toner cartridges (9Y, 9M, 9C) that store color (yellow (Y), magenta (M), cyan (C)) toners.

補給撹拌部材53は、トナーカートリッジ9の長手方向に平行に配置され、回転可能に補給枠体50に支持されている。また、補給撹拌部材53は回転軸53aと、可撓性を有するシートである搬送部材としての補給撹拌シート53bとを有する。補給撹拌シート53bの一端が回転軸53aに取り付けられ、補給撹拌シート53bの他端が自由端となっており、回転軸53aが回転して補給撹拌シート53bが矢印G方向に回転することで、補給撹拌シート53bによってトナーが撹拌され、トナーを補給搬送スクリュー54に送る。 The supply stirring member 53 is disposed parallel to the longitudinal direction of the toner cartridge 9 and is rotatably supported by the supply frame 50. The supply stirring member 53 also has a rotating shaft 53a and a supply stirring sheet 53b, which is a flexible sheet and serves as a transport member. One end of the supply stirring sheet 53b is attached to the rotating shaft 53a and the other end of the supply stirring sheet 53b is a free end. When the rotating shaft 53a rotates, the supply stirring sheet 53b rotates in the direction of arrow G, causing the toner to be stirred by the supply stirring sheet 53b and sending the toner to the supply transport screw 54.

補給トナー搬送スクリュー54は、補給トナー撹拌部材の回転軸線に平行に配置され、回転可能に補給枠体50に支持されている。補給トナー搬送スクリュー54は回転することで、補給トナー収納室内のトナーを前方から後方(トナーカートリッジ着脱方向において上流から下流側)に搬送する。すなわち、トナーをトナー補給開口52に向けて搬送する。 The supply toner transport screw 54 is disposed parallel to the rotation axis of the supply toner stirring member and is rotatably supported by the supply frame 50. As the supply toner transport screw 54 rotates, it transports the toner in the supply toner storage chamber from front to rear (from upstream to downstream in the toner cartridge installation/removal direction). In other words, it transports the toner toward the toner supply opening 52.

仕切り部材55は、補給枠体50とでトンネル部56を形成する。トンネル部56は補給トナー搬送スクリュー54の外径に対応して形成され、補給トナー搬送スクリュー54によって搬送されたトナーを擦切って定量搬送する役割を持っている。また、同様に仕切り部材55は補給枠体50とでトナー排出室57を形成する。 The partition member 55 and the supply frame 50 form a tunnel section 56. The tunnel section 56 is formed to correspond to the outer diameter of the supply toner transport screw 54, and serves to scrape and transport a fixed amount of toner transported by the supply toner transport screw 54. Similarly, the partition member 55 and the supply frame 50 form a toner discharge chamber 57.

トナー排出室57には補給枠体開口52が設けられる。また、伸縮可能な蛇腹部65aを備えるポンプ65が、内部と連通して設けられる。ポンプ65は後述する駆動列によって伸縮し、その内部容積を変動させることができる。ポンプ65の伸縮に伴って、補給トナー収容室51及びトナー排出室57の内圧が変動し、補給枠体開口52からの吸排気が行われることで安定的にトナーの排出を行うことができる。 The toner discharge chamber 57 is provided with a supply frame opening 52. A pump 65 with an expandable bellows portion 65a is also provided in communication with the interior. The pump 65 expands and contracts due to a drive train described below, allowing its internal volume to vary. As the pump 65 expands and contracts, the internal pressure of the supply toner storage chamber 51 and the toner discharge chamber 57 fluctuates, and toner can be suctioned and exhausted through the supply frame opening 52, allowing the toner to be discharged stably.

トナーカートリッジ9の後方側には駆動列が配置される。画像形成装置100から駆動入力ギア59が回転駆動を受け取り、カムギア60に回転を伝達する。カムギア60にはカム溝60aが設けられており、リンク機構61のリンク突起部61aがカム溝60aと係合している。リンク機構61はサイドカバー62に前後方向に移動可能に支持される。リンク機構61は、カムギア60が回転することでカム突起部61aがカム溝60aの山部と谷部を交互に通過することにより、前後方向に往復運動する。リンク機構61はポンプ65の結合部65bと連結されており、ポンプ65はリンク機構61と連動して結合部65bが往復運動する。そして、ポンプ65の蛇腹部65aが伸縮することでポンプ65内部容積が変動し、結果として補給トナー収容室51及びトナー排出室57の内圧が変動する。次に、前述した補給トナー搬送スクリュー54の端部には、スクリューギア64が設けられており、スクリューギア64はカムギア60から回転駆動を受け取り、補給トナー搬送スクリュー54を回転させる。 A drive train is arranged on the rear side of the toner cartridge 9. A drive input gear 59 receives a rotational drive from the image forming device 100 and transmits the rotation to the cam gear 60. A cam groove 60a is provided in the cam gear 60, and a link protrusion 61a of the link mechanism 61 engages with the cam groove 60a. The link mechanism 61 is supported by the side cover 62 so as to be movable in the front-rear direction. When the cam gear 60 rotates, the cam protrusion 61a passes alternately through the peaks and valleys of the cam groove 60a, so that the link mechanism 61 reciprocates in the front-rear direction. The link mechanism 61 is connected to a coupling portion 65b of the pump 65, and the coupling portion 65b of the pump 65 reciprocates in conjunction with the link mechanism 61. The internal volume of the pump 65 fluctuates as the bellows portion 65a of the pump 65 expands and contracts, resulting in fluctuations in the internal pressure of the supply toner storage chamber 51 and the toner discharge chamber 57. Next, a screw gear 64 is provided at the end of the aforementioned supply toner transport screw 54, and the screw gear 64 receives rotational drive from the cam gear 60 to rotate the supply toner transport screw 54.

また、トナー排出室57には通常使用される姿勢(使用時の姿勢)において、下面に補給枠体開口52と、補給口63が設けられた補給口シャッタ41が、前後方向に移動可能に補給枠体50に支持されている。補給枠体開口52は、トナーカートリッジ13が画像形成装置100に装着されていない場合は補給口シャッタ41によって閉じられている。補給口シャッタ41は、トナーカートリッジ9の着脱動作に連動し、画像形成装置100に付勢されて所定の位置に移動する構成となっている。補給口シャッタ41が画像形成装置100に装着されたとき、補給枠体開口52と補給口63は連通し、トナーカートリッジ9からのトナー排出が可能となる。 In the toner discharge chamber 57, in the normal position (position during use), a supply frame body opening 52 and a supply port shutter 41 with a supply port 63 on the underside are supported by the supply frame body 50 so as to be movable in the front-rear direction. The supply frame body opening 52 is closed by the supply port shutter 41 when the toner cartridge 13 is not attached to the image forming device 100. The supply port shutter 41 is configured to move to a predetermined position in conjunction with the attachment and detachment of the toner cartridge 9, and is biased by the image forming device 100. When the supply port shutter 41 is attached to the image forming device 100, the supply frame body opening 52 and the supply port 63 communicate with each other, allowing toner to be discharged from the toner cartridge 9.

<トナー補給動作>
次に本実施形態におけるトナー補給動作を説明する。
<Toner Supply Operation>
Next, the toner supply operation in this embodiment will be described.

図6に示すように現像ユニット4には、着脱方向下流側の一端に受入口40が設けられ、トナー受入口40に連通して受入搬送路41が設けられる。 As shown in FIG. 6, the developing unit 4 has a receiving port 40 at one end downstream in the attachment/detachment direction, and a receiving/transporting path 41 is provided in communication with the toner receiving port 40.

図7に示すように、受入搬送路41内部には受入搬送スクリュー44が配置されている。受入搬送路41は現像ローラ25や供給ローラ34の回転軸線方向と平行に延びている。さらに、現像ユニット4の長手中央付近にはトナー収納室31aへトナーを供給するための収容室連通口43が設けられ、受入搬送路41とトナー収納室31aを連通している。トナーカートリッジ9から排出されたトナーは、本体に備え付けられたトナー搬送装置18によってトナー受入口40へ供給される。 As shown in FIG. 7, a receiving and conveying screw 44 is disposed inside the receiving and conveying path 41. The receiving and conveying path 41 extends parallel to the rotation axis direction of the developing roller 25 and the supply roller 34. Furthermore, a storage chamber communication port 43 for supplying toner to the toner storage chamber 31a is provided near the longitudinal center of the developing unit 4, and connects the receiving and conveying path 41 to the toner storage chamber 31a. The toner discharged from the toner cartridge 9 is supplied to the toner receiving port 40 by a toner conveying device 18 attached to the main body.

本実施形態においてトナー補給動作は、画像形成装置100に備えられたCPUが補給リクエストを受け取ると、画像形成中、及び画像形成前後のプロセスカートリッジ70が駆動するタイミングで逐次実施する。また、1秒あたり0.5g程度補給するようポンプを駆動させ、時間を変えることでトナー補給量をコントロールする。本実施形態においてはトナーを補給した時間から算出されるトナーの総補給量値をプロセスカートリッジ70に装着した記憶媒体メモリーMに書き込み、記憶させた。 In this embodiment, when the CPU of the image forming apparatus 100 receives a replenishment request, the toner replenishment operation is performed successively when the process cartridge 70 is driven during image formation and before and after image formation. The pump is driven to replenish approximately 0.5 g per second, and the amount of toner replenished is controlled by changing the time. In this embodiment, the total amount of toner replenished calculated from the time when the toner was replenished is written and stored in the memory M storage medium attached to the process cartridge 70.

<トナー搬送構成>
次に、現像ユニット4におけるトナー搬送構成について図6、図7を用いて詳しく説明する。現像ユニット4の構成について、上、下、垂直、水平といった方向を表す用語は、特に断りのない場合は、それらの通常の使用状態において見た時の方向を表す。つまり、現像ユニット4の通常の使用状態は、適正に配置された画像形成装置本体に対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。
<Toner Transport Configuration>
Next, the toner transport configuration of the developing unit 4 will be described in detail with reference to Figures 6 and 7. With regard to the configuration of the developing unit 4, terms indicating directions such as up, down, vertical, and horizontal indicate the directions when viewed in the normal use state unless otherwise specified. In other words, the normal use state of the developing unit 4 is a state in which it is properly attached to the image forming apparatus main body that is properly arranged and is available for image formation operation.

現像ユニット4に設けられた受入搬送スクリュー44は、現像ローラ25や供給ローラ34の回転軸線方向と平行に延びており、トナー受入口40から受け入れたトナーを、収納室連通口43を介してトナー収納室31aに搬送する。 The receiving and conveying screw 44 provided in the developing unit 4 extends parallel to the rotation axis direction of the developing roller 25 and the supply roller 34, and conveys the toner received from the toner receiving port 40 to the toner storage chamber 31a via the storage chamber communication port 43.

トナー収容室31aには、開口部31cの下方にシート部材36bと当接する変形部31a1が設けられている。シート部材36bは、その回転に伴って、変形部31a1に当接する。これによって、シート部材36bが変形部31a1から力を受ける。その結果、シート部材36bの有する弾性力に抗してシート部材36bが変形する。また、シート部材36bが変形部31a1に接触した状態で回転することで、その回転下流側の表面上にトナーを担持した状態で搬送する。本実施形態において変形部31a1は図7に示すようにトナー収容室の内壁のうち、シート部材36bが離れるまでの箇所を指す。また、トナー収容室31aは、シート部材36bの回転において変形部31a1よりも下流側、かつ、開口部31cよりも上流側において、復元部31a2が設けられている。ここで、復元部31a2は、シート部材36bとトナー収容室31aの内壁との接触を解放するための部分である。本実施形態では、復元部31a2は、撹拌部材の回転軸を含む水平面よりも上方に配置されている。 The toner storage chamber 31a is provided with a deformation portion 31a1 that abuts against the sheet member 36b below the opening 31c. The sheet member 36b abuts against the deformation portion 31a1 as it rotates. This causes the sheet member 36b to receive force from the deformation portion 31a1. As a result, the sheet member 36b deforms against the elastic force of the sheet member 36b. In addition, the sheet member 36b rotates in contact with the deformation portion 31a1, and thus conveys the toner while carrying it on the surface downstream of the rotation. In this embodiment, the deformation portion 31a1 refers to the portion of the inner wall of the toner storage chamber up to the point where the sheet member 36b leaves as shown in FIG. In addition, the toner storage chamber 31a is provided with a restoration portion 31a2 downstream of the deformation portion 31a1 and upstream of the opening 31c in the rotation of the sheet member 36b. Here, the restoration portion 31a2 is a portion for releasing the contact between the sheet member 36b and the inner wall of the toner storage chamber 31a. In this embodiment, the restoration portion 31a2 is located above a horizontal plane that includes the rotation axis of the stirring member.

従って、シート部材36bの回転に伴ってシート部材36bの自由端側の先端が変形部31a1を通過した後に、復元部31a2においてシート部材36bの内壁との当接が開放される。すると、シート部材36bは変形部31a1によって変形していた状態から開放されて、それ自体の弾性復元力によって自然状態(元の形状)へと復元する。このシート部材36bの復元方向への形状変化によって、シート部材36b上に担持され搬送されていたトナーは、開口部31cへ向けて重力に反して飛翔する。この開口部31cは復元部31a2よりもシート部材36bの回転方向下流側に位置する。開口部31cへ向け飛翔したトナーのうち一部は現像室31b内へと搬送される。一方、現像室31b内に到達しなかったトナーは、トナー収容室31a内部に落下してトナー収容室31aの底部に留まり、再び元の状態へ戻る。このサイクルを繰り返すことによってトナーの撹拌、および搬送が行われる。 Therefore, after the tip of the free end side of the sheet member 36b passes through the deformation portion 31a1 as the sheet member 36b rotates, the contact with the inner wall of the sheet member 36b is released at the restoration portion 31a2. Then, the sheet member 36b is released from the state in which it was deformed by the deformation portion 31a1 and is restored to its natural state (original shape) by its own elastic restoring force. Due to this change in shape of the sheet member 36b in the restoration direction, the toner carried and transported on the sheet member 36b flies against gravity toward the opening 31c. This opening 31c is located downstream of the restoration portion 31a2 in the rotation direction of the sheet member 36b. A part of the toner that flies toward the opening 31c is transported into the developing chamber 31b. On the other hand, the toner that does not reach the developing chamber 31b falls into the inside of the toner storage chamber 31a and remains at the bottom of the toner storage chamber 31a, and returns to its original state. By repeating this cycle, the toner is stirred and transported.

<実施例1における供給ローラに印加するDC電圧設定について>
重量平均粒径約7μmを中心にもつ粒径分布をもったトナー粒子200は現像ローラ25と現像ブレード35間における摺擦作用により負極性に摩擦帯電され現像される。
<Setting of DC voltage applied to supply roller in embodiment 1>
The toner particles 200 having a particle size distribution with a weight average particle size of about 7 μm in the center are negatively charged by friction due to the rubbing action between the developing roller 25 and the developing blade 35, and are developed.

しかしながら、粒度分布における粒径の小さい側のトナー(以後、微粒子トナーという)は摩擦帯電により高い電荷量を得やすいため、現像ローラ25へ電気的に強く吸着してしまうことがあり、現像に使用されずに、そのまま現像室31bへ回収されてしまうことがある。これはトナー粒子200があまり現像に使用されない低印字画像を繰り返し印字し続ける場合において顕著である。 However, toner on the smaller particle size side of the particle size distribution (hereinafter referred to as fine particle toner) tends to obtain a high charge due to frictional charging, and may be strongly electrically attracted to the developing roller 25, and may be collected directly into the developing chamber 31b without being used for development. This is particularly noticeable when a low-print image in which the toner particles 200 are not used much for development is repeatedly printed.

一度摩擦帯電されたものの、現像部で使用されずに回収された微粒子トナーは現像室31b内に滞留した後、再び現像ローラ25に供給され、再度現像に使用されずに再び回収されるといった工程を繰り返すと、そのたびに摩擦帯電により電荷を得ていく。そのため微粒子トナーは負極性にチャージアップしていき、現像ブレード35で層厚を規制する際に、金属製である現像ブレード35の現像ローラ25との当接部近傍に鏡像力により強く付着してしまうことがある。 The fine toner particles that are once triboelectrically charged but not used in the developing section are collected and remain in the developing chamber 31b, are then supplied to the developing roller 25 again, and are collected again without being used in development. When this process is repeated, the fine toner particles gain an electric charge each time due to triboelectric charging. As a result, the fine toner particles are charged up to a negative polarity, and when the developing blade 35 regulates the layer thickness, they may strongly adhere to the metallic developing blade 35 near the contact point with the developing roller 25 due to image force.

また本実施形態において、トナー粒子200を負極性に均一帯電するために摩擦帯電列がトナー粒子の極性に対して逆極性になる粒子(本実施形態においてはハイドロタルサイト粒子)を添加している。このようにトナー粒子200表面に別粒子を添加している構成の場合、現像ローラ25と現像ブレード35との間における摺擦時にトナー粒子表面に添加してある一部の別粒子(本実施形態はハイドロタルサイト粒子)がトナー粒子表面から剥がれ落ちてしまうことがある。この初期のトナー状態から変化している様をトナー劣化と称する。 In this embodiment, particles (hydrotalcite particles in this embodiment) whose triboelectric series has the opposite polarity to the polarity of the toner particles are added to uniformly charge the toner particles 200 to the negative polarity. In this configuration in which other particles are added to the surface of the toner particles 200, some of the other particles (hydrotalcite particles in this embodiment) added to the toner particle surface may peel off from the toner particle surface during rubbing between the developing roller 25 and the developing blade 35. This change from the initial toner state is called toner deterioration.

負極性に帯電するトナー粒子200に対して、摺擦されたハイドロタルサイト粒子は正極性に帯電した状態で現像室31bに回収される。正極性に帯電したハイドロタルサイト粒子単体は、再び現像ローラ25に供給されて現像ブレード35で層厚を規制する際に、金属製である現像ブレード35の現像ローラ25との当接部近傍に鏡像力で付着してしまうことがある。 The hydrotalcite particles that have been rubbed against the negatively charged toner particles 200 are collected in the developing chamber 31b in a positively charged state. When the positively charged hydrotalcite particles are again supplied to the developing roller 25 and the layer thickness is regulated by the developing blade 35, they may adhere to the metallic developing blade 35 near the contact point with the developing roller 25 due to image force.

現像ブレード35の当接部近傍部にトナー由来の付着物があると、現像ブレード35によるトナー粒子200の層厚規制を阻害してしまい、現像ローラ25のトナーコートが不均一になる。その結果、画像が不均一になるといった画質劣化が生じる。 If there is toner-derived deposits near the contact area of the developing blade 35, it will hinder the developing blade 35 from regulating the layer thickness of the toner particles 200, causing the toner coat on the developing roller 25 to become non-uniform. This results in image quality degradation, such as non-uniform images.

本実施例では、前述した現像ブレ―ド35へのトナー成分の付着を抑制するために、現像ユニット4の残寿命検知結果と、トナーカートリッジ9から現像ユニット4へ補給した総補給量検知結果から供給ローラ34に印加するDC電圧(以下、単に供給電圧Vrという)の変更可否判断と、変更が必要と判断した場合には供給電圧VrのDC電圧値の決定を行う。本実施形態では現像ユニット4の残寿命の閾値には閾値1と閾値2を設けた。また、前記閾値1および前記閾値2時点でトナー総補給量閾値Tを設定した。 In this embodiment, in order to suppress adhesion of toner components to the developing blade 35 described above, a determination is made as to whether or not the DC voltage (hereinafter simply referred to as supply voltage Vr) applied to the supply roller 34 should be changed based on the remaining life detection result of the developing unit 4 and the total amount of toner replenished from the toner cartridge 9 to the developing unit 4, and if it is determined that a change is necessary, the DC voltage value of the supply voltage Vr is determined. In this embodiment, thresholds 1 and 2 are set as thresholds for the remaining life of the developing unit 4. In addition, a total toner replenishment amount threshold T is set at the thresholds 1 and 2.

本実施形態における閾値Tは、閾値2時点での現像ローラ25の総回転距離と平均印字率2%時の消費量とから得られる積算値を設定した。供給電圧Vrの設定値、閾値1、閾値2、Tのそれぞれの値はプロセスカートリッジ70の記憶媒体メモリーMに記録されている。 In this embodiment, the threshold value T is set to an integrated value obtained from the total rotation distance of the developing roller 25 at the time of threshold value 2 and the consumption amount at an average printing rate of 2%. The set value of the supply voltage Vr, and the values of threshold value 1, threshold value 2, and T are recorded in the storage medium memory M of the process cartridge 70.

本実施例はトナー総補給量が設定した閾値Tを超えていない場合のものである。すなわち閾値1および閾値2到達時点での平均印字率は2%よりも低い現像ユニット4の状態であり、前記閾値Tを超えた場合の動作は実施例2にて説明する。 This embodiment is for the case where the total amount of toner replenishment does not exceed the set threshold value T. In other words, the state of the development unit 4 is such that the average print rate at the time threshold value 1 and threshold value 2 are reached is lower than 2%, and the operation when threshold value T is exceeded will be described in embodiment 2.

図1(a)に供給電圧Vr決定フローを、図1(b)に現像ユニット4の残寿命と供給電圧Vrの関係を示す。 Figure 1(a) shows the flow for determining the supply voltage Vr, and Figure 1(b) shows the relationship between the remaining life of the development unit 4 and the supply voltage Vr.

画像形成装置100の電源ON時や、プリント信号を受信した時などにプロセスカートリッジ70に装着したメモリーMに格納された情報の読み出しを行う(S101、S
102)。メモリーMに格納された現像ユニット4の残寿命が閾値1に到達していない場合は(S103:N)、供給電圧Vrの変更は不用と判断し(S104)、画像形成をスタートし(S109)、供給電圧Vr決定フローを終了する(S110)。
When the image forming apparatus 100 is turned on or when a print signal is received, information stored in the memory M mounted in the process cartridge 70 is read (S101, S
If the remaining life of the developing unit 4 stored in the memory M has not reached the threshold value 1 (S103: N), it is determined that the supply voltage Vr does not need to be changed (S104), image formation is started (S109), and the supply voltage Vr determination flow ends (S110).

メモリーMに格納された現像ユニット4の残寿命が閾値1に到達した場合は(S103:Y)、現像ユニット4の残寿命が閾値2に到達しているか判断する(S105)。現像ユニット4の残寿命が閾値1に到達し、かつ閾値2に到達していない場合(S105:N)、供給電圧Vrを下げる判断をし(S106)、供給電圧Vrを決定する(S107)。図1(b)に示すように、プロセスカートリッジ70が新品状態である現像ユニット残寿命が100%の場合から閾値1までの間は供給電圧Vrを-500Vとし、閾値1以降から閾値2までは供給電圧Vrを-400Vにした。理由は以下の通りである。 When the remaining life of the developing unit 4 stored in memory M reaches threshold 1 (S103: Y), it is determined whether the remaining life of the developing unit 4 has reached threshold 2 (S105). When the remaining life of the developing unit 4 has reached threshold 1 but has not yet reached threshold 2 (S105: N), it is determined to lower the supply voltage Vr (S106), and the supply voltage Vr is determined (S107). As shown in FIG. 1(b), when the process cartridge 70 is in a new condition and the remaining life of the developing unit is 100% up to threshold 1, the supply voltage Vr is set to -500 V, and when it is between threshold 1 and threshold 2, the supply voltage Vr is set to -400 V. The reason is as follows.

現像ローラ25には現像電圧Vdcとして-300VのDC電圧を印可し、供給ローラ34には供給電圧Vrとして-500V印可することでΔVr=Vdc-Vrを+200Vとすることができ、負極性に帯電したトナーを供給ローラ34から現像ローラ25に供給しやすくすることができる。それにより、低印字画像を繰り返し印字された場合に生じる負極性にチャージアップした微粒子トナーを供給ローラ34から現像ローラ25に供給する機会を増やすことができ、現像部で消費機会を増加させることができる。それにより、新品から現像ユニット残寿命の閾値1の間は現像室31b内の微粒子トナー比率を減少させることができ、現像ブレード35への付着を抑制することができる。 By applying a DC voltage of -300V as the development voltage Vdc to the development roller 25 and a supply voltage Vr of -500V to the supply roller 34, ΔVr = Vdc - Vr can be set to +200V, making it easier to supply negatively charged toner from the supply roller 34 to the development roller 25. This increases the opportunities for supplying negatively charged fine toner, which occurs when low print images are repeatedly printed, from the supply roller 34 to the development roller 25, and increases the opportunities for consumption in the development section. This reduces the fine toner ratio in the development chamber 31b from a new product until the threshold value 1 of the remaining life of the development unit, and suppresses adhesion to the development blade 35.

また、現像ユニット残寿命の閾値1から閾値2の間の供給電圧Vrを-400V印可することでΔVr=Vdc-Vrを+100Vとし、現像ローラ25と供給ローラ34間の正極性の電界の力を弱めることができる。それにより、トナー粒子表面から剥がれ落ちた正極性に帯電したハイドロタルサイト粒子を供給ローラ34から現像ローラ25に供給する機会を増やすことができ、現像部で消費しやすくすることができる。それにより、現像室31b内の正極性のハイドロタルサイト比率を減少させることができ、現像ブレード35への付着を抑制することができる。 In addition, by applying a supply voltage Vr of -400V between threshold 1 and threshold 2 of the remaining life of the developing unit, ΔVr = Vdc - Vr becomes +100V, and the strength of the positive electric field between the developing roller 25 and the supply roller 34 can be weakened. This increases the opportunities for positively charged hydrotalcite particles that have peeled off from the surfaces of the toner particles to be supplied from the supply roller 34 to the developing roller 25, making it easier for them to be consumed in the developing section. This reduces the proportion of positively charged hydrotalcite in the developing chamber 31b, and suppresses adhesion to the developing blade 35.

次に現像ユニット4の残寿命が閾値1に到達し、かつ閾値2にも到達した場合(S105:Y)、供給電圧Vrを上げる判断をし(S108)、供給電圧Vrを決定し(S107)、画像形成を開始する(S109)。図1(b)に示すように、閾値2以降は供給電圧Vrを-500Vにした。理由は以下の通りである。 Next, if the remaining life of the developing unit 4 reaches threshold 1 and also threshold 2 (S105: Y), a decision is made to increase the supply voltage Vr (S108), the supply voltage Vr is determined (S107), and image formation is started (S109). As shown in FIG. 1(b), the supply voltage Vr is set to -500 V after threshold 2. The reason is as follows.

現像ユニット残寿命の閾値1から閾値2の間の供給電圧Vrを-400V印可することでΔVr=Vdc-Vrを+100Vとし、正極性に帯電したハイドロタルサイト粒子を消費できたものの、微粒子トナーの消費が抑制されてしまった。それによる現像室31b内の微粒子トナー比率上昇を抑えるために、再度供給電圧Vrとして-500V印可しΔVr=Vdc-Vrを+200Vとして負極性である微粒子トナーを供給ローラ34から現像ローラ25へ供給する機会を増やし、現像部で消費しやすくしている。 By applying a supply voltage Vr of -400V between threshold 1 and threshold 2 of the remaining life of the developing unit, ΔVr = Vdc - Vr is set to +100V, and although the positively charged hydrotalcite particles can be consumed, the consumption of fine particle toner is suppressed. In order to suppress the resulting increase in the fine particle toner ratio in the developing chamber 31b, a supply voltage Vr of -500V is again applied and ΔVr = Vdc - Vr is set to +200V, increasing the opportunities for negatively charged fine particle toner to be supplied from the supply roller 34 to the developing roller 25, making it easier to consume in the developing section.

<評価試験>
本実施例の画像形成装置100と、現像ユニット4を用いて耐久試験の確認を行った。評価条件はA4サイズで印字率1.5%の画像を10000枚まで連続印字を行い、10000枚を現像ユニット4の寿命とした。評価環境は25℃/50%RHである。尚、前述した現像ユニット4の閾値1は3500枚に相当のする現像ローラ25の総回転距離を、閾値2は7000枚に相当する現像ローラ25の総回転距離を、トナー総補給量である閾値Tには35gを、それぞれ設定した。
<Evaluation test>
A durability test was performed using the image forming apparatus 100 and the developing unit 4 of this embodiment. The evaluation conditions were continuous printing of 10,000 sheets of A4 size images with a print rate of 1.5%, and the lifespan of the developing unit 4 was determined to be 10,000 sheets. The evaluation environment was 25° C./50% RH. The threshold value 1 of the developing unit 4 described above was set to the total rotation distance of the developing roller 25 corresponding to 3,500 sheets, the threshold value 2 was set to the total rotation distance of the developing roller 25 corresponding to 7,000 sheets, and the threshold value T, which is the total amount of toner replenishment, was set to 35 g.

比較例1-1として新品状態から現像ユニット4の寿命を通じて供給電圧Vrを-500Vに設定した構成、比較例1-2として新品状態から現像ユニット4の寿命を通じて供給電圧Vrを-400Vに設定した構成、比較例1-3として新品状態から現像ユニット4の閾値1までの供給電圧Vrを-500Vとし、閾値1から現像ユニット4の寿命までの供給電圧Vrを-400Vとしたものを用いた。現像ユニット4が寿命に到達した時点における、画質劣化の結果を以下に記す。 Comparative example 1-1 was a configuration in which the supply voltage Vr was set to -500V from a new product state throughout the life of the developing unit 4, comparative example 1-2 was a configuration in which the supply voltage Vr was set to -400V from a new product state throughout the life of the developing unit 4, and comparative example 1-3 was a configuration in which the supply voltage Vr was -500V from a new product state to threshold value 1 of the developing unit 4, and the supply voltage Vr was -400V from threshold value 1 to the end of the life of the developing unit 4. The results of image quality degradation at the time when the developing unit 4 reached the end of its life are shown below.

結果として実施例1の構成は画質劣化なく現像ユニット4の寿命に到達できたものの、比較例1-1、比較例1-2および比較例1-3はともに現像ブレード35に微粒子トナーやハイドロタルサイト粒子が付着したことによることが原因の縦スジが発生した。 As a result, while the configuration of Example 1 was able to reach the end of the life of the developing unit 4 without any degradation in image quality, Comparative Examples 1-1, 1-2, and 1-3 all showed vertical streaks caused by fine toner particles and hydrotalcite particles adhering to the developing blade 35.

比較例1-1は供給電圧Vrが-500Vで一定であったため、負極性である微粒子トナーを効率的に現像ローラ25に供給することが可能な構成だが、正極性のハイドロタルサイト粒子の現像室31b内の比率が高まってしまった。その結果、現像ブレード35にハイドロタルサイト粒子が付着してしまい、その付着したハイドロタルサイト粒子に微粒子トナーが電気的に引き寄せられ付着を促進させた。結果として、縦スジ画像を発生させた。 In Comparative Example 1-1, the supply voltage Vr was constant at -500V, so it was possible to efficiently supply negative polarity fine particle toner to the developing roller 25, but the ratio of positive polarity hydrotalcite particles in the developing chamber 31b increased. As a result, the hydrotalcite particles adhered to the developing blade 35, and the fine particle toner was electrically attracted to the adhered hydrotalcite particles, promoting adhesion. As a result, vertical streak images were generated.

比較例1-2は供給電圧Vrが-400Vで一定であったため、正極性であるハイドロタルサイト粒子を効率的に現像ローラ25に供給することが可能な構成だが、負極性の微粒子トナーの現像室31b内の比率が高まってしまった。その結果、現像ブレード35に微粒子トナーが付着してしまい、その付着した微粒子トナーにハイドロタルサイト粒子が電気的に引き寄せられ付着を促進させた。結果として、縦スジ画像を発生させた。 In Comparative Example 1-2, the supply voltage Vr was constant at -400V, so it was possible to efficiently supply positive polarity hydrotalcite particles to the developing roller 25, but the ratio of negative polarity fine particle toner in the developing chamber 31b increased. As a result, the fine particle toner adhered to the developing blade 35, and the hydrotalcite particles were electrically attracted to the adhered fine particle toner, promoting adhesion. As a result, vertical streak images were generated.

比較例1-3は供給電圧Vrが閾値1までは-500Vで一定であり、閾値2以降は-400Vにした構成である。そのため、微粒子トナーやハイドロタルサイト粒子を比較例1、比較例2よりも効果的に消費できた構成であるもの、供給電圧Vrの-400V印可期間が長いため、現像ユニット4の寿命間近で微粒子トナーの比率が上がってしまった。その結果、現像ブレード35に微粒子トナーが付着してしまい、その付着した微粒子トナーにハイドロタルサイト粒子が電気的に引き寄せられ付着を促進させた。結果として、比較例1-1や比較例1-2よりも程度は良いものの、縦スジ画像を発生させた。 Comparative Example 1-3 has a configuration in which the supply voltage Vr is constant at -500V up to threshold 1, and is set to -400V from threshold 2 onwards. As a result, this configuration was able to consume fine particle toner and hydrotalcite particles more effectively than Comparative Examples 1 and 2, but because the supply voltage Vr was applied for a long period of time at -400V, the ratio of fine particle toner increased as the developing unit 4 was nearing the end of its life. As a result, the fine particle toner adhered to the developing blade 35, and the hydrotalcite particles were electrically attracted to the adhered fine particle toner, promoting adhesion. As a result, although the degree was better than Comparative Examples 1-1 and 1-2, vertical streak images were generated.

以上説明したように、供給電圧Vrを操作するにより現像室31b内のトナー微粒子比率やハイドロタルサイト比率を低下させることができる。それにより、それぞれの現像ブレード35への付着を抑えることができ、トナーの使用効率を下げるようなトナーの強制消費などを行うことなく、通常の画像形成動作のみでトナー劣化起因による画質劣化を抑えることができる。 As explained above, the toner fine particle ratio and hydrotalcite ratio in the developing chamber 31b can be reduced by manipulating the supply voltage Vr. This makes it possible to suppress adhesion to each developing blade 35, and it is possible to suppress image quality degradation caused by toner degradation with only normal image formation operations, without forcibly consuming toner, which would reduce the efficiency of toner use.

本実施例では、実施例1と同様に使用条件によって現像ユニット4の残寿命結果とトナーカートリッジ9から現像ユニット4へ補給した総補給量検知結果に基づいて供給ローラ34に印加するDC電圧を変更する。本実施例では、平均印字率2%より大きい場合の動作について説明する。 In this embodiment, similar to the first embodiment, the DC voltage applied to the supply roller 34 is changed based on the remaining life of the developing unit 4 and the total amount of toner supplied from the toner cartridge 9 to the developing unit 4, depending on the usage conditions. In this embodiment, the operation when the average printing rate is greater than 2% is described.

<トナー供給ローラに印加するDC電圧設定について>
現像ユニット4の残寿命には寿命前半時点の閾値1と、寿命中盤時点の閾値2を設定し、総補給量は平均印字率2%未満、10%未満になる総補給量に相当する閾値T1、T2を設定した。
<Setting of DC voltage applied to toner supply roller>
For the remaining life of the developing unit 4, a threshold value 1 was set at the first half of the life and a threshold value 2 was set at the middle of the life, and the total replenishment amount was set at threshold values T1 and T2 corresponding to the total replenishment amount at an average printing rate of less than 2% and less than 10%.

図2(a)に供給電圧Vr決定フローを、図2(b)に現像ユニット4の残寿命と供給電圧Vrの関係を示す。 Figure 2(a) shows the flow for determining the supply voltage Vr, and Figure 2(b) shows the relationship between the remaining life of the development unit 4 and the supply voltage Vr.

画像形成装置100の電源ON時や、プリント信号を受信した時などにプロセスカートリッジ70に装着したメモリーMに格納された情報の読み出しを行う(S201、S
202)。メモリーMに格納された現像ユニット4の残寿命が閾値1に到達していない場合は(S203:N)、供給電圧Vrの変更は不用と判断し(S204)、画像形成をスタートし(S209)、供給電圧Vr決定フローを終了する(S210)。
When the image forming apparatus 100 is turned on or when a print signal is received, information stored in the memory M mounted in the process cartridge 70 is read (S201, S
If the remaining life of the developing unit 4 stored in the memory M has not reached the threshold value 1 (S203: N), it is determined that the supply voltage Vr does not need to be changed (S204), image formation is started (S209), and the supply voltage Vr determination flow ends (S210).

メモリーMに格納された現像ユニット4の残寿命が閾値1に到達した場合は(S203:Y)、現像ユニット4の残寿命が閾値2に到達しているか判断する(S205)。現像ユニット4の残寿命が閾値1に到達し、かつ閾値2に到達していない場合(S205:N)、トナー総補給量値がT1、T2のどこに到達しているか判断する(S206)。次に、トナー総補給量結果に応じて供給ローラ34に印加する供給電圧Vrを決定する(S207)。図2(b)に示すように、プロセスカートリッジ70が新品状態である現像ユニット残寿命が100%の場合から閾値1までの間は供給電圧Vrを-500Vとし、閾値1以降から閾値2までは供給電圧VrをT1以上T2未満は-400V、T2以上は-350V、にした。 When the remaining life of the developing unit 4 stored in the memory M reaches threshold 1 (S203: Y), it is determined whether the remaining life of the developing unit 4 reaches threshold 2 (S205). When the remaining life of the developing unit 4 reaches threshold 1 but does not reach threshold 2 (S205: N), it is determined whether the total toner supply amount value reaches T1 or T2 (S206). Next, the supply voltage Vr to be applied to the supply roller 34 is determined according to the total toner supply amount result (S207). As shown in FIG. 2B, when the process cartridge 70 is in a new state and the remaining life of the developing unit is 100% to threshold 1, the supply voltage Vr is set to -500V, and when the remaining life of the developing unit is T1 or more and less than T2, the supply voltage Vr is set to -400V from threshold 1 to threshold 2, and when the remaining life of the developing unit is T2 or more, the supply voltage Vr is set to -350V.

次に現像ユニット4の残寿命が閾値1に到達し、かつ閾値2にも到達した場合(S205:Y)、総補給量がT1、T2のどこに到達しているか判断する(S208)。残寿命の閾値と総補給量結果に応じて供給ローラ34に印加する供給電圧Vrを決定し(S207)、画像形成を開始する(S209)。図2(b)に示すように、閾値2以降は供給電圧VrをT1以上T2未満は-350V、T2以上は-300V、にした。 Next, if the remaining life of the developing unit 4 reaches threshold 1 and also threshold 2 (S205: Y), it is determined whether the total replenishment amount has reached T1 or T2 (S208). The supply voltage Vr to be applied to the supply roller 34 is determined according to the remaining life threshold and the total replenishment amount result (S207), and image formation is started (S209). As shown in FIG. 2(b), from threshold 2 onwards, the supply voltage Vr is set to -350 V between T1 and T2, and -300 V for T2 or more.

本実施例の供給ローラ34に印加する供給電圧Vrを決定した理由は以下の通りである。新品時は現像ローラ25には現像電圧Vdcとして-300VのDC電圧を印可し、供給ローラ34には供給電圧Vrとして-500V印可することでΔVr=Vdc-Vrを+200Vとし、負極性に帯電したトナーを供給ローラ34から現像ローラ25に積極的に供給することができる。それにより、高印字画像を繰り返し印字された場合に課題となる全黒画像の先端から後端までの濃度が追従しない現象(以後、全黒追従不良という)にも対応している。 The reason for determining the supply voltage Vr applied to the supply roller 34 in this embodiment is as follows. When new, a DC voltage of -300V is applied as the development voltage Vdc to the development roller 25, and a supply voltage Vr of -500V is applied to the supply roller 34, making ΔVr = Vdc - Vr +200V, and negatively charged toner can be actively supplied from the supply roller 34 to the development roller 25. This also addresses the problem of the density not tracking from the leading edge to the trailing edge of an all-black image, which is an issue when high-print images are repeatedly printed (hereinafter referred to as all-black tracking failure).

トナー粒子表面にはトナー粒子に対して逆極性の帯電性を有するハイドロタルサイト粒子が添加されている。摩擦帯電作用によりトナー粒子は負極性に帯電するのに対して、ハイドロタルサイト粒子はトナー粒子に対して逆極性である正極性に帯電する。このハイドロタルサイト粒子のマイクロキャリア的な働きにより、トナー粒子を負極性に均一帯電することできる。 Hydrotalcite particles, which have an opposite charge polarity to the toner particles, are added to the surface of the toner particles. While the toner particles are negatively charged due to frictional charging, the hydrotalcite particles are positively charged, which is the opposite polarity to the toner particles. The hydrotalcite particles act as microcarriers, allowing the toner particles to be uniformly charged to the negative polarity.

本実施例では、ハイドロタルサイト粒子は摩擦帯電作用を積極的に行うために、一部ハイドロタルサイト粒子が単独のものが存在する。高印字画像を繰り返し印字していくと、消費されたトナー量に応じて現像室31b内にトナーが供給される。印字の際に、トナー粒子及び添加されたハイドロタルサイト粒子が消費されていくものの、単独で存在するハイドロタルサイト粒子は現像室31b内に残る。印字率が高くなるほど補給トナー量が増え、新品トナーが多く供給されるため、相対的に現像室31b内のハイドロタルサイト粒子の比率は新品時よりも耐久で増加する。前述したように、正極性に帯電したハイドロタルサイト粒子の比率が高くなると、現像ブレード35で層厚を規制する際に、金属製である現像ブレード35の現像ローラ25との当接部近傍に鏡像力で付着してしまうことがある。この付着物があると、現像ブレード35による層厚規制を阻害してしまい、現像ローラ25のトナーコートが不均一になり、画質劣化が生じる。 In this embodiment, the hydrotalcite particles actively perform triboelectric charging, so that some of the hydrotalcite particles exist alone. When a high-printing image is repeatedly printed, toner is supplied into the developing chamber 31b according to the amount of toner consumed. During printing, the toner particles and the added hydrotalcite particles are consumed, but the hydrotalcite particles that exist alone remain in the developing chamber 31b. As the printing rate increases, the amount of replenished toner increases and more new toner is supplied, so the ratio of hydrotalcite particles in the developing chamber 31b increases relatively with durability compared to when it was new. As mentioned above, when the ratio of positively charged hydrotalcite particles increases, when the developing blade 35 regulates the layer thickness, they may adhere to the metal developing blade 35 near the contact portion with the developing roller 25 due to image force. If such adhesions exist, it will hinder the layer thickness regulation by the developing blade 35, making the toner coat on the developing roller 25 uneven and causing image quality deterioration.

一方、ハイドロタルサイト粒子の比率が高くなると、トナーはより負極性に帯電されやすくなる。高印字画像が繰り返し印字された場合でも帯電性が極端に低下せず全黒追従不良が発生しないため、印字率に応じて供給電圧Vrを初期の-500Vから-400V~-300Vまで変更することが可能となる。 On the other hand, as the ratio of hydrotalcite particles increases, the toner becomes more likely to be negatively charged. Even when high-print images are repeatedly printed, the chargeability does not decrease significantly and full-black tracking failure does not occur, making it possible to change the supply voltage Vr from the initial -500V to -400V to -300V depending on the printing rate.

本実施例ではハイドロタルサイト粒子の比率が耐久を通して所定値以下となるように供給電圧Vrを調整している。ハイドロタルサイト粒子の比率は、現像ユニット4の残寿命が減少するほど、またトナー総補給量値が多くなるほど増加する。そこで、上述したように現像ローラ25と供給ローラ34間の電位差(ΔVr)を小さくし、正極性に帯電したハイドロタルサイト粒子を供給ローラ34から現像ローラ25に供給する機会を増やしている。現像部で消費しやすくすることで、現像室31b内の正極性のハイドロタルサイト粒子の比率を減少させることができ、現像ブレード35への付着を抑制することができる。 In this embodiment, the supply voltage Vr is adjusted so that the ratio of hydrotalcite particles remains below a predetermined value throughout durability. The ratio of hydrotalcite particles increases as the remaining life of the development unit 4 decreases and as the total toner supply amount value increases. Therefore, as described above, the potential difference (ΔVr) between the development roller 25 and the supply roller 34 is reduced to increase the opportunities to supply positively charged hydrotalcite particles from the supply roller 34 to the development roller 25. By making it easier to consume in the development section, the ratio of positively charged hydrotalcite particles in the development chamber 31b can be reduced, and adhesion to the development blade 35 can be suppressed.

<評価試験2>
本実施例の効果を示すために行った実験について説明する。本実験は、温度25℃、湿度50%の環境下にて、横線4%、20%の連続耐久を10000枚行い、画質劣化の評価を行った。尚、前述した現像ユニット4の閾値1は3500枚相当の現像ローラ25の回転数、閾値2は7000枚相当の現像ローラ25の回転数を設定した。
<Evaluation Test 2>
An experiment conducted to demonstrate the effect of this embodiment will now be described. In this experiment, continuous durability tests were conducted on 10,000 sheets at 4% and 20% horizontal lines in an environment of 25° C. temperature and 50% humidity, and image quality degradation was evaluated. The threshold value 1 of the developing unit 4 described above was set to the number of rotations of the developing roller 25 equivalent to 3,500 sheets, and the threshold value 2 was set to the number of rotations of the developing roller 25 equivalent to 7,000 sheets.

本実施例の供給ローラ34に印加する供給電圧Vrは、現像ユニット4の残寿命結果とトナーカートリッジ9から現像ユニット4へ補給した総補給量検知結果に基づいて図2(b)で説明した設定とした。本実施例の効果を比較する比較例2-1として、横線4%で寿命通して供給電圧Vrを-500Vとし、比較例2-2として、横線20%で寿命通して供給電圧Vrを-300Vとした。 The supply voltage Vr applied to the supply roller 34 in this embodiment was set as described in FIG. 2(b) based on the remaining life of the developing unit 4 and the detection result of the total amount of toner supplied from the toner cartridge 9 to the developing unit 4. As Comparative Example 2-1 for comparing the effect of this embodiment, the supply voltage Vr was set to -500V over the entire life with a horizontal line of 4%, and as Comparative Example 2-2, the supply voltage Vr was set to -300V over the entire life with a horizontal line of 20%.

<検証結果2>
検証結果を以下に示す。
<Verification result 2>
The verification results are shown below.

実施例2の構成は現像ユニット4の寿命到達まで画像劣化がなかったものの、比較例2-1は現像ブレード35にハイドロタルサイト粒子が付着したことが原因の縦スジが発生した。一方、比較例2-2は縦スジ発生しなかったものの、全黒追従不良が発生した。 The configuration of Example 2 did not experience image degradation until the development unit 4 reached the end of its life, but Comparative Example 2-1 experienced vertical streaks caused by hydrotalcite particles adhering to the development blade 35. On the other hand, Comparative Example 2-2 did not experience vertical streaks, but did experience poor all-black tracking.

比較例2-1は供給電圧Vrが-500Vで一定であったため、負極性である微粒子トナーを効率的に現像ローラ25に供給することが可能な構成だが、正極性のハイドロタルサイト粒子の現像室31b内の比率が高まってしまった。その結果、現像ブレード35にハイドロタルサイト粒子が付着してしまい、結果として、縦スジ画像を発生させた。 In Comparative Example 2-1, the supply voltage Vr was constant at -500V, so the configuration was such that negative polarity fine particle toner could be efficiently supplied to the developing roller 25, but the ratio of positive polarity hydrotalcite particles in the developing chamber 31b increased. As a result, the hydrotalcite particles adhered to the developing blade 35, resulting in the generation of vertical streak images.

比較例2-2は供給電圧Vrが-300Vと低かったため、トナーを供給ローラ34から現像ローラ25に積極的に供給することができず、初期に全黒追従不良が発生した。 In Comparative Example 2-2, the supply voltage Vr was low at -300 V, so toner could not be actively supplied from the supply roller 34 to the developing roller 25, and an initial full black tracking failure occurred.

以上説明したように、供給電圧Vrを操作するにより現像室31b内のハイドロタルサイト比率を所定値以下にすることができる。それにより、現像ブレード35への付着を抑えることができ、トナーの使用効率を下げるようなトナーの強制消費などを行うことなく、通常の画像形成動作のみでトナー劣化起因による画質劣化を抑えることができる。 As explained above, the ratio of hydrotalcite in the developing chamber 31b can be set to a predetermined value or less by manipulating the supply voltage Vr. This makes it possible to suppress adhesion to the developing blade 35, and suppresses image quality degradation caused by toner degradation through normal image formation operations alone, without forcibly consuming toner, which would reduce the efficiency of toner use.

4(4a~4d) 現像ユニット
9 トナーカートリッジ
25(25a~25d) 現像ローラ
31a トナー収容室
31b 現像室
31c 開口部
34 供給ローラ
35 現像ブレード
40 トナー受け入れ口
70(70Y,70M,70C,70K) プロセスカートリッジ
100 画像形成装置
200(200Y,200M,200C,200K) トナー
4 (4a to 4d) Developing unit 9 Toner cartridge 25 (25a to 25d) Developing roller 31a Toner storage chamber 31b Developing chamber 31c Opening 34 Supply roller 35 Developing blade 40 Toner receiving port 70 (70Y, 70M, 70C, 70K) Process cartridge 100 Image forming device 200 (200Y, 200M, 200C, 200K) Toner

Claims (5)

トナー粒子に対して摩擦帯電列が正極性側になる粒子がトナー粒子に添加された現像剤と、
前記現像剤を収容する現像剤収容容器と、
前記現像剤を担持搬送するための現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するための現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体上に当接し現像剤層厚を規制するための現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体にバイアスを印可する現像剤担持体バイアス印可手段と、
前記現像剤供給部材にバイアスを印可する現像剤供給部材バイアス印可手段と、
を含む現像装置と、
前記現像剤を該現像剤収容容器に補給する補給手段と、
前記現像装置の残寿命を検知する現像装置残寿命検知手段と、
前記現像剤収容容器に補給した現像剤の総量を検知する現像剤総補給量検知手段と
を有し、
前記現像装置残寿命検知手段における検知結果と、前記現像剤総補給量検知手段における検知結果に基づいて、前記現像剤供給部材バイアス印可手段による供給バイアス印可量を決定することを特徴とする画像形成装置。
a developer in which particles that have a positive polarity in the triboelectric series with respect to the toner particles are added to the toner particles;
a developer container for containing the developer;
a developer carrier for carrying and transporting the developer;
a developer supplying member for supplying the developer to the developer carrying member;
a developer regulating member that is in contact with the developer carrying member and regulates a thickness of a developer layer;
a developer carrier bias applying means for applying a bias to the developer carrier;
a developer supply member bias applying means for applying a bias to the developer supply member;
a developing device including
A supplying means for supplying the developer to the developer container;
a developing device remaining life detection means for detecting a remaining life of the developing device;
a developer total supply amount detection means for detecting a total amount of developer supplied to the developer storage container,
an amount of supply bias applied by said developer supply member bias application means based on a detection result from said developing device remaining life detection means and a detection result from said developer total replenishment amount detection means;
前記現像剤供給部材バイアス印可手段による前記供給バイアス印可量を決定する時期は、前記現像装置残寿命検知手段による寿命の検知開始から寿命到達を検知するまでの期間を通じて少なくとも2回以上有し、かつ前記総補給量検知手段による総補給量検知結果から前記供給バイアス印可量を決定するための少なくとも1つ以上の総補給量閾値を有し、前記供給バイアス印可量を決定する時期にて得られた前記現像装置残寿命検知結果と前記総補給量検知結果に基づいて、前記供給バイアス印可量を決定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, characterized in that the timing for determining the amount of the supply bias applied by the developer supply member bias application means occurs at least twice throughout the period from when the developing device remaining life detection means starts detecting the life until it detects the end of the life, and has at least one total supply amount threshold for determining the amount of the supply bias applied from the total supply amount detection result by the total supply amount detection means, and the amount of the supply bias applied is determined based on the developing device remaining life detection result and the total supply amount detection result obtained at the timing for determining the amount of the supply bias applied. 前記供給バイアス印可量の第1の変更判断時期までの区間の前記供給バイアス印可量の絶対値を|RS1|とし、
第1の変更判断時期から第2の変更判断時期までの区間の前記供給バイアス印可量の絶対値を|RS2|とし、
第2の変更判断時期以降の区間における前記供給バイアス印可量の絶対値を|RS3|とし、
各々の供給バイアス印可量の変更判断時期における現像剤の前記総補給量検知結果が前記総補給量検知結果の閾値よりも少ない場合における|RS1|と|RS2|と|RS3|の関係は、|RS1|>|RS2|、かつ|RS2|<|RS3|、であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
The absolute value of the supply bias application amount in the section up to the first change determination time of the supply bias application amount is |RS1|,
The absolute value of the supply bias application amount in the section from the first change determination time to the second change determination time is |RS2|,
The absolute value of the supply bias application amount in the section after the second change determination time is |RS3|,
An image forming apparatus as described in claim 1 or 2, characterized in that when the total replenishment amount detection result of the developer at the time of determining whether to change the amount of applied supply bias is less than the threshold value of the total replenishment amount detection result, the relationship between |RS1|, |RS2|, and |RS3| is |RS1|>|RS2| and |RS2|<|RS3|.
前記供給バイアス印可量の変更判断時期における前記現像剤の前記総補給量検知結果が前記総補給量の閾値よりも多い場合における|RS1|と|RS2|と|RS3|の関係は、|RS1|>|RS2|、かつ|RS2|>|RS3|であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the relationship between |RS1|, |RS2|, and |RS3| when the total replenishment amount detection result of the developer at the time of determining whether to change the amount of applied supply bias is greater than the total replenishment amount threshold is |RS1|>|RS2| and |RS2|>|RS3|. 前記現像剤規制部材は金属製の板ばね部材であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the developer regulating member is a metal leaf spring member.
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