JP2000112212A - 現像装置及び現像剤の搬送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規トナーの補給後におけるベタ濃度の低下
を防止できる現像装置、及び現像剤の搬送方法を提供す
る。 【解決手段】 非磁性一成分の現像剤を担持する現像ロ
ーラ１と、交換自在なトナーカートリッジ内の現像剤を
現像ローラ１上に供給する供給ローラ２と、現像ローラ
１に現像バイアス電圧Ｖｂを印加するとともに、供給ロ
ーラ２にバイアス電圧Ｖｓｐを印加する１以上のバイア
ス印加手段と、少なくとも上記バイアス電圧の電位差｜
Ｖｓｐ−Ｖｂ｜を可変とする制御手段と、を設けた構成
である。制御手段によりトナーカートリッジの交換後の
ベタ画像出力時に電位差｜Ｖｓｐ−Ｖｂ｜を増加させる
ことで、トナーの安定搬送ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置に装備
される現像装置に関し、特に非磁性の一成分現像方式を
用いた現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の電子写真式の複写技術におけ
る現像には、乾式現像が広く採用されている。この乾式
現像の中にも２成分現像方式と、一成分現像方式とがあ
り、このうち一成分現像方式では、磁性材料（キャリ
ア）を用いないため装置の小型化や低価格化等に有利で
あることから、最近では小型プリンタや小型複写機を中
心に主流になりつつある。

【０００３】上記非磁性の一成分現像方式の現像装置
は、トナーを搬送するキャリアを持たないため、トナー
帯電性や、トナー搬送性が二成分現像方式に比べて劣っ
ており、トナー搬送が不十分となれば感光体上の画像濃
度の低下現象が見られる。

【０００４】特に近年多く見られるグラフィックパター
ンなどの印字では、いわゆるベタ画像（ソリッド部分）
が多いためトナー搬送の安定化は必須である。このため
現像ローラに接触もしくは一定の食い込み量を持たせた
現像剤の供給ローラを配置し、さらに、現像ローラに印
加される現像バイアスと、供給ローラへ印加される供給
バイアスに所定の電位差を持たせ、現像剤としてのトナ
ーを現像ローラ上に電気的に担持し、搬送するような構
成を取る場合が多い。

【０００５】しかし、そのような構成を取っても一成分
現像方式におけるベタ濃度の低下には種々の要因があ
る。例えば供給ローラは、現像ローラの表面を傷つけな
いこと、多量の現像剤を搬送する必要性等から、表層に
いわゆるスポンジ状の部材が用いられるが、この場合、
経時的なトナーの目詰まりからくる硬度の上昇や、外径
の萎縮等によってトナー搬送性が低下し、このためベタ
濃度の低下が生じやすい。

【０００６】上記供給ローラの物性変化に着目し、特開
平６−１９４９４４号には、そのような物性変化に伴っ
て供給ローラへ印加するバイアス電圧を可変制御するこ
とによりトナー搬送性を確保し、経時使用下でのベタ濃
度の低下を防止しようとする装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、多く場合、一
成分現像方式を用いた現像装置ではトナーカートリッジ
交換方式が採用されており、このカートリッジ交換によ
り新旧のトナーが入れ替わる際にトナー帯電性が変動す
ることによってもベタ濃度の低下等が生じる。このよう
なカートリッジ交換により生じるベタ濃度低下は、上記
供給ローラの物性変化に着目したバイアス電圧の可変制
御のみでは解消することができない。図２及び図３を用
いて上記トナーカートリッジ交換による不具合について
説明する。

【０００８】図２は、従来の現像装置で、現像ローラ上
に付着するトナーの状態を示す図で、（ａ）はトナーエ
ンド時の状態、（ｂ）新規トナーの補給直後の状態、
（ｃ）はベタ画像形成時の状態を示している。この図に
おいて、符号１は現像ローラ、符号２は供給ローラ、符
号３は薄層化ブレード３である。現像ローラ１には所定
の現像バイアス電圧が印加され、また、供給ローラ２、
及び薄層化ブレード３へも、上記現像バイアスとそれぞ
れ所定の電位差を持つようにバイアス電圧が印加されて
いる。

【０００９】上記供給ローラ２上方には図示しないトナ
ーカートリッジが備えられている。トナーカートリッジ
から補給されるトナーは、供給ローラ２と現像ローラ１
との間で摩擦帯電されるとともに、上記電位差により電
気的に現像ローラ１上へ搬送される。現像ローラ１上に
多量に付着したトナーは薄層化ブレード３により均一に
薄層化された後、図示しない感光体上へ転移する。

【００１０】ここでは、交換前のカートリッジからの古
いトナーをｕｓｅｄトナーと、また、交換後の新品のカ
ートリッジから補給される新規のトナーをｎｅｗトナー
と表記し、ベタ濃度の低下の原因を説明する。図２
（ａ）は、トナーエンド時における現像ローラ１上のト
ナー層形成状態を示しており、この場合現像ローラ１上
にはｕｓｅｄトナーのみが存在している。トナーエンド
を迎える際のトナーは、経時使用により流動性と帯電性
が低下し劣化している。

【００１１】図２（ｂ）は、トナーカートリッジ交換直
後のトナー層の形成状態を示す図で、この図に示すよう
に、現像装置内にｎｅｗトナーが補給されると、現像ロ
ーラ１の表面にはｎｅｗトナーが選択的に付着し、この
場合ｎｅｗトナー層の上にｕｓｅｄトナーが付着した２
重層が形成される。このように２重層が形成されるの
は、ｎｅｗトナーとｕｓｅｄトナーとが、各々現像ロー
ラ１で摩擦されて一旦混ざり合うものの、帯電能力の高
いｎｅｗトナーが、ｕｓｅｄトナーより先に現像ローラ
１に付着するためである。

【００１２】このように新旧トナーが分離した状態であ
れば、現像ローラ１上のトナー層の基盤がｎｅｗトナー
に占められ、現像ローラ１上には十分なトナー量が保持
可能である。しかし、この補給直後の状態からベタ画像
の出力を行うと長手方向（作像方向）に濃度低下が発生
する。

【００１３】図２（ｃ）は、ベタ画像の出力時における
トナー層の形成状態を示している。、トナーカートリッ
ジ交換後、例えば最初の作像動作でベタ画像が形成され
るとき、その現像動作で現像ローラ１上のトナーが消費
され、新旧トナーの入れ替わりが起こる。このときの現
像ローラ１の駆動によるトナー摩擦帯電時に新旧トナー
が混ざり合い、ｎｅｗトナーとｕｓｅｄトナーとは分離
状態から混在状態になる。こうしてｎｅｗトナーとｕｓ
ｅｄトナーの双方が混在したトナー層が形成されれば当
然のことながら、付着力の弱いｕｓｅｄトナーが現像ロ
ーラ１の表面に直接的に付着している部分も見受けられ
る。このようなｕｓｅｄトナーを基盤としたトナー層部
分は、帯電性の劣化したｕｓｅｄトナー粒子によってそ
の層が支えられているため、薄層化ブレード３により削
り落とされやすい。この結果、薄層化された現像ローラ
１上のトナー層は、飽和時よりＭ／Ａ（Ｍａｓｓ／ａｒ
ｅａ：単位面積のトナー付着量）が低く、図２（ｂ）の
分離状態の場合と比較してｎｅｗトナーの占める割合も
減少することになる。

【００１４】図３は、上記現像動作初期に形成され、濃
度低下が生じた感光体上のベタ画像の模式図である。現
像ローラ１へのトナー付着量の低下は、トナーカートリ
ッジ交換後に行われる現像動作の比較的初期に発生し、
これがベタ濃度の低下を招く。図３に示すように、現像
動作初期に形成された感光体上のベタ画像領域ａは濃度
は極端に落ち、その後しばらくすると、ｕｓｅｄトナー
が消費され、現像動作後半のベタ画像領域ｂは本来のベ
タ濃度を回復している。

【００１５】一方、上記供給ローラ２の物性変化のみに
伴ってバイアス電圧を可変制御する上記従来の現像装置
などでは、上記のようなベタ濃度の低下に対して十分な
対応を行うことができない。上記トナーカートリッジ交
換によるベタ濃度低下に対しては新旧トナーの入れ替わ
りに伴うトナー帯電性に注目した対策が必要である。

【００１６】そこで、本発明の目的は、新規トナーの補
給後におけるベタ濃度の低下を防止できる現像装置、及
び現像剤の搬送方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の現像装置は、表面に非磁性一成分の現像剤の薄層を
形成して像担持体上に搬送する現像ローラと、交換自在
なトナーカートリッジから補給された現像剤を上記現像
ローラとの間で摩擦帯電して現像ローラ上へ供給する供
給ローラと、上記現像ローラに現像バイアス電圧を印加
する現像バイアス印加手段と、上記現像ローラに対して
電位差が生じるように上記供給ローラにバイアス電圧を
印加する供給バイアス印加手段と、を有する現像装置に
おいて、上記トナーカートリッジの交換後に上記電位差
を可変とする制御手段を設けたことを特徴としている。

【００１８】上記像担持体にトナー濃度検知手段を設
け、該トナー濃度検知手段の検知信号に基づいて、上記
制御手段により上記電位差を可変制御できる構成とする
ことができる。また、上記像担持体上にベタ画像が形成
されるとき、上記制御手段により上記電位差を大きくす
るとよい。

【００１９】さらに、上記現像ローラの表面に担持され
た現像剤を摩擦帯電するとともに薄層化するブレード
と、該ブレードと上記現像ローラとの間に電位差が生じ
るように上記ブレードにバイアス電圧を印加するブレー
ドバイアス手段とを有し、上記制御手段により、上記ブ
レードと、上記現像ローラとの間の電位差を可変制御で
きる構成とすることができる。

【００２０】上記目的を達成する本発明の現像剤の搬送
方法は、供給ローラと、該供給ローラに回転接触する現
像ローラと、該現像ローラに当接するブレードとに、そ
れぞれバイアス電圧を印加するとともに上記現像ローラ
と供給ローラとの間、及び／又は、上記現像ローラとブ
レードとの間に、それぞれ電位差を形成することによ
り、交換自在なトナーカートリッジから上記供給ローラ
上に補給された非磁性一成分の現像剤を、上記現像ロー
ラ上へ転移させ上記ブレードで薄層化した後、像担持体
上に搬送する現像剤の搬送方法において、上記トナーカ
ートリッジの交換後に補給される新規の現像剤が上記現
像ローラの表面に付着するよう、上記供給ローラと現像
ローラとの間、及び／又は、上記現像ローラとブレード
との間の電位差をそれぞれ大きくすることを特徴として
いる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
基づいて説明する。図１は、本実施例の現像装置の概略
構成を模式的に示している。現像ローラ１、及び供給ロ
ーラ２は、現像装置本体内に回転可能に支持されてい
る。供給ローラ２は、表層がスポンジ状で、現像ローラ
１に対して所定の食い込み量でもって接触している。現
像ローラ１には、その回転の習い方向に導電性の薄層化
ブレード３が当接しており、さらにその現像ローラ１の
下流表面は、例えば、感光体ドラム等の像担持体の表面
に対向する現像位置に配置されている。

【００２２】現像ローラ１、及び供給ローラ２は、それ
ぞれ矢印方向に回転可能で、像担持体上の潜像形成プロ
セスと所定のタイミングで駆動制御されている。供給ロ
ーラ２の上方近傍には、図示しないトナーカートリッジ
が取付自在で、供給ローラ２の上面に非磁性の一成分現
像剤としてのトナーを補給する。供給ローラ２の回転に
より現像ローラ１との間に送られたトナーは、摩擦帯電
されて現像ローラ１上に付着し担持される。そして、現
像ローラ１上のトナー層は、現像ローラ１の回転ととも
に薄層化ブレード３によりその表面に均一に伸ばされた
後、像担持体の表面へ搬送される。

【００２３】現像ローラ１には、現像バイアス電源から
なる現像バイアス印加手段が接続され、現像バイアスＶ
ｂが印加される。また、供給ローラ２には、供給バイア
ス電源からなる供給バイアス印加手段が接続され、トナ
ーと同極性の供給バイアスＶｓｐが印加される。これら
両バイアスＶｂ，Ｖｓｐは、ともに直流成分のみであ
る。

【００２４】また、薄層化ブレード３には、ブレードバ
イアス手段が接続され、このブレードバイアス手段は、
現像ローラ１の現像バイアスＶｂに対して所定の電位差
を持つ直流成分、及びこの直流成分に５００〜１０００
Ｖ ，２〜３ＫＨｚの交流成分を重畳させたブレードバ
イアスＶｂｌを印加する。

【００２５】上記各電源は、図示しない電圧可変器を介
して印加される。ここで、現像バイアスＶｂは、供給バ
イアスＶｓｐとの間に電位差｜Ｖｓｐ−Ｖｂ｜を生じる
ように、また同時に、ブレードバイアスＶｂｌとの間に
電位差｜Ｖｂｌ（ＤＣ）−Ｖｂ｜を生じるように、それ
ぞれのバイアス電圧が制御されている。上記電位差｜Ｖ
ｓｐ−Ｖｂ｜で形成される電界により、現像ローラ１と
供給ローラ２との間で摩擦帯電された非磁性一成分のト
ナーが現像ローラ１上に電気的に転移される。さらに、
その表面にトナーを担持した現像ローラ１は、上記電位
差｜Ｖｂｌ−Ｖｂ｜の電界によりトナーの安定した担持
・搬送を可能としている。

【００２６】上記構成の現像装置において、トナーカー
トリッジ交換後の初期動作で新旧トナーの混在によるト
ナー搬送の不安定化を防止するため、上記電位差を可変
制御する制御手段により、以下に説明するようなバイア
ス設定（各電位差）の切り換え制御が行われる。

【００２７】本実施例では、２０００〜３０００枚のイ
ールドでトナーカートリッジを交換する。このトナーカ
ートリッジの交換後に新規のカートリッジから補給され
るｎｅｗトナーを多量に現像ローラ１に供給するため、
現像ローラ１と、供給ローラ２との間の電位差｜Ｖｓｐ
−Ｖｂ｜を増大させる。このようにすれば、現像ローラ
１と供給ローラ２間でのトナーの摩擦帯電時に、通常動
作時よりもｎｅｗトナーを効率的に帯電させ、この結
果、現像ローラ１の表面に多量のｎｅｗトナーを送り込
むことができる。

【００２８】実験レベルでは、上記電位差｜Ｖｓｐ−Ｖ
ｂ｜の値を増大させるにあたり、通常の現像動作時に最
適とされる電位差より、少なくとも４０〜１００Ｖ程高
めに設定することで、ｎｅｗトナー補給後のベタ濃度の
低下防止の効果が確認された。すなわち帯電能力の高い
ｎｅｗトナーが選択的に現像ローラ１の表面に付着する
ことにより現像ローラ１上に安定したトナー層が形成さ
れ、ほぼ初期動作から濃度の低下ない均一なベタ画像が
得られた。本実施例では、像担持体にその表面のトナー
濃度を検出可能なトナー濃度検知手段を設け、具体的に
は次のような条件で実施を試みた。

【００２９】通常のバイアス設定として、上記電位差｜
Ｖｓｐ−Ｖｂ｜を１００Ｖに、上記電位差｜Ｖｂｌ−Ｖ
ｂ｜を２００Ｖに設定し、薄層化ブレード３には５００
Ｖ／２ＫＨｚの交流を重畳させた。

【００３０】トナーカートリッジの交換後、ベタ画像の
形成が検知されたので電位差｜Ｖｓｐ−Ｖｂ｜に５０Ｖ
を上乗せし、１５０Ｖに変更したところ、画像全面に均
一なベタ濃度を得ることができるように調整された。

【００３１】その後、定期的に電位差｜Ｖｓｐ−Ｖｂ｜
を１００Ｖに戻して像担持体上の濃度検知を行ったとこ
ろ、ベタ画像のうち画像先端部の高濃度部分（図３の領
域ａ）が、徐々に全面に拡がるように濃度差が改善さ
れ、５００枚ジョブ終了時には全く問題の無いレベルに
達した。この時点で上記通常のバイアス設定に戻した
が、その後も安定した画像出力が継続可能であった。

【００３２】このように、大きな電位差を維持したまま
では何れ異常画像等の不具合が生じるため、上記のよう
にトナーカートリッジ交換後の適時に、そのような影響
のない最適値にバイアス設定を戻す必要がある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、トナ
ーカートリッジの交換後に少なくとも供給ローラと現像
ローラとの間のバイアス電位差を可変とした構成なの
で、交換後のトナーカートリッジから補給される新規の
現像剤が、上記現像ローラの表面に選択的に付着し、そ
の表面に安定した現像剤層を形成でき、新旧トナーの帯
電性の違いによるベタ画像の濃度低下を解消し、経時に
亘って良好な画像を得ることができる。

【００３４】さらに、上記現像ローラの表面に担持され
た現像剤を摩擦帯電するとともに薄層化するブレードを
有し、該ブレードと上記現像ローラとの間の電位差を可
変制御できる構成によれば、上記現像ローラとブレード
との間においても、新規の現像剤の効率的な摩擦帯電、
及び安定した現像剤の薄層を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の現像装置を示す概略模式図である。

【図２】従来の現像装置で、現像ローラ上における新旧
トナーの分布を示す図で、（ａ）はトナーエンド時の状
態、（ｂ）新規トナーの補給直後の状態、（ｃ）はベタ
画像形成時の状態を示している。

【図３】従来の現像装置における新規トナーの補給直後
のベタ画像で、その不具合を示す図である。

【符号の説明】

１ 現像ローラ ２ 供給ローラ ３ ブレード Ｖｂ 現像バイアス Ｖｓｐ 供給バイアス Ｖｂｌ ブレードバイアス

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に非磁性一成分の現像剤の薄層を形
   成して像担持体上に搬送する現像ローラと、交換自在な
   トナーカートリッジから補給された現像剤を上記現像ロ
   ーラとの間で摩擦帯電して現像ローラ上へ供給する供給
   ローラと、上記現像ローラに現像バイアス電圧を印加す
   る現像バイアス印加手段と、上記現像ローラに対して電
   位差が生じるように上記供給ローラにバイアス電圧を印
   加する供給バイアス印加手段と、を有する現像装置にお
   いて、 上記トナーカートリッジの交換後に上記電位差を可変と
   する制御手段を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 上記像担持体にトナー濃度検知手段を設
   け、該トナー濃度検知手段の検知信号に基づいて、上記
   制御手段により上記電位差を可変制御できることを特徴
   とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 上記像担持体上にベタ画像が形成される
   とき、上記制御手段により上記電位差を大きくすること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 【請求項４】 さらに、上記現像ローラの表面に担持さ
   れた現像剤を摩擦帯電するとともに薄層化するブレード
   と、該ブレードと上記現像ローラとの間に電位差が生じ
   るように上記ブレードにバイアス電圧を印加するブレー
   ドバイアス手段とを有し、上記制御手段により、上記ブ
   レードと、上記現像ローラとの間の電位差を可変制御で
   きることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載
   の現像装置。
5. 【請求項５】 供給ローラと、該供給ローラに回転接触
   する現像ローラと、該現像ローラに当接するブレードと
   に、それぞれバイアス電圧を印加するとともに上記現像
   ローラと供給ローラとの間、及び／又は、上記現像ロー
   ラとブレードとの間に、それぞれ電位差を形成すること
   により、交換自在なトナーカートリッジから上記供給ロ
   ーラ上に補給された非磁性一成分の現像剤を、上記現像
   ローラ上へ転移させ上記ブレードで薄層化した後、像担
   持体上に搬送する現像剤の搬送方法において、 上記トナーカートリッジの交換後に補給される新規の現
   像剤が上記現像ローラの表面に付着するよう、上記供給
   ローラと現像ローラとの間、及び／又は、上記現像ロー
   ラとブレードとの間の電位差をそれぞれ大きくすること
   を特徴とする現像剤の搬送方法。