JP2010145490A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of stabilizing charging property of carrier over a long term. <P>SOLUTION: The image forming apparatus contains a developing device comprising: a developer composed of toner and carrier charged in different polarities due to mutual frictional contact and charging particles which are supplied while being releasably retained on the surface of the toner, are separated from the surface of the toner, thereafter, are retained on the surface of the carrier and, then, charges the toner due to frictional contact with the toner; and a first electric field-forming means which forms a vibrating electric field between a conveyance roller for conveying the developer and a developing roller facing the conveyance roller. An electric control means for controlling an operation of the first electric field-forming means controls the operation of the first electric field-forming means so as to change at least one of A.C. peak-to-peak voltage of vibrational electric field, A.C. voltage duty ratio and D.C. voltage based on a toner charging amount detected by prescribed printed sheet number. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine of these.

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式とが知られている。   Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, as a developing method for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier, a one-component developing method using only toner as a main component of a developer, and developing A two-component development system using a toner and a carrier as main components of the agent is known.

一成分現像方式では、一般に、現像ローラと現像ローラに押圧して設けられた規制板との間の規制部にトナーを通過させることでトナーを摩擦帯電するとともに所望厚みのトナー層を現像ローラ外周面に保持させることができるため、現像装置の構成簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。しかしながら、一成分現像方式では、規制部で受ける強いストレスによってトナーの劣化が促進され、トナーの帯電量が耐久とともに減少しやすく、また、規制板表面や現像ローラ表面がトナーや他の外添剤によって汚染されることでトナーへの電荷付与性が減少し、かぶり等の問題を引き起こすため、現像装置の寿命が比較的短くなる。   In the one-component development method, generally, the toner is frictionally charged by passing the toner through a regulating portion between the developing roller and a regulating plate provided by pressing against the developing roller, and a toner layer having a desired thickness is formed on the outer periphery of the developing roller. Since it can be held on the surface, it is advantageous in terms of simplification of configuration, size reduction, and cost reduction of the developing device. However, in the one-component development method, the deterioration of the toner is promoted by the strong stress received in the regulating portion, and the toner charge amount is likely to decrease with durability, and the surface of the regulating plate and the developing roller are in contact with the toner and other external additives. Contamination causes a reduction in charge imparting property to the toner and causes problems such as fogging, so that the life of the developing device becomes relatively short.

これに対し、二成分現像方式は、トナーをキャリアとの混合・攪拌による摩擦接触により帯電させるため、トナーが受けるストレスが小さく、トナー劣化の面で有利である。また、トナーへの電荷付与部材であるキャリアも、その表面積がトナー粒子に比べて大きいため、トナーや他の外添剤による汚染に対しても相対的に強く、現像剤の長寿命化に有利である。しかしながら、二成分現像方式においても、長期間の使用により、キャリアがトナーや他の外添剤によって次第に汚染され、トナーの帯電量が減少し、かぶり等の問題を引き起こし得る。   On the other hand, the two-component development method is advantageous in terms of toner deterioration because the toner is charged by frictional contact by mixing and stirring with the carrier, so that the stress received by the toner is small. In addition, since the carrier, which is a charge imparting member to the toner, has a surface area larger than that of the toner particles, it is relatively resistant to contamination by toner and other external additives, and is advantageous in extending the life of the developer. It is. However, even in the two-component development method, the carrier is gradually contaminated with toner and other external additives due to long-term use, and the charge amount of the toner is reduced, which may cause problems such as fogging.

前記一成分現像方式及び二成分現像方式における前述した問題を解消する現像方式として、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を摩擦接触によりトナー帯電した後、磁極体を内包した搬送ローラ上にこの現像剤を磁気ブラシ状態で保持させながらその回転によって現像ローラに対向する領域に搬送し、この領域に形成された電界の作用によって搬送ローラに保持されている現像剤からトナーだけを現像ローラに供給して現像ローラ上にトナー層を形成し、このトナー層を現像ローラの回転によって像担持体との対向する領域に搬送し、この領域に形成された電界の作用によって現像ローラに保持されたトナーを像担持体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像する、所謂ハイブリッド現像方式が知られている（例えば、特許文献１参照)。   As a developing method for solving the above-mentioned problems in the one-component developing method and the two-component developing method, a two-component developer composed of a toner and a carrier is charged with toner by frictional contact, and then this is placed on a conveying roller including a magnetic pole body. While the developer is held in a magnetic brush state, the developer is transported to a region facing the developing roller by rotation, and only the toner is supplied to the developing roller from the developer held on the transport roller by the action of the electric field formed in this region. Then, a toner layer is formed on the developing roller, and the toner layer is transported to a region facing the image carrier by rotation of the developing roller, and the toner held on the developing roller by the action of the electric field formed in this region. A so-called hybrid development method is known in which a toner is developed by flying an electrostatic latent image formed on an image carrier (see, for example, Patent Document 1). ).

ハイブリッド現像方式によれば、二成分現像剤の摩擦接触によってトナーの帯電が行われるため、トナーの劣化が抑制され、十分なトナー帯電量を確保でき、また、搬送ローラから現像ローラへのトナーの供給が電界によって行われるため、現像ローラに逆極性に帯電したトナーが供給されることがないので、像担持体上の非画像部へのトナー付着がなく、かぶりの発生が防止される。また、現像ローラにはトナーしか供給されないので、キャリアの像担持体ヘの付着も防止される。   According to the hybrid development method, the toner is charged by frictional contact of the two-component developer, so that the deterioration of the toner is suppressed, a sufficient toner charge amount can be secured, and the toner from the conveyance roller to the development roller can be secured. Since the supply is performed by an electric field, the toner charged with the reverse polarity is not supplied to the developing roller, so that the toner does not adhere to the non-image portion on the image carrier and the occurrence of fog is prevented. In addition, since only the toner is supplied to the developing roller, adhesion of the carrier to the image carrier is also prevented.

しかしながら、ハイブリッド現像方式を備えた現像装置においても、長期間の使用により、トナーや他の外添剤によって次第にキャリアの荷電性が減少することとなる。これに対し、ハイブリッド現像方式を備えた現像装置におけるキャリアの荷電性の減少を抑制するものとして、例えば特許文献２には、トナーとキャリアとを含み、相互の摩擦接触によってトナーが第１の極性に帯電すると共にキャリアが第１の極性とは異なる第２の極性に帯電する現像剤に、トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され、トナーの表面から分離した後にキャリアの表面に保持されるとトナーとの摩擦接触によってトナーを第１の極性に帯電する荷電粒子を加えた現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置が開示されている。   However, even in a developing device equipped with a hybrid developing system, the chargeability of the carrier gradually decreases due to toner and other external additives after long-term use. On the other hand, as a device that suppresses a decrease in the chargeability of the carrier in the developing device equipped with the hybrid developing method, for example, Patent Document 2 includes a toner and a carrier, and the toner has a first polarity by mutual frictional contact. Is supplied to the developer in which the carrier is charged to a second polarity different from the first polarity while being releasably held on the surface of the toner and separated from the toner surface. There is disclosed an image forming apparatus including a developing device using a developer to which charged particles are added to charge toner to a first polarity by frictional contact with the toner.

前記画像形成装置では、摩擦接触によって帯電されたトナーとキャリアとが搬送ローラに保持され、この搬送ローラに保持されたトナーが搬送ローラと現像ローラとの間に形成された電界によって現像ローラへ移動する際に、搬送ローラから現像ローラへ移動するトナーの表面に保持された荷電粒子がトナーの表面から分離され、分離された荷電粒子がキャリアとの間に作用するストレスによってキャリアの表面に固定化されてトナーを帯電するので、キャリアがトナーや他の外添剤によって汚染されても、荷電粒子がキャリアの荷電性の減少を補うことにより、キャリアの荷電性が減少することを抑制する。   In the image forming apparatus, the toner charged by frictional contact and the carrier are held by the transport roller, and the toner held by the transport roller is moved to the developing roller by an electric field formed between the transport roller and the developing roller. When charged, the charged particles held on the surface of the toner moving from the transport roller to the developing roller are separated from the surface of the toner, and the separated charged particles are fixed on the surface of the carrier by stress acting between the toner and the carrier. Since the toner is charged, even if the carrier is contaminated with the toner or other external additives, the charged particles compensate for the decrease in the chargeability of the carrier, thereby suppressing the decrease in the chargeability of the carrier.

特開平７−７２７３３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-72733 特開２００８−１７５８６０号公報JP 2008-175860 A

前述した画像形成装置では、ハイブリッド現像方式を備えた現像装置において、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤に荷電粒子を加えることにより、キャリアの荷電性が減少することを抑制することができるものの、かかる画像形成装置においても、印字比率の変更が頻繁に行われたり現像剤の製造時のバラツキが大きかったりすると、荷電粒子による荷電補助作用が不足したり過剰となったりして、キャリアの荷電性に変動が生じる場合がある。   In the above-described image forming apparatus, in the developing apparatus having the hybrid developing system, by adding charged particles to the two-component developer including the toner and the carrier, it is possible to suppress a decrease in the chargeability of the carrier. Even in such an image forming apparatus, if the printing ratio is frequently changed or the variation in the production of the developer is large, the charge assisting action by the charged particles may be insufficient or excessive, and the carrier charge may be increased. There may be fluctuations in gender.

前記画像形成装置において、荷電粒子による荷電補助作用が不足すると、キャリアの荷電性が減少してトナーへの電荷付与性が減少し、かぶりやトナー飛散等の画像ノイズを引き起こすこととなり、一方、荷電粒子による荷電補助作用が過剰であると、キャリアの荷電性が上昇して濃度減少や画像メモリ等の画像ノイズを引き起こすこととなる。   In the image forming apparatus, if the charge assisting action by the charged particles is insufficient, the chargeability of the carrier is reduced, the charge imparting property to the toner is reduced, and image noise such as fogging and toner scattering is caused. If the charge assisting action by the particles is excessive, the chargeability of the carriers will increase, causing density reduction and image noise such as image memory.

そこで、本発明は、前記技術的課題に鑑みてなされたものであり、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤に荷電粒子を加えた現像剤を用いるハイブリッド現像方式を有する現像装置を備えた画像形成装置において、長期に亘ってキャリアの荷電性を安定化させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above technical problem, and an image including a developing device having a hybrid developing system using a developer in which charged particles are added to a two-component developer including a toner and a carrier. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of stabilizing the chargeability of carriers over a long period of time.

この目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、
トナーとキャリアとを含み、相互の摩擦接触によって前記トナーが第１の極性に帯電すると共に前記キャリアが前記第１の極性とは異なる第２の極性に帯電する現像剤であって、前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され、前記トナーの表面から分離した後に前記キャリアの表面に保持されると前記トナーとの摩擦接触によって前記トナーを前記第１の極性に帯電させる荷電粒子を更に含む現像剤と、複数の磁極を有する固定磁石体と該固定磁石体の周囲を回転する回転円筒体とを有し、前記現像剤を前記回転円筒体の外周面に保持しつつ搬送する搬送ローラと、第１の領域を介して前記搬送ローラに対向するとともに第２の領域を介して像担持体に対向する現像ローラと、前記搬送ローラと前記現像ローラとの間に所定の交流ピーク間電圧、交流電圧デューティ比及び直流電圧を有する第１の振動電界を形成して、前記搬送ローラが保持している前記現像剤中のトナーを前記現像ローラに移動させるとともに、前記搬送ローラから前記現像ローラに移動する前記トナーの表面に保持された前記荷電粒子の一部を前記トナーから分離させて前記搬送ローラに移動させる第１の電界形成手段と、前記現像ローラと前記像担持体との間に第２の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記トナーを前記像担持体に移動させ、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する第２の電界形成手段と、を有する現像装置を備え、前記像担持体上のトナー画像を記録媒体に転写するようにした画像形成装置において、
前記現像ローラ又は前記像担持体上のトナー帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、
前記第１の電界形成手段の作動を制御する電界制御手段と、
を備え、
前記電界制御手段は、所定印字枚数毎に前記トナー帯電量検出手段によって検出されるトナー帯電量に基づいて、前記交流ピーク間電圧、前記交流電圧デューティ比及び前記直流電圧のうちの少なくとも１つを変更するように前記第１の電界形成手段の作動を制御する、
ことを特徴とする。 In order to achieve this object, an image forming apparatus according to the present invention includes:
A developer including a toner and a carrier, wherein the toner is charged to a first polarity by mutual frictional contact and the carrier is charged to a second polarity different from the first polarity, Charged particles that are supplied in a detachable state on the surface and charge the toner to the first polarity by frictional contact with the toner when held on the surface of the carrier after being separated from the surface of the toner The developer further includes a fixed magnet body having a plurality of magnetic poles, and a rotating cylindrical body that rotates around the fixed magnet body, and the developer is transported while being held on the outer peripheral surface of the rotating cylindrical body. A predetermined intersection is formed between the conveying roller, the developing roller facing the conveying roller through the first area and the image bearing member via the second area, and the conveying roller and the developing roller. A first oscillating electric field having a peak-to-peak voltage, an AC voltage duty ratio, and a DC voltage is formed, and the toner in the developer held by the conveying roller is moved to the developing roller, and from the conveying roller A first electric field forming unit configured to separate a part of the charged particles held on the surface of the toner moving to the developing roller from the toner and move the toner to the conveying roller; the developing roller; and the image carrier; A second electric field is formed between the toner and the toner held by the developing roller is moved to the image carrier, and the electrostatic latent image formed on the image carrier is developed to produce a toner image. An image forming apparatus comprising: a developing device having a second electric field forming unit configured to transfer a toner image on the image carrier to a recording medium;
A toner charge amount detecting means for detecting a toner charge amount on the developing roller or the image carrier;
Electric field control means for controlling the operation of the first electric field forming means;
With
The electric field control unit is configured to set at least one of the AC peak-to-peak voltage, the AC voltage duty ratio, and the DC voltage based on a toner charge amount detected by the toner charge amount detection unit for each predetermined number of printed sheets. Controlling the operation of the first electric field forming means to change,
It is characterized by that.

本発明によれば、所定印字枚数毎に検出されるトナー帯電量に基づいて、交流ピーク間電圧、交流電圧デューティ比及び直流電圧のうちの少なくとも１つを変更するように第１の電界形成手段の作動を制御することにより、トナー帯電量の変化に応じて荷電粒子のキャリアへの移行量を制御してキャリアの荷電性を安定化させることができ、長期に亘ってかぶり等の画像ノイズのない良好な画像を得ることが可能である。印字比率の変更が頻繁に行われる場合や現像剤の製造時のバラツキが大きい場合においても、トナー帯電量を安定させることができ、前記効果を得ることができる。   According to the present invention, the first electric field forming means changes at least one of the AC peak-to-peak voltage, the AC voltage duty ratio, and the DC voltage based on the toner charge amount detected for each predetermined number of printed sheets. By controlling the operation of the toner, it is possible to stabilize the chargeability of the carrier by controlling the amount of transfer of charged particles to the carrier in accordance with the change in the toner charge amount, and to prevent image noise such as fogging over a long period of time. It is possible to obtain no good image. Even when the printing ratio is changed frequently or when the variation in developer production is large, the toner charge amount can be stabilized and the above-described effect can be obtained.

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms indicating a specific direction (for example, “up”, “down”, “left”, “right”, and other terms including them, “clockwise direction”, “counterclockwise” ”) Is used to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the present invention should not be construed as being limited by the meaning of these terms.

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、静電潜像を担持する像担持体としての感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印１４方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電ステーション１６、露光ステーション１８、現像ステーション２０、転写ステーション２２、およびクリーニングステーション２４が配置されている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus may be any of a copier, a printer, a facsimile machine, and a multi-function machine having a combination of these functions. The image forming apparatus 1 includes a photoconductor 12 as an image carrier that carries an electrostatic latent image. In the embodiment, the photoconductor 12 is formed of a cylindrical body, but the present invention is not limited to such a form, and an endless belt type photoconductor can be used instead. The photoreceptor 12 is drivingly connected to a motor (not shown), and is rotated in the direction of arrow 14 based on the driving of the motor. Around the photoconductor 12, a charging station 16, an exposure station 18, a developing station 20, a transfer station 22, and a cleaning station 24 are arranged along the rotation direction of the photoconductor 12.

帯電ステーション１６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置２６を備えている。実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）も使用できる。露光ステーション１８は、感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８から出射された画像光３０が、帯電された感光体１２の外周面に向けて進行するための通路３２を有する。露光ステーション１８を通過した感光体１２の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション２０は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置３４を有する。現像装置３４の詳細は後に説明する。転写ステーション２２は、感光体１２の外周面に形成された可視像を記録媒体としての用紙３８に転写する転写装置３６を有する。実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニングステーション２４は、転写ステーション２２で用紙３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収するクリーニング装置４０を有する。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。   The charging station 16 includes a charging device 26 that charges a photosensitive layer, which is the outer peripheral surface of the photosensitive member 12, to a predetermined potential. In the embodiment, the charging device 26 is represented as a cylindrical roller. However, instead of this, other types of charging devices (for example, a rotary or fixed brush-type charging device or a wire-discharge-type charging device) may be used. Can be used. In the exposure station 18, the image light 30 emitted from the exposure device 28 disposed in the vicinity of the photosensitive member 12 or away from the photosensitive member 12 travels toward the outer peripheral surface of the charged photosensitive member 12. A passage 32 is provided. On the outer peripheral surface of the photoconductor 12 that has passed through the exposure station 18, an electrostatic latent image is formed that includes a portion where the image light is projected and the potential is attenuated and a portion where the charged potential is substantially maintained. In the embodiment, the portion where the potential is attenuated is the electrostatic latent image portion, and the portion where the charged potential is substantially maintained is the electrostatic latent image non-image portion. The developing station 20 includes a developing device 34 that visualizes the electrostatic latent image using a powder developer. Details of the developing device 34 will be described later. The transfer station 22 includes a transfer device 36 that transfers a visible image formed on the outer peripheral surface of the photoreceptor 12 to a sheet 38 as a recording medium. In the embodiment, the transfer device 36 is represented as a cylindrical roller, but other types of transfer devices (for example, wire discharge transfer devices) can also be used. The cleaning station 24 includes a cleaning device 40 that collects untransferred toner remaining on the outer peripheral surface of the photoconductor 12 without being transferred to the paper 38 at the transfer station 22 from the outer peripheral surface of the photoconductor 12. In the embodiment, the cleaning device 40 is shown as a plate-like blade, but other types of cleaning devices (for example, a rotary type or a fixed type brush type cleaning device) may be used instead.

本実施形態では、感光体１２の周囲にまた、感光体１２上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段としての光式トナー濃度センサ１７と、感光体１２上のトナー層の表面電位を検出するトナー層表面電位検出手段としての表面電位センサ１９とが現像ステーション２０と転写ステーション２２との間で感光体１２に対向して設けられている。光式トナー濃度センサ１７と表面電位センサ１９とはそれぞれ、感光体１２などの回転駆動、帯電装置２６、露光装置２８、現像装置３４、転写装置３６及び後述する電界形成装置１１０などの作動制御などの画像形成装置１に関係する構成を制御する制御ユニット２１に接続され、制御ユニット２１は、非画像形成時に感光体１２上にトナー帯電量を検出するためのトナー帯電量検出用画像を形成させ、光式トナー濃度センサ１７によって検出されるトナー付着量と表面電位センサ１９によって検出されるトナー層の表面電位とからトナー帯電量を算出することができるようになっている。また、制御ユニット２１には、印字枚数を計数する印字枚数カウンタなどの印字枚数計数手段によって計数される印字枚数が入力されるようになっており、所定の印字枚数毎に検出されるトナー帯電量からトナー帯電量の推移が求められるようになっている。なお、制御ユニット２１は、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成されている。   In the present embodiment, an optical toner concentration sensor 17 as a toner adhesion amount detecting means for detecting the toner adhesion amount on the photoreceptor 12 and the surface potential of the toner layer on the photoreceptor 12 around the photoreceptor 12. A surface potential sensor 19 as a toner layer surface potential detecting means for detection is provided between the developing station 20 and the transfer station 22 so as to face the photosensitive member 12. The optical toner density sensor 17 and the surface potential sensor 19 respectively rotate the photosensitive member 12 and control the operation of the charging device 26, the exposure device 28, the developing device 34, the transfer device 36, and the electric field forming device 110 described later. The control unit 21 is connected to a control unit 21 that controls a configuration related to the image forming apparatus 1, and the control unit 21 forms a toner charge amount detection image for detecting the toner charge amount on the photoconductor 12 during non-image formation. The toner charge amount can be calculated from the toner adhesion amount detected by the optical toner concentration sensor 17 and the surface potential of the toner layer detected by the surface potential sensor 19. The control unit 21 is supplied with the number of printed sheets counted by a printed sheet counting means such as a printed sheet counter for counting the number of printed sheets, and the toner charge amount detected for each predetermined number of printed sheets. Therefore, the transition of the toner charge amount is required. Note that the control unit 21 is configured with, for example, a microcomputer as a main part.

図２は、トナー帯電量とトナー層の表面電位との関係を示したグラフである。図２では、トナー帯電量を横軸にとり、トナー層の表面電位を縦軸にとって表示し、トナー付着量が１．５ｇ／ｍ２、３．０ｇ／ｍ２、４．５ｇ／ｍ２の場合について示している。この図に示すように、トナー帯電量とトナー層の表面電位とは比例関係にあり、トナー付着量が大きくなるにつれてその傾きが大きくなっている。トナー層の表面電位は、トナー帯電量とトナー付着量との積に比例することから、トナー帯電量は、トナー付着量とトナー層の表面電位とに基づいて算出することができる。制御ユニット２１には、トナー付着量に応じたトナー帯電量とトナー層の表面電位との関係式が記憶されており、制御ユニット２１は、かかる関係式に基づいてトナー付着量とトナー層の表面電位とからトナー帯電量を算出する。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the toner charge amount and the surface potential of the toner layer. In FIG. 2, the toner charge amount is displayed on the horizontal axis, and the surface potential of the toner layer is displayed on the vertical axis. When the toner adhesion amount is 1.5 g / m 2 , 3.0 g / m 2 , 4.5 g / m 2 Shows about. As shown in this figure, the toner charge amount and the surface potential of the toner layer are in a proportional relationship, and the inclination increases as the toner adhesion amount increases. Since the surface potential of the toner layer is proportional to the product of the toner charge amount and the toner adhesion amount, the toner charge amount can be calculated based on the toner adhesion amount and the toner layer surface potential. The control unit 21 stores a relational expression between the toner charge amount corresponding to the toner adhesion amount and the surface potential of the toner layer, and the control unit 21 stores the toner adhesion amount and the surface of the toner layer based on the relational expression. The toner charge amount is calculated from the potential.

現像装置３４は、第１の成分粒子である非磁性トナーと第２の成分粒子である磁性キャリアを含む二成分現像剤に第３の成分粒子である荷電粒子を加えた現像剤２と、以下に説明する種々の部材を収容するハウジング４２を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング４２の一部は削除してある。本実施形態で用いる現像剤２は、相互の摩擦接触によりトナーが負極性、キャリアが正極性に帯電されるものとする。また、荷電粒子は、トナーが負極性に帯電される場合には正極性に帯電されている荷電粒子であり、トナー６よりも小径であり、トナーの外周面に離脱可能な状態で供給され、トナーと共に補給されるようになっている。ただし、本発明に用いるトナー及びキャリアの帯電性は、そのような組み合わせに限定されるものでなく、相互の摩擦接触によりトナーが正極性、キャリアが負極性に帯電される組み合わせも考えられ、トナーが正極性に帯電される場合、荷電粒子は負極性に帯電される荷電粒子である。   The developing device 34 includes a developer 2 in which charged particles as third component particles are added to a two-component developer including a non-magnetic toner as first component particles and a magnetic carrier as second component particles; The housing 42 which accommodates the various members demonstrated in (1) is provided. In order to facilitate understanding of the invention by simplifying the drawings, a part of the housing 42 is omitted. In the developer 2 used in the present embodiment, the toner is negatively charged and the carrier is positively charged by mutual frictional contact. The charged particles are charged particles that are positively charged when the toner is negatively charged, are smaller in diameter than the toner 6, and are supplied in a state where they can be detached from the outer peripheral surface of the toner. It is supplied with toner. However, the chargeability of the toner and carrier used in the present invention is not limited to such a combination, and a combination in which the toner is positively charged and the carrier is negatively charged by mutual frictional contact is also conceivable. Is charged to positive polarity, the charged particles are charged particles charged to negative polarity.

現像装置３４のハウジング４２は感光体１２に向けて開放された開口部４４を備えており、この開口部４４の近傍に形成された空間４６にトナー搬送部材である現像ローラ４８が設けてある。現像ローラ４８は、円筒状の部材であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップ５０を介して、回転可能に配置されている。   The housing 42 of the developing device 34 includes an opening 44 that is open toward the photosensitive member 12, and a developing roller 48 that is a toner conveying member is provided in a space 46 formed in the vicinity of the opening 44. The developing roller 48 is a cylindrical member, and is disposed in parallel to the photosensitive member 12 and rotatably via the outer peripheral surface of the photosensitive member 12 and a predetermined developing gap 50.

現像ローラ４８としては、例えばアルミニウム等の金属からなる導電性ローラや導電性ローラの最表面層部である外周面にコーティングを施したものが用いられる。前記表面処理としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コーティングや、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングが用いられるが、これらに限定されない。   As the developing roller 48, for example, a conductive roller made of a metal such as aluminum or a coating on the outer peripheral surface which is the outermost surface layer portion of the conductive roller is used. Examples of the surface treatment include polyester resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, urethane resin, polyamide resin, polyimide resin, polysulfone resin, polyether ketone resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, and silicone resin. A resin coating such as a fluororesin, or a rubber coating such as silicone rubber, urethane rubber, nitrile rubber, natural rubber, or isoprene rubber is used, but is not limited thereto.

現像ローラ４８の背後には、別の空間５２が形成されている。空間５２には、現像剤搬送部材である搬送ローラ５４が、現像ローラ４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面と所定の供給回収ギャップ５６を介して配置されている。搬送ローラ５４は、回転不能に固定された磁石体５８と、磁石体５８の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ６０を有する。スリーブ６０の上方には、ハウジング４２に固定され、スリーブ６０の中心軸と平行に延びる規制板６２が、所定の規制ギャップ６４を介して対向配置されている。   A separate space 52 is formed behind the developing roller 48. In the space 52, a transport roller 54 as a developer transport member is disposed in parallel with the developing roller 48 and through an outer peripheral surface of the developing roller 48 and a predetermined supply / recovery gap 56. The conveyance roller 54 includes a magnet body 58 that is fixed so as not to rotate, and a cylindrical sleeve 60 that is rotatably supported around the magnet body 58. Above the sleeve 60, a restricting plate 62 fixed to the housing 42 and extending in parallel with the central axis of the sleeve 60 is disposed so as to oppose a predetermined restricting gap 64.

磁石体５８は、スリーブ６０の内面に対向し、搬送ローラ５４の中心軸方向に延びる、複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板６２の近傍にあるスリーブ６０の上部内周面部分に対向する磁極Ｓ１、供給回収ギャップ５６の近傍にあるスリーブ６０の左側内周面部分に対向する磁極Ｎ１、スリーブ６０の下部内周面部分に対向する磁極Ｓ２、スリーブ６０の右側内周面部分に対向する、２つの隣接する同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３を含む。   The magnet body 58 has a plurality of magnetic poles facing the inner surface of the sleeve 60 and extending in the central axis direction of the transport roller 54. In the embodiment, the plurality of magnetic poles are a magnetic pole S1 facing the upper inner peripheral surface portion of the sleeve 60 in the vicinity of the regulating plate 62, and a magnetic pole facing the left inner peripheral surface portion of the sleeve 60 in the vicinity of the supply / recovery gap 56. N1, a magnetic pole S2 facing the lower inner peripheral surface portion of the sleeve 60, and two adjacent magnetic poles N2 and N3 of the same polarity facing the right inner peripheral surface portion of the sleeve 60.

搬送ローラ５４の背後には、現像剤攪拌室６６が形成されている。攪拌室６６は、搬送ローラ５４の近傍に形成された前室６８と搬送ローラ５４から離れた後室７０を有する。前室６８には図面の表面から裏面に向かって現像剤２を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー７２が回転可能に配置され、後室７０には図面の裏面から表面に向かって現像剤２を攪拌しながら搬送する後攪拌搬送部材である後スクリュー７４が回転可能に配置されている。図示するように、前室６８と後室７０は、両者の間に設けた隔壁７６で分離してもよい。この場合、前室６８と後室７０の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室６８の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室７０へ送り込まれ、また後室７０の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室６８に送り込まれるようにしてある。   A developer stirring chamber 66 is formed behind the transport roller 54. The stirring chamber 66 includes a front chamber 68 formed in the vicinity of the transport roller 54 and a rear chamber 70 separated from the transport roller 54. A front screw 72, which is a pre-stirring and conveying member that conveys the developer 2 while stirring the developer 2 from the front surface to the back surface of the drawing, is rotatably disposed in the front chamber 68, and the rear chamber 70 is directed from the back surface to the front surface of the drawing. A rear screw 74 that is a rear stirring and conveying member that conveys the developer 2 while being stirred is rotatably disposed. As shown in the figure, the front chamber 68 and the rear chamber 70 may be separated by a partition wall 76 provided therebetween. In this case, the partition portions near both ends of the front chamber 68 and the rear chamber 70 are removed to form a communication passage, and the developer that has reached the downstream end of the front chamber 68 passes through the communication passage. The developer that has been fed to 70 and reaches the downstream end of the rear chamber 70 is fed to the front chamber 68 via a communication passage.

後室７０の上方にはトナー補給部９８が設けられ、トナー補給部９８は、トナー６を収容するための容器１００を有する。容器１００の底部には開口部１０２が形成されており、この開口部１０２に補給ローラ１０４が配置されている。補給ローラ１０４は図示しないモータに駆動連結されており、ハウジング４２に収容されている現像剤２中のトナー６の比率（重量比）を測定する手段（不図示）の出力に基づいてモータが駆動し、トナー６が後室７０に落下補給するようにしてある。   A toner replenishing portion 98 is provided above the rear chamber 70, and the toner replenishing portion 98 has a container 100 for storing the toner 6. An opening 102 is formed at the bottom of the container 100, and a supply roller 104 is disposed in the opening 102. The replenishing roller 104 is drivingly connected to a motor (not shown), and the motor is driven based on the output of means (not shown) for measuring the ratio (weight ratio) of the toner 6 in the developer 2 contained in the housing 42. Then, the toner 6 is supplied to the rear chamber 70 by dropping.

また、搬送ローラ５４と現像ローラ４８はそれぞれ電界形成装置１１０に電気的に接続されている。電界形成装置１１０は、搬送ローラ５４と現像ローラ４８とが対向する領域（供給回収領域）８８のうち、主に搬送ローラ５４の回転方向において上流側の領域（供給領域）９０で、搬送ローラ５４に保持された現像剤２中のトナー６を現像ローラ４８に移動させ、供給回収領域８８のうち、主に搬送ローラ５４の回転方向において下流側の領域（回収領域）９２で、現像後に現像ローラ４８上に残留するトナー６を搬送ローラ５４に回収させるように、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に所定の電界を形成するようになっている。   Further, the transport roller 54 and the developing roller 48 are electrically connected to the electric field forming device 110, respectively. The electric field forming apparatus 110 is a region (supply region) 90 on the upstream side (supply region) 90 in the rotation direction of the transport roller 54 in the region (supply / recovery region) 88 where the transport roller 54 and the developing roller 48 face each other. The toner 6 in the developer 2 held by the developer 2 is moved to the developing roller 48, and the developing roller after development in the supply / recovery region 88 in a region (collection region) 92 on the downstream side mainly in the rotation direction of the transport roller 54. A predetermined electric field is formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48 so that the toner 6 remaining on the toner 48 is collected by the conveying roller 54.

図３は、電界形成装置１１０の一実施形態を示す図であり、図４は、図３に示す電界形成装置１１０から搬送ローラ５４と現像ローラ４８に供給されている電圧の関係を示す図である。図３に示す電界形成装置１１０は、現像ローラ４８に接続された第１の電源１１２と、搬送ローラ５４に接続された第２の電源１１４とを有する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of the electric field forming device 110, and FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between voltages supplied from the electric field forming device 110 illustrated in FIG. 3 to the conveying roller 54 and the developing roller 48. is there. The electric field forming apparatus 110 shown in FIG. 3 has a first power source 112 connected to the developing roller 48 and a second power source 114 connected to the transport roller 54.

第１の電源１１２は、現像ローラ４８とグランド１１６との間に直列に接続された直流電源１１８および交流電源１６０を有しており、直流電源１１８は、トナー６の帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−３００ボルト）を現像ローラ４８に印加し、交流電源１６０は、図４に示すように、現像ローラ４８とグランド１１６との間に交流電圧ＶＡＣ（交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐが、例えば１，４００ボルト）を印加する。第２の電源１１４は、搬送ローラ５４とグランド１１６との間に接続された直流電源１２０を有しており、直流電源１２０は、トナー６の帯電極性と同一極性の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−２５０ボルト）を搬送ローラ５４に印加する。 The first power supply 112 has a DC power supply 118 and an AC power supply 160 connected in series between the developing roller 48 and the ground 116, and the DC power supply 118 has the same polarity as the charging polarity of the toner 6. 1, DC voltage V DC1 (for example, −300 volts) is applied to the developing roller 48, and the AC power supply 160 is connected to the AC voltage V AC (AC peak) between the developing roller 48 and the ground 116 as shown in FIG. An inter-voltage VP-P is applied, for example, 1,400 volts. The second power source 114 has a DC power source 120 connected between the transport roller 54 and the ground 116, and the DC power source 120 has a second DC voltage V DC2 having the same polarity as the charging polarity of the toner 6. (For example, −250 volts) is applied to the conveyance roller 54.

図４に示すように、搬送ローラ５４に直流電圧ＶＤＣ２：−２５０ボルトを印加し、現像ローラ４８に直流電圧ＶＤＣ１：−３００ボルトと交流電圧ＶＡＣを印加し、この交流電圧ＶＡＣが、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐ：１，４００ボルト、交流電圧デューティ比：４０％、すなわち、マイナスデューティ比（トナー回収デューティ比）：４０％、プラスデューティ比（トナー供給デューティ比）：６０％の矩形波である場合、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間には振動電界（第１の電界）が形成される。この振動電界の作用を受けて、供給領域９０では、負極性に帯電しているトナー６が搬送ローラ５４から現像ローラ４８に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電されているキャリアは、搬送ローラ５４の内部の固定磁石体５８の磁力によって搬送ローラ５４に保持され、現像ローラ４８に供給されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーは、現像ローラ４８（ＶＤＣ１＋ＶＡＣ）と静電潜像画像部（ＶＬ：−５０ボルト）との間に形成される振動電界（第２の電界）の作用を受けて、静電潜像画像部に付着する。ここで、第１の電源１１２が、第２の電界形成手段を構成し、第１の電源１１２と第２の電源１１４とが、第１の電界形成手段を構成し、第１の電界形成手段及び第２の電界形成手段の作動は、制御ユニット２１によって制御される。 As shown in FIG. 4, the DC voltage V DC2 to the conveying roller 54: The -250 volt was applied, the DC voltage V to the developing roller 48 DC1: applying a -300 V and an AC voltage V AC, the AC voltage V AC , AC peak-to-peak voltage V P-P: 1,400 volts, AC voltage duty ratio: 40%, i.e., minus the duty ratio (toner collecting duty ratio): 40%, plus a duty ratio (toner supply duty ratio): 60% In the case of the rectangular wave, an oscillating electric field (first electric field) is formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48. Under the action of this oscillating electric field, in the supply region 90, the negatively charged toner 6 is electrically attracted from the transport roller 54 to the developing roller 48. At this time, the positively charged carrier is held by the conveyance roller 54 by the magnetic force of the fixed magnet body 58 inside the conveyance roller 54 and is not supplied to the developing roller 48. In the developing region 96, the negative toner held by the developing roller 48 is formed between the developing roller 48 (V DC1 + V AC ) and the electrostatic latent image portion (V L : −50 volts). It adheres to the electrostatic latent image portion under the action of the oscillating electric field (second electric field). Here, the first power source 112 constitutes the second electric field forming means, and the first power source 112 and the second power source 114 constitute the first electric field forming means, and the first electric field forming means. The operation of the second electric field forming means is controlled by the control unit 21.

なお、本実施形態では、現像ローラ４８に直流電圧ＶＤＣ１に交流電圧ＶＡＣを重畳した振動電圧（ＶＤＣ１＋ＶＡＣ）を印加し、搬送ローラ５４に直流電圧ＶＤＣ２を印加するものとして例示しているが、これに限定されるものでなく、現像ローラ４８に直流電圧又は振動電圧を印加し、搬送ローラ５４に振動電圧を印加することで、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に振動電界を形成し、供給領域９０において搬送ローラ５４から現像ローラ４８へトナー６を供給するようにしてもよい。 In this embodiment, the developing roller 48 is applied with an oscillating voltage (V DC1 + V AC ) obtained by superimposing the AC voltage VAC on the DC voltage V DC1 , and the DC voltage V DC2 is applied to the conveying roller 54. However, the present invention is not limited to this. By applying a DC voltage or an oscillating voltage to the developing roller 48 and applying an oscillating voltage to the conveying roller 54, vibration occurs between the conveying roller 54 and the developing roller 48. An electric field may be formed, and the toner 6 may be supplied from the conveyance roller 54 to the developing roller 48 in the supply region 90.

このようにして構成された現像装置３４の動作について説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８とスリーブ６０はそれぞれ矢印７８、８０方向に回転する。前スクリュー７２は矢印８２方向に回転し、後スクリュー７４は矢印８４方向に回転する。これにより、現像剤攪拌室６６に収容されている現像剤２は、前室６８と後室７０を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。キャリア粒子は、トナー粒子に比べて大きく、正極性に帯電したキャリアの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。また、荷電粒子８は、トナー６の表面に保持されている。   The operation of the developing device 34 configured as described above will be described. During image formation, the developing roller 48 and the sleeve 60 rotate in the directions of arrows 78 and 80, respectively, based on driving of a motor (not shown). The front screw 72 rotates in the direction of arrow 82 and the rear screw 74 rotates in the direction of arrow 84. Thereby, the developer 2 accommodated in the developer stirring chamber 66 is stirred while being circulated and conveyed through the front chamber 68 and the rear chamber 70. As a result, the toner and the carrier contained in the developer come into frictional contact with each other and are charged with opposite polarities. The carrier particles are larger than the toner particles, and the negatively charged toner adheres to the periphery of the positively charged carrier mainly based on the electrical attractive force of both. The charged particles 8 are held on the surface of the toner 6.

帯電された現像剤２は、前スクリュー７２によって前室６８を搬送される過程で搬送ローラ５４に供給される。前スクリュー７２から搬送ローラ５４に供給された現像剤２は、磁極Ｎ３の近傍で、磁極Ｎ３の磁力によって、搬送ローラ５４、具体的にはスリーブ６０の外周面に保持される。スリーブ６０に保持された現像剤２は、磁石体５８によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ６０の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板６２の対向領域（規制領域）８６で磁極Ｓ１に保持されている現像剤２は、規制板６２により、規制ギャップ６４を通過する量が所定量に規制される。規制ギャップ６４を通過した現像剤２は、磁極Ｎ１が対向する、現像ローラ４８と搬送ローラ５４が対向する領域（供給回収領域）８８に搬送される。   The charged developer 2 is supplied to the transport roller 54 while being transported through the front chamber 68 by the front screw 72. The developer 2 supplied from the front screw 72 to the transport roller 54 is held on the transport roller 54, specifically the outer peripheral surface of the sleeve 60, near the magnetic pole N 3 by the magnetic force of the magnetic pole N 3. The developer 2 held by the sleeve 60 constitutes a magnetic brush along the magnetic field lines formed by the magnet body 58, and is conveyed in the counterclockwise direction based on the rotation of the sleeve 60. The amount of the developer 2 held by the magnetic pole S <b> 1 in the opposed region (restriction region) 86 of the restriction plate 62 is restricted to a predetermined amount by the restriction plate 62. The developer 2 that has passed through the regulation gap 64 is conveyed to a region (supply / recovery region) 88 where the developing roller 48 and the conveying roller 54 are opposed to each other, where the magnetic pole N1 is opposed.

前述したように、供給回収領域８８のうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して上流側の領域（供給領域）９０では、現像ローラ４８と搬送ローラ５４との間に形成された電界の存在により、キャリア４に付着しているトナー６が現像ローラ４８に電気的に供給され、搬送ローラ５４から現像ローラ４６に移動する。   As described above, in the supply / recovery area 88, the upstream area (supply area) 90 mainly in the rotation direction of the sleeve 60 is due to the presence of an electric field formed between the developing roller 48 and the transport roller 54. The toner 6 adhered to the carrier 4 is electrically supplied to the developing roller 48 and moves from the conveying roller 54 to the developing roller 46.

供給領域９０で現像ローラ４８に保持されたトナー６は、現像ローラ４８の回転と共に反時計周り方向に搬送され、現像領域９６で、感光体１２の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。画像形成装置１では、感光体１２の外周面は帯電装置２６で負極性の所定の電位ＶＨ（例えば−４５０ボルト）が付与され、露光装置２８で画像光３０が投射された静電潜像画像部が所定の電位ＶＬ（例えば−５０ボルト）まで減衰し、露光装置２８で画像光３０が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位ＶＨを維持している。したがって、現像領域９６では、感光体１２と現像ローラ４８との間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナー６が静電潜像画像部に付着し、この静電潜像をトナー画像として可視像化する。なお、現像領域９６では、現像ローラ４８上のトナー６が感光体１２に直に接触する接触現像であってもよい。 The toner 6 held on the developing roller 48 in the supply area 90 is conveyed counterclockwise with the rotation of the developing roller 48, and the electrostatic latent image image formed on the outer peripheral surface of the photoconductor 12 in the developing area 96. Adhere to the part. In the image forming apparatus 1, an electrostatic latent image obtained by applying a predetermined negative potential V H (for example, −450 volts) to the outer peripheral surface of the photoreceptor 12 by the charging device 26 and projecting the image light 30 by the exposure device 28. The image portion is attenuated to a predetermined potential V L (for example, −50 volts), and the electrostatic latent image non-image portion where the image light 30 is not projected by the exposure device 28 substantially maintains the charged potential V H. Accordingly, in the developing region 96, the negatively charged toner 6 adheres to the electrostatic latent image portion due to the action of the electric field formed between the photosensitive member 12 and the developing roller 48, and the electrostatic latent image portion. The latent image is visualized as a toner image. In the development region 96, contact development in which the toner 6 on the developing roller 48 is in direct contact with the photoreceptor 12 may be used.

一方、現像に供されることなく現像後に現像ローラ４８上に残留するトナー６は、現像ローラ４８の回転に従って矢印７８に示す方向に搬送され、供給回収領域８８のうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して下流側の領域（回収領域）９２において、磁極Ｎ１の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られて搬送ローラ５４に回収される。この搬送ローラ５４に回収されたトナー６を含む現像剤２は、磁石体５８の磁力に保持され、搬送ローラ５４の回転と共に磁極Ｓ２の対向部を通過して磁極Ｎ２とＮ３の対向領域（放出領域）９４に到達すると、磁極Ｎ２とＮ３によって形成される反発磁界によって搬送ローラ５４の外周面から前室６８に放出され、前室６８を搬送されている現像剤２に混合される。   On the other hand, the toner 6 remaining on the developing roller 48 after being developed without being subjected to development is conveyed in the direction indicated by the arrow 78 according to the rotation of the developing roller 48, and the rotation of the sleeve 60 mainly in the supply / recovery region 88. In a region (recovery region) 92 on the downstream side with respect to the direction, it is scraped off by a magnetic brush formed along the magnetic field lines of the magnetic pole N 1 and recovered by the transport roller 54. The developer 2 containing the toner 6 collected on the transport roller 54 is held by the magnetic force of the magnet body 58 and passes through the facing portion of the magnetic pole S2 along with the rotation of the transport roller 54, so that the facing region (release) of the magnetic poles N2 and N3. When reaching (region) 94, the repulsive magnetic field formed by the magnetic poles N2 and N3 is discharged from the outer peripheral surface of the transport roller 54 to the front chamber 68 and mixed with the developer 2 being transported through the front chamber 68.

現像装置３４において、トナーとキャリアとを主成分とする二成分現像剤に添加された荷電粒子８は、トナー６やキャリア４とともに、ハウジング４２の中を搬送された後、スリーブ６０に保持されて規制領域８６、供給回収領域８８、放出領域９４を移動する。この搬送過程で、トナー６の表面に保持されて正極性に帯電している荷電粒子８は、供給回収領域８８の電界中に置かれると、トナー６に作用する電気的な力とは逆の方向の電気的な力を受けてトナー６の外周面から離脱する。   In the developing device 34, the charged particles 8 added to the two-component developer mainly composed of toner and carrier are transported through the housing 42 together with the toner 6 and the carrier 4, and then held by the sleeve 60. The restriction area 86, the supply / recovery area 88, and the discharge area 94 are moved. In this conveyance process, the charged particles 8 held on the surface of the toner 6 and charged to the positive polarity are placed in the electric field of the supply / recovery region 88, which is opposite to the electric force acting on the toner 6. The toner 6 is detached from the outer peripheral surface of the toner 6 by receiving the electric force in the direction.

図５は、供給回収領域におけるトナーと荷電粒子との動きを模式的に示す図である。図５に示すように、供給回収領域８８において、搬送ローラ５４から現像ローラ４８に移動するトナー６の表面から離脱した荷電粒子８は、分離した荷電粒子８とキャリアとの間に作用するストレスによってキャリア４の外周面に保持される、あるいは打ち込まれる。キャリア４の外周面の一部又は全体が、トナーが付着してできる汚れ（スペント）で覆われている場合には、荷電粒子８は、スペントに打ち込まれる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the movement of toner and charged particles in the supply and recovery area. As shown in FIG. 5, in the supply / recovery area 88, the charged particles 8 detached from the surface of the toner 6 moving from the conveying roller 54 to the developing roller 48 are caused by stress acting between the separated charged particles 8 and the carrier. The carrier 4 is held or driven into the outer peripheral surface. When a part or the whole of the outer peripheral surface of the carrier 4 is covered with dirt (spent) formed by toner adhesion, the charged particles 8 are driven into the spent.

このキャリア４の外周面に保持される、あるいは打ち込まれた荷電粒子８は次に、トナー６との摩擦接触によりトナー６と逆の極性、実施形態では正極性に帯電される。その結果、荷電粒子８が打ち込まれたキャリア４は、たとえその外周面の少なくとも一部がスペントに被覆されていても、キャリア４の表面に固定された荷電粒子８がトナー６を所定の極性に帯電するので、キャリアの荷電性の減少を補うことにより、キャリアの荷電性が減少することを抑制することができる。なお、現像装置３４では、搬送ローラ５４から現像ローラ４８に移動するトナー６の表面に保持されている荷電粒子８の一部が、トナー６から分離して搬送ローラ５４に移動してキャリア４に保持され、トナー６の表面に保持された状態で現像ローラ４８に供給された荷電粒子８が、現像領域２０においてトナー６と共に感光体１２に移動して消費されるようにしてもよい。   The charged particles 8 held or implanted on the outer peripheral surface of the carrier 4 are then charged with the opposite polarity to the toner 6 by the frictional contact with the toner 6, in the embodiment, the positive polarity. As a result, in the carrier 4 in which the charged particles 8 are implanted, even if at least a part of the outer peripheral surface thereof is covered with the spent, the charged particles 8 fixed on the surface of the carrier 4 make the toner 6 have a predetermined polarity. Since charging is performed, it is possible to suppress a decrease in the chargeability of the carrier by compensating for the decrease in the chargeability of the carrier. In the developing device 34, a part of the charged particles 8 held on the surface of the toner 6 moving from the conveying roller 54 to the developing roller 48 is separated from the toner 6 and moves to the conveying roller 54 to be transferred to the carrier 4. The charged particles 8 that are held and supplied to the developing roller 48 while being held on the surface of the toner 6 may move to the photoreceptor 12 together with the toner 6 in the developing region 20 and be consumed.

ここで、現像剤２に含まれるトナー、キャリア、および荷電粒子の具体的な材料について説明する。   Here, specific materials of toner, carrier, and charged particles contained in the developer 2 will be described.

トナーには、画像形成装置において従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径は、例えば約３〜１５μｍである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。   As the toner, a known toner that has been conventionally used in image forming apparatuses can be used. The toner particle size is, for example, about 3 to 15 μm. A toner containing a colorant in a binder resin, a toner containing a charge control agent or a release agent, and a toner holding an additive on the surface can also be used. The toner can be produced by a known method such as a pulverization method, an emulsion polymerization method, or a suspension polymerization method.

キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約１５〜１００μｍが好ましい。   As the carrier, a known carrier that has been generally used can be used. Either a binder type carrier or a coat type carrier may be used. The carrier particle size is not limited, but is preferably about 15 to 100 μm.

バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。   The binder type carrier is obtained by dispersing magnetic fine particles in a binder resin, and those having fine particles or a coating layer charged positively or negatively on the surface can be used. The charging characteristics such as the polarity of the binder type carrier can be controlled by the material of the binder resin, the chargeable fine particles, and the type of the surface coating layer.

コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。   The coat type carrier is a carrier in which carrier core particles made of a magnetic material are coated with a resin, and like the binder type carrier, chargeable fine particles that are charged positively or negatively can be fixed to the surface of the carrier. The charging characteristics such as the polarity of the coated carrier can be adjusted by selecting the type of the surface coating layer and the electrifying fine particles. As the coating resin, the same resin as the binder resin of the binder type carrier can be used.

トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０重量％、好ましくは６〜３０重量％が好ましい。   The mixing ratio of the toner and the carrier may be adjusted so as to obtain a desired toner charge amount, and the toner ratio is preferably 3 to 50% by weight, preferably 6 to 30% by weight based on the total amount of the toner and the carrier. .

トナーに外添される荷電粒子は、前述したように、キャリアの表面にトナーが付着してできる汚れなどによってキャリアの荷電性が減少してもトナーを所定の極性に帯電するように添加するものであり、トナーに対して逆極性に荷電される微粒子が用いられる。   As described above, the charged particles externally added to the toner are added so that the toner is charged to a predetermined polarity even when the chargeability of the carrier is reduced due to dirt or the like caused by the toner adhering to the surface of the carrier. Fine particles that are charged with a reverse polarity to the toner are used.

好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択される。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子が用いられる。そのような微粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。   The charged particles preferably used are appropriately selected according to the charging polarity of the toner. When using toner that is negatively charged by frictional contact with the carrier, charged particles are fine particles that are positively charged by contact with the toner. Such fine particles include, for example, inorganic fine particles such as strontium titanate, barium titanate, calcium titanate, and alumina, thermoplastic resins such as acrylic resin, benzoguanamine resin, nylon resin, polyimide resin, and polyamide resin, or thermosetting. Can be made of resin.

キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電するトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電する微粒子が用いられる。このような微粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子、また、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子が使用できる。   In the case of a toner that is positively charged by frictional contact with the carrier, fine particles that are negatively charged by contact with the toner are used as the charged particles. Examples of such fine particles include inorganic fine particles such as silica and titanium oxide, and fine particles made of thermoplastic resin or thermosetting resin such as fluororesin, polyolefin resin, silicone resin, and polyester resin.

このような構成を有する現像装置３４を備えた画像形成装置１の画像形成時には、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて時計回り方向に回転する。このとき、帯電ステーション１６を通過する感光体外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション１８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像ステーション２０に搬送され、そこで現像装置３４によってトナー画像として可視像化される。可視像化されたトナー画像は、感光体１２の回転と共に転写ステーション２２に搬送され、そこで転写装置３６により用紙３８に転写される。トナー画像が転写された用紙３８は図示しない定着ステーションに搬送され、そこで用紙３８にトナー画像が固定される。転写ステーション２２を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション２４に搬送され、そこで用紙３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存する現像剤が回収される。   When the image forming apparatus 1 including the developing device 34 having such a configuration forms an image, the photosensitive member 12 rotates in the clockwise direction based on the driving of a motor (not shown). At this time, the outer peripheral portion of the photoreceptor passing through the charging station 16 is charged to a predetermined potential by the charging device 26. The charged outer periphery of the photoconductor is exposed to image light 30 at an exposure station 18 to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is conveyed to the developing station 20 along with the rotation of the photoconductor 12, where it is visualized as a toner image by the developing device. The visualized toner image is conveyed to the transfer station 22 along with the rotation of the photosensitive member 12, and is transferred to the paper 38 by the transfer device 36 there. The paper 38 to which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing station (not shown) where the toner image is fixed to the paper 38. The outer peripheral portion of the photosensitive member that has passed through the transfer station 22 is conveyed to the cleaning station 24 where the developer remaining on the outer peripheral surface of the photosensitive member 12 without being transferred to the paper 38 is recovered.

前述したように、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤に荷電粒子を加えることにより、キャリアの荷電性が減少することを抑制することができるものの、印字比率の変更が頻繁に行われたり現像剤の製造時のバラツキが大きかったりすると、キャリアの荷電性に変動が生じる場合があるが、本実施形態に係る画像形成装置１では、所定印字枚数毎に検出されるトナー帯電量に基づいて、第１の電界形成手段及び第２の電界制御手段の作動を制御することで、キャリアの荷電性を安定化させる。   As described above, by adding charged particles to a two-component developer containing toner and carrier, it is possible to prevent the carrier chargeability from decreasing, but the printing ratio is frequently changed or developed. The carrier chargeability may fluctuate if the variation in the production of the agent is large, but in the image forming apparatus 1 according to the present embodiment, based on the toner charge amount detected for each predetermined number of printed sheets, By controlling the operation of the first electric field forming means and the second electric field control means, the chargeability of the carriers is stabilized.

以下に、第１の電界形成手段及び第２の電界形成手段の作動制御について図６〜図１２を参照して説明する。なお、本実施形態に係る画像形成装置１では、これに限定されるものではないが、トナー比率（現像剤全体の重量に対するトナーの重量の割合）が８ｗｔ％に設定された現像剤２が用いられ、規制ギャップ６４が０．４５ｍｍに設定され、供給回収ギャップ５０が０．３ｍｍに設定され、現像ローラの周速度に対する搬送ローラの周速度の割合が１．５に設定され、搬送ローラ５４に保持される現像剤量が２００ｇ／ｍ２に設定されている。 Hereinafter, the operation control of the first electric field forming means and the second electric field forming means will be described with reference to FIGS. In the image forming apparatus 1 according to the present embodiment, although not limited to this, the developer 2 in which the toner ratio (ratio of the weight of the toner to the total weight of the developer) is set to 8 wt% is used. The regulation gap 64 is set to 0.45 mm, the supply / recovery gap 50 is set to 0.3 mm, the ratio of the peripheral speed of the transport roller to the peripheral speed of the developing roller is set to 1.5, and the transport roller 54 The amount of developer to be held is set to 200 g / m 2 .

図６は、前記画像形成装置１において、画像形成時に搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の設定値の波形を示す図であり、図６の（ａ）は、搬送ローラと現像ローラに印加される電圧の設定値を示し、図６の（ｂ）は、現像ローラを基準とした搬送ローラの電位を示している。なお、図６（ａ）及び後述する図８（ａ）、図９（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）では、搬送ローラに印加される直流電圧を二点鎖線で示し、現像ローラに印加される直流電圧及び該直流電圧に交流電圧が重畳された振動電圧をそれぞれ破線及び実線で示し、図６（ｂ）及び後述する図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）では、現像ローラを基準とした搬送ローラの電位を実線で示し、現像ローラを基準とした搬送ローラの電位の平均値を一点鎖線で示している。   FIG. 6 is a diagram showing waveforms of set values of voltages supplied to the conveying roller and the developing roller during image formation in the image forming apparatus 1, and FIG. 6A is applied to the conveying roller and the developing roller. FIG. 6B shows the potential of the conveying roller with reference to the developing roller. In FIG. 6A and FIGS. 8A, 9A, 11A, and 12A, which will be described later, the DC voltage applied to the transport roller is indicated by a two-dot chain line. A DC voltage applied to the developing roller and an oscillating voltage in which an AC voltage is superimposed on the DC voltage are indicated by a broken line and a solid line, respectively, and FIG. 6B and FIGS. 8B, 9B, and 9B, which will be described later. In FIG. 11B and FIG. 12B, the potential of the transport roller with respect to the developing roller is indicated by a solid line, and the average value of the potential of the transport roller with respect to the developing roller is indicated by a one-dot chain line.

図６（ａ）に示すように、画像形成時に、現像ローラ４８には直流電圧ＶＤＣ１：−３００Ｖに周波数：３ｋＨｚ、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐ：１４００Ｖ、交流電圧デューティ比：４０％、すなわち、マイナスデューティ比：４０％、プラスデューティ比：６０％の交流電圧ＶＡＣを重畳した矩形波状の振動電圧（ＶＤＣ１＋ＶＡＣ）が印加され、搬送ローラ５４には直流電圧ＶＤＣ２：−２５０Ｖが印加され、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間には振動電界が形成され、図６（ｂ）に示すように、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位は、最高値ＶＭＡＸ：＋７５０Ｖ、最小値ＶＭＩＮ：−６５０Ｖ、平均値ＶＡＶＧ：−９０Ｖとなっている。 As shown in FIG. 6A, at the time of image formation, the developing roller 48 has a DC voltage V DC1 : -300 V, a frequency: 3 kHz, an AC peak -to- peak voltage V PP : 1400 V, an AC voltage duty ratio: 40%, that is, the negative duty ratio of 40%, plus a duty ratio: 60% of the AC voltage V AC rectangular waveform oscillating voltage obtained by superimposing (V DC1 + V AC) is applied to the DC in the conveying roller 54 voltage V DC2: -250 V Is applied, and an oscillating electric field is formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48. As shown in FIG. 6B, the electric potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is the maximum value V MAX : + 750V, The minimum value V MIN is −650 V, and the average value V AVG is −90 V.

また、静電潜像非画像部の電位ＶＨ：−４５０Ｖ、静電潜像画像部の電位ＶＬ：−５０Ｖに設定され、現像ギャップ５０が０．１５ｍｍに設定され、感光体１２の周速度に対する現像ローラ４８の周速度の割合が２．０に設定されている。これにより、感光体１２上に単位面積当りのトナー付着量５ｇ／ｍ２のトナー画像が形成される。 Further, the potential V H of the electrostatic latent image non-image portion is set to −450 V, the potential V L of the electrostatic latent image portion is set to −50 V, the development gap 50 is set to 0.15 mm, and the circumference of the photosensitive member 12 is set. The ratio of the peripheral speed of the developing roller 48 to the speed is set to 2.0. As a result, a toner image having a toner adhesion amount of 5 g / m 2 per unit area is formed on the photoreceptor 12.

画像形成装置１では、画像形成時に、現像ローラ４８を基準とした搬送ローラ５４の電位が最小値ＶＭＩＮ：−６５０Ｖであるときに、搬送ローラ５４に保持されている現像剤２中のトナー６が現像ローラ４８に移動するとともに、搬送ローラ５４から現像ローラ４８に移動するトナー６の表面に保持されている荷電粒子８の一部がトナー６から分離し、搬送ローラ５４に移動してハウジング４２内に回収され、キャリア４の表面に保持されるとトナー６との摩擦接触によってトナー６を帯電させる。一方、現像ローラ４８を基準とした搬送ローラ５４の電位が最高値ＶＭＡＸ：＋７５０Ｖであるときに、現像ローラ４８から搬送ローラ５４へ現像ローラ４８に保持されたトナー６が移動するとともに、現像ローラ４８から搬送ローラ５４へ移動するトナー６に保持された荷電粒子８が、トナー６から分離して現像ローラ４８に移動する。なお、図６（ｂ）では、トナー回収領域に密な斜線ハッチングを施し、トナー供給領域に疎な斜線ハッチングを施している。 In the image forming apparatus 1, the toner 6 in the developer 2 held on the transport roller 54 is formed when the potential of the transport roller 54 with respect to the developing roller 48 is the minimum value V MIN : −650 V. Moves to the developing roller 48, and part of the charged particles 8 held on the surface of the toner 6 moving from the conveying roller 54 to the developing roller 48 is separated from the toner 6, moves to the conveying roller 54, and moves to the housing 42. When the toner is collected and held on the surface of the carrier 4, the toner 6 is charged by frictional contact with the toner 6. On the other hand, when the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is the maximum value V MAX : +750 V, the toner 6 held by the developing roller 48 moves from the developing roller 48 to the conveying roller 54 and the developing roller 48 The charged particles 8 held by the toner 6 that moves from 48 to the conveying roller 54 are separated from the toner 6 and moved to the developing roller 48. In FIG. 6B, the toner collection area is densely hatched, and the toner supply area is sparsely hatched.

また、画像形成装置１では、５０００枚、１００００枚などの５０００枚毎などの所定の印刷枚数毎に、非画像形成時にトナー帯電量検出用画像であるパッチ画像を形成し、このパッチ画像をトナー濃度センサ１７及び表面電位センサ１９によって測定し、制御ユニット２１でトナー帯電量が算出され、前述したように、所定の印字枚数毎に算出されるトナー帯電量からトナー帯電量の推移、すなわち、トナー帯電量が減少傾向、増加傾向であるかが判定される。   Further, the image forming apparatus 1 forms a patch image, which is a toner charge amount detection image at the time of non-image formation, for each predetermined number of printed sheets such as 5000 sheets, 10000 sheets, and the like. The toner charge amount measured by the density sensor 17 and the surface potential sensor 19 is calculated by the control unit 21. As described above, the transition of the toner charge amount from the toner charge amount calculated for each predetermined number of printed sheets, that is, the toner It is determined whether the charge amount is decreasing or increasing.

図７は、トナー帯電量が減少傾向である場合におけるトナー帯電量の推移を示すグラフである。図７では、印字枚数を横軸にとり、トナー帯電量を縦軸にとって表示している。なお、図７では、所定の印字枚数をＰ１、Ｐ２として示し、かぶりやトナー飛散が生じ得るトナー帯電量の上限値をＱＨとして示している。 FIG. 7 is a graph showing the transition of the toner charge amount when the toner charge amount is decreasing. In FIG. 7, the number of prints is displayed on the horizontal axis and the toner charge amount is displayed on the vertical axis. In FIG. 7, a predetermined number of printed sheets shown as P1, P2, and shows the upper limit of the toner charge amount fogging and toner scattering may occur as Q H.

図７に示すように、所定印字枚数毎に検出されたトナー帯電量が減少傾向を示す場合、すなわち、印字枚数Ｐ２におけるトナー帯電量Ｑ２と印字枚数Ｐ１におけるトナー帯電量Ｑ１とのトナー帯電量の差（Ｑ２−Ｑ１）が負である場合、画像形成装置１では、制御ユニット２１によって、少なくとも交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを変更することを含み、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐ、交流電圧デューティ比及び直流電圧ＶＤＣ１のうちの少なくとも１つを変更するように第１の電界形成手段の作動が制御される。 As shown in FIG. 7, when the toner charge amount detected for each predetermined number of printed sheets tends to decrease, that is, the toner charge amount of the toner charge amount Q2 in the print number P2 and the toner charge amount Q1 in the print number P1. When the difference (Q2−Q1) is negative, the image forming apparatus 1 includes at least changing the AC peak voltage V P−P by the control unit 21, and includes the AC peak voltage V P−P and the AC voltage. The operation of the first electric field forming means is controlled so as to change at least one of the duty ratio and the DC voltage V DC1 .

図８は、トナー帯電量が減少傾向にある場合に変更される搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の波形の一例を示す図であり、図８の（ａ）は、搬送ローラと現像ローラに印加される電圧を示し、図８の（ｂ）は、現像ローラを基準とした搬送ローラの電位を示している。なお、図８（ｂ）並びに後述する図９（ｂ）、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）では、トナー回収領域に密な斜線ハッチングを施し、トナー供給領域に疎な斜線ハッチングを施している。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a waveform of a voltage supplied to the conveying roller and the developing roller that is changed when the toner charge amount tends to decrease. FIG. 8A illustrates the conveying roller and the developing roller. FIG. 8B shows the potential of the transport roller with reference to the developing roller. In FIG. 8B and FIG. 9B, FIG. 11B, and FIG. 12B, which will be described later, a dense oblique hatching is applied to the toner collection area, and a loose oblique hatching is applied to the toner supply area. ing.

画像形成装置１では、トナー帯電量が減少傾向である場合には、少なくとも交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくするように第１の電界形成手段の作動が制御される。図８（ａ）に示すように、現像ローラ４８に印加する交流電圧ＶＡＣの交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを１６００Ｖに変更するとともに、現像ローラ４８に印加する直流電圧ＶＤＣ１を−３２０Ｖに変更し、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくするとともに直流電圧ＶＤＣ１を大きくして、図８（ｂ）に示すように、現像ローラ４８を基準とした搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧを−９０Ｖに維持した状態で、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位を最高値ＶＭＡＸ：＋８７０Ｖ、最小値ＶＭＩＮ：−７３０Ｖとし、画像形成時におけるトナーの供給電界強度を大きくする。 In the image forming apparatus 1, when the toner charge amount tends to decrease, the operation of the first electric field forming unit is controlled to increase at least the AC peak - to - peak voltage VP-P . As shown in FIG. 8 (a), the AC peak-to-peak voltage V P-P of the AC voltage V AC to be applied to the developing roller 48 with changed to 1600 V, the DC voltage V DC1 applied to the developing roller 48 to -320V As shown in FIG. 8B, the average value V of the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is changed to increase the AC peak - to - peak voltage V PP and increase the DC voltage V DC1 . While the AVG is maintained at −90 V, the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is set to the maximum value V MAX : +870 V and the minimum value V MIN : −730 V, and the electric field strength of the toner during image formation is increased.

これにより、供給回収領域８８において、より多くの荷電粒子をトナーから分離させてキャリアに付着させることができ、トナー帯電量が減少傾向である場合にキャリアの帯電性を高めることができ、キャリアの荷電性を安定化させることができる。なお、トナー帯電量が減少傾向である場合に、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐのみを大きくしてトナーの供給電界強度を大きくするようにしてもよいが、図８に示すように、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくしてトナーの供給電界強度を大きくするとともに、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧが維持されるように直流電圧ＶＤＣ１を変更することで、搬送ローラ５４から現像ローラ４８へのトナー供給量を維持することができ、トナー供給量が多くなって画像メモリが生じることがなく、良好な画像品質を確保することができる。 As a result, in the supply / recovery region 88, more charged particles can be separated from the toner and adhered to the carrier, and when the toner charge amount tends to decrease, the chargeability of the carrier can be increased. Chargeability can be stabilized. When the toner charge amount is decreasing, only the AC peak voltage VP-P may be increased to increase the supply electric field strength of the toner. However, as shown in FIG. The DC voltage V DC1 is changed so that the average value V AVG of the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is maintained while increasing the voltage V P-P between the toner to increase the electric field strength of the toner. The toner supply amount from the conveying roller 54 to the developing roller 48 can be maintained, and the toner supply amount increases, so that no image memory is generated, and good image quality can be ensured.

図９は、トナー帯電量が減少傾向にある場合に変更される搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の別の波形を示す図であり、図９の（ａ）は、搬送ローラと現像ローラに印加される電圧を示し、図９の（ｂ）は、現像ローラを基準とした搬送ローラの電位を示している。   FIG. 9 is a diagram illustrating another waveform of the voltage supplied to the conveying roller and the developing roller that is changed when the toner charge amount tends to decrease. FIG. 9A illustrates the conveying roller and the developing roller. FIG. 9B shows the potential of the conveying roller with reference to the developing roller.

トナー帯電量が減少傾向である場合に、図８に示す搬送ローラと現像ローラに供給される電圧に代え、図９（ａ）に示すように、現像ローラ４８に印加する交流電圧ＶＡＣの交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを１６００Ｖに変更するとともに、交流電圧デューティ比を４５％、すなわち、マイナスデューティ比：４５％、プラスデューティ比：５５％に変更し、現像ローラ４８に印加する直流電圧ＶＤＣ１を−２４０Ｖに変更し、現像ローラ４８に印加する交流電圧ＶＡＣの交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくするとともに、交流電圧デューティ比を大きくし、現像ローラ４８に印加する直流電圧ＶＤＣ１を小さくすることも可能である。 If the toner charge amount is decreasing, instead of the voltage supplied to the conveying roller and the developing roller shown in FIG. 8, as shown in FIG. 9 (a), the AC of the AC voltage V AC to be applied to the developing roller 48 While changing the peak - to - peak voltage V P-P to 1600 V, the AC voltage duty ratio is changed to 45%, that is, the negative duty ratio: 45%, the positive duty ratio: 55%, and the DC voltage V applied to the developing roller 48 change the DC1 to -240 V, with an AC voltage V AC of the AC peak-to-peak voltage V P-P to increase applied to the developing roller 48, the AC voltage by increasing the duty ratio, the DC voltage V DC1 applied to the developing roller 48 Can be reduced.

かかる場合においても、図９（ｂ）に示すように、現像ローラ４８を基準とした搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧ：−９０Ｖを維持した状態で、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位を最高値ＶＭＡＸ：＋７９０Ｖ、最小値ＶＭＩＮ：−８１０Ｖとし、トナーの供給電界強度を大きくすることができる。これにより、供給回収領域８８において、より多くの荷電粒子をトナーから分離させてキャリアに付着させることができ、トナー帯電量が減少傾向である場合にキャリアの帯電性を高めることができ、キャリアの荷電性を安定化させることができる。 Even in such a case, as shown in FIG. 9B, the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is maintained in the state where the average value V AVG of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is maintained as −90V. The maximum value V MAX : +790 V and the minimum value V MIN : −810 V can be used to increase the electric field strength of the toner. As a result, in the supply / recovery region 88, more charged particles can be separated from the toner and adhered to the carrier, and when the toner charge amount tends to decrease, the chargeability of the carrier can be increased. Chargeability can be stabilized.

このように、トナー帯電量が減少傾向である場合に、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくしてトナーの供給電界強度を大きくするとともに、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧが維持されるように交流電圧デューティ比及び直流電圧ＶＤＣ１を変更することで、トナー供給量を維持することができ、トナー供給量が多くなって画像メモリが生じることがなく、良好な画像品質を確保することができる。 As described above, when the toner charge amount tends to decrease, the AC peak - to - peak voltage VP-P is increased to increase the supply electric field strength of the toner, and the average value V of the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48. By changing the AC voltage duty ratio and the DC voltage V DC1 so that AVG is maintained, the toner supply amount can be maintained, the toner supply amount increases, and no image memory is generated, and a good image is obtained. Quality can be ensured.

本実施形態に係る画像形成装置１では、トナー帯電量が減少傾向である場合に、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される振動電界の交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくすることを含み、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐ、交流電圧デューティ比及び直流電圧ＶＤＣ１のうちの少なくとも１つを変更するように第１の電界形成手段の作動を制御することで、キャリアの帯電性を高めることができ、キャリアの荷電性を安定化させることができる。また、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくするように変更する際に、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐ、交流電圧デューティ比及び直流電圧ＶＤＣ１を、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧが維持されるように変更することで、トナー供給量を維持することができ、良好な画像品質を確保することができる。 In the image forming apparatus 1 according to the present embodiment, when the toner charge amount tends to decrease, the AC peak - to - peak voltage V PP of the oscillating electric field formed between the transport roller 54 and the developing roller 48 is increased. Charging the carrier by controlling the operation of the first electric field forming means so as to change at least one of the AC peak -to- peak voltage V PP , the AC voltage duty ratio, and the DC voltage V DC1. The chargeability of the carrier can be stabilized. Further, when changing the AC peak - to - peak voltage V P-P to be increased, the AC peak -to- peak voltage V P-P , the AC voltage duty ratio, and the DC voltage V DC1 are set to the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48. By changing so that the average value VAVG is maintained, the toner supply amount can be maintained, and good image quality can be ensured.

前述した実施形態では、トナー帯電量が減少傾向である場合、感光体１２の非画像形成時に、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される電界の交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくするように第１の電界形成手段の作動を制御し、その条件にて画像形成が行われるが、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される電界の交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくするように第１の電界形成手段の作動を制御するとともに、現像ローラ４８から感光体１２へ現像ローラ４８に保持しているトナーを移動させるように第２の電界形成手段の作動を制御し、感光体１２の非画像形成時に所定時間、現像を行うようにしてもよい。 In the above-described embodiment, when the toner charge amount tends to decrease, the AC peak - to - peak voltage VP-P of the electric field formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48 when the non-image is formed on the photoreceptor 12 is set. The operation of the first electric field forming means is controlled so as to increase, and image formation is performed under the conditions, but the AC peak-to-peak voltage VP− of the electric field formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48 is increased. The operation of the first electric field forming unit is controlled so as to increase P, and the operation of the second electric field forming unit is performed so that the toner held on the developing roller 48 is moved from the developing roller 48 to the photosensitive member 12. Control may be performed so that development is performed for a predetermined time during non-image formation of the photoreceptor 12.

トナー帯電量が減少傾向である場合に、図８（ａ）に示すように、現像ローラ４８に印加する交流電圧ＶＡＣの交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを１６００Ｖに変更するとともに、現像ローラ４８に印加する直流電圧ＶＤＣ１を−３２０Ｖに変更し、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくするとともに直流電圧ＶＤＣ１を大きくし、図８（ｂ）に示すように、現像ローラ４８を基準とした搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧを−９０Ｖに維持した状態で、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位を最高値ＶＭＡＸ：＋８７０Ｖ、最小値ＶＭＩＮ：−７３０Ｖとし、トナーの供給電界強度を大きくし、さらに感光体１２の電位を静電潜像画像部ＶＨ：−５０Ｖに設定し、現像ローラ４８から感光体１２へ現像ローラ４８に保持しているトナーを移動させるように第２の電界形成手段の作動を制御し、例えば３分間などの所定時間、現像を行うようにしてもよい。 When the toner charge amount tends to decrease, the AC peak - to - peak voltage VP -P of the AC voltage VAC applied to the developing roller 48 is changed to 1600 V as shown in FIG. The DC voltage V DC1 applied to is changed to −320V, the AC peak - to - peak voltage V PP is increased, and the DC voltage V DC1 is increased. As shown in FIG. 8B, the developing roller 48 is used as a reference. In the state where the average value V AVG of the transport roller 54 is maintained at −90 V, the potential of the transport roller 54 with respect to the developing roller 48 is set to the maximum value V MAX : +870 V, the minimum value V MIN : −730 V, and the toner supply electric field the strength is increased, further photoconductor 12 potential electrostatic latent image portion V H: set to -50 V, holds the developing roller 48 from the developing roller 48 to the photoconductor 12 Controlling the operation of the second electric field forming means to move the toner, for example, a predetermined time such as three minutes, may be carried out development.

なお、感光体１２を静電潜像画像部の電位に設定して現像を行う際には、転写装置３６に印加される印加電圧の極性が反転され、感光体１２に担持されたトナーは、転写装置３６によって用紙３８に転写されることなくクリーニング装置４０まで搬送され、クリーニング装置４０によって回収される。そして、所定時間の現像後には、図６（ａ）に示す搬送ローラ５４と現像ローラ４８に印加される電圧の設定値に戻される。   When developing the photosensitive member 12 at the electrostatic latent image portion, the polarity of the applied voltage applied to the transfer device 36 is reversed, and the toner carried on the photosensitive member 12 is The toner is transferred to the cleaning device 40 without being transferred onto the paper 38 by the transfer device 36 and is collected by the cleaning device 40. Then, after the development for a predetermined time, the setting value of the voltage applied to the conveying roller 54 and the developing roller 48 shown in FIG.

このように、トナー帯電量が減少傾向である場合に、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される振動電界の交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを大きくするように第１の電界形成手段の作動を制御するとともに、現像ローラ４８から感光体１２へ現像ローラ４８に保持しているトナーの表面に保持された荷電粒子を移動させるように第２の電界形成手段の作動を制御して、感光体１２の非画像形成時に所定時間、現像を行うことで、非画像形成時に、供給回収領域８８において、より多くの荷電粒子をトナーから分離させてキャリアに付着させることができ、トナー帯電量が減少傾向である場合にキャリアの帯電性を高めることができ、キャリアの荷電性を安定化させることができる。 As described above, when the toner charge amount tends to decrease, the first electric field formation is performed so as to increase the AC peak - to - peak voltage V PP of the oscillating electric field formed between the conveyance roller 54 and the developing roller 48. And controlling the operation of the second electric field forming unit so that the charged particles held on the surface of the toner held on the developing roller 48 are moved from the developing roller 48 to the photosensitive member 12. By performing development for a predetermined time during the non-image formation of the photoconductor 12, more charged particles can be separated from the toner and adhered to the carrier in the supply / recovery region 88 during the non-image formation. When the amount tends to decrease, the chargeability of the carrier can be increased, and the chargeability of the carrier can be stabilized.

一方、図１０は、トナー帯電量が増加傾向である場合におけるトナー帯電量の推移を示すグラフである。図１０では、印字枚数を横軸にとり、トナー帯電量を縦軸にとって表示している。なお、図１０では、所定の印字枚数をＰ１、Ｐ２として示し、濃度減少や画像メモリが生じ得るトナー帯電量の下限値をＱＬとして示している。 On the other hand, FIG. 10 is a graph showing the transition of the toner charge amount when the toner charge amount is increasing. In FIG. 10, the horizontal axis represents the number of printed sheets and the vertical axis represents the toner charge amount. In FIG. 10, a predetermined number of printed sheets shown as P1, P2, and shows the lower limit of the toner charge density decrease and image memory may occur as Q L.

図１０に示すように、所定印字枚数毎に検出されたトナー帯電量が増加傾向を示す場合、すなわち、印字枚数Ｐ２におけるトナー帯電量Ｑ２と印字枚数Ｐ１におけるトナー帯電量Ｑ１とのトナー帯電量の差（Ｑ２−Ｑ１）が正である場合、画像形成装置１では、制御ユニット２１によって、少なくとも交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを変更することを含み、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐ、交流電圧デューティ比及び直流電圧ＶＤＣ１のうちの少なくとも１つを変更するように第１の電界形成手段の作動が制御される。 As shown in FIG. 10, when the toner charge amount detected for every predetermined number of printed sheets tends to increase, that is, the toner charge amount of the toner charge amount Q2 at the print number P2 and the toner charge amount Q1 at the print number P1. When the difference (Q2−Q1) is positive, the image forming apparatus 1 includes at least changing the AC peak voltage V P−P by the control unit 21, and includes the AC peak voltage V P−P and the AC voltage. The operation of the first electric field forming means is controlled so as to change at least one of the duty ratio and the DC voltage V DC1 .

図１１は、トナー帯電量が増加傾向にある場合に変更される搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の波形の一例を示す図であり、図１１の（ａ）は、搬送ローラと現像ローラに印加される電圧を示し、図１１の（ｂ）は、現像ローラを基準として搬送ローラの電位を示している。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a waveform of a voltage supplied to the conveying roller and the developing roller that is changed when the toner charge amount tends to increase. FIG. 11A illustrates the conveying roller and the developing roller. In FIG. 11, (b) shows the potential of the conveying roller with reference to the developing roller.

画像形成装置１では、トナー帯電量が増加傾向である場合には、少なくとも交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくするように第１の電界形成手段の作動が制御される。図１１（ａ）に示すように、現像ローラ４８に印加する交流電圧ＶＡＣの交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを１２００Ｖに変更するとともに、現像ローラ４８に印加する直流電圧ＶＤＣ１を−２８０Ｖに変更し、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくするとともに直流電圧ＶＤＣ１を小さくして、図１１（ｂ）に示すように、現像ローラ４８を基準とした搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧを−９０Ｖに維持した状態で、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位を最高値ＶＭＡＸ：＋６３０Ｖ、最小値ＶＭＩＮ：−５７０Ｖとし、画像形成時におけるトナーの供給電界強度を小さくする。 In the image forming apparatus 1, when the toner charge amount tends to increase, the operation of the first electric field forming unit is controlled so as to reduce at least the AC peak - to - peak voltage VP-P . As shown in FIG. 11 (a), the AC peak-to-peak voltage V P-P of the AC voltage V AC to be applied to the developing roller 48 with changed to 1200 V, the DC voltage V DC1 applied to the developing roller 48 to -280V 11B, the AC peak - to - peak voltage V PP is decreased and the DC voltage V DC1 is decreased. As shown in FIG. 11B, the average value V of the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is used. While the AVG is maintained at −90 V, the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is set to the maximum value V MAX : +630 V and the minimum value V MIN : −570 V, and the electric field strength of the toner supplied during image formation is reduced.

これにより、供給回収領域８８において、トナーから分離させる荷電粒子を少なくしキャリアに付着させる荷電粒子を少なくすることができ、トナー帯電量が増加傾向である場合にキャリアの帯電性を減少させることができ、キャリアの荷電性を安定化させることができる。なお、トナー帯電量が増加傾向である場合に、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐのみを小さくしてトナーの供給電界強度を小さくするようにしてもよいが、図１１に示すように、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくしてトナーの供給電界強度を小さくするとともに、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧが維持されるように直流電圧ＶＤＣ１を変更することで、搬送ローラ５４から現像ローラ４８へのトナー供給量を維持することができ、トナー供給量が少なくなって濃度不足が生じることがなく、良好な画像品質を確保することができる。 As a result, in the supply / recovery region 88, the number of charged particles to be separated from the toner can be reduced and the number of charged particles adhering to the carrier can be reduced, and the chargeability of the carrier can be reduced when the toner charge amount tends to increase. And the chargeability of the carrier can be stabilized. If the toner charge amount is increasing, only the AC peak -to- peak voltage VP-P may be reduced to reduce the supplied electric field strength of the toner. However, as shown in FIG. The DC voltage V DC1 is changed so that the average value V AVG of the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is maintained while the voltage V P-P between the developing roller 48 is reduced by decreasing the inter-voltage VP . The toner supply amount from the conveyance roller 54 to the developing roller 48 can be maintained, and the toner supply amount is reduced, so that insufficient density does not occur and good image quality can be ensured.

図１２は、トナー帯電量が増加傾向にある場合に変更される搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の別の波形を示す図であり、図１２の（ａ）は、搬送ローラと現像ローラに印加される電圧を示し、図１２の（ｂ）は、現像ローラを基準とした搬送ローラの電位を示している。   FIG. 12 is a diagram showing another waveform of the voltage supplied to the conveying roller and the developing roller that is changed when the toner charge amount tends to increase. FIG. 12A shows the conveying roller and the developing roller. FIG. 12B shows the potential of the conveying roller with reference to the developing roller.

トナー帯電量が増加傾向である場合に、図１１に示す搬送ローラと現像ローラに供給される電圧に代え、図１２（ａ）に示すように、現像ローラ４８に印加する交流電圧ＶＡＣの交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを１２００Ｖに変更するとともに、交流電圧デューティ比を３５％、すなわち、マイナスデューティ比：３５％、プラスデューティ比：６５％に変更し、現像ローラ４８に印加する直流電圧ＶＤＣ１を−３４０Ｖに変更し、現像ローラ４８に印加する交流電圧ＶＡＣの交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくするとともに、交流電圧デューティ比を小さくし、現像ローラ４８に印加する直流電圧ＶＤＣ１を大きくすることも可能である。 If the toner charge amount is increasing, instead of the voltage supplied to the conveying roller and the developing roller shown in FIG. 11, as shown in FIG. 12 (a), the AC of the AC voltage V AC to be applied to the developing roller 48 While changing the peak - to - peak voltage V P-P to 1200 V, the AC voltage duty ratio is changed to 35%, that is, the negative duty ratio: 35%, the positive duty ratio: 65%, and the DC voltage V applied to the developing roller 48 change the DC1 to -340V, while reducing the peak-to-peak voltage V P-P of the AC voltage V AC to be applied to the developing roller 48, an alternating voltage the duty ratio is reduced, the DC voltage V DC1 applied to the developing roller 48 Can be increased.

かかる場合においても、図１２（ｂ）に示すように、現像ローラ４８を基準とした搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧ：−９０Ｖを維持した状態で、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位を最高値ＶＭＡＸ：＋６９０Ｖ、最小値ＶＭＩＮ：−５１０Ｖとし、トナーの供給電界強度を小さくすることができる。これにより、供給回収領域８８において、トナーから分離させる荷電粒子を少なくしキャリアに付着させる荷電粒子を少なくすることができ、トナー帯電量が増加傾向である場合にキャリアの帯電性を減少させることができ、キャリアの荷電性を安定化させることができる。 Even in such a case, as shown in FIG. 12B, the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is maintained in the state where the average value V AVG of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48 is maintained as −90V. The maximum value V MAX is +690 V and the minimum value V MIN is −510 V, so that the electric field strength of toner can be reduced. As a result, in the supply / recovery region 88, the number of charged particles to be separated from the toner can be reduced and the number of charged particles adhering to the carrier can be reduced, and the chargeability of the carrier can be reduced when the toner charge amount tends to increase. And the chargeability of the carrier can be stabilized.

このように、トナー帯電量が増加傾向である場合に、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくしてトナーの供給電界強度を小さくするとともに、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧが維持されるように交流電圧デューティ比及び直流電圧ＶＤＣ１を変更することで、トナー供給量を維持することができ、トナー供給量が少なくなって濃度不足が生じることがなく、良好な画像品質を確保することができる。 As described above, when the toner charge amount tends to increase, the AC peak - to - peak voltage VP-P is reduced to reduce the supply electric field strength of the toner, and the average value V of the potential of the conveying roller 54 with respect to the developing roller 48. By changing the AC voltage duty ratio and the DC voltage V DC1 so that AVG is maintained, the toner supply amount can be maintained, and the toner supply amount is reduced so that the density does not become insufficient and a good image is obtained. Quality can be ensured.

本実施形態に係る画像形成装置１では、トナー帯電量が増加傾向である場合に、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される振動電界の交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくすることを含み、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐ、交流電圧デューティ比及び直流電圧ＶＤＣ１のうちの少なくとも１つを変更するように第１の電界形成手段の作動を制御することで、キャリアの帯電性を減少させることができ、キャリアの荷電性を安定化させることができる。また、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくするように変更する際に、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐ、交流電圧デューティ比及び直流電圧ＶＤＣ１を、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧが維持されるように変更することで、トナー供給量を維持することができ、良好な画像品質を確保することができる。 In the image forming apparatus 1 according to the present embodiment, when the toner charge amount tends to increase, the AC peak - to - peak voltage V PP of the oscillating electric field formed between the conveyance roller 54 and the developing roller 48 is reduced. Charging the carrier by controlling the operation of the first electric field forming means so as to change at least one of the AC peak -to- peak voltage V PP , the AC voltage duty ratio, and the DC voltage V DC1. The chargeability of the carrier can be stabilized. Further, when the AC peak - to - peak voltage V P-P is changed to be small, the AC peak -to- peak voltage V P-P , the AC voltage duty ratio, and the DC voltage V DC1 are set to the potential of the conveying roller 54 relative to the developing roller 48. By changing so that the average value VAVG is maintained, the toner supply amount can be maintained, and good image quality can be ensured.

前述した実施形態では、トナー帯電量が増加傾向である場合、感光体１２の非画像形成時に、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される電界の交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくするように第１の電界形成手段の作動を制御し、その条件にて画像形成が行われるが、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される電界の交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくするように第１の電界形成手段の作動を制御するとともに、現像ローラ４８から感光体１２へ現像ローラ４８に保持しているトナーの表面に保持された荷電粒子を移動させるように第２の電界形成手段の作動を制御し、感光体１２の非画像形成時に所定時間、現像を行うようにしてもよい。 In the above-described embodiment, when the toner charge amount tends to increase, the AC peak - to - peak voltage VP-P of the electric field formed between the conveyance roller 54 and the developing roller 48 when the image of the photoconductor 12 is not formed is set. The operation of the first electric field forming means is controlled so as to be small, and image formation is performed under the conditions, but the AC peak-to-peak voltage V P− of the electric field formed between the transport roller 54 and the developing roller 48 is reduced. The operation of the first electric field forming means is controlled so as to reduce P , and the charged particles held on the surface of the toner held on the developing roller 48 are moved from the developing roller 48 to the photosensitive member 12 so as to move. The operation of the electric field forming unit 2 may be controlled so that the development is performed for a predetermined time when the non-image is formed on the photosensitive member 12.

トナー帯電量が増加傾向である場合に、図１１（ａ）に示すように、現像ローラ４８に印加する交流電圧ＶＡＣの交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを１２００Ｖに変更するとともに、現像ローラ４８に印加する直流電圧ＶＤＣ１を−２８０Ｖに変更し、交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくするとともに直流電圧ＶＤＣ１を小さくし、図１１（ｂ）に示すように、現像ローラ４８を基準とした搬送ローラ５４の電位の平均値ＶＡＶＧを−９０Ｖに維持した状態で、現像ローラ４８に対する搬送ローラ５４の電位を最高値ＶＭＡＸ：＋６３０Ｖ、最小値ＶＭＩＮ：−５７０Ｖとし、トナーの供給電界強度を小さくし、さらに感光体１２の電位を静電潜像非画像部ＶＬ：−４５０Ｖに設定し、現像ローラ４８から感光体１２へ現像ローラ４８に保持しているトナーの表面に保持された荷電粒子を移動させるように第２の電界形成手段の作動を制御し、例えば３分間などの所定時間、現像を行うようにしてもよい。 When the toner charge amount tends to increase, the AC peak - to - peak voltage VP -P of the AC voltage VAC applied to the developing roller 48 is changed to 1200 V as shown in FIG. The DC voltage V DC1 applied to is changed to −280 V, the AC peak - to - peak voltage V P-P is reduced and the DC voltage V DC1 is reduced. As shown in FIG. 11B, the developing roller 48 is used as a reference. In the state where the average value V AVG of the transport roller 54 is maintained at −90 V, the potential of the transport roller 54 with respect to the developing roller 48 is set to the maximum value V MAX : +630 V, the minimum value V MIN : −570 V, and the toner supply electric field the strength is reduced, further photoconductor 12 potential electrostatic latent image non-image portion V L: set to -450 V, the coercive the developing roller 48 from the developing roller 48 to the photoconductor 12 To which controls the operation of the second electric field forming means to move the charged particles retained on the surface of the toner, for example, a predetermined time such as three minutes, may be carried out development.

なお、感光体１２を静電潜像非画像部の電位に設定して現像を行う際には、現像ローラ４８から感光体１２へ移動した荷電粒子は、転写装置３６によって用紙３８に転写されることなくクリーニング装置４０まで搬送され、クリーニング装置４０によって回収される。そして、所定時間の現像後には、図６（ａ）に示す搬送ローラ５４と現像ローラ４８に印加される電圧の設定値に戻される。   When development is performed with the photosensitive member 12 set to the potential of the non-image portion of the electrostatic latent image, the charged particles that have moved from the developing roller 48 to the photosensitive member 12 are transferred to the paper 38 by the transfer device 36. Without being transported to the cleaning device 40 and collected by the cleaning device 40. Then, after the development for a predetermined time, the setting value of the voltage applied to the conveying roller 54 and the developing roller 48 shown in FIG.

このように、トナー帯電量が増加傾向である場合に、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される振動電界の交流ピーク間電圧ＶＰ−Ｐを小さくするように第１の電界形成手段の作動を制御するとともに、現像ローラ４８から感光体１２へ現像ローラ４８に保持しているトナーの表面に保持された荷電粒子を移動させるように第２の電界形成手段の作動を制御して、感光体１２の非画像形成時に所定時間、現像を行うことで、非画像形成時に、供給回収領域８８において、トナーから分離させる荷電粒子を少なくしキャリアに付着させる荷電粒子を少なくすることができ、トナー帯電量が増加傾向である場合にキャリアの帯電性を減少させることができ、キャリアの荷電性を安定化させることができる。 As described above, when the toner charge amount tends to increase, the first electric field formation is performed so that the AC peak - to - peak voltage V PP of the oscillating electric field formed between the transport roller 54 and the developing roller 48 is reduced. And controlling the operation of the second electric field forming unit so that the charged particles held on the surface of the toner held on the developing roller 48 are moved from the developing roller 48 to the photosensitive member 12. By performing development for a predetermined time during non-image formation of the photoconductor 12, it is possible to reduce charged particles to be separated from the toner and less charged particles to adhere to the carrier in the supply and recovery region 88 during non-image formation. When the toner charge amount tends to increase, the chargeability of the carrier can be reduced, and the chargeability of the carrier can be stabilized.

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、所定印字枚数毎に検出されるトナー帯電量に基づいて、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される振動電界の交流ピーク間電圧、交流電圧デューティ比及び直流電圧のうちの少なくとも１つを変更するように第１の電界形成手段の作動を制御することにより、トナー帯電量の変化に応じて荷電粒子のキャリアへの移行量を制御してキャリアの荷電性を安定化させることができ、長期に亘ってかぶり等の画像ノイズのない良好な画像を得ることが可能である。印字比率の変更が頻繁に行われる場合や現像剤の製造時のバラツキが大きい場合においても、トナー帯電量を安定させることができ、前記効果を得ることができる。   As is apparent from the above description, in this embodiment, the AC peak-to-peak voltage of the oscillating electric field formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48 based on the toner charge amount detected for each predetermined number of printed sheets. By controlling the operation of the first electric field forming unit so as to change at least one of the AC voltage duty ratio and the DC voltage, the amount of transfer of charged particles to the carrier is changed according to the change in the toner charge amount. The chargeability of the carrier can be stabilized by controlling, and a good image free from image noise such as fogging can be obtained over a long period of time. Even when the printing ratio is changed frequently or when the variation in developer production is large, the toner charge amount can be stabilized and the above-described effect can be obtained.

本実施形態では、トナー帯電量を検出するトナー帯電量検出手段としての光式トナー濃度センサ１７及び表面電位センサ１９が、感光体１２に設けられているが、現像ローラ４８に、トナー帯電量を検出するトナー帯電量検出手段としての光式トナー濃度センサ及び表面電位センサを設け、現像ローラ４８上のトナー帯電量に基づいて、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される振動電界の交流ピーク間電圧、交流電圧デューティ比及び直流電圧のうちの少なくとも１つを変更するように第１の電界形成手段の作動を制御するようにしてもよい。   In this embodiment, an optical toner density sensor 17 and a surface potential sensor 19 as toner charge amount detection means for detecting the toner charge amount are provided on the photoconductor 12, but the toner charge amount is applied to the developing roller 48. An optical toner density sensor and a surface potential sensor are provided as toner charge amount detection means to detect, and based on the toner charge amount on the developing roller 48, an oscillating electric field formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48 is detected. The operation of the first electric field forming means may be controlled so as to change at least one of the AC peak-to-peak voltage, the AC voltage duty ratio, and the DC voltage.

また、本実施形態では、現像ローラ４８に対向する感光体１２上に形成された静電潜像が現像されて形成されたトナー画像を用紙３８に転写するようにしているが、感光体１２上の静電潜像が現像されて形成されたトナー画像を中間転写ベルトなどの中間転写体（不図示）に転写し、該中間転写体に転写されたトナー画像を用紙に転写するようにしてもよく、かかる場合には、トナー帯電量を検出するための光式トナー濃度センサ及び表面電位センサは、現像ローラ、感光体又は前記中間転写体に設けられる。   In this embodiment, the toner image formed by developing the electrostatic latent image formed on the photoconductor 12 facing the developing roller 48 is transferred to the paper 38. The toner image formed by developing the electrostatic latent image is transferred to an intermediate transfer member (not shown) such as an intermediate transfer belt, and the toner image transferred to the intermediate transfer member is transferred to a sheet. In such a case, the optical toner concentration sensor and the surface potential sensor for detecting the toner charge amount are provided on the developing roller, the photosensitive member, or the intermediate transfer member.

前記中間転写体を備えた画像形成装置１においても、所定印字枚数毎に検出されるトナー帯電量に基づいて、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される振動電界の交流ピーク間電圧、交流電圧デューティ比及び直流電圧のうちの少なくとも１つを変更するように前記第１の電界形成手段の作動を制御することで、トナー帯電量の変化に応じて荷電粒子のキャリアへの移行量を制御してキャリアの荷電性を安定化させることができ、長期に亘ってかぶり等の画像ノイズのない良好な画像を得ることが可能である。   Also in the image forming apparatus 1 provided with the intermediate transfer member, the AC peak-to-peak voltage of the oscillating electric field formed between the conveying roller 54 and the developing roller 48 based on the toner charge amount detected for each predetermined number of printed sheets. By controlling the operation of the first electric field forming means so as to change at least one of the AC voltage duty ratio and the DC voltage, the amount of transfer of charged particles to the carrier according to the change in the toner charge amount The chargeability of the carrier can be stabilized by controlling the above, and a good image free from image noise such as fogging can be obtained over a long period of time.

以上のように、本願発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。   As described above, the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and it is needless to say that various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. トナー帯電量とトナー層の表面電位との関係を示したグラフである。3 is a graph showing a relationship between a toner charge amount and a surface potential of a toner layer. 電界形成装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of an electric field formation apparatus. 図３に示す電界形成装置から搬送ローラと現像ローラに供給されている電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage supplied to the conveyance roller and the developing roller from the electric field formation apparatus shown in FIG. 供給回収領域におけるトナーと荷電粒子との動きを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a motion of the toner and charged particle in a supply collection area | region. 前記画像形成装置において、画像形成時に搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の設定値の波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating waveforms of set values of voltages supplied to a conveyance roller and a developing roller during image formation in the image forming apparatus. トナー帯電量が減少傾向である場合におけるトナー帯電量の推移を示すグラフである。6 is a graph showing a change in toner charge amount when the toner charge amount is decreasing. トナー帯電量が減少傾向にある場合に変更される搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の波形の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a waveform of a voltage supplied to a conveyance roller and a development roller that are changed when the toner charge amount is decreasing. トナー帯電量が減少傾向にある場合に変更される搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の別の波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating another waveform of a voltage supplied to a conveyance roller and a developing roller that are changed when the toner charge amount tends to decrease. トナー帯電量が増加傾向である場合におけるトナー帯電量の推移を示すグラフである。6 is a graph showing a change in toner charge amount when the toner charge amount is increasing. トナー帯電量が増加傾向にある場合に変更される搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の波形の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a waveform of a voltage supplied to a conveyance roller and a development roller that are changed when a toner charge amount tends to increase. トナー帯電量が増加傾向にある場合に変更される搬送ローラと現像ローラに供給される電圧の別の波形を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating another waveform of the voltage supplied to the conveyance roller and the developing roller, which is changed when the toner charge amount tends to increase.

符号の説明Explanation of symbols

１：画像形成装置
２：現像剤
４：キャリア
６：トナー
８：荷電粒子
１２：感光体
１７：光式トナー濃度センサ
１９：表面電位センサ
２１：制御ユニット
３４：現像装置
３８：用紙
４８：現像ローラ
５４：搬送ローラ
５８：固定磁石体
６０：回転円筒体
８８：供給回収領域
９０：供給領域
９２：回収領域
９６：現像領域
１１０：電界形成装置
１１２：第１の電源
１１４：第２の電源
Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：磁極 1: Image forming device 2: Developer 4: Carrier 6: Toner 8: Charged particle 12: Photoconductor 17: Optical toner density sensor 19: Surface potential sensor 21: Control unit 34: Developing device 38: Paper 48: Developing roller 54: Conveying roller 58: Fixed magnet body 60: Rotating cylindrical body 88: Supply / recovery area 90: Supply area 92: Collection area 96: Development area 110: Electric field forming device 112: First power supply 114: Second power supply N1, N2, S1, S2, S3: Magnetic poles

Claims (5)

トナーとキャリアとを含み、相互の摩擦接触によって前記トナーが第１の極性に帯電すると共に前記キャリアが前記第１の極性とは異なる第２の極性に帯電する現像剤であって、前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され、前記トナーの表面から分離した後に前記キャリアの表面に保持されると前記トナーとの摩擦接触によって前記トナーを前記第１の極性に帯電させる荷電粒子を更に含む現像剤と、複数の磁極を有する固定磁石体と該固定磁石体の周囲を回転する回転円筒体とを有し、前記現像剤を前記回転円筒体の外周面に保持しつつ搬送する搬送ローラと、第１の領域を介して前記搬送ローラに対向するとともに第２の領域を介して像担持体に対向する現像ローラと、前記搬送ローラと前記現像ローラとの間に所定の交流ピーク間電圧、交流電圧デューティ比及び直流電圧を有する第１の電界を形成して、前記搬送ローラが保持している前記現像剤中のトナーを前記現像ローラに移動させるとともに、前記搬送ローラから前記現像ローラに移動する前記トナーの表面に保持された前記荷電粒子の一部を前記トナーから分離させて前記搬送ローラに移動させる第１の電界形成手段と、前記現像ローラと前記像担持体との間に第２の電界を形成して、前記現像ローラが保持している前記トナーを前記像担持体に移動させ、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する第２の電界形成手段と、を有する現像装置を備え、前記像担持体上のトナー画像を記録媒体に転写するようにした画像形成装置において、
前記現像ローラ又は前記像担持体上のトナー帯電量を検出するトナー帯電量検出手段と、
前記第１の電界形成手段の作動を制御する電界制御手段と、
を備え、
前記電界制御手段は、所定印字枚数毎に前記トナー帯電量検出手段によって検出されるトナー帯電量に基づいて、前記交流ピーク間電圧、前記交流電圧デューティ比及び前記直流電圧のうちの少なくとも１つを変更するように前記第１の電界形成手段の作動を制御する、ことを特徴とする画像形成装置。 A developer including a toner and a carrier, wherein the toner is charged to a first polarity by mutual frictional contact and the carrier is charged to a second polarity different from the first polarity, Charged particles that are supplied in a detachable state on the surface and charge the toner to the first polarity by frictional contact with the toner when held on the surface of the carrier after being separated from the surface of the toner The developer further includes a fixed magnet body having a plurality of magnetic poles, and a rotating cylindrical body that rotates around the fixed magnet body, and the developer is transported while being held on the outer peripheral surface of the rotating cylindrical body. A predetermined intersection is formed between the conveying roller, the developing roller facing the conveying roller through the first area and the image bearing member via the second area, and the conveying roller and the developing roller. A first electric field having a peak-to-peak voltage, an AC voltage duty ratio, and a DC voltage is formed to move the toner in the developer held by the conveying roller to the developing roller, and from the conveying roller to the A first electric field forming unit configured to separate a part of the charged particles held on the surface of the toner moving to the developing roller from the toner and move the toner to the conveying roller; and the developing roller and the image carrier. A second electric field is formed therebetween, the toner held by the developing roller is moved to the image carrier, and the electrostatic latent image formed on the image carrier is developed to produce a toner image. An image forming apparatus comprising: a developing device having a second electric field forming unit for forming; and a toner image on the image carrier is transferred to a recording medium.
A toner charge amount detecting means for detecting a toner charge amount on the developing roller or the image carrier;
Electric field control means for controlling the operation of the first electric field forming means;
With
The electric field control unit is configured to set at least one of the AC peak-to-peak voltage, the AC voltage duty ratio, and the DC voltage based on a toner charge amount detected by the toner charge amount detection unit for each predetermined number of printed sheets. An image forming apparatus, wherein the operation of the first electric field forming unit is controlled to be changed. 前記トナー帯電量検出手段は、トナー付着量を検出するトナー付着量検出手段と、トナー層の表面電位を検出するトナー層表面電位検出手段と、前記トナー付着量検出手段によって検出されるトナー付着量と前記トナー層表面電位検出手段とによって検出されるトナー層表面電位とからトナー帯電量を算出するトナー帯電量算出手段とを有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。   The toner charge amount detection means includes a toner adhesion amount detection means for detecting a toner adhesion amount, a toner layer surface potential detection means for detecting a surface potential of the toner layer, and a toner adhesion amount detected by the toner adhesion amount detection means. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising: a toner charge amount calculation unit that calculates a toner charge amount from the toner layer surface potential detected by the toner layer surface potential detection unit. . 前記像担持体は、前記現像ローラに対向し、静電潜像が形成される静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上の静電潜像が現像されて形成されたトナー画像が転写される中間転写体であって、該中間転写体に転写されたトナー画像を記録媒体に転写する中間転写体とからなり、前記トナー帯電量検出手段は、前記現像ローラ、前記静電潜像担持体又は前記中間転写体上のトナー帯電量を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。   The image carrier is opposed to the developing roller, and an electrostatic latent image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and a toner formed by developing the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier An intermediate transfer member to which an image is transferred, and an intermediate transfer member that transfers the toner image transferred to the intermediate transfer member to a recording medium. The toner charge amount detection means includes the developing roller, the electrostatic transfer member The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner charge amount on the latent image carrier or the intermediate transfer member is detected. 前記電界制御手段は、前記トナー帯電量検出手段によって検出されるトナー帯電量に基づいて、トナー帯電量が減少傾向である場合には、前記交流ピーク間電圧を大きくするように前記第１の電界形成手段の作動を制御し、トナー帯電量が増加傾向である場合には、前記交流ピーク間電圧を小さくするように前記第１の電界形成手段の作動を制御する、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載の画像形成装置。   When the toner charge amount is decreasing based on the toner charge amount detected by the toner charge amount detection device, the electric field control unit is configured to increase the AC peak-to-peak voltage. The operation of the first electric field forming unit is controlled so as to reduce the AC peak-to-peak voltage when the operation of the forming unit is controlled and the toner charge amount tends to increase. The image forming apparatus according to any one of 1 to 3. 前記電界制御手段が、前記第１の電界形成手段の作動を制御するとともに、前記第２の電界形成手段の作動を制御し、
前記トナー帯電量検出手段によって検出されるトナー帯電量に基づいて、トナー帯電量が減少傾向である場合には、前記電界制御手段が、前記交流ピーク間電圧を大きくするように前記第１の電界形成手段の作動を制御するとともに、前記現像ローラから前記像担持体へ前記現像ローラに保持している前記トナーを移動させるように前記第２の電界形成手段の作動を制御し、前記像担持体の非画像形成時に所定時間、現像を行い、トナー帯電量が増加傾向である場合には、前記電界制御手段が、前記交流ピーク間電圧を小さくするように前記第１の電界形成手段の作動を制御するとともに、前記現像ローラから前記像担持体へ前記現像ローラに保持している前記トナーの表面に保持された荷電粒子を移動させるように前記第２の電界形成手段の作動を制御し、前記像担持体の非画像形成時に所定時間、現像を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載の画像形成装置。 The electric field control means controls the operation of the first electric field forming means and controls the operation of the second electric field forming means;
When the toner charge amount tends to decrease based on the toner charge amount detected by the toner charge amount detection means, the electric field control means causes the first electric field to increase the AC peak-to-peak voltage. Controlling the operation of the forming means and controlling the operation of the second electric field forming means so as to move the toner held on the developing roller from the developing roller to the image bearing member. When the toner charge amount tends to increase for a predetermined time during non-image formation, the electric field control means operates the first electric field forming means so as to reduce the AC peak-to-peak voltage. The second electric field forming means controls and moves the charged particles held on the surface of the toner held on the developing roller from the developing roller to the image carrier. It controls the operation for a predetermined time at the time of non-image formation of said image bearing member, an image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to perform development.
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