JP3890187B2

JP3890187B2 - Developing device and image forming apparatus

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Publication number: JP3890187B2
Application number: JP2000251977A
Authority: JP
Inventors: 一小山; 勝弘青木; 隆程島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: JP2002062717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置及び該装置に用いる現像装置に係り、詳しくは、表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を表面に担持しトナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、二成分現像剤中のトナーをトナー担持体に供給するトナー供給部材と、トナー担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、トナー供給部材にトナー供給バイアス電圧を印加するトナー供給バイアス電源とを備えたとを有する現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、潜像担持体上の潜像を現像する方式として、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、トナーのみの一成分現像剤を用いる一成分現像方式とが知られている。これらの現像方式のうち後者の一成分現像方式は、トナー担持体表面に均一薄層化状態で担持したトナーを、潜像担持体表面の潜像に接触又は非接触状態で対向させ、潜像にトナーを付着させて顕像を形成するものである。一方、二成分現像方式は、磁石を内蔵した現像剤担持体の表面にトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤をブラシ状に担持して磁気ブラシを形成し、潜像担持体表面の潜像に磁気ブラシ中のトナーのみを付着させて顕像を形成するものである。
【０００３】
これらの現像方式のうち、一成分現像方式は、磁性粒子を用いないため、二成分現像剤の磁気ブラシが潜像担持体へ当たることで生じる現像ムラなどの画像上の不具合が発生せず、静電潜像に忠実な現像を行うことができる。従って、高画質な画像を得ることができ、高解像度化にも有利である。
しかしながら、一成分現像方式では、弾性体のトナー担持体にトナー供給ローラを摺接させたり、トナー担持体上のトナーを薄層化するためにトナー担持体表面のトナーに対して薄層化ブレードを接触状態で相対移動させたりしている。このため、トナー担持体が磨耗したり、トナー担持体上のトナーにストレスがかかってトナーフィルミングが起こったりしやすく、装置の耐久性の点では良いとは言えなかった。また、現像装置内でトナーのみを攪拌しつづけるため、トナーが劣化しやすく、画像品質の経時的安定性を得にくかった。
【０００４】
そこで、二成分現像方式と一成分現像方式の各長所を組み合わせた現像方式を採用したものとして、二成分現像剤からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を用い、トナー供給部材上の磁気ブラシによりトナーのみをトナー担持体に供給して担持させる現像装置が提案されている（例えば、特開昭５６−４０８６２号公報、特開昭５９−１７２６６２号公報参照）。
【０００５】
これらの現像装置では、現像装置内で二成分現像剤を攪拌し、トナー供給部材（例えば、磁気ローラ、磁気ブラシ形成体など）上に二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシ中のトナーは磁性粒子との摩擦により所定極性に帯電される。そして、このトナー供給部材上の磁気ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみが、トナー担持体（例えば、現像ローラ、トナー層保持体など）上に移動して担持される。これによって、トナー担持体やトナーへのストレスが一成分現像方式に比して少なくなると共に、現像は一成分現像方式で行うので一成分現像方式と同等の高画質が得られるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記二成分現像方式と一成分現像方式とを組み合わせた現像装置では、現像バイアス電源からトナー担持体に現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧の印加により、潜像担持体とトナー担持体とが対向する現像領域に所定の現像電界が形成される。そして、この現像バイアス電圧の印加とともに、トナー供給部材には、トナー供給バイアス電源からトナー供給バイアス電圧を印加する場合がある。このトナー供給バイアス電圧の印加により、トナー担持体の表面とトナー供給部材の表面とに電位差が発生し、両表面が対向するトナー供給領域に、トナー供給部材上の磁気ブラシ中の帯電トナーをトナー担持体側に移動させるトナー供給用電界が形成される。このトナー供給用電界により、トナー供給部材上の磁気ブラシからトナー担持体表面へのトナー移動を促進させ、トナー供給効率を向上させることができる。
【０００７】
ところが、上記トナー供給バイアス電圧を印加する構成を採用した場合、何らかの原因でトナー担持体表面の電位（絶対値）が異常低下すると、現像剤が存在するトナー供給領域を介してトナー供給部材表面とトナー担持体表面との間の電流経路に過剰電流が流れるおそれがあった。この過剰電流は、特にトナー供給部材が導電性材料で構成されている場合に発生しやすい。上記トナー担持体表面の電位が異常低下する原因としては、例えば、潜像担持体の一部に欠陥が発生し電気抵抗が著しく低下し、その欠陥部分に現像バイアス電圧による電流が集中的に流れることが考えられる。また、現像バイアス電圧の印加回路の一部に接続不良が発生し、トナー担持体表面が所定の電位まで上昇しないことも、上記原因として考えられる。
【０００８】
また、上記トナー供給電界の向きを切り換えるように構成した場合にも、上記トナー担持体表面の電位（絶対値）が異常低下し、過剰電流が流れるおそれがある。例えば、特開平６−６７５４６号公報に開示されているようにトナー担持体とトナー供給部材（現像剤担持体）との間に形成される電界を、間欠的にトナーがトナー担持体からトナー供給部材側へ移行するように切り換える電界切換手段を設けた場合、その電界切換に伴って上記過剰電流が過渡的に流れてしまうおそれがある。
【０００９】
上記トナー供給領域を介した電流経路に過剰電流が流れると、トナー担持体表面に磁性粒子が付着したり、トナー供給領域で現像剤が溢れたり、トナー担持体表層が誘電破壊によって破損したりする等、ユーザによるメンテナンスが困難な重度の故障が発生してしまうおそれがあった。このような故障が発生すると、サービスマンによる修理が必要となってしまう。
なお、上記過剰電流が流れたときに過剰電流を検知して上記バイアス電圧の印加を自動的に遮断する自動遮断回路を設けることも考えられるが、電源の構成が複雑になりコストが高くなってしまうという不具合がある。
【００１０】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、過剰電流検知に基づく自動遮断回路を設けることなく、トナー担持体の表面電位の絶対値が異常低下したときのトナー供給領域を介した電流経路における過剰電流を抑制し、重度の故障の発生を防止することができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面に担持したトナーを潜像担持体に対向する現像領域に搬送し、該潜像担持体上の潜像を現像するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を表面に担持し該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該トナー供給領域に二成分現像剤による磁気ブラシを形成すると共に、該磁気ブラシを該トナー担持体に接触させることで該二成分現像剤中のトナーを該トナー担持体に供給するトナー供給部材と、該トナー担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、該トナー供給部材にトナー供給バイアス電圧を印加するトナー供給バイアス電源とを備えた現像装置において、該トナー供給部材の表面と該トナー供給バイアス電源との間の電気抵抗を、該トナー供給部材に担持された二成分現像剤による磁気ブラシに接触する該トナー担持体の表面と該現像バイアス電源との間の電気抵抗よりも大きくしたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１の現像装置においては、上記２箇所の電気抵抗の大小関係により、トナー担持体の表面電位の絶対値が異常低下したときに、トナー供給領域を介してトナー担持体とトナー供給部材との間の電流経路に流れようとする過剰電流を抑制する。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記電気抵抗の大小関係を満足するように、上記トナー供給部材の表面と上記トナー供給バイアス電源の電圧出力端子との間に高抵抗部を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２の現像装置においては、上記電気抵抗の大小関係を満足するように上記高抵抗部を設けることにより、上記トナー担持体及び上記トナー供給部材のそれぞれを構成する材料の選択の幅が広がる。例えば、トナー供給部材を導電性材料を用いて構成し、トナー担持体を導電性材料よりも電気抵抗が大きい材料を用いて構成した場合でも、上記電気抵抗の大小関係を満足させ、上記過剰電流を抑制することが可能となる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記トナー供給部材が、上記トナー供給バイアスが印加される導電性基体と、該導電性基体の表面に形成された高抵抗材料からなる保護抵抗層とにより構成され、上記高抵抗部が、該保護抵抗層であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３の現像装置においては、トナー担持体の導電性基体の表面に高抵抗材料からなる保護抵抗層を上記高抵抗部として形成することにより、上記電気抵抗の大小関係を満足させ、上記過剰電流を抑制する。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項２の現像装置において、上記高抵抗部が、上記トナー供給バイアス電源の電圧出力端子と上記トナー供給部材のトナー供給バイアス印加部との間に接続した高抵抗素子であることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４の現像装置においては、トナー供給バイアス電源の電圧出力端子とトナー供給部材のトナー供給バイアス印加部との間に、上記高抵抗部としての抵抗素子を接続することにより、上記電気抵抗の大小関係を満足させ、上記過剰電流を抑制する。
【００１９】
請求項５の発明は、表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を表面に担持し該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤中のトナーを該トナー担持体に供給するトナー供給部材と、該トナー担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、該トナー供給部材にトナー供給バイアス電圧を印加するトナー供給バイアス電源とを備えた現像装置において、上記トナー供給部材のトナー供給バイアス印加部と上記トナー担持体の現像バイアス印加部との間に、定電圧素子を接続したことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５の現像装置においては、トナー担持体の表面電位の絶対値が異常低下したときに、上記両バイアス印加部間に設けた定電圧素子により、両バイアス印加部間の電位差が一定値以下に保持される。これにより、トナー担持体表面とトナー供給部材表面の電位差の上昇を抑え、トナー供給領域を介してトナー担持体とトナー供給部材との間の電流経路に流れようとする過剰電流を抑制する。
【００２１】
請求項６の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を顕像化する現像手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として、請求項１、２、３、４又は５の現像装置を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項６の画像形成装置においては、現像装置のトナー担持体及びトナー供給部材経由する電流経路における過剰電流を抑制する。これにより、上記電流経路における過剰電流によるトナー担持体の破損等の重度の故障の発生を防止し、安定した画像形成が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真式レーザプリンタ（以下「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
まず、図２を用いて、本実施形態に係るプリンタの全体の概略構成について説明する。このプリンタは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１の周辺に、感光体１の表面を一様帯電する帯電装置２、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を感光体１に照射する露光装置３、感光体１に形成された静電潜像に対しトナー担持体としての現像ローラ４０２上の帯電トナーを付着させることでトナー像を形成する現像装置４、感光体１上に形成されたトナー像を転写材としての転写紙２０に転写する転写装置５、転写後に感光体１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置６等が順に配設されている。ここで、感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成手段は、上記帯電装置２及び露光装置３により構成されている。
上記感光体１はアルミ等の素管に感光性を有する無機又は有機感光体を塗布し、感光層を形成したものであり、線速Ｖ_Ｐ＝２００［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転駆動している。なお、本実施形態では負極性に一様帯電する感光体１を使用しているが、必要に応じて正極性に一様帯電する感光体を使用してもよい。
また、本プリンタは、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写装置５で転写されたトナー像を転写紙２０に定着する図示しない定着装置とを備えている。
【００２４】
上記構成のプリンタにおいて、矢印ａ方向に回転する感光体１の表面は、帯電装置２で一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、現像領域Ａ１において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙２０は図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ７により所定のタイミングで感光体１と転写装置５とが対向する転写部に送出・搬送される。そして転写装置５により、転写紙２０に感光体１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体１上に形成されたトナー像が転写紙２０に転写される。次いで、転写紙２０は、感光体１から分離され、図示しない定着装置に送られ、該定着装置でトナー像が定着された転写紙２０が出力される。転写装置５でトナー像が転写された後の感光体１の表面は、クリーニング装置６のクリーニングブレード６０１でクリーニングされ、感光体１上に残ったトナーが除去される。
【００２５】
次に、図１を用いて、現像装置４の構成及び動作について詳しく説明する。
図１に示すように、現像装置４のケーシング４０１の内部には、感光体１側から、トナー担持体としての現像ローラ４０２、トナー供給部材としての供給ローラ４０３、攪拌・搬送部材４０４、４０５が配設されている。この現像装置４において、ケーシング４０１内のトナー１０と磁性粒子１１とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）１２は、攪拌・搬送部材４０４、４０５で攪拌され、その一部が、供給ローラ４０３上に担持される。供給ローラ４０３上の現像剤１２は、層厚規制部材としての規制ブレード４０６で層厚が規制された後、トナー供給領域Ａ２で現像ローラ４０２に接触する。このトナー供給領域Ａ２で供給ローラ４０３上の現像剤１２よりトナー１０のみ分離されて現像ローラ４０２に供給される。
【００２６】
上記現像剤１２を構成するトナー１０の体積平均粒径は５〜１０[μｍ]の範囲である。また、磁性粒子１１は金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子１１の体積平均粒径は４０〜７０[μｍ]の範囲である。
【００２７】
上記供給ローラ４０３は、複数の磁極を有する磁石部材４０７を内蔵した非磁性の回転可能なスリーブ４０８で構成されている。磁石部材４０７は固定配置され、現像剤１２がスリーブ４０８上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。この供給ローラ４０３は、図３に示すように導電性基体としてのスリーブ４０８の表面に、高抵抗部としての高抵抗材料からなる保護抵抗層（厚さ１０μｍ）４０９を有している。このスリーブ４０８の直径は通常１０〜３０ｍｍφの範囲内で設定される。本実施形態では１８ｍｍφのアルミパイプを用いた。また、アルミパイプと、トナー供給バイアス電圧Ｖ_Ａが印加されるトナー供給バイアス印加部としての回転軸（芯金）は、軸方向両端部の導電性のフランジで連結されている。
【００２８】
上記保護抵抗層４０９を構成する高抵抗材料としては、例えば所定の体積固有抵抗を有するようにカーボンを添加したポリカーボネートやアクリル等の樹脂を用いることができる。この保護抵抗層の体積固有抵抗は、後述の電気抵抗の大小関係を満足するとともに供給ローラ表面に電気的な履歴を残さないようにするために、１０^８Ωｃｍ以下に設定するのが好ましい。
【００２９】
供給ローラ４０３に内蔵された磁石部材４０７は、規制ブレード４０６による規制箇所から供給ローラ４０３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）、Ｓ極（Ｓ３）の５つの磁極を有する。特に本実施形態では、トナー供給領域Ａ２から攪拌・搬送部材４０４に対向する現像剤補給領域に至る部分に、供給ローラ表面移動方向に沿って２つの同じ磁極（Ｓ極）を並設し、両磁極間の供給ローラ表面から攪拌・搬送部材４０４側に離間した位置に仮想磁極（Ｎ極）が存在するのと同様の磁界を形成している。この仮想磁極により、供給ローラ４０２に担持されている現像剤１２を攪拌・搬送部材４０４側に一旦離脱させる。そして、下流側のＳ極（Ｓ３）による磁極により、攪拌・搬送部材４０４で撹拌された所定濃度のトナーを保有した現像剤１２を、供給ローラ表面に担持する。このように現像剤の交換を行うことにより、供給ローラ４０３上に常に所定濃度のトナーを保有した現像剤を担持することができる。したがって、現像ローラ４０２の表面へのトナー供給効率の低下を防止し、現像ローラ４０２上の現像領域Ａ１に搬送されるトナー量を安定化できる。
【００３０】
なお、本実施形態では、現像剤１２中のトナー濃度ＴＣが２〜１０［重量％］、供給ローラ４０３上のトナーの帯電量Ｑ／Ｍが−５〜−２０［μＣ／ｇ］、供給ローラ４０３上の磁気ブラシにおける現像剤量が０．０３〜０．０５［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように、各種条件を設定している。
【００３１】
上記現像ローラ４０２は、供給ローラ４０３内の磁極Ｎ２に隣接するトナー供給領域Ａ２で供給ローラ４上の磁気ブラシと接触するようにして対向するとともに、現像領域Ａ１で感光体１に対向するように配設されている。この現像ローラ４０２の直径は通常１０〜２５ｍｍφの範囲内で設定される。本実施形態では１６ｍｍφの弾性ローラを用いた。現像バイアス電圧Ｖ_Ｂが印加される現像バイアス印加部としての回転軸（芯金）４１７上に形成される表面弾性層の材料としては、カーボンや酸化チタンを添加して所定の体積固有抵抗に調整したシリコーンゴムや樹脂などを用いることができる。また、この現像ローラ４０２の感光体１表面に対する食い込み量は、０．１〜０．３[ｍｍ]に設定し、トナー供給領域における現像ローラ４０２の表面と供給ローラ４０３の表面との間の間隙Ｇ_Ｓは０．３５〜０．４５[ｍｍ]に設定している。
【００３２】
また、上記規制ブレード４０６は、供給ローラ４０３との対向部で供給ローラ４上に形成された現像剤１２の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤がトナー供給領域Ａ２に搬送されるようにするとともに、現像剤１２中のトナー１０と磁性粒子１１との摩擦帯電を促進させている。本実施形態では、規制ブレード４０６の先端と供給ローラ４０３の表面との間隙Ｇ_Ｄは０．５〜０．６ｍｍに設定している。
【００３３】
また、現像ローラ４０２及び供給ローラ４０３はそれぞれ、図示しない回転駆動装置により図中矢印ｂ方向及びｃ方向に回転駆動されている。本実施形態では、感光体１の線速Ｖ_Ｐ＝２００[ｍｍ／ｓ]に対し、現像ローラ４０２を線速Ｖ_Ｄ＝２５０[ｍｍ／ｓ]、供給ローラ４０３を線速Ｖ_Ｓ＝６５０[ｍｍ／ｓ]で回転駆動している。
【００３４】
また、現像ローラ４０２の軸部には、現像領域Ａ１に現像電界を形成するための現像バイアス電圧Ｖｂを印加する現像バイアス電源４１２が接続されている。また、供給ローラ４０３のスリーブ４０８には、トナー供給領域Ａ２にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアス電圧Ｖsupを印加するトナー供給バイアス電源４１３が接続されている。
【００３５】
なお、本実施形態のプリンタにおける画像形成条件は、感光体帯電電位（画像地肌部帯電電位）Ｖ_０が−４５０〜５００[Ｖ]であり、露光後電位（トナー顕像化部電位）Ｖ_Ｌが−５０〜−１００[Ｖ]である。そして、供給ローラ４０３に印加するトナー供給バイアス電圧Ｖ_Ａが−３５０[Ｖ]であり、現像ローラ４０２に印加する現像バイアス電圧Ｖ_Ｂが−２５０[Ｖ]である。そして、現像ポテンシャル（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｂ）を＋１５０〜２００[Ｖ]に、トナー供給ポテンシャル（Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ａ）を＋１００[Ｖ]に設定している。
【００３６】
また、本実施形態では、前述のように供給ローラ４０３の表面に所定の体積固有抵抗を有する保護抵抗層４０９を形成することにより、供給ローラ４０３の表面とトナー供給バイアス電源４１３との間の電気抵抗を、現像ローラ４０２の表面と現像バイアス電源４１２との間の電気抵抗よりも大きくしている。この電気抵抗の大小関係を設定するために、図４に示す方法により、バイアス電圧が印加される供給ローラ４０３の回転軸（芯金）４１０とローラ周面との間の単位面積あたりの電気抵抗［Ω／ｃｍ^２］を測定した。図４において、測定電源４１４の直流電圧（例えば＋２００Ｖ）は、供給ローラ４０３の回転軸４１０とローラ周面に装着された抵抗測定電極４１５（軸方向の幅＝２５．４［ｍｍ］）との間に印加され、回転軸４１０、フランジ部４１１、スリーブ４０８、保護抵抗層４０９及び抵抗測定電極４１５を介して流れる電流を電流計４１６で測定する。この測定結果に基づいて、供給ローラ４０３の回転軸（芯金）４１０とローラ周面との間の単位面積あたりの電気抵抗［Ω／ｃｍ^２］を求める。現像ローラ４０２についても同様に測定する。なお、現像ローラ４０２の測定単位面積当たりの抵抗は、画像後端部のかすれ等の異常画像の発生を防止するために１０^６［Ω／ｃｍ^２］以下が好ましい。
【００３７】
上記構成の現像装置４において、ケーシング４０１内に収容された現像剤１２は、トナー１０と磁性粒子１１が混合されたものであり、攪拌・搬送部材４０４，４０５や供給ローラ４０３のスリーブ４０８の回転力、磁石部材４０７の磁力によって攪拌され、そのときに、トナー１０に磁性粒子１１との摩擦帯電により電荷が付与される。
一方、供給ローラ４０３上に担持された現像剤１２は規制ブレード４０６によって層厚が規制され、現像剤１２の一定量がトナー供給バイアス電圧Ｖ_Ａで形成された電界等により、ブラシ状に担持されて搬送され、残りはケーシング４０１内に戻される。
【００３８】
上記トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて現像ローラ４０２に転移し、薄層状のトナー１０が担持される。そして、現像ローラ４０２上に担持された薄層状のトナー１０は、該ローラ４０２の回転により現像領域Ａ１に搬送される。そして、上記現像バイアス電圧Ｖ_Ｂで形成された現像電界により、感光体１上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像される。
【００３９】
また、本実施形態では、供給ローラ４０３の表面とトナー供給バイアス電源４１３との間の電気抵抗を、現像ローラ４０２の表面と現像バイアス電源４１２との間の電気抵抗よりも大きくしているので、感光体の一部に欠陥が発生したりすることによって現像ローラ４０２の表面電位の絶対値が異常低下したときに、トナー供給領域Ａ２を介した現像ローラ表面と供給ローラ表面とを結ぶ電流経路に流れようとする過剰電流が抑制される。
【００４０】
以上、本実施形態によれば、過剰電流検知に基づく自動遮断回路を設けることなく、現像ローラ４０２の表面電位の絶対値が異常低下したときのトナー供給領域Ａ２を介した現像ローラ表面と供給ローラ表面との間の電流経路における過剰電流を抑制し、ユーザメンテナンスで対処できないような重度の故障の発生を防止することができる。また、上記過剰電流を抑制することにより、感光体１の静電潜像に対する現像を安定して行い、常に良好な画像をプリントすることができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、高抵抗部として、供給ローラ４０３の表面に高抵抗材料からなる保護抵抗層４０９を有しているが、この保護抵抗層を設ける代わりに、図５の等価回路に示すように供給ローラ４０３の回転軸とトナー供給バイアス電源４１３との間に高抵抗素子としての保護抵抗４２０を接続してもよい。保護抵抗４２０の抵抗値としては、１〜１０ＭΩの範囲が好適である。この保護抵抗４２０を接続することによっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。ここで、表１は、図５の等価回路における各回路素子等の記号の内容を示している。現像ローラ４０２の回転軸と周面との間の電気抵抗Ｒ_Ｄは、上記図４の方法で求めた単位面積あたりの抵抗に、現像ローラ４０２上のトナーと感光体１との接触面積を乗じた値である。また、供給ローラ４０３の回転軸と周面との間の電気抵抗Ｒ_Ｓは、上記図４の方法で求めた単位面積あたりの抵抗に、供給ローラ４０３上の現像剤と現像ローラ４０２との接触面積を乗じた値である。
なお、供給ローラ４０３の表面に保護抵抗層４０９を有する構成と上記保護抵抗４２０を接続する構成の両方は、同時に採用してもかまわない。
【００４２】
【表１】

【００４３】
また、上記実施形態では、供給ローラ４０３の表面とトナー供給バイアス電源４１３との間の電気抵抗を、現像ローラ４０２の表面と現像バイアス電源４１２との間の電気抵抗よりも大きくするように高抵抗部を設けているが、その代わりに又はそれに加えて、現像ローラ４０２のバイアス印加部と供給ローラ４０３のバイアス印加部との間に、定電圧素子を接続してもよい。
図６は、上記保護抵抗４２０とともに、２個のツェナーダイオードを組み合わせた双方向性の定電圧素子４２１を接続したときの等価回路を示す。この構成の場合は、現像ローラ４０２の表面電位の絶対値が異常低下したときに、上記定電圧素子４２１により、現像ローラ４０２のバイアス印加部と供給ローラ４０３のバイアス印加部との間の電位差が一定値以下に保持される。これにより、現像ローラ表面と供給ローラ表面の電位差の上昇を抑え、トナー供給領域Ａ２を介して現像ローラ４０２と供給ローラ４０３との間の電流経路に流れようとする過剰電流を抑制する。したがって、上記実施形態と同様に、ユーザメンテナンスで対処できないような重度の故障の発生を防止することができる。
なお、上記定電圧素子４２１で保持する電位差は、所定のトナー供給電界を形成するためのトナー供給ポテンシャル（上記実施形態では１００［Ｖ］）と同じ値に設定するのが好ましい。
【００４４】
なお、上記実施形態では、感光体上に形成したトナー像を転写紙に直接転写する場合について説明したが、本発明は、感光体上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その後、該中間転写体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置及びそれに用いる現像装置にも適用できるものである。
例えば、一つの感光体上に各色ごとのトナー像を順次形成し、該感光体上の各色トナー像を一次転写装置で中間転写体としての中間転写ベルトに重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用することができる。
また例えば、中間転写体としての中間転写ベルトの直線状の移動経路部分に沿って感光体を含む画像形成ユニットを複数組並べて配置し、各画像形成ユニットの感光体上に互いに異なる色のトナー像を形成し、各感光体上のトナー像を一次転写装置で該中間転写ベルト上に重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するタンデム型のカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、プリンタ及びそれに用いる現像装置の場合について説明したが、本発明は、複写機やＦＡＸなど他の画像形成装置及びそれに用いる現像装置にも適用できるものである。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１乃至６の発明によれば、過剰電流検知に基づく自動遮断回路を設けることなく、トナー担持体の表面電位の絶対値が異常低下したときのトナー供給領域を介してトナー担持体とトナー供給部材との間の電流経路における過剰電流を抑制し、重度の故障の発生を防止することができるという効果がある。
【００４７】
特に、請求項２の発明によれば、上記高抵抗部を設けることにより、上記過剰電流を抑制しつつ、上記トナー担持体及び上記トナー供給部材のそれぞれを構成する材料の選択の幅が広がるという効果がある。
【００４８】
特に、請求項３の発明によれば、トナー担持体の導電性基体の表面に高抵抗材料からなる保護抵抗層を形成するという簡易な構成で、上記過剰電流を抑制することができるという効果がある。
【００４９】
特に、請求項４の発明によれば、トナー供給バイアス電源の電圧出力端子とトナー供給部材のトナー供給バイアス印加部との間に、高抵抗素子を接続するという簡易な構成で、上記過剰電流を抑制することができるという効果がある。
【００５０】
特に、請求項６の発明によれば、上記電流経路における過剰電流による重度の故障の発生を防止し、安定した画像形成が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図２】同現像装置を備えたプリンタの概略構成図。
【図３】同現像装置に用いた供給ローラの断面図。
【図４】供給ローラ及び現像ローラの電気抵抗の測定方法の説明図。
【図５】他の実施形態に係る現像装置における現像ローラ周辺の等価回路。
【図６】更に他の実施形態に係る現像装置における現像ローラ周辺の等価回路。
【符号の説明】
１感光体
２帯電装置
３露光装置
４現像装置
５転写装置
６クリーニング装置
１０トナー
１１磁性粒子
１２現像剤
２０転写紙
４０２現像ローラ
４０３供給ローラ
４０６規制ブレード
４０７磁石部材
４０８スリーブ
４０９保護抵抗層
４１２現像バイアス電源
４１３トナー供給バイアス電源
４２０保護抵抗
４２１定電圧素子
Ａ１現像領域
Ａ２トナー供給領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a FAX, and a developing device used in the apparatus, and more specifically, a toner carrier that carries toner on the surface and conveys the toner to a developing area facing a latent image carrier. A toner supply member that carries a two-component developer containing toner and magnetic particles on a surface thereof, conveys the toner to a toner supply region facing the toner carrier, and supplies the toner in the two-component developer to the toner carrier; The present invention relates to a developing device having a developing bias power source that applies a developing bias voltage to a carrier, and a toner supply bias power source that applies a toner supply bias voltage to a toner supply member, and an image forming apparatus including the developing device. is there.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for developing a latent image on a latent image carrier, a two-component development method using a two-component developer containing toner and magnetic particles and a one-component development method using a one-component developer containing only toner are used. Are known. Among these development methods, the latter one-component development method is such that the toner carried on the surface of the toner carrying member in a uniform thinned state is opposed to the latent image on the surface of the latent image carrying member in a contact or non-contact state, thereby The toner is attached to the surface to form a visible image. On the other hand, in the two-component development method, a two-component developer composed of toner and magnetic particles is supported in a brush shape on the surface of a developer carrier having a built-in magnet to form a magnetic brush. A visible image is formed by attaching only the toner in the magnetic brush to the image.
[0003]
Among these development methods, the one-component development method does not use magnetic particles, so that there is no problem on the image such as development unevenness caused by the magnetic brush of the two-component developer hitting the latent image carrier, Development faithful to the electrostatic latent image can be performed. Therefore, a high-quality image can be obtained, which is advantageous for increasing the resolution.
However, in the one-component developing system, the blade is thinned against the toner on the surface of the toner carrier in order to make the toner supply roller slide in contact with the elastic toner carrier or to thin the toner on the toner carrier. Are moved relative to each other in contact. For this reason, the toner carrying member is worn out, or the toner on the toner carrying member is easily stressed to cause toner filming, which is not good in terms of durability of the apparatus. Further, since only the toner is continuously stirred in the developing device, the toner is liable to deteriorate, and it is difficult to obtain the temporal stability of the image quality.
[0004]
In view of this, the development method that combines the advantages of the two-component development method and the one-component development method is adopted, and a toner supply member having a magnetic brush made of a two-component developer formed on the surface is used. Development devices have been proposed in which only toner is supplied to and carried on a toner carrier by a brush (see, for example, JP-A-56-40862 and JP-A-59-172626).
[0005]
In these developing devices, the two-component developer is stirred in the developing device, and the two-component developer is carried on a toner supply member (for example, a magnetic roller, a magnetic brush forming body, etc.) to form a magnetic brush. The toner in the magnetic brush is charged to a predetermined polarity by friction with the magnetic particles. Only the toner charged to a predetermined polarity from the magnetic brush on the toner supply member moves and is carried on a toner carrier (for example, a developing roller, a toner layer holder, etc.). As a result, the stress on the toner carrier and the toner is reduced as compared with the one-component development method, and the development is performed by the one-component development method, so that high image quality equivalent to that of the one-component development method can be obtained.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In a developing device that combines the two-component developing method and the one-component developing method, a developing bias voltage is applied to a toner carrier from a developing bias power source. By applying the developing bias voltage, a predetermined developing electric field is formed in the developing region where the latent image carrier and the toner carrier face each other. Along with the application of the developing bias voltage, a toner supply bias voltage may be applied to the toner supply member from a toner supply bias power source. By applying the toner supply bias voltage, a potential difference is generated between the surface of the toner carrier and the surface of the toner supply member, and the charged toner in the magnetic brush on the toner supply member is transferred to the toner supply region where both surfaces face each other. An electric field for supplying toner to be moved to the carrier side is formed. The toner supply electric field can promote toner movement from the magnetic brush on the toner supply member to the surface of the toner carrying member, thereby improving toner supply efficiency.
[0007]
However, when the configuration in which the toner supply bias voltage is applied is adopted, if the potential (absolute value) on the surface of the toner carrying member is abnormally lowered for some reason, the surface of the toner supply member is separated from the surface of the toner supply member through the toner supply region where the developer exists. There is a possibility that an excessive current flows in a current path between the surface of the toner carrier. This excess current is likely to occur particularly when the toner supply member is made of a conductive material. The cause of the abnormal lowering of the potential on the surface of the toner carrying member is, for example, that a defect occurs in a part of the latent image carrying member and the electric resistance is remarkably lowered, and a current due to the developing bias voltage flows intensively in the defective portion. It is possible. Another possible cause is that a connection failure occurs in a part of the developing bias voltage application circuit and the surface of the toner carrier does not rise to a predetermined potential.
[0008]
In addition, even when the direction of the toner supply electric field is switched, the potential (absolute value) on the surface of the toner carrying member may be abnormally reduced and an excessive current may flow. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-67546, an electric field formed between a toner carrier and a toner supply member (developer carrier) is intermittently supplied from the toner carrier. When an electric field switching means for switching so as to shift to the member side is provided, the excess current may flow transiently with the electric field switching.
[0009]
If excessive current flows in the current path through the toner supply area, magnetic particles adhere to the surface of the toner carrier, the developer overflows in the toner supply area, or the toner carrier surface layer is damaged by dielectric breakdown. For example, there is a possibility that a serious failure that is difficult for the user to maintain may occur. When such a failure occurs, repair by a service person is required.
Although it is conceivable to provide an automatic cutoff circuit that detects the excess current and automatically shuts off the application of the bias voltage when the excess current flows, the configuration of the power source becomes complicated and the cost increases. There is a problem that it ends up.
[0010]
The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a toner when the absolute value of the surface potential of the toner carrier is abnormally reduced without providing an automatic cutoff circuit based on excess current detection. An object of the present invention is to provide a developing device and an image forming apparatus capable of suppressing an excessive current in a current path through a supply region and preventing a serious failure.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a toner carrier that transports toner carried on the surface to a developing region facing the latent image carrier and develops the latent image on the latent image carrier. , A two-component developer containing toner and magnetic particles is carried on the surface and conveyed to a toner supply region facing the toner carrier, By forming a magnetic brush using a two-component developer in the toner supply area and bringing the magnetic brush into contact with the toner carrier. A toner supply member that supplies toner in the two-component developer to the toner carrier, a development bias power source that applies a development bias voltage to the toner carrier, and a toner that applies a toner supply bias voltage to the toner supply member In a developing device including a supply bias power source, an electrical resistance between the surface of the toner supply member and the toner supply bias power source is Contact the magnetic brush by the two-component developer carried on the toner supply member The electrical resistance between the surface of the toner carrying member and the developing bias power source is larger.
[0012]
In the developing device according to claim 1, when the absolute value of the surface potential of the toner carrying member is abnormally decreased due to the magnitude relation between the electric resistances at the two locations. The An excessive current that tends to flow in the current path between the toner carrier and the toner supply member via the toner supply region is suppressed.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, a high resistance portion is provided between the surface of the toner supply member and the voltage output terminal of the toner supply bias power source so as to satisfy the magnitude relation of the electric resistance. Is provided.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, by providing the high resistance portion so as to satisfy the magnitude relation of the electrical resistance, the range of selection of materials constituting the toner carrier and the toner supply member is widened. . For example, even when the toner supply member is configured using a conductive material and the toner carrier is configured using a material having a higher electrical resistance than the conductive material, the above-described excess current is satisfied by satisfying the magnitude relationship of the electrical resistance. Can be suppressed.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the developing device according to the second aspect, wherein the toner is used. Supply member Comprises a conductive substrate to which the toner supply bias is applied, and a protective resistance layer made of a high-resistance material formed on the surface of the conductive substrate, and the high-resistance portion is the protective resistance layer. It is characterized by this.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, a protective resistance layer made of a high resistance material is formed on the surface of the conductive substrate of the toner carrier as the high resistance portion, thereby satisfying the magnitude relation of the electric resistance and the excess. Suppresses the current.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device of the second aspect, the high resistance portion is connected between a voltage output terminal of the toner supply bias power source and a toner supply bias application portion of the toner supply member. It is characterized by being.
[0018]
Claim 4 In this developing device, the resistance relationship as the high resistance portion is connected between the voltage output terminal of the toner supply bias power source and the toner supply bias application portion of the toner supply member, so that the magnitude relation of the electric resistance is increased. Satisfy and suppress the excess current.
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, a toner carrier for carrying toner on the surface and transporting the toner to a developing region facing the latent image carrier, and a two-component developer containing toner and magnetic particles are carried on the surface, and the toner carrier. A toner supply member that supplies the toner in the two-component developer to the toner carrier, a development bias power source that applies a development bias voltage to the toner carrier, and the toner supply In a developing device including a toner supply bias power source for applying a toner supply bias voltage to the member, a constant voltage element is provided between the toner supply bias application unit of the toner supply member and the development bias application unit of the toner carrier. It is characterized by being connected.
[0020]
In the developing device according to claim 5, when the absolute value of the surface potential of the toner carrying member is abnormally lowered, the potential difference between the two bias applying portions is less than a predetermined value by the constant voltage element provided between the two bias applying portions. Retained. This suppresses an increase in potential difference between the surface of the toner carrier and the surface of the toner supply member, and suppresses an excess current that tends to flow in the current path between the toner carrier and the toner supply member via the toner supply region.
[0021]
The invention of claim 6 comprises a latent image carrier, latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier, and developing means for developing the latent image on the latent image carrier. The image forming apparatus includes the developing device according to

claim

1, 2, 3, 4 or 5 as the developing means.
[0022]
According to another aspect of the image forming apparatus of the present invention, an excessive current in the current path passing through the toner carrier and the toner supply member of the developing device is suppressed. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a serious failure such as damage of the toner carrying member due to excessive current in the current path, and stable image formation is possible.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic laser printer (hereinafter referred to as “printer”) as an image forming apparatus will be described.
First, the overall schematic configuration of the printer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This printer irradiates the photosensitive member 1 with a charging device 2 for uniformly charging the surface of the photosensitive member 1 around the drum-shaped photosensitive member 1 serving as a latent image carrier, and a laser beam or the like modulated based on image information. Is formed on the photosensitive member 1. The developing device 4 forms the toner image by attaching the charged toner on the developing roller 402 as a toner carrier to the electrostatic latent image formed on the photosensitive member 1. A transfer device 5 that transfers the toner image to a transfer sheet 20 as a transfer material, a cleaning device 6 that removes toner remaining on the photoreceptor 1 after transfer, and the like are sequentially disposed. Here, the latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the photoreceptor 1 is constituted by the charging device 2 and the exposure device 3.
The photosensitive member 1 is obtained by applying a photosensitive inorganic or organic photosensitive member to an element tube such as aluminum to form a photosensitive layer. _P = Rotating at 200 [mm / sec]. In this embodiment, the photosensitive member 1 that is uniformly charged to the negative polarity is used, but a photosensitive member that is uniformly charged to the positive polarity may be used as necessary.
The printer also includes a paper feeding / conveying device (not shown) that feeds and conveys transfer paper from a paper feeding tray (not shown), and a fixing device (not shown) that fixes the toner image transferred by the transfer device 5 to the transfer paper 20. It has.
[0024]
In the printer configured as described above, the surface of the photosensitive member 1 rotating in the direction of arrow a is uniformly charged by the charging device 2, and then a laser beam modulated based on image information is scanned and irradiated in the axial direction of the photosensitive member. The As a result, an electrostatic latent image is formed on the photoreceptor 1. The electrostatic latent image formed on the photosensitive member 1 is developed by attaching toner charged by the developing device 4 in the developing area A1, and becomes a toner image. On the other hand, the transfer paper 20 is fed / conveyed by a paper feeding / conveying device (not shown), and is sent / conveyed by a registration roller 7 to a transfer portion where the photosensitive member 1 and the transfer device 5 face each other at a predetermined timing. Then, the transfer device 5 applies a charge having a polarity opposite to that of the toner image on the photoconductor 1 to the transfer paper 20, whereby the toner image formed on the photoconductor 1 is transferred to the transfer paper 20. Next, the transfer paper 20 is separated from the photoreceptor 1 and sent to a fixing device (not shown), and the transfer paper 20 on which the toner image is fixed by the fixing device is output. The surface of the photoreceptor 1 after the toner image is transferred by the transfer device 5 is cleaned by the cleaning blade 601 of the cleaning device 6, and the toner remaining on the photoreceptor 1 is removed.
[0025]
Next, the configuration and operation of the developing device 4 will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, a developing roller 402 as a toner carrier, a supply roller 403 as a toner supply member, and agitation /

conveyance members

404 and 405 are arranged in the casing 401 of the developing device 4 from the photosensitive member 1 side. It is arranged. In the developing device 4, a two-component developer (hereinafter referred to as “developer”) 12 containing the toner 10 and the magnetic particles 11 in the casing 401 is agitated by the agitating / conveying

members

404 and 405, and a part thereof. , Carried on the supply roller 403. The developer 12 on the supply roller 403 comes into contact with the developing roller 402 in the toner supply region A2 after the layer thickness is regulated by a regulating blade 406 as a layer thickness regulating member. In this toner supply area A2, only the toner 10 is separated from the developer 12 on the supply roller 403 and supplied to the development roller 402.
[0026]
The volume average particle diameter of the toner 10 constituting the developer 12 is in the range of 5 to 10 [μm]. The magnetic particles 11 contain a magnetic material such as ferrite with a metal or resin as a core, and the surface layer is coated with a silicon resin or the like. The volume average particle diameter of the magnetic particles 11 is in the range of 40 to 70 [μm].
[0027]
The supply roller 403 includes a non-magnetic rotatable sleeve 408 having a built-in magnet member 407 having a plurality of magnetic poles. The magnet member 407 is fixedly arranged so that magnetic force acts when the developer 12 passes through a predetermined location on the sleeve 408. As shown in FIG. 3, the supply roller 403 has a protective resistance layer (thickness 10 μm) 409 made of a high resistance material as a high resistance portion on the surface of a sleeve 408 as a conductive substrate. The diameter of the sleeve 408 is usually set within a range of 10 to 30 mmφ. In this embodiment, an 18 mmφ aluminum pipe was used. Also, aluminum pipe and toner supply bias voltage V _A The rotating shaft (core metal) serving as a toner supply bias application unit to which is applied is connected by conductive flanges at both axial ends.
[0028]
As the high resistance material constituting the protective resistance layer 409, for example, a resin such as polycarbonate or acrylic added with carbon so as to have a predetermined volume resistivity can be used. The volume resistivity of the protective resistance layer is 10 in order to satisfy the magnitude relationship of the electrical resistance described later and not leave an electrical history on the supply roller surface. ⁸ It is preferable to set it to Ωcm or less.
[0029]
The magnet member 407 built in the supply roller 403 is arranged in the direction of rotation of the supply roller 403 from the restriction position by the restriction blade 406, N pole (N1), S pole (S1), N pole (N2), S pole (S2), It has five magnetic poles, S pole (S3). In particular, in the present embodiment, two identical magnetic poles (S poles) are arranged in parallel along the supply roller surface movement direction in a portion from the toner supply area A2 to the developer supply area facing the stirring / conveying member 404. A magnetic field similar to that of the virtual magnetic pole (N pole) is formed at a position spaced from the surface of the supply roller between the magnetic poles to the stirring / conveying member 404 side. By this virtual magnetic pole, the developer 12 carried on the supply roller 402 is once separated to the stirring / conveying member 404 side. Then, the developer 12 holding the toner of a predetermined concentration stirred by the stirring / conveying member 404 is carried on the surface of the supply roller by the magnetic pole formed by the downstream S pole (S3). By replacing the developer in this way, the developer having a predetermined concentration of toner can be carried on the supply roller 403 at all times. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the efficiency of supplying toner to the surface of the developing roller 402 and stabilize the amount of toner conveyed to the developing area A1 on the developing roller 402.
[0030]
In the present embodiment, the toner concentration TC in the developer 12 is 2 to 10 [% by weight], the toner charge amount Q / M on the supply roller 403 is −5 to −20 [μC / g], and the supply roller The developer amount in the magnetic brush on 403 is 0.03 to 0.05 [mg / cm ² Various conditions are set so that
[0031]
The developing roller 402 is opposed to the magnetic brush on the supply roller 4 in the toner supply area A2 adjacent to the magnetic pole N2 in the supply roller 403, and is opposed to the photoreceptor 1 in the development area A1. It is arranged. The diameter of the developing roller 402 is usually set within a range of 10 to 25 mmφ. In this embodiment, an elastic roller having a diameter of 16 mm is used. Development bias voltage V _B As a material of the surface elastic layer formed on the rotating shaft (core metal) 417 as a developing bias applying portion to which is applied, a silicone rubber or resin adjusted to a predetermined volume resistivity by adding carbon or titanium oxide Etc. can be used. Further, the amount of biting of the developing roller 402 with respect to the surface of the photoreceptor 1 is set to 0.1 to 0.3 [mm], and a gap between the surface of the developing roller 402 and the surface of the supply roller 403 in the toner supply region. G _S Is set to 0.35 to 0.45 [mm].
[0032]
The regulating blade 406 is in contact with the magnetic brush so as to regulate the amount of the developer 12 formed on the supply roller 4 at the portion facing the supply roller 403, and a predetermined amount of developer is supplied to the toner supply area A2. And the frictional charging between the toner 10 in the developer 12 and the magnetic particles 11 is promoted. In the present embodiment, the gap G between the tip of the regulating blade 406 and the surface of the supply roller 403 _D Is set to 0.5 to 0.6 mm.
[0033]
Further, the developing roller 402 and the supply roller 403 are respectively driven to rotate in the directions of arrows b and c in the drawing by a rotation driving device (not shown). In this embodiment, the linear velocity V of the photoreceptor 1 _P = 200 [mm / s], the developing roller 402 has a linear velocity V _D = 250 [mm / s], the supply roller 403 has a linear velocity V _S = It is driven to rotate at 650 [mm / s].
[0034]
A developing bias power source 412 for applying a developing bias voltage Vb for forming a developing electric field in the developing area A1 is connected to the shaft portion of the developing roller 402. Further, a toner supply bias power source 413 for applying a toner supply bias voltage Vsup for forming a toner supply electric field in the toner supply region A2 is connected to the sleeve 408 of the supply roller 403.
[0035]
Note that the image forming conditions in the printer of the present embodiment are the photosensitive member charging potential (image background portion charging potential) V ₀ Is −450 to 500 [V], and the post-exposure potential (toner visualization portion potential) V _L Is −50 to −100 [V]. Then, the toner supply bias voltage V applied to the supply roller 403 _A Is −350 [V], and the developing bias voltage V applied to the developing roller 402 is _B Is −250 [V]. The development potential (V _L -V _B ) To +150 to 200 [V], the toner supply potential (V _B -V _A ) Is set to +100 [V].
[0036]
In the present embodiment, as described above, the protective resistance layer 409 having a predetermined volume specific resistance is formed on the surface of the supply roller 403, so that the electric power between the surface of the supply roller 403 and the toner supply bias power source 413 is formed. The resistance is larger than the electrical resistance between the surface of the developing roller 402 and the developing bias power source 412. In order to set the magnitude relationship of the electrical resistance, the electrical resistance per unit area between the rotating shaft (core metal) 410 of the supply roller 403 to which the bias voltage is applied and the roller peripheral surface is applied by the method shown in FIG. [Ω / cm ² ] Was measured. In FIG. 4, the DC voltage (for example, +200 V) of the measurement power supply 414 is generated between the rotation shaft 410 of the supply roller 403 and the resistance measurement electrode 415 (axial width = 25.4 [mm]) mounted on the roller peripheral surface. The current applied through the rotating shaft 410, the flange portion 411, the sleeve 408, the protective resistance layer 409, and the resistance measurement electrode 415 is measured by an ammeter 416. Based on the measurement result, the electric resistance per unit area between the rotation shaft (core metal) 410 of the supply roller 403 and the roller peripheral surface [Ω / cm ² ]. The same measurement is performed for the developing roller 402. The resistance per unit area of the developing roller 402 is 10 in order to prevent the occurrence of abnormal images such as blurring at the rear end of the image. ⁶ [Ω / cm ² The following is preferable.
[0037]
In the developing device 4 configured as described above, the developer 12 accommodated in the casing 401 is a mixture of the toner 10 and the magnetic particles 11, and the rotation of the agitating / conveying

members

404 and 405 and the sleeve 408 of the supply roller 403. The toner 10 is agitated by the magnetic force of the magnet member 407, and at that time, the toner 10 is given an electric charge by frictional charging with the magnetic particles 11.
On the other hand, the thickness of the developer 12 carried on the supply roller 403 is regulated by the regulating blade 406, and a certain amount of the developer 12 is equal to the toner supply bias voltage V. _A Is carried in a brush shape by the electric field or the like formed in step, and the rest is returned to the casing 401.
[0038]
In the toner supply area A2, the toner in the magnetic brush is separated and transferred to the developing roller 402, and the thin-layer toner 10 is carried. The thin layered toner 10 carried on the developing roller 402 is conveyed to the developing area A 1 by the rotation of the roller 402. And the developing bias voltage V _B Due to the development electric field formed in Step 1, the electrostatic latent image on the photosensitive member 1 is selectively attached to the electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is developed.
[0039]
In this embodiment, the electrical resistance between the surface of the supply roller 403 and the toner supply bias power source 413 is larger than the electrical resistance between the surface of the development roller 402 and the development bias power source 412. When the absolute value of the surface potential of the developing roller 402 is abnormally reduced due to a defect in a part of the photoconductor The Excessive current that tends to flow through the current path connecting the developing roller surface and the supply roller surface via the toner supply region A2 is suppressed.
[0040]
As described above, according to the present exemplary embodiment, the surface of the developing roller and the supply roller via the toner supply region A2 when the absolute value of the surface potential of the developing roller 402 is abnormally reduced without providing an automatic cutoff circuit based on excess current detection. It is possible to suppress an excessive current in a current path between the surface and the occurrence of a serious failure that cannot be dealt with by user maintenance. Further, by suppressing the excess current, the electrostatic latent image on the photoreceptor 1 can be stably developed, and a good image can always be printed.
[0041]
In the above embodiment, the high resistance portion has the protective resistance layer 409 made of a high resistance material on the surface of the supply roller 403. Instead of providing this protective resistance layer, the equivalent circuit shown in FIG. Thus, a protective resistor 420 as a high resistance element may be connected between the rotation shaft of the supply roller 403 and the toner supply bias power source 413. The resistance value of the protective resistor 420 is preferably in the range of 1 to 10 MΩ. By connecting this protective resistor 420, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Here, Table 1 shows the contents of symbols such as circuit elements in the equivalent circuit of FIG. Electrical resistance R between the rotating shaft and the peripheral surface of the developing roller 402 _D Is a value obtained by multiplying the resistance per unit area obtained by the method of FIG. 4 above with the contact area between the toner on the developing roller 402 and the photoreceptor 1. In addition, the electric resistance R between the rotating shaft and the peripheral surface of the supply roller 403 _S Is a value obtained by multiplying the resistance per unit area obtained by the method of FIG. 4 above with the contact area between the developer on the supply roller 403 and the developing roller 402.
Note that both the configuration having the protective resistance layer 409 on the surface of the supply roller 403 and the configuration connecting the protective resistance 420 may be adopted at the same time.
[0042]
[Table 1]

[0043]
In the above-described embodiment, the resistance between the surface of the supply roller 403 and the toner supply bias power source 413 is high so that the electrical resistance between the surface of the development roller 402 and the development bias power source 412 is larger. The constant voltage element may be connected between the bias applying unit of the developing roller 402 and the bias applying unit of the supply roller 403 instead of or in addition thereto.
FIG. 6 shows an equivalent circuit when a bidirectional constant voltage element 421 combining two Zener diodes is connected together with the protective resistor 420. In the case of this configuration, when the absolute value of the surface potential of the developing roller 402 is abnormally lowered, the constant voltage element 421 causes a potential difference between the bias applying unit of the developing roller 402 and the bias applying unit of the supply roller 403 to be generated. Holds below a certain value. This suppresses an increase in potential difference between the developing roller surface and the supply roller surface, and suppresses an excess current that tends to flow in the current path between the developing roller 402 and the supply roller 403 via the toner supply region A2. Therefore, similar to the above embodiment, it is possible to prevent the occurrence of a serious failure that cannot be dealt with by user maintenance.
The potential difference held by the constant voltage element 421 is preferably set to the same value as the toner supply potential (100 [V] in the embodiment) for forming a predetermined toner supply electric field.
[0044]
In the above embodiment, the case where the toner image formed on the photosensitive member is directly transferred to the transfer paper has been described. However, the present invention temporarily transfers the toner image on the photosensitive member to the intermediate transfer member, and then The present invention can also be applied to an image forming apparatus that transfers a toner image on an intermediate transfer member onto a transfer sheet and a developing device used therefor.
For example, a toner image for each color is sequentially formed on one photoconductor, and each color toner image on the photoconductor is transferred by being superimposed on an intermediate transfer belt as an intermediate transfer member by a primary transfer device. The present invention can also be applied to a color image forming apparatus that collectively transfers the upper toner image on a transfer sheet by a secondary transfer apparatus and a developing apparatus used in the apparatus.
Further, for example, a plurality of image forming units including a photoconductor are arranged side by side along a linear movement path portion of an intermediate transfer belt as an intermediate transfer member, and toner images of different colors are arranged on the photoconductor of each image forming unit. The toner image on each photoconductor is superimposed and transferred onto the intermediate transfer belt by a primary transfer device, and the superimposed toner image on the intermediate transfer belt is collectively transferred to transfer paper by a secondary transfer device The present invention can also be applied to a type of color image forming apparatus and a developing device used in the apparatus.
[0045]
In the above-described embodiment, the case of the printer and the developing device used therefor has been described. However, the present invention can also be applied to other image forming apparatuses such as a copying machine and a FAX and the developing device used therefor.
[0046]
【The invention's effect】
According to the first to sixth aspects of the present invention, the toner carrier and the toner are passed through the toner supply region when the absolute value of the surface potential of the toner carrier is abnormally lowered without providing an automatic shut-off circuit based on the detection of excess current. There is an effect that it is possible to suppress an excessive current in the current path between the supply member and the occurrence of a serious failure.
[0047]
In particular, according to the second aspect of the present invention, by providing the high resistance portion, the range of selection of materials constituting each of the toner carrier and the toner supply member is expanded while suppressing the excessive current. effective.
[0048]
In particular, according to the invention of claim 3, there is an effect that the excessive current can be suppressed with a simple configuration in which a protective resistance layer made of a high resistance material is formed on the surface of the conductive substrate of the toner carrier. is there.
[0049]
In particular, according to the invention of claim 4, the excess current is reduced with a simple configuration in which a high resistance element is connected between the voltage output terminal of the toner supply bias power source and the toner supply bias application section of the toner supply member. There is an effect that it can be suppressed.
[0050]
In particular, according to the sixth aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to prevent the occurrence of a serious failure due to excessive current in the current path and to form a stable image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a developing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a printer including the developing device.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a supply roller used in the developing device.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for measuring electrical resistance of a supply roller and a developing roller.
FIG. 5 is an equivalent circuit around a developing roller in a developing device according to another embodiment.
FIG. 6 is an equivalent circuit around a developing roller in a developing device according to still another embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Charging device
3 Exposure equipment
4 Development device
5 Transfer device
6 Cleaning device
10 Toner
11 Magnetic particles
12 Developer
20 Transfer paper
402 Developing roller
403 Supply roller
406 Regulating blade
407 Magnet member
408 sleeve
409 Protective resistance layer
412 Development bias power supply
413 Toner supply bias power source
420 Protection resistance
421 constant voltage element
A1 Development area
A2 Toner supply area

Claims

The toner carried on the surface is transported to a developing area facing the latent image carrier, and a two-component developer including a toner carrier for developing the latent image on the latent image carrier and the toner and magnetic particles is provided on the surface. The two-component development is performed by conveying the toner to a toner supply area opposite to the toner carrier , forming a magnetic brush with a two-component developer in the toner supply area , and bringing the magnetic brush into contact with the toner carrier. A toner supply member for supplying toner in the agent to the toner carrier, a development bias power source for applying a development bias voltage to the toner carrier, and a toner supply bias power source for applying a toner supply bias voltage to the toner supply member; In a developing device comprising:
An electrical resistance between the surface of the toner supply member and the toner supply bias power source is set such that the surface of the toner carrier contacting the magnetic brush by the two-component developer carried on the toner supply member and the development bias power source A developing device characterized in that it is larger than the electric resistance between the two.

The developing device according to claim 1.
A developing device, wherein a high resistance portion is provided between a surface of the toner supply member and a voltage output terminal of the toner supply bias power supply so as to satisfy the magnitude relation of the electrical resistance.

The developing device according to claim 2.
The toner supply member includes a conductive substrate to which the toner supply bias is applied, and a protective resistance layer made of a high resistance material formed on the surface of the substrate.
The developing device, wherein the high resistance portion is the protective resistance layer.

The developing device according to claim 2.
The developing device, wherein the high resistance portion is a high resistance element connected between a voltage output terminal of the toner supply bias power source and a toner supply bias application portion of the toner supply member.

A toner carrier that carries toner on the surface and transports it to a development area facing the latent image carrier, and a two-component developer containing toner and magnetic particles carried on the surface, and in a toner supply area that faces the toner carrier A toner supply member that transports the toner in the two-component developer to the toner carrier, a development bias power source that applies a development bias voltage to the toner carrier, and a toner supply bias voltage to the toner supply member. A developing device including a toner supply bias power source to be applied;
A constant voltage element is connected between the toner supply bias applying section of the toner supply member and the developing bias applying section of the toner carrying member to maintain a potential difference between the two bias applying sections below a predetermined value. Development device.

In an image forming apparatus comprising: a latent image carrier; a latent image forming unit that forms a latent image on the latent image carrier; and a developing unit that visualizes the latent image on the latent image carrier.
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1 as the developing means.