JP2000221776A

JP2000221776A - 現像装置

Info

Publication number: JP2000221776A
Application number: JP11024782A
Authority: JP
Inventors: Masahito Iio; 雅人飯尾
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】経時によるトナーの凝集度の変化に妨げられ
ることなく、現像ローラ上に良好な薄層を維持し、良好
な画像が形成される現像装置を提供する。【解決手段】薄層部材であるブレード２６Ｃに対して
現像ローラ２３Ｃとの間に所定の電位差が生じるよう
に、所定のバイアス電圧をバイアス印加手段４１・４３
にて印加し、その電位差を一成分現像剤の凝集度の変化
に応じて、バイアス可変制御手段である電圧可変器４２
にて可変制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真式の複
写機・プリンタ・ファクシミリやそれらの複合機などの
画像形成装置で用い、一成分現像剤で像担持体上の潜像
を現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−１９４９４４号公報には、現
像ローラに対してトナーを供給する供給ローラを有し、
これらにそれぞれ所定のバイアス電圧を印加する一成分
現像方式の現像装置において、供給ローラに印加するバ
イアス電圧を供給ローラの物性変化にともなって可変制
御する技術が開示されている。

【０００３】この公報に記載されているように、一成分
現像方式の現像装置は、画像形成装置の簡素化や小型化
に有利な反面、トナーに帯電を付与し、現像ローラ上に
トナーを搬送するキャリアを持たないため、トナーの帯
電性（立ち上がり）やトナーの搬送性（搬送量）が二成
分現像方式に比較して劣っている。

【０００４】そのため、この公報に記載の技術では、ト
ナー搬送量が現像時に消費されるトナーの量よりも下回
った場合においては、印字画像上において画像濃度の低
下現象が見られる。また、トナーについては、流動性を
良くし、放置後の擬固によるパッキングを防止してい
る。流動性を良くしているため、現像ローラ上でトナー
を薄層化するのが困難であり、薄層不良による画像上自
ヌケとなる可能性がある。この薄層不良は、経時でトナ
ーの流動性が低下すると発生しなくなることは確認され
ている。

【０００５】この発明は、以上の背景でなされたもの
で、その第１の目的は、経時によるトナーの凝集度の変
化に妨げられることなく、現像ローラ上に良好な薄層を
維持し、良好な画像が形成される現像装置を提供するこ
とにある。

【０００６】第２の目的は、あらかじめトナーの凝集度
の低下と潜像形成回数と画像白ヌケの関係を決めること
で、潜像形成回数のカウントといった簡単な構成で良好
な画像を維持することができるようにすることにある。

【０００７】第３の目的は、実際に像担持体にトナー像
を形成させ、トナー像の白ヌケをトナー像付着状態検出
手段により直接検出することで、より確実に白ヌケを検
出し、良好な画像を維持することできるようにすること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
め、この発明は、像担持体に対向して配設され、表面に
担持した一成分現像剤で像担持体上の潜像を現像する現
像ローラと、該現像ローラ上の一成分現像剤を薄層化す
る薄層部材と、現像ローラに対して所定の現像バイアス
電圧を印加する第１のバイアス印加手段とを備えた現像
装置において、薄層部材に対して現像ローラとの間に所
定の電位差が生じるように所定のバイアス電圧を印加す
る第２のバイアス印加手段と、その電位差を一成分現像
剤の凝集度の変化に応じて可変制御するバイアス可変制
御手段とを設けたことを特徴とする。

【０００９】また、第２の目的を達成するため、バイア
ス可変制御手段は、前記電位差を像担持体に対する潜像
形成回数に応じて可変制御する構成とする。

【００１０】さらに、第３の目的を達成するため、像担
持体に測定用パターンとしての潜像を形成し、この測定
用パターンとしての潜像に対する一成分現像剤付着状態
を検出する一成分現像剤付着状態検出手段を備える。そ
して、バイアス可変制御手段は、該一成分現像剤付着状
態検出手段の測定結果に応じて、前記電位差を可変制御
する構成とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面にしたがって詳細に説明する。

【００１２】図１および図２に、この発明によるカラー
現像装置を備えるカラー画像形成装置における内部全体
の概要構成を示し、図１は本体フレーム９に対して前部
筐体たる前フレーム８を閉じた状態、図２はこれを開い
た状態である。

【００１３】図１において、像担持体たる可撓性の感光
体ベルト１は、回動ローラ２・３間に架設され、回動ロ
ーラ２の回転駆動により図中矢印Ａ方向（時計方向）に
搬送される。この感光体ベルト１の表面は、帯電手段た
る帯電チャージャ４にて均一に帯電されるとともに、静
電像露光手段たるレーザ書き込みユニット５にて露光さ
れる。そして、この発明によるカラー現像装置６によ
り、イエロ、マゼンタ、シアン、黒の現像剤（トナー）
をそれぞれ有する４つの現像器にて各色毎に現像され
る。

【００１４】また、中間転写体たる中間転写ベルト１０
は、回動ローラ１１・１２の間に架設され、回動ローラ
１１の回転駆動により図中矢印Ｂ方向（反時計方向）に
搬送される。感光体ベルト１と中間転写ベルト１０は、
感光体ベルト１の回動ローラ３部で接触している。その
接触部の中間転写ベルト１０側には、導電性を有するバ
イアスローラ１３が中間転写ベルト１０の裏面に所定の
条件で接触している。

【００１５】次に、このカラー画像形成装置の画像形成
動作について説明する。図１において、感光体ベルト１
は、帯電チャージャ４により一様に帯電された後、レー
ザ書き込みユニット５により、画像情報に基づき走査露
光されて表面に静電潜像が形成される。ここで、露光す
る画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロ、シア
ン、マゼンタおよび黒の色情報に分解した単色の画像情
報であり、この情報により半導体レーザ（図示せず）で
発生されたレーザビームＬは、図示省略した光学装置に
より走査および光路調整される。

【００１６】ここで形成された静電潜像は、カラー現像
装置６の４つの現像器によりイエロ、シアン、マゼンタ
および黒のトナーで各々単色現像され、感光体ベルト１
上に各々の色画像が順次形成される。

【００１７】図中矢印Ａ方向に回転する感光体ベルト１
上に形成された各単色画像像は、感光体ベルト１と同期
して、図中矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト１０上
に、イエロ、シアン、マゼンタおよび黒の単色毎に、バ
イアスローラ１３に印加された所定の転写バイアスによ
り順次重ね転写される。

【００１８】中間転写ベルト１０上に重ね合わされたイ
エロ、シアン、マゼンタおよび黒の画像は、給紙台（給
紙カセット）１７から給紙ローラ１８、搬送ローラ対１
９Ａ・１９Ｂ、レジストローラ対２０Ａ・２０Ｂを経て
転写部へ搬送された転写紙１７Ａ上に転写ローラ１４に
より一括転写される。転写終了後、転写紙１７Ａは、定
着装置８０により定着されて、フルカラー画像が完成
し、排紙ローラ対８１Ａ・８１Ｂを経て排紙スタック部
８２上に排出される。

【００１９】なお、図中１５は、感光体ベルト１に常時
当接し、感光体ベルト１上のトナーをクリーニングする
クリーニング部材１５Ａを含むクリーニング装置、およ
び廃棄トナー回収容器、図中１６は、中間転写ベルト１
０のクリーニング装置で、該クリーニング装置１６のク
リーニングブレード１６Ａは、画像形成動作中には中間
転写ベルト１０表面から離間した位置に保持され、形成
像が上述の転写紙１７Ａ上に転写された後に中間転写ベ
ルト１０表面に当接される。

【００２０】中間転写ベルト１０上よりクリーニングブ
レード１６Ａによって掻き取られた廃棄トナーは、クリ
ーニング装置１６内に設けられたオーガ１６Ｂにより、
図面手前方向に搬送され、さらにプロセスカートリッジ
３１の手前側面に設けられた、図示を省略した搬送部に
より廃棄トナー回収容器１５Ｃに搬送される。所定量以
上の廃棄トナーが廃棄トナー回収容器１５Ｃ内に収容さ
れた時点でプロセスカートリッジ３１に対し交換するこ
とにより、プロセスカートリッジ３１の長寿命化が図ら
れる。

【００２１】また、感光体ベルト１、帯電チャージャ
４、中間転写ベルト１０、クリーニング装置１５・１６
は、プロセスカートリッジ３１として一体的に構成さ
れ、廃棄トナー回収容器１５Ｃは、プロセスカートリッ
ジ３１に対して交換可能に組み込まれる。プロセスカー
トリッジ３１のレジストローラ２０Ｂ側のケース外装部
分は、用紙搬送ガイドとしての機能も備えている。

【００２２】次に、画像形成装置本体に関する構成につ
いて、図２に基づいて説明する。装置本体構造として
は、不動部筐体たる本体フレーム９と、転写紙１７Ａの
搬送経路が開放可能な前部筐体たる前フレーム８によっ
て構成され、本体フレーム９の下部には、給紙カセット
１７を配置し、本体内部にカラー現像装置６、プロセス
カートリッジ３１を交換可能に配置し、さらにその上方
に、定着装置８０を配置し、本体上部には、排紙スタッ
ク部８２が形成される。

【００２３】前フレーム８は、本体フレーム９に設けら
れた回転支持軸９Ａを中心に開閉回動可能に支持され、
通常は第１図のごとく、本体フレーム９に対し閉じた状
態で保持される。転写紙１７Ａの搬送経路内に転写紙１
７Ａのジャムが発生した場合には、前フレーム８のため
の図示しないロック機構を解除し、図２のごとく前フレ
ーム８を解放する。前フレーム８には、転写紙搬送経路
の一部を構成する搬送ローラ１９Ａ、レジストローラ２
０Ａ、転写ローラ１４等が保持されており、前クレーム
８を開放することにより、転写紙搬送経路が露出し、容
易にジャム処理が行える。この際に、他の作像系ユニッ
トは不動であり、トナーの飛散や、漏洩等による不具合
が発生しない。

【００２４】図３には、この発明に係る一成分現像方式
のカラー現像装置６と、像担持体である感光体ベルト１
と、バイアス印加および制御回路の関係図であり、一例
として、シアン現像ユニット２２が現像位置にある場合
を示す。

【００２５】現像ケース２２Ｃ内には、一成分現像剤と
しての非磁性トナーＴを収納している。カラー現像装置
６は、感光体ベルト１に対向する部分が開口した状態と
なっており、その開口部にて感光体ベルト１と現像ロー
ラ２３Ｃとは、所定のニツプ幅をもって接触している。
現像ローラ２３Ｃは、導電性のゴムや金属等が多く使用
され、感光体ベルト１の回転方向と同方向に回転されて
いる。

【００２６】現像ローラ２３Ｃの後側には、現像ケース
２２Ｃ内のトナーＴを現像ローラ２３Ｃへ供給する供給
ローラ２５Ｃが設けられている。該供給ローラ２５Ｃ
は、現像ローラ２３Ｃと一定の食い込み量で接触しなが
ら、現像ローラ２３Ｃと同方向に一定の線速比で回転す
る。供給ローラ２５Ｃは、弾性体として、発泡体等が多
く使用されている。

【００２７】また、供給ローラ２５Ｃに一定の食い込み
量で接触している掻き取り部材２７Ｃを設け、使用済み
トナーＴを掻き取るようにしている。現像ケース２２Ｃ
と掻き取り部材２７Ｃ間に設けられた仕切り部材２８Ｃ
により、現像ローラ２３Ｃと供給ローラ２５Ｃの接触部
分にかかるトナーＴの粉圧を弱めている。

【００２８】現像ローラ２３Ｃによるトナー搬送量を規
制し、現像ローラ上のトナーＴを薄層化する薄層部材で
あるブレード２６Ｃは、現像ローラ２３Ｃに対して一定
の食い込み量で押圧されるように設けられている。

【００２９】現像口ーラ２３Ｃには、第１のバイアス印
加手段である現像バイアス電源４０から所定の現像バイ
アス電圧、また供給ローラ２５Ｃには、供給バイアス電
源４４から所定の供給バイアス電圧が印加される。ま
た、ブレード２６Ｃには、バイアス可変制御手段である
電圧可変器４２を介して、第２のバイアス印加手段であ
るブレードＤＣ電源４３に接続されており、ブレードＤ
Ｃバイアス電圧が印加される。さらに、同じく第２のバ
イアス印加手段であるブレードＡＣ電源４１により、Ｄ
Ｃ成分にＡＣ成分を重畳している。

【００３０】これらの電圧は、図１のカラー画像形成装
置の中のトナー濃度センサ５０の検出値にしたがって決
定される。一成分現像剤付着状態検出手段であるこのト
ナー濃度センサ５０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）と受
光素子とからなり、中間転写ベルト１０上のトナー付着
量を検出している。感光体ベルト１に各色のグレースケ
ールのバッチパターンを形成させ、所望のトナー付着量
になるように各電圧を決定する。

【００３１】この実施例においては、供給電位差（現像
バイアス電圧−供給バイアス電圧）は、ベタ画像で濃度
低下が起きないよう供給能力が維持できる電圧値に固定
した。ブレード電位差（現像バイアス電圧−供給バイア
ス電圧）は、電圧可変器４２により可変できるようにし
てある。

【００３２】供給ローラ２５Ｃで現像ローラ２３Ｃ上に
供給されたトナーＴは、現像ローラ２３Ｃとの間で摩擦
帯電が起こり、静電気力および物理的な力によってブレ
ード２６Ｃ側へと搬送される。現像口一ラ２３Ｃ上のト
ナーＴは、ブレード２６Ｃにより通過量を規制されつ
つ、再度摩擦帯電によって電荷を付与される。ブレード
２６Ｃを通過した後のトナーＴは、充分に帯電されてお
り、かつ、均一なトナー層が形成されている。この実施
例では、負帯電の有機質の感光体ベルト１を用いた反転
現像であるため、トナーＴは負帯電である。

【００３３】上述のブレード２６ＣによるトナーＴの通
過量および電荷量は、ブレード電位差によりかなり影響
を受ける。ブレード電位差１、通過量１、電荷量１：Ｖ
ｂｌｌ、Ｍｌ、Ｑｌ、ブレード電位差２、通過量２、電
荷量２：Ｖｂ１２、Ｍ２、Ｑ２において、Ｖｂｌｌ＜Ｖ
ｂ１２の湯合、Ｍｌ＜Ｍ２、Ｑｌ＜Ｑ２となる。トナー
Ｔの流動性が良好な初期のトナーでは、通過量が大きい
ほど現像ローラ２３Ｃの上層部のトナーＴの保持力が弱
くなり、トナー薄層不良による白ヌケが発生する可能性
がある。

【００３４】図４には、ブレード電位差をＶｂ１２で固
定した場合のトナー凝集度とプリント枚数と白ヌケの関
係を示した。トナー凝集度は徐々に上昇し、白ヌケはＡ
枚で発生しなくなっている。ブレード電位差をＶｂｌｌ
で固定した湯合、ブレード２６Ｃによる電荷量が低いた
め経時でカブリに対する余裕度がなくなる。

【００３５】そこで、この発明では、図５のフローチャ
ートに示すように、プリント開始したら、枚数カウンタ
をカウントアップしてプリント枚数をチェックし、設定
枚数になったら、電圧可変器４２で電圧を可変してブレ
ード電位差をアップする。

【００３６】図１のカラー画像形成装置においては、カ
ラー現像装置６の各色の現像器のバイアス電圧は、上述
したように感光体ベルト１に各色のグレースケールのバ
ッチパターンを形成させ、発光ダイオード（ＬＥＤ）と
受光素子とからなるトナー濃度センサ５０で中間転写ベ
ルト１０上のパターンのトナー付着量を検出し、所望の
トナー付着量になるように決定している。

【００３７】図６には、グレースケールパッチの正常な
状態と白ヌケが発生している状態をトナー濃度センサ５
０で検出した検出結果である。正常な状態であると、出
力値のリップルＶｒは小さいが、白ヌケが発生すると、
出力値が低下し、リップルＶｒが大きくなっている。

【００３８】そこで、白ヌケが発生するリップルをＶｒ
０、トナー濃度センサ５０の出力値のリップルをＶｒ、
トナー付着量合わせ時のブレード電位差をΔＶｂｌ、ト
ナー付着量合わせ１回でのプレード電位差上昇分をαと
すると、図７のようなフローチャートで示される制御を
ウォーミングアップ時、あるいは印字間隔時（紙間隔
時）のトナー付着量合わせ制御ソフトに追加する。

【００３９】すなわち、図７において、カウンタを１つ
カウントアップしたら（カウント値Ｎ）、グレースケー
ルパターンの書き込みをスタートしてグレースケールパ
ターンを書き込み、トナー濃度センサ５０の出力値のリ
ップルＶｒをチェックして、白ヌケが発生するリップル
Ｖｒ０と比較し、Ｖｒ０＞Ｖｒならばブレード電位差を
ΔＶｂｌ＋（Ｎ−１）αとし、そうでなければ最初に戻
る。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、トナーの
凝集度の変化に応じてブレード電位差を可変制御するの
で、経時において白ヌケのない良好な画像を提供でき
る。

【００４１】請求項２に係る発明によれば、あらかじめ
経時のトナー凝集度と、潜像形成回数と、白ヌケ発生の
関係を求め、ブレード電位差の変更潜像形成回数を決定
するので、センサ等を使用せず、簡単な構成で白ヌケの
ない良好な画像を提供できる。

【００４２】請求項３に係る発明によれば、実際に像担
持体にトナー像を形成させ、トナー像の白ヌケをトナー
像付着状態検出手段により直接検出しているので、より
確実に白ヌケを検出し、良好な画像を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるカラー現像装置を備えるカラー
画像形成装置における内部全体の概要構成図で、本体フ
レーム部に対して前フレームを閉じた状態である。

【図２】その本体フレーム部に対して前フレームを開い
た状態の概要構成図である。

【図３】この発明に係る一成分現像方式のカラー現像装
置と、感光体ベルトと、バイアス印加および制御回路の
関係図である。

【図４】ブレード電位差を固定した場合のトナー凝集度
とプリント枚数と白ヌケの関係を示すグラフである。

【図５】プリント枚数が設置枚数以上になったときブレ
ード電位差を上昇させる動作のフローチャートである。

【図６】グレースケールパッチの正常な状態と白ヌケが
発生している状態をトナー濃度センサで検出した検出結
果を示す図である。

【図７】感光体ベルト上に実際にトナー像を形成させ、
トナー像の白ヌケを直接検出してブレード電位差を決定
する動作のフローチャートある。

【符号の説明】

１感光体ベルト（像坦持体）２感光体ベルトの回動ローラ３感光体ベルトの回動ローラ４帯電チャージャ５レーザ書き込みユニット６カラー現像装置８前フレーム９本体フレーム９Ａ回転支持軸１０中間転写ベルト１１中間転写ベルトの回動ローラ１２中間転写ベルトの回動ローラ１３バイアスローラ１４転写ローラ１５廃棄トナー回収容器１５Ａ感光体クリーニング部材１６中間転写ベルト用クリーニング装置１６Ａ中間転写ベルトクリーニングブレード１６Ｂオーガ１７Ａ転写紙１８給紙ローラ１９Ａ・１９Ｂ搬送ローラ対２０Ａ・２０Ｂレジストローラ対２２シアン現像ユニット２２Ｃ現像ケース２３Ｃ現像ローラ２５Ｃ供給ローラ２６Ｃブレード（薄層部材）２７Ｃ掻き取り部材２８Ｃ仕切り部材３１プロセスカートリッジ４０現像バイアス電源（第１のバイアス印加手段）４１ブレードＡＣ電源（第２のバイアス印加手段）４２電圧可変器（バイアス可変制御手段）４３ブレードＤＣ電源（第２のバイアス印加手段）４４供給バイアス電源５０トナー濃度センサ（一成分現像剤付着状態検出
手段）８０定着装置８１Ａ・８１Ｂ排紙ローラ対８２排紙スタック部Ｔトナー（一成分現像剤）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に対向して配設され、表面に担
持した一成分現像剤で前記像担持体上の潜像を現像する
現像ローラと、該現像ローラ上の一成分現像剤を薄層化
する薄層部材と、前記現像ローラに対して所定の現像バ
イアス電圧を印加する第１のバイアス印加手段とを備え
た現像装置において、前記薄層部材に対して前記現像ロ
ーラとの間に所定の電位差が生じるように所定のバイア
ス電圧を印加する第２のバイアス印加手段と、前記電位
差を一成分現像剤の凝集度の変化に応じて可変制御する
バイアス可変制御手段とを設けたことを特徴とする、現
像装置。
【請求項２】前記バイアス可変制御手段は、前記電位
差を前記像担持体に対する潜像形成回数に応じて可変制
御することを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】前記像担持体に測定用パターンとしての
潜像を形成し、この測定用パターンとしての潜像に対す
る一成分現像剤付着状態を検出する一成分現像剤付着状
態検出手段を備え、前記バイアス可変制御手段は、該一
成分現像剤付着状態検出手段の測定結果に応じて、前記
電位差を可変制御することを特徴とする、請求項１に記
載の現像装置。