JP4736626B2 - Developer layer detecting device, developing device and image forming device using the same - Google Patents

Developer layer detecting device, developing device and image forming device using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4736626B2
JP4736626B2 JP2005241873A JP2005241873A JP4736626B2 JP 4736626 B2 JP4736626 B2 JP 4736626B2 JP 2005241873 A JP2005241873 A JP 2005241873A JP 2005241873 A JP2005241873 A JP 2005241873A JP 4736626 B2 JP4736626 B2 JP 4736626B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
developer
toner
layer
bias
supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005241873A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007057719A (en
Inventor
勉 上薗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd, Fujifilm Business Innovation Corp filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2005241873A priority Critical patent/JP4736626B2/en
Publication of JP2007057719A publication Critical patent/JP2007057719A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4736626B2 publication Critical patent/JP4736626B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷装置等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、現像領域に供される現像剤層厚変化を検出する現像剤層検出装置並びにこれを用いた現像装置及び画像形成装置の改良に関する。   The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a printing apparatus, and more particularly, to a developer layer detecting device for detecting a change in the thickness of a developer layer provided in a developing area, and the same. The present invention relates to improvement of the developing device and the image forming apparatus used.

従来における電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、トナーのみからなる一成分現像剤(トナー)を用いた一成分現像方式と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式とが知られている。中でも、一成分現像方式の現像装置は、キャリアとの混合、撹拌、トナー濃度の制御が不要であるため、装置の小型化、低コスト化が可能であり、更に、現像剤の交換作業などが不要なため、主としてメンテナンスフリーが要望されるプリンタにおいて使用されることが多くなってきている。   As a developing device used in an image forming apparatus such as a conventional electrophotographic system, a one-component developing system using a one-component developer (toner) made only of toner and a two-component developer using a toner and a carrier are used. Component development methods are known. Among them, the one-component development type developing device does not require mixing with the carrier, stirring, and toner concentration control, so the device can be reduced in size and cost, and further, the developer can be replaced. Since it is unnecessary, it is increasingly used mainly in printers that require maintenance-free operation.

従来、一成分現像方式においては、現像ロール上に所定のトナー量及びトナー帯電量を備えたトナー層を形成する一般的な方式としては、発泡体からなるトナー供給ロールを現像ロールに押し付け、この押圧力にて形成されたニップ域内で、現像ロール上に多量のトナーを付着させ、その後規制ブレードによってトナーの層厚を規制し、同時に摩擦帯電を行う方法(接触トナー供給方式)が採られている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, in the one-component development method, as a general method for forming a toner layer having a predetermined toner amount and toner charge amount on a development roll, a toner supply roll made of a foam is pressed against the development roll. A method (contact toner supply method) is adopted in which a large amount of toner adheres on the developing roll within the nip area formed by the pressing force, and then the layer thickness of the toner is regulated by a regulating blade, and at the same time, friction charging is performed. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2001−75357号公報(発明の実施の形態、図2)JP 2001-75357 A (Embodiment of the Invention, FIG. 2) 特開平4−93965号公報(実施例、第2図)Japanese Patent Laid-Open No. 4-93965 (Example, FIG. 2) 特開平6−194944号公報(実施例、図1)JP-A-6-194944 (Example, FIG. 1)

しかしながら、このような方式においては、現像ロール上のトナー付着量やトナー帯電量が経時によって変化するようになり、長期的に安定した現像特性を維持することが困難となる。
例えば、規制ブレードを使用すれば、規制ブレードによってトナーが機械的に掻き落とされることから、ある粒度分布を持ったトナーのうち、大粒径のトナーほど規制ブレードの通過が阻害され、現像を繰り返すと、小粒径トナーが優先的に消費されるようになり、現像装置内に残留するトナーの平均粒径が大きくなる傾向になる。トナーの平均粒径が大きくなると、トナーの比電荷(単位重量当たりの帯電量)は一般的に低下するようになり、その結果、次第に現像ロールに付着するトナー付着量が増えたり、逆にトナー帯電量が低下することから、画像濃度やかぶりが増加するようにもなる。
However, in such a system, the toner adhesion amount and the toner charge amount on the developing roll change with time, and it is difficult to maintain stable development characteristics over a long period of time.
For example, if a regulation blade is used, the toner is mechanically scraped off by the regulation blade, so among toners having a certain particle size distribution, the larger the particle size toner, the more the passage of the regulation blade is inhibited, and the development is repeated. As a result, the toner having a small particle diameter is preferentially consumed, and the average particle diameter of the toner remaining in the developing device tends to increase. As the average particle size of the toner increases, the specific charge (charge amount per unit weight) of the toner generally decreases, and as a result, the amount of toner attached to the developing roll gradually increases or conversely Since the charge amount decreases, the image density and the fog increase.

一方、発泡体のトナー供給ロールと現像ロールの間に現像ロールへのトナー供給を行うための供給バイアスとして直流電界を印加すると、印刷枚数が増えるに従いトナー供給量が増加するようになり、規制ブレードで付与されるトナー帯電量が低下し、画質が変動する問題もある。   On the other hand, when a DC electric field is applied between the foam toner supply roll and the development roll as a supply bias for supplying toner to the development roll, the toner supply amount increases as the number of printed sheets increases, and the regulation blade In other words, the charge amount of toner applied by the toner decreases and the image quality fluctuates.

したがって、現像ロール上に形成されるトナー層を如何に一定に保つかが、長期的な現像特性の安定化にとって非常に重要な技術となる。
そのためには、現像ロール上のトナー層厚(トナー付着量に相当)を精度良く安定して測定する測定法が必要となる。
特許文献2には、二成分現像剤を使用し、トナー供給ロール(この例ではマグネットロール)の磁気ブラシから非磁性トナーを現像ロールに供給する方式が記されている。この方式は、例えば図11に示すように、現像ロール101上のトナー層厚の変化をこの現像ロール101に近接配置された光学的センサ102で検知し、この検知結果に基づいて現像ロール101とトナー供給ロール103との間に印加されるバイアスV2を調整するようにしてトナー層厚一定に維持しようとするものである。しかしながら、この方式では、光学的センサ102を使用していることから、光学的センサ102を設置する空間を確保したり、トナーによる検出面の汚れや、トナー色による影響を受け易く、安定した検知が困難となり易い。また、光学的センサ102の検出面とトナー面との間隙を一定に保つ必要があり、現像ロール101自体の回転振れや組立精度等を精度良く抑える必要もあるなど多くの課題が残る。尚、図中符号104は、静電潜像が担持される感光体ドラムである。
Therefore, how to keep the toner layer formed on the developing roll constant is a very important technique for long-term stabilization of development characteristics.
For this purpose, a measurement method is required that accurately and stably measures the toner layer thickness (corresponding to the toner adhesion amount) on the developing roll.
Patent Document 2 describes a method of using a two-component developer and supplying nonmagnetic toner to a developing roll from a magnetic brush of a toner supply roll (in this example, a magnet roll). In this method, for example, as shown in FIG. 11, a change in the toner layer thickness on the developing roll 101 is detected by an optical sensor 102 disposed in the vicinity of the developing roll 101, and the developing roll 101 and The bias V2 applied to the toner supply roll 103 is adjusted so as to keep the toner layer thickness constant. However, in this method, since the optical sensor 102 is used, a space for installing the optical sensor 102 is ensured, and the detection surface is easily affected by the contamination of the detection surface by the toner and the toner color. Tends to be difficult. In addition, it is necessary to keep the gap between the detection surface of the optical sensor 102 and the toner surface constant, and many problems remain such that it is necessary to accurately control the rotational shake and assembly accuracy of the developing roll 101 itself. In the figure, reference numeral 104 denotes a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is carried.

また、現像ロール上のトナー層厚を直接測定する代わりに、間接的に測定する方式も提示されている。特許文献3には、一成分現像剤(トナー)を用い、感光体ドラム上にパッチパターンを形成し、この濃度を測定することで現像ロール上のトナー層厚を換算し、この結果に基づいてトナー供給ロールへ印加するバイアスを調整して、トナー供給ロールから現像ロールへ供給されるトナー量を調整するようにした方式が示されている。しかしながら、感光体ドラム上のパターンを現像するには、トナーの帯電量が環境によって変化するため、現像特性自体がその影響を受け、現像ロール上のトナー層厚を正確に測定しているとは言い難い。   In addition, instead of directly measuring the thickness of the toner layer on the developing roll, a method of measuring indirectly is also proposed. In Patent Document 3, a one-component developer (toner) is used, a patch pattern is formed on a photosensitive drum, and the toner layer thickness on the developing roll is converted by measuring this density. Based on this result, A system is shown in which the bias applied to the toner supply roll is adjusted to adjust the amount of toner supplied from the toner supply roll to the development roll. However, when developing the pattern on the photosensitive drum, the toner charge amount varies depending on the environment, so the development characteristic itself is affected, and the toner layer thickness on the developing roll is accurately measured. It's hard to say.

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤担持体上の現像剤層厚を安定して精度良く測定することが可能な現像剤層検出装置並びにこれを用いた現像装置及び画像形成装置を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above technical problem, and is a developer layer detection device capable of stably and accurately measuring the developer layer thickness on the developer carrier, and the same. The present invention provides a developing device and an image forming apparatus using the above.

すなわち、本発明の基本的構成は、図1に示すように、表面に現像剤Gが担持搬送される現像剤担持体1上の現像剤層の層厚を検出する現像剤層検出装置において、現像剤担持体1上の現像剤層に接触し且つ現像剤層の層厚変化に追従する検出接触子2と、この検出接触子2の追従変化を予め決められた物理量の変化に対応させる物理量可変手段3と、この物理量可変手段3による物理量変化に基づいて現像剤層の層厚を検出する物理量変化検出手段4とを備えることを特徴とする。 That is, as shown in FIG. 1, the basic configuration of the present invention is a developer layer detection device for detecting the layer thickness of a developer layer on a developer carrier 1 on which a developer G is carried and conveyed. A detection contact 2 that contacts the developer layer on the developer carrier 1 and follows a change in the thickness of the developer layer , and a physical quantity that corresponds to a change in a predetermined physical quantity. It is characterized by comprising a variable means 3 and a physical quantity change detecting means 4 for detecting the layer thickness of the developer layer based on the physical quantity change by the physical quantity variable means 3.

このような技術的手段において、本発明に係る現像剤層検出装置は、現像剤担持体1上の現像剤層厚の変化を検出できるものであればよく、例えば圧電性を利用して検出したり、静電容量を利用して検出したりする態様が挙げられる。更には、歪抵抗を測定したり、体積抵抗を測定する態様も含むが、本発明では、圧電性あるいは静電容量を利用している
また、検出接触子2の形状としては、現像剤担持体1上の現像剤層の層厚変化を検出できるものであればよく、ある程度のニップ域が安定して形成できるものであれば、シート状、チューブ状の態様が可能であるが、本発明では安定した測定を行う観点から、シート状部材が用いられる。また、現像剤担持体1上の現像剤層の層厚変化を検出できれば検出接触子2自体が移動可能(例えば回転する態様)かどうかについては特に限定されないが、安定した検出を行う観点からシート状部材を固定配置させる態様が好ましい。
In such technical means, the developer layer detection device according to the present invention may be any device that can detect a change in the thickness of the developer layer on the developer carrier 1. Or a mode of detecting using electrostatic capacity. Furthermore, although the aspect which measures strain resistance and the volume resistance is also included , in this invention, piezoelectricity or an electrostatic capacitance is utilized .
Further, the shape of the detection contact 2 may be any shape as long as it can detect a change in the layer thickness of the developer layer on the developer carrier 1 and can form a certain nip area stably. In the present invention, a sheet-like member is used from the viewpoint of performing stable measurement. Although the detection contact 2 itself if detecting a thickness variation of the developer layer on the developer carrying member 1 is not particularly limited whether movable (e.g. aspect rotated), a sheet from the viewpoint of performing stable detection A mode in which the member is fixedly arranged is preferable.

更に、本発明の物理量可変手段3としては、検出接触子2の追従変化を所定の物理量に変化させるようにすればよく、例えば現像剤層のインピーダンスを検出するための測定電圧の付与等を行う態様(具体的には静電容量等を測定する場合)が挙げられる。また、物理量可変手段3は検出接触子2と一体であっても差し支えなく、この場合、例えば検出接触子2が圧電性を備える態様が挙げられる。このように、物理量可変手段3によって検出接触子2の追従変化を物理量の変化として取り出すことができるようになる。
更にまた、物理量変化検出手段4は、物理量可変手段3からの情報(検出信号)に基づいて、演算処理等を行って現像剤層厚を算出するもので、通常、電子回路等で構成される。
Furthermore, as the physical quantity varying means 3 of the present invention, the follow-up change of the detection contact 2 may be changed to a predetermined physical quantity. For example, a measurement voltage is applied to detect the impedance of the developer layer. Aspect (specifically, when measuring capacitance or the like) can be mentioned. Further, the physical quantity varying means 3 may be integrated with the detection contact 2, and in this case, for example, the detection contact 2 may be provided with piezoelectricity. In this way, the follow-up change of the detection contact 2 can be taken out as a change in physical quantity by the physical quantity varying means 3.
Furthermore, the physical quantity change detecting means 4 calculates the developer layer thickness by performing arithmetic processing or the like based on information (detection signal) from the physical quantity variable means 3, and is usually constituted by an electronic circuit or the like. .

また、本発明が適用される現像剤Gとしては、特に限定されず、非磁性、磁性を含む一成分系現像剤、トナーとキャリアが含まれる二成分系現像剤のいずれであっても差し支えないが、本発明では、一成分現像剤が用いられるThe developer G to which the present invention is applied is not particularly limited, and may be any one of a non-magnetic and magnetic one-component developer and a two-component developer containing a toner and a carrier. However, in the present invention, a one-component developer is used .

そして、本発明における検出接触子2としてシート状部材を使用する場合、シート状部材としては、現像剤担持体1上の現像剤層厚変化に追従できればその厚さや形状等は特に制限されないが、通常、現像剤担持体1の回転方向の上流側の一端は固定支持され、他端が自由端として配設される。尚、例えば両端が固定配置され、中央部分で広いニップ域を形成でき、現像剤層厚に追従できる態様であれば差し支えない。   And when using a sheet-like member as the detection contact 2 in the present invention, the thickness and shape of the sheet-like member are not particularly limited as long as it can follow the developer layer thickness change on the developer carrier 1, Usually, one end on the upstream side in the rotation direction of the developer carrier 1 is fixedly supported, and the other end is disposed as a free end. For example, there is no problem as long as both ends are fixedly arranged, a wide nip region can be formed in the central portion, and the developer layer thickness can be followed.

また、本発明のシート状部材の第一の態様としては、シートの厚み方向に圧電性を有する圧電材料が用いられる。これによれば、現像剤担持体1上の現像剤層に対し層厚規制及び摩擦帯電を行いながら層厚の変化を簡易な構造で容易に検出することが可能になると共に、検出接触子2と物理量可変手段3とを一体に構成することができるようになる。この圧電材料の代表的態様としては、一軸延伸した後分極処理されたPVDFシート(ポリフッ化ビニリデンシート:高分子圧電シート)が挙げられる。この場合、シート状部材の構成としては、高分子圧電シートの両面に電極層が処理され、例えば現像剤Gと接する面の電極層上に、更に、例えば離型層等の処理層を施すようにしても、圧電特性が検出できればよいが、本発明では、現像剤Gを摩擦帯電するための表面保護層が用いられるMoreover, as a first aspect of the sheet-like member of the present invention, a piezoelectric material having piezoelectricity in the thickness direction of the sheet is used. According to this, it becomes possible to easily detect the change in thickness while the layer thickness regulation and the frictional charge to the developer layer on the developer carrying member 1 with a simple structure, detect the contact 2 And the physical quantity varying means 3 can be configured integrally. As a typical embodiment of this piezoelectric material, there is a PVDF sheet (polyvinylidene fluoride sheet: polymer piezoelectric sheet) that is uniaxially stretched and then polarized. In this case, the structure of the sheet-like member is such that the electrode layers are processed on both surfaces of the polymer piezoelectric sheet, and a processing layer such as a release layer is further provided on the electrode layer on the surface in contact with the developer G, for example. Anyway, it is only necessary to detect the piezoelectric characteristics, but in the present invention, a surface protective layer for frictionally charging the developer G is used .

更に、本発明のシート状部材の第二の態様としては、現像剤担持体1との間に挟持された現像剤Gの静電容量が検出可能な導電材料で構成されることが好ましく、このようにしても、現像剤担持体1上の現像剤層の層厚の変化を簡易な構造で容易に検出することが可能になる。そして、この導電材料の態様としては、静電容量を検出できればその厚さは特に限定されず、また、現像剤Gと接する面に離型層等の処理層を施しても現像剤層の層厚の変化が静電容量の変化として検出できればよい。そして、この第二の態様のシート状部材を用いる場合、現像剤担持体1と検出接触子2との間に位置する現像剤Gを帯電するために両者間に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段を有し、更に、検出接触子2に付着した帯電バイアスによる帯電極性とは逆極性に帯電した現像剤Gをリフレッシュするために、現像剤担持体1と検出接触子2との間に逆極性に帯電した現像剤Gが除電可能な除電バイアスを印加する除電バイアス印加手段を有している。 Furthermore, as a second aspect of the sheet-like member of the present invention, the sheet-like member is preferably composed of a conductive material capable of detecting the electrostatic capacity of the developer G sandwiched between the developer carrier 1 and this. Even if it does, it becomes possible to detect easily the change of the layer thickness of the developer layer on the developer carrier 1 with a simple structure. The thickness of the conductive material is not particularly limited as long as the capacitance can be detected. Even when a treatment layer such as a release layer is provided on the surface in contact with the developer G, the layer of the developer layer It is only necessary that a change in thickness can be detected as a change in capacitance. When the sheet-like member of the second aspect is used, a charging bias application is applied in which a charging bias is applied between the developer carrier 1 and the detection contact 2 in order to charge the developer G. In addition, in order to refresh the developer G charged to a polarity opposite to the charging polarity by the charging bias attached to the detection contact 2, a reverse is applied between the developer carrier 1 and the detection contact 2. A discharge bias application unit that applies a discharge bias that can discharge the developer G charged in polarity is provided.

また、本発明は上述した現像剤層検出装置のみならず、現像装置をも対象とする。すなわち、この場合、静電潜像が担持される像担持体に対向し且つ回転可能で表面に現像剤Gを担持搬送する現像剤担持体1と、この現像剤担持体1と像担持体との対向部位より現像剤担持体1の回転方向上流側位置に設けられ且つ現像剤担持体1に現像剤Gを供給する現像剤供給部材と、現像剤供給部材より現像剤担持体1の回転方向下流側で且つ像担持体との対向部位より上流側位置に設けられる現像剤層検出装置と、を備え、この現像剤層検出装置として上述の現像剤層検出装置を備えるようにすればよい。
このとき、現像剤担持体1としては、現像剤Gを担持搬送できるものであればよく、ドラム状、ベルト状を含む。また、効果的に現像を行う観点からは、現像剤担持体1と像担持体とは接触配置される態様が好ましいが、非接触であっても差し支えなく、像担持体と現像剤担持体1とはWith方向(対向する部位で互いに同方向)に移動する態様であっても、Against方向(対向する部位で互いに反対方向)に移動する態様であってもよい。更に、現像剤担持体1としては弾性体であっても剛体であってもよく、例えば可撓性チューブ状であっても差し支えない。
このように、現像剤担持体1上の現像剤層厚を検出することで、例えば現像条件等を適正に調整することが可能になる。
また、現像剤担持体1と現像剤供給部材との間に設けられ且つ現像剤供給部材から現像剤担持体1へ現像剤Gを供給するために供給バイアスを印加する供給バイアス印加手段と、現像剤層検出装置によって検出される現像剤層の層厚が予め決められた層厚になるように供給バイアスを制御する供給バイアス制御手段と、を備えることが好ましい。
更に、本発明は画像形成装置をも対象とし、この場合、静電潜像が担持される像担持体と、この像担持体上の静電潜像を現像する現像装置として、上述の現像装置を用いるようにすればよい。
Further, the present invention is intended not only for the developer layer detection apparatus described above but also for the development apparatus. That is, in this case, a developer carrier 1 that faces the image carrier on which the electrostatic latent image is carried and is rotatable and carries the developer G on the surface, and the developer carrier 1 and the image carrier A developer supply member that is provided at a position upstream of the developer carrier 1 in the rotation direction of the developer carrier 1 and supplies the developer G to the developer carrier 1, and a rotation direction of the developer carrier 1 from the developer supply member And a developer layer detection device provided at a position on the downstream side and upstream of the portion facing the image carrier, and the developer layer detection device described above may be provided as the developer layer detection device.
At this time, the developer carrier 1 may be any one that can carry and transport the developer G, and includes a drum shape and a belt shape. Further, from the viewpoint of effective development, it is preferable that the developer carrier 1 and the image carrier are in contact with each other. However, the image carrier and the developer carrier 1 may be non-contacted. May be a mode of moving in the Whit direction (the same direction at opposite parts) or an aspect of moving in the Against direction (the opposite direction at the opposite parts). Furthermore, the developer carrier 1 may be an elastic body or a rigid body, and may be, for example, a flexible tube.
Thus, by detecting the thickness of the developer layer on the developer carrier 1, for example, it is possible to appropriately adjust the development conditions and the like.
A supply bias applying means that is provided between the developer carrier 1 and the developer supply member and applies a supply bias to supply the developer G from the developer supply member to the developer carrier 1; It is preferable to include supply bias control means for controlling the supply bias so that the layer thickness of the developer layer detected by the agent layer detection device becomes a predetermined layer thickness.
Furthermore, the present invention is also directed to an image forming apparatus. In this case, the above-described developing device is used as an image carrier on which an electrostatic latent image is carried and a developing device for developing the electrostatic latent image on the image carrier. May be used.

本発明の基本的構成によれば、表面に現像剤が担持搬送される現像剤担持体上の現像剤層に接触し且つ現像剤層の層厚変化に追従する検出接触子と、この検出接触子の追従変化を予め決められた物理量の変化に対応させる物理量可変手段と、この物理量可変手段による物理量変化に基づいて現像剤層の層厚を検出する物理量変化検出手段とを備えたので、現像剤担持体の振れ精度等の機械的精度を考慮せずに安定した現像剤層の層厚変化の検出ができる現像剤層検出装置を提供することが可能になる。
また、検出接触子を設置する空間を大きく確保する必要がなく、小型で、設計自由度の高い現像剤層検出装置を実現できる。更に、現像剤の浮遊による汚れ付着や現像剤の色調による影響を受けることもなく、長期に亘って安定した検出ができるようになる。
そして、検出接触子として圧電性を有するシート状部材を用いたので、現像剤層を層厚規制及び摩擦帯電しながら現像剤層の層厚変化による圧電性の変化を検出できるようになる。また、検出接触子として静電容量が検出可能なシート状部材を用い、更に帯電バイアスを作用させたので、現像剤層を帯電させながら現像剤層の層厚変化による静電容量の変化を検出できるようになる。
更に、このような現像剤層検出装置を用いることで、現像剤担持体上の現像剤層厚変化を安定して検出することが可能な現像装置、画像形成装置を提供することができるようになる。
According to the basic configuration of the present invention , the detection contact that contacts the developer layer on the developer carrier on which the developer is carried on the surface and follows the layer thickness change of the developer layer , and the detection contact Since there is provided a physical quantity variable means for making the follow-up change of the child correspond to a predetermined physical quantity change , and a physical quantity change detecting means for detecting the layer thickness of the developer layer based on the physical quantity change by the physical quantity variable means. It is possible to provide a developer layer detection device that can stably detect a change in the layer thickness of the developer layer without considering mechanical accuracy such as shake accuracy of the agent carrier.
Further, it is not necessary to secure a large space for installing the detection contact, and it is possible to realize a developer layer detection device that is small and has a high degree of design freedom. Furthermore, it is possible to perform stable detection over a long period of time without being affected by dirt adhesion due to the floating of the developer or the color tone of the developer.
Since a piezoelectric sheet-like member is used as the detection contact, it becomes possible to detect a change in piezoelectricity due to a change in the thickness of the developer layer while regulating the layer thickness and frictionally charging the developer layer. In addition, since a sheet-like member capable of detecting capacitance is used as the detection contact and a charging bias is applied, a change in capacitance due to a change in the thickness of the developer layer is detected while the developer layer is charged. become able to.
Further, by using such a developer layer detection device, it is possible to provide a development device and an image forming apparatus that can stably detect a change in the developer layer thickness on the developer carrier. Become.

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図2は、本発明が適用された実施の形態1の画像形成装置を示す。
同図において、符号21は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像が担持される感光体であり、この感光体21は帯電ロール等の帯電装置22によって帯電され、レーザ書き込み装置又はLEDアレイ等を有する露光装置23によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、光の当たった部分の感光体21の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
Embodiment 1
FIG. 2 shows an image forming apparatus according to the first embodiment to which the present invention is applied.
In the figure, reference numeral 21 denotes a photoconductor on which an electrostatic latent image made of an organic photoconductor rotating in the direction of an arrow is carried. The photoconductor 21 is charged by a charging device 22 such as a charging roll, and a laser writing device. Alternatively, the electrostatic latent image is written by the exposure device 23 having an LED array or the like. The written electrostatic latent image is formed as a potential image based on a contrast with a high potential portion not exposed to light because the surface potential of the photosensitive member 21 in the portion exposed to light is lowered.

また、感光体21に対向して配置される現像装置30は、現像ハウジング31内に非磁性一成分現像剤であるトナーを収容し、現像剤担持体としての現像ロール32にトナーを担持させ、この現像ロール32に直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスをバイアス電源33から印加することで、現像ロール32を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体21上の静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
更に、現像ロール32の背後には、現像ロール32と離間した位置にてトナーを現像ロール32へ供給するトナー供給ロール34が設けられ、トナーがトナー供給ロール34から現像ロール32へ供給されるようになっている。
Further, the developing device 30 disposed opposite to the photosensitive member 21 accommodates toner as a non-magnetic one-component developer in a developing housing 31, and carries the toner on a developing roll 32 as a developer carrying member. By applying a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to the developing roll 32 from a bias power source 33, the developing roll 32 is held at an intermediate potential between the high potential portion and the low potential portion of the electrostatic latent image, The image portion of the electrostatic latent image on the photoreceptor 21 is developed with charged toner.
Further, a toner supply roll 34 that supplies toner to the development roll 32 at a position spaced apart from the development roll 32 is provided behind the development roll 32 so that the toner is supplied from the toner supply roll 34 to the development roll 32. It has become.

また、転写装置26は、例えば感光体21に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源27によって感光体21上で現像されたトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスが印加され、感光体21上のトナー像を記録材28に転写するようにしたものである。
更に、転写後に感光体21上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置29によって除去される。
更にまた、感光体21上のトナー像が転写された記録材28は、定着装置50に搬送され、この定着装置50によってトナー像は記録材28に定着される。定着装置50は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール51と加圧ロール52とを有し、この加熱ロール51と加圧ロール52との間に記録材28を通過させることによりトナー像が記録材28に定着されるようになっている。
Further, the transfer device 26 is composed of, for example, a transfer roll disposed in contact with the photoconductor 21 and is applied with a transfer bias in a direction in which a toner image developed on the photoconductor 21 is attracted by a bias power source 27, and the photoconductor. The toner image on 21 is transferred to the recording material 28.
Further, the toner remaining on the photosensitive member 21 after the transfer is removed by, for example, a doctor blade type cleaning device 29.
Furthermore, the recording material 28 onto which the toner image on the photoreceptor 21 has been transferred is conveyed to a fixing device 50, and the toner image is fixed to the recording material 28 by the fixing device 50. The fixing device 50 has, for example, a heat roll method, and includes a heating roll 51 and a pressure roll 52, and a toner image is recorded on the recording material by passing the recording material 28 between the heating roll 51 and the pressure roll 52. 28 is fixed.

ここで、本件発明の特徴点である現像装置30について、図3に基づいて詳細に説明する。同図において、現像装置30は、感光体21に向かって開口する現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31の開口に面する位置で感光体21と離間した位置に現像ロール32を回動自在に収容している。   Here, the developing device 30 which is a feature of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the figure, a developing device 30 has a developing housing 31 that opens toward the photosensitive member 21, and a developing roll 32 can be rotated to a position spaced from the photosensitive member 21 at a position facing the opening of the developing housing 31. Is housed in.

この現像ロール32の背後には、現像ロール32と離間した位置に、現像ロール32にトナーを供給するためのトナー供給ロール34が配設されている。また、現像ロール32とトナー供給ロール34とは両者の対向部位で互いに同方向(With方向)に回転するように構成されている。尚、トナー供給ロール34としては、現像ロール32にトナーを供給できるものであればベルト状の態様であっても差し支えない。   Behind the developing roll 32, a toner supply roll 34 for supplying toner to the developing roll 32 is disposed at a position separated from the developing roll 32. In addition, the developing roll 32 and the toner supply roll 34 are configured to rotate in the same direction (with direction) at a portion facing each other. The toner supply roll 34 may be in the form of a belt as long as it can supply toner to the developing roll 32.

そして、トナー供給ロール34と現像ロール32との間にはバイアス電源35が接続され、トナー供給ロール34から現像ロール32へのトナー供給を行う供給バイアスが印加されるようになっている。
また、このトナー供給ロール34の背後には、トナーを収容するトナーホッパ36が設けられ、例えば図示外のアジテータによって内部のトナーが撹拌され、トナー供給ロール34側へトナーが搬送されるようになっている。尚、図中符号37は、トナー供給ロール34上のトナーを掻き落とすためのPET(ポリエステル)シート等からなる掻き取り部材であり、トナー供給ロール34に付着したトナーを掻き取り、トナー供給ロール34上のトナー量が一定に維持されるようになっている。
A bias power source 35 is connected between the toner supply roll 34 and the developing roll 32, and a supply bias for supplying toner from the toner supply roll 34 to the developing roll 32 is applied.
Further, a toner hopper 36 for storing toner is provided behind the toner supply roll 34, and the toner inside is agitated by an agitator (not shown), for example, so that the toner is conveyed to the toner supply roll 34 side. Yes. Reference numeral 37 in the figure denotes a scraping member made of a PET (polyester) sheet or the like for scraping off the toner on the toner supply roll 34, and scrapes off the toner adhering to the toner supply roll 34. The upper toner amount is kept constant.

更に、本実施の形態の現像ロール32の周囲には、感光体21と現像ロール32との対向部位(現像領域)よりトナー搬送方向上流側で、かつ、現像ロール32とトナー供給ロール34との対向部位のトナー搬送方向下流側に、現像ロール32上のトナーを層厚規制すると共に摩擦帯電する規制ブレード41が配設されている。この規制ブレード41は、その一端側を現像ハウジング31に固定された支持部材42に固定され、他端側は自由端となって配設され、その間にて現像ロール32上のトナー層に接触するように配置されている。特に本実施の形態では、この規制ブレード41が現像ロール32上のトナー層厚の変化を検出する検出接触子と物理量可変手段とを兼用しており、そのため、規制ブレード41からの物理量変化信号に基づいて例えばインピーダンス変換やトナー層厚を算出する処理等を行う物理量変化検出手段としての処理装置43に接続されている。そして、この処理装置43はバイアス電源35を制御可能な制御装置60に信号が伝達されるようになっている。そのため、本実施の形態では、現像剤層検出装置は、規制ブレード41と処理装置43にて構成されている。
一方、現像領域より下流側、かつ、現像ロール32とトナー供給ロール34との対向部位より上流側には、現像ロール32上の残留トナーを回収するトナー回収ロール44が設けられている。
Further, around the developing roll 32 of the present embodiment, there is an upstream side in the toner transport direction from a facing portion (developing area) between the photosensitive member 21 and the developing roll 32, and the developing roll 32 and the toner supply roll 34. A regulating blade 41 that regulates the layer thickness of the toner on the developing roll 32 and frictionally charges the toner on the developing roller 32 is disposed on the downstream side in the toner conveyance direction of the facing portion. One end of the regulating blade 41 is fixed to a support member 42 fixed to the developing housing 31, and the other end is disposed as a free end, and contacts the toner layer on the developing roll 32 therebetween. Are arranged as follows. In particular, in the present embodiment, the regulation blade 41 serves as both a detection contact for detecting a change in the toner layer thickness on the developing roll 32 and the physical quantity varying means. Therefore, the physical quantity change signal from the regulation blade 41 is used. Based on this, it is connected to a processing device 43 as physical quantity change detecting means for performing, for example, impedance conversion or processing for calculating the toner layer thickness. The processing device 43 is adapted to transmit a signal to a control device 60 that can control the bias power source 35. Therefore, in the present embodiment, the developer layer detecting device is configured by the regulation blade 41 and the processing device 43.
On the other hand, a toner collecting roll 44 that collects residual toner on the developing roll 32 is provided on the downstream side from the developing region and on the upstream side from the facing portion between the developing roll 32 and the toner supply roll 34.

ここで、本実施の形態における規制ブレード41の詳細について説明する。
図4に示すように、本実施の形態における規制ブレード41は、厚さ方向に分極処理された圧電シート41aを金属板等の支持部材41bに貼り合わせたもので、圧電シート本体411の電極412のうち、現像ロール32側の電極412面上には、この電極412を保護する表面保護層41cを設けたものとなっている。例えば、金属板としては100μm厚りん青銅板を用い、表面保護層41cとしては50μm厚のPETフィルムを接着するようにすればよい。
本実施の形態での圧電シート41aは、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)の溶融成形シートを一方向に延伸する低温一軸延伸法によって得られたβ結晶PVDFシートに対し、両面にアルミニウム等の蒸着膜を形成し、高温環境下で高電界を加え、厚み方向に分極処理した高分子圧電シートである。本実施の形態では、呉羽化学工業製のKFピエゾフィルムを使用し、シート厚は30〜100μmの中から適宜選択した。このとき、PVDFシートの比誘電率は13、圧電定数は27(pC/N)であった。
尚、本実施の形態では、圧電シート41aとして高分子圧電シート(具体的にはPVDFシート)を用いたが、例えばチタン酸バリウムやPZT等の無機圧電材料を高分子中に分散したシートを分極処理するようにしても差し支えない。
Here, the details of the regulating blade 41 in the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, the regulation blade 41 in the present embodiment is obtained by bonding a piezoelectric sheet 41 a polarized in the thickness direction to a support member 41 b such as a metal plate, and the electrode 412 of the piezoelectric sheet main body 411. Among them, a surface protective layer 41c for protecting the electrode 412 is provided on the surface of the electrode 412 on the developing roll 32 side. For example, a 100 μm thick phosphor bronze plate may be used as the metal plate, and a 50 μm thick PET film may be adhered as the surface protective layer 41 c.
Piezoelectric sheet 41a in the present embodiment has a deposited film of aluminum or the like on both sides of a β-crystal PVDF sheet obtained by a low-temperature uniaxial stretching method in which a PVDF (polyvinylidene fluoride) melt-formed sheet is stretched in one direction. It is a polymer piezoelectric sheet formed and subjected to a polarization treatment in the thickness direction by applying a high electric field in a high temperature environment. In the present embodiment, a KF piezo film manufactured by Kureha Chemical Industry was used, and the sheet thickness was appropriately selected from 30 to 100 μm. At this time, the relative dielectric constant of the PVDF sheet was 13, and the piezoelectric constant was 27 (pC / N).
In this embodiment, a polymer piezoelectric sheet (specifically, a PVDF sheet) is used as the piezoelectric sheet 41a. However, for example, a sheet in which an inorganic piezoelectric material such as barium titanate or PZT is dispersed in a polymer is polarized. It can be processed.

また、本実施の形態では、圧電シート41aの電極412のうち、表面保護層41c側の電極412は規制ブレード41の一端側から接地され、もう一方の電極412は前述した処理装置43に接続されている。このような構成によれば、現像ロール32上のトナー量の変動に伴い、圧電シート41aが変形(伸縮歪、すべり歪等)することで分極された電気双極子の変位による起電力(電圧量:物理量に相当)が発生し、この発生した電圧量を検出することで、トナー層厚を検出するようにしたものとなっている。   In the present embodiment, among the electrodes 412 of the piezoelectric sheet 41a, the electrode 412 on the surface protection layer 41c side is grounded from one end side of the regulating blade 41, and the other electrode 412 is connected to the processing apparatus 43 described above. ing. According to such a configuration, an electromotive force (amount of voltage) due to the displacement of the electric dipole polarized by the piezoelectric sheet 41a being deformed (stretching strain, sliding strain, etc.) with the change in the toner amount on the developing roll 32. : Equivalent to a physical quantity), and the toner layer thickness is detected by detecting the generated voltage quantity.

ここで、本実施の形態におけるトナー供給ロール34と現像ロール32との間に印加される供給バイアスについて説明する。
図5は、本実施の形態における供給バイアスの電圧波形の一例を示すもので、台形波(矩形波)の大きな電圧変動がある作用時間(作用領域に相当)と、その後に続く電圧ゼロの非作用時間(非作用領域に相当)とで1周期をなす電圧波形となっている。そして、この電圧波形が加わるように、バイアス電源35が構成されている。尚、トナー供給ロール34には、現像ロール32へ印加される現像バイアスに重畳された波形として加えられる。
すなわち、本実施の形態では、トナー供給ロール34から現像ロール32へのトナー飛翔を台形波の大きな変動がある作用時間に行い、1周期に占める作用時間の割合(デューティ比)を変えることで現像ロール32へ供給されるトナー量(トナー層厚に比例する)を制御できるようにしている。
すなわち、デューティ比を変えることで、現像ロール32へのトナーの供給量を変化させることができ、例えばデューティ比を小さくすれば現像ロール32上のトナー層厚が薄くなり、一方、デューティ比を大きくすればトナー層厚を厚くすることが可能になる。また、このとき、トナーが不要な帯電をすることもない。仮に、この作用時間を連続させると、供給されるトナー量が多くなりすぎて所定のトナー層厚に制御することが困難となる。尚、供給バイアスとしては、図5に示す台形波(矩形波)に限らず、作用時間と非作用時間をもっていれば、例えば正弦波や三角波等であってもよい。
そして、本実施の形態では、制御装置60によって供給バイアスのデューティ比を調整することで、現像ロール32上に供給されるトナー量を制御するようにしている。
Here, the supply bias applied between the toner supply roll 34 and the developing roll 32 in the present embodiment will be described.
FIG. 5 shows an example of the voltage waveform of the supply bias in the present embodiment. The operation time (corresponding to the operation region) in which the trapezoidal wave (rectangular wave) has a large voltage fluctuation and the subsequent non-voltage nonzero The voltage waveform forms one cycle with the action time (corresponding to the non-action area). The bias power supply 35 is configured so that this voltage waveform is applied. The toner supply roll 34 is applied with a waveform superimposed on the developing bias applied to the developing roll 32.
In other words, in the present embodiment, toner flying from the toner supply roll 34 to the developing roll 32 is performed during an action time with a large fluctuation of the trapezoidal wave, and development is performed by changing the ratio (duty ratio) of the action time in one cycle. The amount of toner supplied to the roll 32 (proportional to the toner layer thickness) can be controlled.
That is, by changing the duty ratio, the amount of toner supplied to the developing roll 32 can be changed. For example, if the duty ratio is decreased, the toner layer thickness on the developing roll 32 is reduced, while the duty ratio is increased. This makes it possible to increase the toner layer thickness. At this time, the toner is not charged unnecessarily. If this operation time is continued, the amount of supplied toner becomes too large, and it becomes difficult to control the toner layer thickness to a predetermined value. The supply bias is not limited to the trapezoidal wave (rectangular wave) shown in FIG. 5 and may be, for example, a sine wave or a triangular wave as long as it has an operation time and a non-operation time.
In this embodiment, the amount of toner supplied onto the developing roll 32 is controlled by adjusting the duty ratio of the supply bias by the control device 60.

次に、本実施の形態に係る、特に現像装置30の作動について図3を基に説明する。
同図において、トナーホッパ36内でアジテータ(図示せず)によって撹拌されたトナーは、トナー供給ロール34へ供給される。このとき、トナー供給ロール34上には厚みむらや付着むらがあり、厚み自体も厚いトナーが付着しているものと想定される。尚、付着状態は雰囲気の温湿度、トナーホッパ36内のトナー量等に応じて変動する。
そして、トナー供給ロール34上に付着したトナーは、トナー供給ロール34と現像ロール32との対向ギャップに達すると、バイアス電源35による供給バイアスによりギャップ内で往復振動する。この往復振動は、トナーのうち、ごく僅かに帯電している粒子に作用する静電力によって生じているものと考えられる。尚、この対向ギャップに至るまで、トナーには積極的な帯電(摩擦帯電)は施されていないことから、このごく僅かの帯電は、トナーホッパ36の内壁やアジテータとトナー粒子との摺擦、トナー粒子間での摩擦等によってごく小さい摩擦帯電電荷を帯びているものと推測される。
Next, the operation of the developing device 30 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the drawing, the toner stirred by an agitator (not shown) in the toner hopper 36 is supplied to the toner supply roll 34. At this time, there are uneven thickness and unevenness on the toner supply roll 34, and it is assumed that toner having a thick thickness is also adhered. The attached state varies depending on the temperature and humidity of the atmosphere, the amount of toner in the toner hopper 36, and the like.
When the toner adhering to the toner supply roll 34 reaches the facing gap between the toner supply roll 34 and the developing roll 32, the toner reciprocates in the gap by the supply bias from the bias power source 35. This reciprocal vibration is considered to be caused by electrostatic force acting on particles that are very slightly charged in the toner. Since the toner is not positively charged (frictionally charged) up to the opposing gap, the slight charge is caused by the friction between the inner wall of the toner hopper 36 or the agitator and the toner particles, the toner. It is presumed that they have a very small triboelectric charge due to friction between particles.

通常、トナー粒子がトナーホッパ36の内壁やアジテータと摺擦することでは、その材料による単一電荷を帯びる(トナー粒子内のCCA等による)が、トナー粒子間での摩擦では両極性電荷を帯びることから、供給バイアスの交番電界作用により一部のトナー粒子が現像ロール32側に付着することとなる。
このとき、供給バイアスの作用時間の交番電界により、トナー粒子がギャップ間で往復振動を行う結果、現像ロール32上に付着したトナーは均一な薄層を構成する。また、供給バイアスのデューティ比が小さく、非作用時間を長く取っていることから、現像ロール32上に付着したトナーの帯電量も少なくて済む。仮に、供給バイアスとして直流電界のみを印加すると、現像ロール32上に形成されるトナー層は帯電量が多く、厚みむらの大きな不均一な層が形成されることになる。
Normally, when toner particles rub against the inner wall of the toner hopper 36 or the agitator, the toner particles are charged with a single charge (due to CCA or the like in the toner particles), but friction between toner particles is charged with bipolar charges. Therefore, some toner particles adhere to the developing roll 32 side due to the alternating electric field effect of the supply bias.
At this time, as a result of the reciprocal vibration of the toner particles between the gaps due to the alternating electric field during the operation time of the supply bias, the toner deposited on the developing roll 32 forms a uniform thin layer. Further, since the duty ratio of the supply bias is small and the non-operation time is long, the charge amount of the toner attached on the developing roll 32 can be reduced. If only a DC electric field is applied as the supply bias, the toner layer formed on the developing roll 32 has a large amount of charge, and a non-uniform layer with large thickness unevenness is formed.

すなわち、現像ロール32とトナー供給ロール34との間に印加された供給バイアスによって、現像ロール32へ帯電量の少ない所定量のトナーが供給され、現像ロール32上には均一で表面電位の小さなトナー薄層が形成されるようになる。
このとき、本実施の形態では、供給バイアスとして、図5に示す電圧波形のバイアスが印加されているが、このようなバイアスを印加するには、例えばCPU等を基にした波形発生回路を用い、現像バイアスとしては直流成分と交流成分を重畳したものをバイアス電源33に、更に、供給バイアスとしては図5のような波形を合成した後バイアス電源35に印加するようにすればよい。
That is, a predetermined amount of toner with a small charge amount is supplied to the developing roll 32 by a supply bias applied between the developing roll 32 and the toner supply roll 34, and the toner is uniform and has a small surface potential on the developing roll 32. A thin layer is formed.
At this time, in the present embodiment, the bias having the voltage waveform shown in FIG. 5 is applied as the supply bias. To apply such a bias, for example, a waveform generation circuit based on a CPU or the like is used. The development bias may be applied to the bias power source 33 by superimposing the DC component and the AC component, and the supply bias may be applied to the bias power source 35 after combining the waveforms as shown in FIG.

次に、本実施の形態における規制ブレード41と処理装置43並びに制御装置60の作動について詳述する。
現像ロール32上のトナー量の変動によって規制ブレード41に発生した電圧量が規制ブレード41から処理装置43に送られると、処理装置43では例えば内蔵したイコライザアンプ等によってインピーダンス変換が行われ、更に、具体的な電圧量から、予め求めておいたトナー層厚と電圧量との関係に照らして、トナー層厚が算出される。そして、処理装置43からの情報が制御装置60に伝達されると、所望のトナー層厚に対する過不足を判定し、この結果に応じて供給バイアスを調整するようになる(供給バイアスのデューティ比を調整する)。
そのため、現像ロール32に供給されるトナー量を所定の量にすることができる。
Next, the operation of the regulating blade 41, the processing device 43, and the control device 60 in the present embodiment will be described in detail.
When the voltage amount generated in the regulation blade 41 due to the change in the toner amount on the developing roll 32 is sent from the regulation blade 41 to the processing device 43, the processing device 43 performs impedance conversion by, for example, a built-in equalizer amplifier. From the specific voltage amount, the toner layer thickness is calculated in light of the relationship between the toner layer thickness and the voltage amount obtained in advance. When the information from the processing device 43 is transmitted to the control device 60, it is determined whether the toner layer thickness is excessive or insufficient, and the supply bias is adjusted according to the result (the duty ratio of the supply bias is set). adjust).
Therefore, the amount of toner supplied to the developing roll 32 can be set to a predetermined amount.

ここで、本実施の形態における規制ブレード41におけるトナー層厚の変化を検出する動作について詳細に説明する。
先ず、規制ブレード41によってトナー層厚の変化が検出されるタイミングとしては、次の例が挙げられる。
(1)画像形成装置の電源がONされたとき。
(2)画像形成装置の電源はONであるが、画像形成動作は停止状態であったところに新たな画像信号(印刷信号)が入力されたとき(新規な印刷ジョブの開始時)。
(3)一連の印刷ジョブが完了した時。
(4)ページ間。
このような場合には、その直前の現像装置30が停止したり、画像形成が終了する際に、トナー回収ロール44によって現像ロール32上からトナーが掻き取られ、その後新たにトナーを供給しない操作がなされる。
すなわち、現像ロール32は回転している状態でトナー供給ロール34への供給バイアス(バイアス電源35によって供給される)が停止され、あるいはトナー供給ロール34の回転のみが停止される。または、供給バイアスが停止され、かつ、トナー供給ロール34の回転も停止される。したがって、規制ブレード41と現像ロール32との間にはトナーがほぼない状態に維持される。
Here, the operation of detecting a change in the toner layer thickness in the regulating blade 41 in the present embodiment will be described in detail.
First, the following example is given as the timing at which the change in the toner layer thickness is detected by the regulating blade 41.
(1) When the power of the image forming apparatus is turned on.
(2) When a new image signal (print signal) is input when the image forming apparatus is powered on but the image forming operation is stopped (at the start of a new print job).
(3) When a series of print jobs is completed.
(4) Between pages.
In such a case, when the developing device 30 immediately before that stops or when the image formation is completed, the toner is collected from the developing roll 32 by the toner collecting roll 44, and then no new toner is supplied. Is made.
That is, the supply bias (supplied by the bias power source 35) to the toner supply roll 34 is stopped while the developing roll 32 is rotating, or only the rotation of the toner supply roll 34 is stopped. Alternatively, the supply bias is stopped and the rotation of the toner supply roll 34 is also stopped. Accordingly, the toner is maintained substantially free from toner between the regulating blade 41 and the developing roll 32.

このような停止状態から、画像形成動作を開始又は継続する場合、トナー供給ロール34から現像ロール32へのトナー供給が開始されると、現像ロール32上に形成されたトナー層によって規制ブレード41が押圧される。
このとき、圧電シート41a(図4参照)の分極電荷の変位(双極子モーメントの変化)によってその変位量に応じた電圧が発生する。この圧電シート41aからの電圧量から処理装置43にてトナー層厚を算出し、制御装置60で供給バイアスを制御することで、現像ロール32上のトナー層厚を所望の値に調整することができる。
尚、圧電シート41aの分極は、安定しているため、長期に亘って安定した出力を得ることができる。また、圧電シート41aにて発生した電圧はインピーダンスが非常に高くなっているため、現像ロール32上のトナーに対する帯電効果はなく、規制ブレード41による摩擦帯電を阻害することもない。
When starting or continuing the image forming operation from such a stopped state, when the toner supply from the toner supply roll 34 to the developing roll 32 is started, the regulating blade 41 is moved by the toner layer formed on the developing roll 32. Pressed.
At this time, a voltage corresponding to the amount of displacement is generated by displacement of the polarization charge (change in dipole moment) of the piezoelectric sheet 41a (see FIG. 4). The toner layer thickness on the developing roll 32 can be adjusted to a desired value by calculating the toner layer thickness in the processing device 43 from the voltage amount from the piezoelectric sheet 41a and controlling the supply bias in the control device 60. it can.
In addition, since the polarization of the piezoelectric sheet 41a is stable, a stable output can be obtained over a long period of time. Further, since the voltage generated in the piezoelectric sheet 41a has a very high impedance, there is no charging effect on the toner on the developing roll 32, and the frictional charging by the regulating blade 41 is not hindered.

本実施の形態では、規制ブレード41として圧電シート41aを使用したので、現像剤層検出装置として従来のような光学的センサを用いる場合の問題点、すなわち、現像ロールの回転振れ精度や円筒度の振れ精度が悪いものを使用した場合に生じるトナー付着量の変化の検出精度低下、高価なセンサを必要とする点、空間的自由度が狭められ、設置時の特別な組立調整を要する点、汚れ付着等による検出精度の低下等について考慮する必要がない。   In the present embodiment, since the piezoelectric sheet 41a is used as the regulating blade 41, there are problems in the case of using a conventional optical sensor as the developer layer detecting device, that is, the rotational deflection accuracy and cylindricity of the developing roll. Decrease in detection accuracy of changes in toner adhesion caused when using products with poor runout accuracy, requiring expensive sensors, narrowing spatial freedom, requiring special assembly adjustments during installation, dirt There is no need to take into account a decrease in detection accuracy due to adhesion or the like.

また、本実施の形態では、規制ブレード41によって、現像ロール32上のトナーの層厚規制と摩擦帯電の双方を行うようにしたが、例えば本実施の形態における規制ブレード41自体に帯電バイアスを印加するようにすれば、規制ブレード41による帯電規制を行うようにすることも可能である。   In the present embodiment, the regulation blade 41 controls both the layer thickness of the toner on the developing roll 32 and the frictional charging. However, for example, a charging bias is applied to the regulation blade 41 itself in the present embodiment. By doing so, it is possible to perform charging regulation by the regulating blade 41.

◎実施の形態2
図6は、本発明が適用された画像形成装置における実施の形態2に係る現像装置30の概要を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態1の現像装置30(図3参照)と略同様に構成されるが、実施の形態1で用いた規制ブレードの代わりに帯電シートを使用している点が異なる。尚、本実施の形態における画像形成装置は実施の形態1と同様の構成のため、ここでは省略し、現像装置30について説明する。また、実施の形態1と同様な構成要素には同様の符号を付し、ここでは詳細な説明は省略する。
Embodiment 2
FIG. 6 shows an outline of the developing device 30 according to the second embodiment in the image forming apparatus to which the present invention is applied. In this figure, the present embodiment is configured in substantially the same manner as the developing device 30 (see FIG. 3) of the first embodiment, but uses a charged sheet instead of the regulating blade used in the first embodiment. Is different. Note that the image forming apparatus according to the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, and is omitted here, and the developing device 30 will be described. In addition, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted here.

本実施の形態では、現像ロール32の対向部位で、現像領域の上流側には、帯電シート45がその一端を現像ハウジング31に支持された支持部材46に固定され、他端は現像ロール32上にて自由端をなして配設されている。
そのため、本実施の形態では、帯電シート45によって、現像ロール32上のトナーを帯電規制するようになっている(尚、帯電シート45によるトナー層の層厚規制は殆ど行われない)。そのため、帯電シート45と現像ロール32との間には、トナーを帯電するための帯電バイアスが印加されるように、帯電シート45にはバイアス電源38が接続されている。
特に、本実施の形態における帯電シート45は、後述するように、この帯電シート45と現像ロール32とのニップ域でのトナー層の静電容量を検出するようになっており、そのため、帯電シート45が現像剤層検出装置の検出接触子となっている。また、物理量可変手段は処理装置43から例えば測定周波数を帯電シート45に送出することで行われ、更に、物理量変化検出手段も処理装置43が兼用するようになっている。そして、処理装置43から制御装置60に情報伝達がなされ、制御装置60によって供給バイアス(バイアス電源35にて印加される)が調整されるようになっている。
尚、本実施の形態では、実施の形態1と異なり、トナー回収ロールは設けられていないことを付記しておく。
In the present embodiment, a charging sheet 45 is fixed to a support member 46 supported at one end of the developing housing 31 on the upstream side of the developing region at a portion facing the developing roll 32, and the other end on the developing roll 32. At a free end.
Therefore, in this embodiment, the charging sheet 45 regulates the charging of the toner on the developing roll 32 (note that the layer thickness of the toner layer is hardly regulated by the charging sheet 45). For this reason, a bias power source 38 is connected between the charging sheet 45 and the developing roll 32 so that a charging bias for charging the toner is applied.
In particular, the charging sheet 45 in the present embodiment detects the electrostatic capacity of the toner layer in the nip region between the charging sheet 45 and the developing roll 32 as described later. 45 is a detection contact of the developer layer detection device. The physical quantity varying means is performed by, for example, sending a measurement frequency from the processing apparatus 43 to the charging sheet 45, and the physical quantity change detecting means is also used by the processing apparatus 43. Then, information is transmitted from the processing device 43 to the control device 60, and the supply bias (applied by the bias power supply 35) is adjusted by the control device 60.
It should be noted that in the present embodiment, unlike the first embodiment, no toner collection roll is provided.

そして、本実施の形態における帯電シート45は、次のように構成されている。
図7に示すように、帯電シート45は、現像ロール32の外周に沿って変形する程度に柔らかいフィルムシートよりなり、トナー層には軽く触れている程度(圧接力1g/cm以下程度)であり、現像ロール32上のトナー層の量を規制する機能は殆ど有していない。
また、このフィルムシートは、現像ロール32側に面した部位には、内部にイオン伝導性物質が分散され、体積抵抗率が1×10Ω・cmに調整された厚さ50μmのPVDFシート45aがあり、反対側には例えば蒸着膜等で形成された電極層45bが形成されている。
ここで、イオン伝導性物質としては、過塩素酸塩(例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム等)や四級アンモニウム塩等が挙げられる。本実施の形態では、イオン伝導性物質を使用することで、例えばカーボンブラックのような電子伝導性物質を使用する場合よりもPVDFシート45a内の分散性が均一になされるようになり、帯電バイアス印加時にトナー全体に亘って一様な帯電電界が印加されるようにもなる。
The charging sheet 45 in the present embodiment is configured as follows.
As shown in FIG. 7, the charging sheet 45 is made of a film sheet that is soft enough to deform along the outer periphery of the developing roll 32, and is only touching the toner layer lightly (pressure contact force is about 1 g / cm or less). In addition, it hardly has a function of regulating the amount of the toner layer on the developing roll 32.
Further, in this film sheet, a PVDF sheet 45a having a thickness of 50 μm in which an ion conductive material is dispersed therein and a volume resistivity is adjusted to 1 × 10 8 Ω · cm at a portion facing the developing roll 32 side. On the opposite side, for example, an electrode layer 45b formed of a vapor deposition film or the like is formed.
Here, examples of the ion conductive material include perchlorates (for example, lithium perchlorate, sodium perchlorate, ammonium perchlorate, etc.), quaternary ammonium salts, and the like. In the present embodiment, by using an ion conductive material, the dispersibility in the PVDF sheet 45a is made more uniform than in the case of using an electron conductive material such as carbon black. When applied, a uniform charging electric field is applied over the entire toner.

本実施の形態において、現像ロール32に帯電シート45の有効幅8cmのものを備え付け、帯電バイアスとして帯電シート45に−600Vを印加して実験したところ、帯電シート45と現像ロール32の対向部位にトナーが侵入する直前のトナー量(トナー供給量に相当)は0.9mg/cm、現像ロール32と帯電シート45とのニップ幅10mm、帯電シート45後のトナー量は0.83mg/cm、帯電量は−22μC/gであった。 In the present embodiment, when the developing roll 32 is provided with a charging sheet 45 having an effective width of 8 cm and -600 V is applied to the charging sheet 45 as a charging bias, an experiment is conducted. The toner amount immediately before the toner enters (corresponding to the toner supply amount) is 0.9 mg / cm 2 , the nip width between the developing roll 32 and the charging sheet 45 is 10 mm, and the toner amount after the charging sheet 45 is 0.83 mg / cm 2. The charge amount was −22 μC / g.

次に、本実施の形態における現像ロール32と帯電シート45間のトナーの静電容量について、図8を用いて説明する。
トナー層の誘電率は、式(11)で求まる。
トナー層を空気とトナー粒子との混合系として扱うと、経験則より式(12)が導かれ、この式に空気中の比誘電率を考慮することで、式(13)が求まるようになる。
次に、トナーの比誘電率については、次のようにして求めた。トナー粒子を0.4mm厚のペレットに成形(成形時の荷重を約29.4Pa(300kgf/cm))し、安藤電気社製のSE−43形の粉体用電極を使用して、YHP社製インピーダンスアナライザ4192Aにて測定周波数100kHzでの測定を行ったところ、求まる比誘電率は3.4となった(このとき、トナーの空隙率は0%と推定される)。
一方、トナー層中のトナー粒子の体積分率を、式(14)にて求めた。このとき、具体的に現像ロール32上のトナー付着量はブックテープによる剥離法で測定し、トナー層厚は顕微鏡による焦点深度を合わせることで測定した。この結果では、付着量が0.3〜1.0mg/cmにおいて、体積分率は約0.46と一定であった。
そして、これらの式(11)〜(14)からトナー層の誘電率としては、式(15)が得られた。
したがって、トナー層厚としては、この誘電率を基に、式(16)にて算出するようにした。
Next, the electrostatic capacity of the toner between the developing roll 32 and the charging sheet 45 in the present embodiment will be described with reference to FIG.
The dielectric constant of the toner layer can be obtained by Expression (11).
When the toner layer is handled as a mixed system of air and toner particles, Equation (12) is derived from an empirical rule, and Equation (13) can be obtained by considering the relative permittivity in the air in this equation. .
Next, the relative dielectric constant of the toner was determined as follows. Toner particles are molded into 0.4 mm-thick pellets (the load during molding is about 29.4 Pa (300 kgf / cm 2 )), and YHP is used with a powder electrode of SE-43 type manufactured by Ando Electric Co., Ltd. When measurement was performed at a measurement frequency of 100 kHz using an impedance analyzer 4192A manufactured by the company, the dielectric constant obtained was 3.4 (at this time, the void ratio of the toner is estimated to be 0%).
On the other hand, the volume fraction of the toner particles in the toner layer was determined by equation (14). At this time, specifically, the toner adhesion amount on the developing roll 32 was measured by a peeling method using a book tape, and the toner layer thickness was measured by adjusting the depth of focus using a microscope. In this result, the volume fraction was constant at about 0.46 when the adhesion amount was 0.3 to 1.0 mg / cm 2 .
From these formulas (11) to (14), formula (15) was obtained as the dielectric constant of the toner layer.
Therefore, the toner layer thickness is calculated by the equation (16) based on this dielectric constant.

このように、本実施の形態では、帯電シート45と現像ロール32との間の静電容量(式(16)のCに相当)を検知することで、予め求めておいたトナー層誘電率と、帯電シート45がトナー層に接する面積(式(16)のSに相当)から容易に測定することができる。
すなわち、現像ロール32と帯電シート45との間の静電容量は、静電容量=(誘電率×面積/厚み)で求まる。トナー層の誘電率は、トナー粒子の占める体積と空隙の体積比率、および、トナー粒子の誘電率(トナーバルクの誘電率)で決まる値であるが、画像形成に使用される付着量範囲(およそ0.3〜1.0mg/cm)においてはほぼ一定であるので、測定される静電容量はトナー層厚みに反比例するようになる。
As described above, in the present exemplary embodiment, by detecting the electrostatic capacitance (corresponding to C in Expression (16)) between the charging sheet 45 and the developing roll 32, the toner layer dielectric constant obtained in advance can be obtained. Further, it can be easily measured from the area where the charging sheet 45 is in contact with the toner layer (corresponding to S in Expression (16)).
That is, the electrostatic capacity between the developing roll 32 and the charging sheet 45 is obtained by electrostatic capacity = (dielectric constant × area / thickness). The dielectric constant of the toner layer is a value determined by the volume ratio of the toner particles to the volume of the voids and the dielectric constant of the toner particles (the dielectric constant of the toner bulk), but the adhesion amount range used for image formation (approximately 0.3 to 1.0 mg / cm 2 ) is substantially constant, and thus the measured capacitance is inversely proportional to the toner layer thickness.

本実施の形態では、バイアス電源35によって印加される供給バイアスによって、トナー供給ロール34から現像ロール32へ供給されたトナーは、帯電シート45によって帯電される。このとき、帯電シート45によって現像ロール32上のトナー層(現像ロール32と帯電シート45に挟まれるトナー層)の静電容量が測定され、処理装置43によってトナー層厚が算出される。
この算出されたトナー層厚に対し、制御装置60にて所定のトナー層厚かどうかの判定を行い、判定された結果に基づいてバイアス電源35を制御するようになる。
このとき、仮に、所望の厚さより厚いと判定されると、供給バイアスのデューティ比を小さくして供給量を低減するようにし、一方、薄いと判定されると、デューティ比を増加させるようにする。このようにして、現像ロール32上の供給トナー量を制御することで、現像ロール32上に所定のトナー量を維持することが可能になり、均一で安定した現像条件を確保することができるようになる。
In the present embodiment, the toner supplied from the toner supply roll 34 to the developing roll 32 by the supply bias applied by the bias power supply 35 is charged by the charging sheet 45. At this time, the electrostatic capacity of the toner layer on the developing roll 32 (the toner layer sandwiched between the developing roll 32 and the charging sheet 45) is measured by the charging sheet 45, and the toner layer thickness is calculated by the processing device 43.
The controller 60 determines whether or not the calculated toner layer thickness has a predetermined toner layer thickness, and controls the bias power source 35 based on the determined result.
At this time, if it is determined that the thickness is greater than the desired thickness, the supply ratio is decreased by decreasing the duty ratio of the supply bias, while if it is determined to be thin, the duty ratio is increased. . In this way, by controlling the amount of toner supplied on the developing roll 32, it becomes possible to maintain a predetermined amount of toner on the developing roll 32, and to ensure uniform and stable development conditions. become.

そのため、温湿度等の環境変動によりトナー供給量が変動した場合においても、速やかにトナー供給量を変更することができ、現像ロール32上のトナー層厚を一定に保つことができるようになる。
また、現像ロール32の表面性等が長期の使用によって変化して、トナー付着量が変動したとしても、同様にその変動を検知することが可能になり、トナー層厚を一定に保つことが可能になる。
For this reason, even when the toner supply amount fluctuates due to environmental fluctuations such as temperature and humidity, the toner supply amount can be quickly changed, and the toner layer thickness on the developing roll 32 can be kept constant.
Further, even if the surface property of the developing roll 32 changes due to long-term use and the toner adhesion amount fluctuates, the fluctuation can be detected in the same manner, and the toner layer thickness can be kept constant. become.

本実施の形態において静電容量を測定する場合、測定信号としては1kHz、Vpp1Vの交流電圧を処理装置43から供給することで行った。また、帯電シート45は帯電バイアスが印加されていない場合にはトナー層から浮き上がり易いため、静電容量の測定は、現像ロール32が回転しており、帯電シート45に−600Vの帯電バイアス(現像ロール32に対し)が印加され、帯電シート45が現像ロール32側に吸引されている条件下で測定するようにした。   In the present embodiment, when the capacitance is measured, the measurement signal is supplied by supplying from the processing device 43 an alternating voltage of 1 kHz and Vpp1V. In addition, since the charging sheet 45 is easily lifted from the toner layer when no charging bias is applied, the electrostatic capacity is measured by the developing roller 32 rotating and the charging sheet 45 being charged with a −600 V charging bias (development). Is applied to the roll 32, and the measurement is performed under the condition that the charging sheet 45 is sucked to the developing roll 32 side.

本実施の形態では、帯電シート45にトナー汚れが付着した場合に特に何も対応策を施さない態様を示したが、更に、次のようにしてトナー汚れをクリーニングすることで、帯電シート45がリフレッシュされ、一層安定した測定ができるようになる。
すなわち、ある期間に帯電シート45をリフレッシュするリフレッシュバイアスとして、現像ロール32の電位に対し、直流に交流を重畳したバイアスを印加する。これにより、帯電シート45に付着していた正帯電(逆極性)トナーが帯電シート45から剥離されるようになる。これらの一連のメカニズムについては次のように推測される。
In the present embodiment, there has been shown a mode in which no countermeasure is taken in particular when toner contamination adheres to the charging sheet 45. Further, the charging sheet 45 is cleaned by cleaning the toner contamination as follows. Refreshed and more stable measurement is possible.
That is, as a refresh bias for refreshing the charging sheet 45 during a certain period, a bias in which an alternating current is superimposed on a direct current is applied to the potential of the developing roll 32. As a result, the positively charged (reverse polarity) toner adhering to the charging sheet 45 is peeled off from the charging sheet 45. The series of these mechanisms is presumed as follows.

画像形成時に、画像形成領域に対応したトナー層が帯電シート45を通過する際には、図9(a)に示すように、トナー層を挟んで帯電シート45側をマイナス、現像ロール32側をプラスとする帯電バイアスが印加される。
このとき、有効な帯電がなされるためには、帯電バイアスによる放電が行われ、大気中で電離した放電電荷のうち、負電荷は電界作用により現像ロール32側へ移動し、現像ロール32表面側のトナー粒子に付着してトナーを帯電させる(負帯電)。この負帯電したトナーは、現像ロール32側に鏡像力によって一層付着し、現像領域に供されるようになる。尚、電離した負電荷の一部は、現像ロール32にも到達する。
一方、電離した正電荷は、帯電シート45側のトナー粒子に付着してこのトナーを逆極性の正極性に帯電させるようになる。この正帯電したトナーは、帯電シート45に鏡像力により付着/蓄積してしまうようになる。尚、電離した正電荷の一部は帯電シート45に直接到達するものもある。
When the toner layer corresponding to the image forming area passes through the charging sheet 45 during image formation, as shown in FIG. 9A, the charging sheet 45 side is minus and the developing roll 32 side is sandwiched between the toner layers. A positive charging bias is applied.
At this time, in order to perform effective charging, discharge by a charging bias is performed, and among the discharge charges ionized in the atmosphere, the negative charge moves to the developing roll 32 side by the electric field action, and the developing roll 32 surface side The toner adheres to the toner particles to charge the toner (negative charge). The negatively charged toner further adheres to the developing roll 32 side by the mirror image force and is supplied to the developing area. Part of the negatively charged negative ions reaches the developing roll 32 as well.
On the other hand, the ionized positive charge adheres to the toner particles on the charging sheet 45 side and charges the toner to the positive polarity of the reverse polarity. The positively charged toner adheres / accumulates on the charging sheet 45 due to a mirror image force. Note that some of the positively charged positive ions may reach the charging sheet 45 directly.

次に、リフレッシュモードとして、非画像形成領域(画像が形成されない期間に相当)に対応したトナー層が帯電シート45を通過しているときに、図9(b)に示すように、直流に交流が重畳されたリフレッシュバイアスを帯電シート45と現像ロール32の間に印加する。このとき、具体的な交流条件としては、周波数2kHz、500Vppが挙げられる。
そして、この場合、放電により発生した放電電荷のうち負電荷は、リフレッシュバイアスによる電界作用により、帯電シート45側へ移動し、付着している逆極性トナー(正極性に帯電されている)に付着して、その正電荷を除電するようになる。この除電されたトナー粒子は、現像ロール32との摺擦力によって帯電シート45から剥離され、搬送されて現像器に回収されるようになる。尚、リフレッシュバイアスとして直流電界のみでも除電機能を有するが、より均一な除電作用と剥離を達成するため交流が重畳されている方が好ましい。
尚、一部のトナーは負極性側に一層帯電され、帯電シート45側に再付着するトナー粒子が負極性となる場合もある。しかしながら、この負極性に帯電したトナーは、リフレッシュモードが終了すると帯電シート45から剥離される(帯電バイアスによって剥離されるようになる)。尚、電離した負電荷の一部は帯電シート45にも到達する。
一方、電離した正電荷は、現像ロール32側のトナー粒子に付着してこのトナーを逆極性の正極性に帯電させるようになる。この正帯電したトナーは、現像ロール32に鏡像力により付着し、トナー供給ロール34(図6参照)によって回収される。尚、電離した正電荷の一部は、現像ロール32に到達するものもある。
Next, as a refresh mode, when a toner layer corresponding to a non-image forming region (corresponding to a period during which no image is formed) passes through the charging sheet 45, as shown in FIG. Is applied between the charging sheet 45 and the developing roll 32. At this time, specific AC conditions include a frequency of 2 kHz and 500 Vpp.
In this case, of the discharge charges generated by the discharge, the negative charge moves to the charging sheet 45 side by the electric field effect due to the refresh bias and adheres to the attached reverse polarity toner (charged to the positive polarity). As a result, the positive charge is removed. The discharged toner particles are peeled off from the charged sheet 45 by the rubbing force with the developing roll 32, conveyed, and collected by the developing device. In addition, although it has a static elimination function only with a DC electric field as a refresh bias, it is preferable that an alternating current is superimposed in order to achieve a more uniform static elimination action and peeling.
Some toner is further charged to the negative polarity side, and toner particles that re-adhere to the charging sheet 45 side may be negative. However, the negatively charged toner is peeled off from the charging sheet 45 when the refresh mode ends (becomes peeled off by the charging bias). Note that a part of the ionized negative charge also reaches the charging sheet 45.
On the other hand, the ionized positive charge adheres to the toner particles on the developing roll 32 side and charges the toner to the positive polarity of the reverse polarity. The positively charged toner adheres to the developing roll 32 with a mirror image force and is collected by the toner supply roll 34 (see FIG. 6). In addition, some of the positively charged positive ions may reach the developing roll 32.

次に、リフレッシュモード時の現像バイアスについて述べる。
リフレッシュモードでは、現像ロール32上に形成されたトナー層は逆極性の正電荷若しくはゼロ電荷を保有しながら現像領域を通過し、トナー供給ロール34にて回収される。したがって、現像領域では、非画像形成領域の電位に設定されている感光体21と対向する現像ロール32には、正電荷又はゼロ電荷に近いトナーがかぶりを発生しないように現像バイアスを印加しておく必要がある。
例えば、接触現像(現像ロール32を感光体21に接触させる態様)を例にすると、均一に−600Vに帯電された非画像形成領域を感光体21表面が保持して回転する場合、リフレッシュモードでの帯電シート45を通過したトナーが現像領域を通過する際には、現像ロール32側には−750Vの現像バイアスを印加するようにすればよい。また、それ以外の時間帯には、現像バイアスとして−300Vを印加するようにすればよい。尚、帯電シート45には、現像ロール32の電位に重畳されたものが与えられる。
Next, the developing bias in the refresh mode will be described.
In the refresh mode, the toner layer formed on the developing roll 32 passes through the developing area while having a positive charge or a zero charge having a reverse polarity, and is collected by the toner supply roll 34. Accordingly, in the developing area, a developing bias is applied to the developing roll 32 facing the photosensitive member 21 set to the potential of the non-image forming area so that toner near positive charge or zero charge does not cause fogging. It is necessary to keep.
For example, in the case of contact development (a mode in which the developing roll 32 is brought into contact with the photosensitive member 21), when the surface of the photosensitive member 21 holds and rotates a non-image forming region uniformly charged to −600 V, the refresh mode is used. When the toner that has passed through the charging sheet 45 passes through the developing region, a developing bias of −750 V may be applied to the developing roll 32 side. In other time zones, −300 V may be applied as the developing bias. Note that the charging sheet 45 is provided with a potential superimposed on the potential of the developing roll 32.

このように、本実施の形態にリフレッシュモードでの動作を加えることで、帯電シート45へのトナー付着を考慮する必要がなくなり、長期に亘って安定した帯電制御が可能になり、また、安定したトナー層の静電容量の測定ができるようになる。   As described above, by adding an operation in the refresh mode to the present embodiment, it is not necessary to consider the toner adhesion to the charging sheet 45, and stable charging control can be performed over a long period of time. The electrostatic capacity of the toner layer can be measured.

更にまた、リフレッシュモードを実施するタイミングについては、非画像形成領域であればいつ行っても差し支えないが、連続印刷時にはトナーの適正帯電を維持する観点から各ページ間で行うことが好ましい。あるいはまた、少なくとも印字開始1枚目の画像形成前に数秒間程度実施することが好ましい。
例えば、現像ロール32の外径がφ15mm、周速が220mm/secであれば、1秒間に現像ロール32は5周するので、数秒間行うことで、数十周のリフレッシュ時間が確保されるようになり、十分なリフレッシュがなされるようになる。ちなみに、逆極性トナーを帯電シート45から剥離清掃するには、少なくとも現像ロール32が1周する程度の時間があればよく、このことからも上述の方法で十分なリフレッシュがなされる。
尚、印刷ジョブ終了後にもリフレッシュモードを実行する方が一層好ましいことは云うまでもない。
Furthermore, the timing at which the refresh mode is performed can be performed at any time as long as it is a non-image forming region, but it is preferably performed between pages from the viewpoint of maintaining proper toner charging during continuous printing. Alternatively, it is preferable to carry out at least several seconds before the image formation of the first sheet at the start of printing.
For example, if the outer diameter of the developing roll 32 is φ15 mm and the peripheral speed is 220 mm / sec, the developing roll 32 makes five turns per second, so that a refresh time of several tens of turns can be ensured by performing several seconds. And sufficient refreshing is performed. Incidentally, in order to peel and clean the reverse polarity toner from the charging sheet 45, it is sufficient to have at least the time required for the developing roll 32 to make one round, and for this reason, sufficient refreshing is performed by the above-described method.
Needless to say, it is more preferable to execute the refresh mode even after the print job is completed.

このように、帯電シート45にリフレッシュ機能を追加するようにすれば、帯電シート45によるトナーの帯電規制動作、トナー量の変化量検出動作を一層安定させることができ、長期に亘って安定した現像が実施できるようになる。
本実施の形態では、帯電シート45に帯電バイアスとして定電圧制御を行う態様を示したが、これに限らず、定電流制御を行うようにすれば、帯電シート45によるトナーへの帯電規制効果がより正確に制御でき、トナーへの安定した帯電付与がなされるようになる。同様に、リフレッシュモード時においても帯電シート45に直流定電流を付加するようにすれば、一層リフレッシュ性能が発揮できるようになる。
As described above, if the refresh function is added to the charging sheet 45, the charging regulation operation of the toner by the charging sheet 45 and the toner amount change detection operation can be further stabilized, and stable development over a long period of time. Can be implemented.
In the present embodiment, a mode in which constant voltage control is performed as a charging bias on the charging sheet 45 has been described. The toner can be more accurately controlled and can be stably charged to the toner. Similarly, refresh performance can be further improved by applying a DC constant current to the charging sheet 45 even in the refresh mode.

ところで、帯電シート45にトナーが付着してしまう現象については、次の場合に顕著に現れる。すなわち、帯電シート45が現像ロール32と形成しているニップ幅が3mm以上で線圧が20g/cm以下の時であり、これは、低い圧接力でトナー層に接触させていると、鏡像力で付着してしまう逆極性トナーを、現像ロール32とその上に積層されたトナーの摺擦力やせん断力にて剥ぎ取ってしまう作用が機能しないことによるものと想定される。   By the way, the phenomenon in which the toner adheres to the charging sheet 45 appears prominently in the following cases. That is, when the nip width formed by the charging sheet 45 with the developing roll 32 is 3 mm or more and the linear pressure is 20 g / cm or less, this is a mirror image force when the toner layer is brought into contact with a low pressure contact force. It is assumed that the reverse polarity toner adhering to the toner is peeled off by the rubbing force or shearing force of the developing roll 32 and the toner laminated on the developing roll 32 does not function.

本実施の形態では、帯電シート45にリフレッシュ機能を付加する例を示したが、前述した実施の形態1においてもリフレッシュ機能を付加することが可能で、この場合にも、規制ブレード41(図3参照)に同様のリフレッシュバイアスを付加するようにすればよいことは云うまでもない。   In the present embodiment, an example in which the refresh function is added to the charging sheet 45 has been described. However, the refresh function can be added also in the above-described first embodiment, and also in this case, the regulating blade 41 (FIG. 3). It goes without saying that a similar refresh bias may be added to the reference).

本実施例は、実施の形態1の構成にて、供給バイアスのデューティ比を変えたときの現像ロール上に供給されたトナー薄層のトナー供給量及びトナー層表面電位を測定したものである。
また、現像ロールは直径30mmのSUSロールで周速を220mm/sec、トナー供給ロールは直径20mmのSUSロールで周速を440mm/sec、現像ロールとトナー供給ロールとのギャップを100μmとした。
そして、現像ロールとトナー供給ロールの間へ印加する供給バイアスとしては、図5の電圧波形で、ピーク間電圧Vppが1.5kV、1周期が0.5msecとなるように調整した。また、帯電シートには、帯電バイアスとして現像ロールの軸方向有効長8cm当たり−10μAとなるように、定電流を付加した(これにより、トナー帯電量は約−30μC/gとなる)。
In this example, the toner supply amount and the toner layer surface potential of the thin toner layer supplied onto the developing roll when the duty ratio of the supply bias is changed in the configuration of the first embodiment are measured.
The developing roll was a SUS roll with a diameter of 30 mm, the peripheral speed was 220 mm / sec, the toner supply roll was a SUS roll with a diameter of 20 mm, the peripheral speed was 440 mm / sec, and the gap between the developing roll and the toner supply roll was 100 μm.
The supply bias applied between the developing roll and the toner supply roll was adjusted so that the peak-to-peak voltage Vpp was 1.5 kV and the period was 0.5 msec in the voltage waveform of FIG. In addition, a constant current was applied to the charging sheet so that the charging bias was −10 μA per 8 cm effective length in the axial direction of the developing roll (the toner charge amount was about −30 μC / g).

結果は、図10に示すように、トナー供給量はデューティ比に比例して増加する傾向が確認された。また、トナー層表面電位は、デューティ比0.6程度までは0〜5V程度であったが、それを超えると急激に変化し、トナー層の表面電位(絶対値)が増加する傾向が確認された。
本実施例では、トナー供給時にトナーに対する積極的な摩擦力は加えておらず、トナーの帯電量はかなり小さいものと推測され、結果もそれを反映したものであった。
この結果から、現像ロールでのトナー供給量(トナー付着量に相当)を6〜14g/m(0.6〜1.4mg/cm)程度と薄層にした場合には、トナー層表面電位は0〜+5V程度と小さくなることから、このような薄層のトナー層を供給することで、供給されたトナーは殆ど帯電していないレベルと判断して差し支えないことが確認された。また、トナー供給量が14g/mを超えると、トナー層厚が厚くなることも手伝って、トナー層表面電位(絶対値)が急に大きくなり、帯電時への影響が懸念されるようになる。
As a result, as shown in FIG. 10, it was confirmed that the toner supply amount tends to increase in proportion to the duty ratio. The toner layer surface potential was about 0 to 5 V until the duty ratio was about 0.6. However, when the toner layer surface potential was exceeded, the toner layer surface potential changed rapidly, and the toner layer surface potential (absolute value) tended to increase. It was.
In this embodiment, no positive frictional force was applied to the toner when the toner was supplied, and the charge amount of the toner was estimated to be quite small, and the result also reflected this.
From this result, when the toner supply amount (corresponding to the toner adhesion amount) on the developing roll is made as thin as about 6 to 14 g / m 2 (0.6 to 1.4 mg / cm 2 ), the surface of the toner layer Since the potential is as low as about 0 to +5 V, it was confirmed that supplying such a thin toner layer may determine that the supplied toner is almost uncharged. Further, when the toner supply amount exceeds 14 g / m 2 , the toner layer surface potential (absolute value) suddenly increases due to the increase in the toner layer thickness, and there is a concern about the influence on charging. Become.

そして、特に、トナー供給量を10g/m以下にすることで、トナー層表面電位も小さく確保され、帯電時の均一な帯電制御が一層可能になり、トナーへのストレスも一層低減させることができることが理解される。
更に、本実施例では、トナー層表面電位が10V(具体的には−10V)の状態でも、トナーの帯電制御、画質について評価を行い、この状態であっても均一な帯電がなされることを確認した。
その後、更に、現像ロールとトナー供給ロールとのギャップを50〜400μmとして、上記と同様の評価を行ったところ、同様の効果が得られることが確認された。
以上のことから、本件によれば、十分均一なトナー薄層が形成され、その後の均一な帯電制御が可能であり、トナーへのストレス付与も小さいことが確認された。
In particular, when the toner supply amount is 10 g / m 2 or less, the surface potential of the toner layer is kept small, uniform charge control at the time of charging is further possible, and stress on the toner can be further reduced. It is understood that it can be done.
Further, in this embodiment, even when the toner layer surface potential is 10 V (specifically, −10 V), the toner charge control and the image quality are evaluated, and even in this state, uniform charging is performed. confirmed.
Thereafter, when the same evaluation as described above was performed with the gap between the developing roll and the toner supply roll being 50 to 400 μm, it was confirmed that the same effect was obtained.
From the above, according to the present case, it was confirmed that a sufficiently uniform toner thin layer was formed, the subsequent uniform charge control was possible, and the application of stress to the toner was small.

本発明に係る現像剤検出装置の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the developer detection apparatus which concerns on this invention. 本発明が適用された実施の形態1の画像形成装置を示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an image forming apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied. 実施の形態1の現像装置を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a developing device according to the first embodiment. 実施の形態1の規制ブレードを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a regulation blade according to the first embodiment. 実施の形態1の供給バイアスの波形を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a supply bias waveform according to the first embodiment. 実施の形態2に係る現像装置の概要を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an overview of a developing device according to a second embodiment. 実施の形態2の帯電シートを示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a charging sheet according to a second embodiment. 実施の形態2の静電容量を算出する計算式の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a calculation formula for calculating a capacitance according to the second embodiment. リフレッシュモードの作用を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect | action of refresh mode. 実施例の結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of an Example. 従来の現像剤検出装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conventional developer detection apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…現像剤担持体,2…検出接触子,3…物理量可変手段,4…物理量変化検出手段,G…現像剤   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Developer carrying body, 2 ... Detection contact, 3 ... Physical quantity variable means, 4 ... Physical quantity change detection means, G ... Developer

Claims (5)

表面に現像剤が担持搬送される現像剤担持体上の現像剤層の層厚を検出する現像剤層検出装置において、
前記現像剤担持体上の現像剤層に接触し且つ現像剤層の層厚変化に追従すると共に、厚み方向に圧電性を有する圧電材料が用いられたシート状部材によって構成される検出接触子と、
この検出接触子の追従変化を予め決められた物理量としての電圧量の変化に対応させる物理量可変手段と、
この物理量可変手段による物理量変化に基づいて前記現像剤層の層厚を検出する物理量変化検出手段とを備え
前記検出接触子は、前記現像剤担持体上の現像剤に対し層厚規制及び摩擦帯電するものであることを特徴とする現像剤層検出装置。
In the developer layer detection device for detecting the layer thickness of the developer layer on the developer carrier on which the developer is carried and conveyed on the surface,
A detection contact configured by a sheet-like member that is in contact with the developer layer on the developer carrying member and follows a change in the layer thickness of the developer layer and uses a piezoelectric material having piezoelectricity in the thickness direction ; ,
A physical quantity varying means to correspond to the amount of voltage change as a physical quantity that has been predetermined to follow the change of the detection contacts,
And a physical quantity change detection means for detecting a thickness of the developer layer on the basis of the physical quantity change due to the physical quantity changing means,
It said detection contact, the developer carrying member of the developer the developer layer detecting apparatus according to claim der Rukoto which the layer thickness regulating and triboelectrification relative.
表面に現像剤が担持搬送される現像剤担持体上の現像剤層の層厚を検出する現像剤層検出装置において、
前記現像剤担持体上の現像剤層に接触し且つ現像剤層の層厚変化に追従すると共に、前記現像剤担持体との間に挟持された現像剤の静電容量が検出可能な導電材料を用いたシート状部材によって構成される検出接触子と、
この検出接触子の追従変化を予め決められた物理量としての静電容量の変化に対応させる物理量可変手段と、
この物理量可変手段による物理量変化に基づいて前記現像剤層の層厚を検出する物理量変化検出手段と
前記現像剤担持体と前記検出接触子との間に位置する現像剤を帯電するために前記両者間に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加手段と、
前記検出接触子に付着した前記帯電バイアスによる帯電極性とは逆極性に帯電した現像剤をリフレッシュするために、前記現像剤担持体と前記検出接触子との間に前記逆極性に帯電した現像剤が除電可能な除電バイアスを印加する除電バイアス印加手段と、
を備えることを特徴とする現像剤層検出装置。
In the developer layer detection device for detecting the layer thickness of the developer layer on the developer carrier on which the developer is carried and conveyed on the surface,
A conductive material that contacts the developer layer on the developer carrying member and follows a change in the layer thickness of the developer layer and can detect the electrostatic capacity of the developer sandwiched between the developer carrying member A detection contact constituted by a sheet-like member using ,
A physical quantity varying means to correspond to the change in capacitance as a physical quantity predetermined tracking changes in the detection contacts,
A physical quantity change detecting means for detecting a layer thickness of the developer layer based on a physical quantity change by the physical quantity varying means ;
Charging bias applying means for applying a charging bias between the developer carrying member and the detection contact for charging the developer positioned between the developer carrying member and the detection contact;
In order to refresh the developer charged to the opposite polarity to the charged polarity by the charging bias attached to the detection contact, the developer charged to the opposite polarity between the developer carrying member and the detection contact A neutralizing bias applying means for applying a neutralizing bias capable of neutralizing,
A developer layer detection apparatus comprising:
静電潜像が担持される像担持体に対向し且つ回転可能で表面に現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
この現像剤担持体と前記像担持体との対向部位より前記現像剤担持体の回転方向上流側位置に設けられ且つ現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材より前記現像剤担持体の回転方向下流側で且つ前記像担持体との対向部位より上流側位置に設けられる請求項1又は2に記載の現像剤層検出装置と
を備えることを特徴とする現像装置。
A developer carrying member that is opposed to an image carrier on which an electrostatic latent image is carried and is rotatable and carries a developer on the surface;
A developer supply member that is provided at a position upstream of the developer carrying member in the rotational direction of the developer carrying member and the image carrying member, and that supplies the developer to the developer carrying member;
A developer layer detecting apparatus according to claim 1 or 2 provided upstream position than the counter portion between and the image bearing member at a downstream side in the rotational direction of the developer carrier from said developer supply member,
A developing device comprising:
請求項3記載の現像装置において、The developing device according to claim 3.
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間に設けられ且つ前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤を供給するために供給バイアスを印加する供給バイアス印加手段と、A supply bias applying means that is provided between the developer carrier and the developer supply member and applies a supply bias to supply the developer from the developer supply member to the developer carrier;
前記現像剤層検出装置によって検出される現像剤層の層厚が予め決められた層厚になるように前記供給バイアスを制御する供給バイアス制御手段と、Supply bias control means for controlling the supply bias so that the layer thickness of the developer layer detected by the developer layer detection device becomes a predetermined layer thickness;
を備えることを特徴とする現像装置。A developing device comprising:
静電潜像が担持される像担持体と、
この像担持体上の静電潜像を現像する請求項3又は4に記載の現像装置と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
An image carrier on which an electrostatic latent image is carried;
The developing device according to claim 3 or 4, wherein the electrostatic latent image on the image carrier is developed .
An image forming apparatus comprising:
JP2005241873A 2005-08-23 2005-08-23 Developer layer detecting device, developing device and image forming device using the same Expired - Fee Related JP4736626B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005241873A JP4736626B2 (en) 2005-08-23 2005-08-23 Developer layer detecting device, developing device and image forming device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005241873A JP4736626B2 (en) 2005-08-23 2005-08-23 Developer layer detecting device, developing device and image forming device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007057719A JP2007057719A (en) 2007-03-08
JP4736626B2 true JP4736626B2 (en) 2011-07-27

Family

ID=37921298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005241873A Expired - Fee Related JP4736626B2 (en) 2005-08-23 2005-08-23 Developer layer detecting device, developing device and image forming device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4736626B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04330471A (en) * 1991-02-19 1992-11-18 Ricoh Co Ltd Developing device
JPH0815975A (en) * 1994-06-30 1996-01-19 Canon Inc Image forming device and process cartridge
JPH08114977A (en) * 1994-10-17 1996-05-07 Canon Inc Developing method and device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04330471A (en) * 1991-02-19 1992-11-18 Ricoh Co Ltd Developing device
JPH0815975A (en) * 1994-06-30 1996-01-19 Canon Inc Image forming device and process cartridge
JPH08114977A (en) * 1994-10-17 1996-05-07 Canon Inc Developing method and device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007057719A (en) 2007-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8107872B2 (en) Image forming apparatus and process cartridge
US8831452B2 (en) Image forming apparatus with transfer voltage detection
US10509355B2 (en) Image forming apparatus
KR19990083280A (en) Image forming device
JP4784203B2 (en) Developing device and image forming apparatus using the same
US20120269534A1 (en) Image forming apparatus
US6173144B1 (en) Image forming apparatus which supplies image bearing member with electrically conductive particles during development
WO2014077416A1 (en) Image-forming apparatus
JP5677068B2 (en) Charging member and image forming apparatus
US20150125166A1 (en) Developer container, developing apparatus, process cartridge and image forming apparatus
JP2007121939A (en) Electrophotographic image forming apparatus
JP4736626B2 (en) Developer layer detecting device, developing device and image forming device using the same
JP3599187B2 (en) Image forming device
JP2002174944A (en) Image forming device
JP3203779B2 (en) Image forming device
JP4090894B2 (en) Developing device and image forming apparatus having the same
JP2004170827A (en) Development device for image forming apparatus
JPH10307459A (en) Method and device for electrification, image forming device and process cartridge
JP4649966B2 (en) Developing device and image forming apparatus using the same
JP4904754B2 (en) Developing device and image forming apparatus using the same
JP4701661B2 (en) Developing device and image forming apparatus using the same
JP4774863B2 (en) Developing device and image forming apparatus using the same
JP2006195182A (en) Developing apparatus and image forming apparatus using same
JP2017040728A (en) Image forming apparatus
JP6269567B2 (en) Image forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080522

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110111

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110308

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110418

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees