JP2002040730A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置本体のあるボタンを押すと、
トナーを消費するように、現像剤担持体を一定時間回転
させる機構を有することにより、トナーを静電潜像保持
体に一定量消費させ、現像剤中のトナー濃度を低下さ
せ、地汚れをなくす現像装置及び画像形成装置を提供す
る。 【解決手段】 トナーと磁性キャリアとを含む２成分
現像剤３ａを用いて、トナー補給開口８ａより現像剤担
持体４上の現像剤３ａにトナー１１ａが補給されてトナ
ー濃度が上昇すると、第二の規制部材１０部分に現像剤
溜まりができ、トナー補給開口８ａを塞ぎ、現像剤の嵩
密度でトナー濃度を自己制御する現像装置２において、
外部からの指示により、現像担持体４上の現像剤３ａに
含まれているトナーを静電潜像保持体１に消費させる現
像装置及び画像形成装置２０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた複写機、プリンターおよびファクシミリ装置等の電
子写真現像方法の現像装置及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】少量の現像剤でトナー濃度の自己制御を
するシステムとは、トナー補給開口より現像剤担持体上
の現像剤にトナーが補給されてトナー濃度が上昇する
と、現像剤担持体上の現像剤に対する現像剤収容室内の
現像剤が与える搬送抵抗が上昇し、現像剤搬送における
玉突き現象が発生して第二の規制部材（以下、「プレド
クター」と呼ぶ。）部分に現像剤溜まりができ、トナー
補給開口を塞ぎ、剤の嵩でトナー濃度を制御するシステ
ムである。このシステムの現像装置は、現像剤収容部内
に収容される磁性キャリアとトナーからなる二成分現像
剤の量が少量であり、現像剤担持体の軸方向に均一に現
像剤が担持されている。通常の二成分現像方式に比較し
て磁性キャリアが少なく、装置のトルクが大幅に減少
し，磁性キャリアの動きによってトナーの取り込みを行
うため，トナーと磁性粒子の混合比率(以下、「トナー
濃度」と呼ぶ。）を検知調整する手段を簡素化し，パド
ル・スクリュー等の攪拌部材を省略できる。つまり、小
型化，低コスト化に有利である。このシステムにおいて
トナー濃度は、初期の現像剤収容部内に収容される磁性
キャリアの量を変化させることで剤の嵩が変わりコント
ロールできる。したがって、初期の現像剤収容部内に収
容される磁性キャリアの量は、トナー濃度の調整手段の
ために非常に重要になる。

【０００３】例えば、特開平９−２２１７８号公報に
は、トナー補給機構等を必要としない小型の現像装置
で、ドクターで阻止された現像剤を現像剤収納部内に滞
留させ、現像剤自身の内圧及び自重により、トナー補給
用開口に移動させ、トナーを取り込む現像装置である。
また、ここでは、ドクターブレード位置とトナー補給開
口との間のほぼ中央から，補給開口までの領域の現像剤
密度を規定している。また、特開平９−１９７８３３号
公報では、部品点数を低減させ、機能の集約化を行うこ
とで、小型化及び低コスト化を図る現像装置で、少量の
現像剤でトナー濃度の自己制御をするシステムで、現像
剤収容部が、第一の規制部材よりも現像剤搬送方向の上
流側に配設され、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤
の層厚が増加する場合にこの増加分を規制すべく現像剤
担持体との間隙が設定された第二の規制部材を有する現
像装置である。

【０００４】しかし、実際に使用されるプリンターおよ
びコピー等の電子写真機器では、使用頻度（コピー、プ
リンターの出力の頻度）が非常に少ないユーザーも存在
する。このような使用頻度の少ないユーザーの元で従来
技術の現像装置を用いる際、現像剤担持体の総回転時間
が非常に少なくなると、現像剤中のトナーの消費量がな
い状態で、現像剤担持体が回転する機会が増える。現像
剤担持体の総回転時間が減少すると現像剤中のトナーの
帯電量は低下する。特に高温高湿下の環境では著しく低
下することが知られている。トナーの帯電量が低下する
ことにより、現像剤の嵩密度は通常小さくなる。すなわ
ちトナー濃度が一定であっても、現像剤担持体上の現像
剤の嵩密度が小さくなり、トナー補給が行われてしまう
可能性がある。このようにトナー補給が行われると、ト
ナー濃度が規定値より高くなり、現像剤の帯電能力が低
下し、さらにトナーの帯電はされにくくなり、トナー帯
電量は低下する。このような現象がおきた際に、従来の
技術では、地汚れ（紙の白紙部にトナー付着）が発生
し、カートリッジの交換を余儀なくされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、こ
のように地汚れが発生してしまった時に、機械本体のあ
るボタンを押すと、トナーを消費するように、現像剤担
持体を一定時間回転させる機構を有することにより、ト
ナーを静電潜像保持体に一定量消費させ、現像剤中のト
ナー濃度を低下させ、地汚れをなくす現像装置及び画像
形成装置を提供することを課題とする。さらに、上述の
動作中に転写部材の汚れを少なくする現像装置及び画像
形成装置を提供することを課題とする。また、外部から
の指示が2回目となると、トナーの帯電量が低下した状
態ではトナーの帯電量分布は正規帯電と逆帯電との両者
のトナーが、ほぼ均等に存在する。よって、例えば、逆
帯電トナーがプラスである場合、転写部材への印加バイ
アスをマイナスにしておくと逆帯電トナーが転写部材に
付着することになる。そこで、転写電流を小さくするこ
とにより、両極性のトナーを付着させないことが可能と
なり、さらに、残りの現像剤担持体駆動時間で転写部材
に付着したトナーを清掃するようなバイアスを印加する
ことにより、転写部材へのトナー残留を少なくする現像
装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、 内部に磁界発生手段を
有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担
持して搬送する現像剤担持体と、 現像剤の量を規制
し、現像剤担持体との間隔とした第一の規制部材と、
第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現
像剤収容室と、現像剤収容室に隣接して現像剤担持体に
トナーを供給するトナーホッパと を備え、さらに、第
一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向
上流側に配置され、現像剤担持体との間に間隙を有する
第二の規制部材を有し、 現像剤担持体上のトナー濃度
の変化により、現像剤とトナーの接触状態を変化させ
て、現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変
化させる現像装置において、外部からの指示により、現
像担持体上の現像剤に含まれているトナーを静電潜像保
持体に消費させる 現像装置である。請求項２に記載の
発明は、 電子写真方式の画像形成装置であって、 内
部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含
む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有す
る第一の規制部材と、 第一の規制部材より掻き落とさ
れた現像剤を収容する現像剤収容室と、 現像剤収容室
に隣接して現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッ
パと を備え、 さらに、第一の規制部材よりも現像剤
担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され、現像剤
担持体との間に間隙を有する第二の規制部材を有し、
現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、現像剤とト
ナーの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤
のトナー取り込み状態を変化させる現像装置を有する画
像形成装置において、 前記現像装置が、外部からの指
示により、現像担持体上の現像剤に含まれているトナー
を静電潜像保持体に消費させる 画像形成装置である。
請求項３に記載の発明は、 現像担持体上の現像剤に含
まれているトナーを静電潜像保持体に消費させ、 転写
部材に印加する電圧をマイナスとする 請求項３に記載
の画像形成装置である。請求項４に記載の発明は、 外
部からの指示が２回目以降は、トナー消費させるための
現像剤担持体の駆動時間を、1回目の駆動時間よりも長
くし、かつ、転写部材への印加バイアスを両極性のトナ
ーが転写部材への付着を減らす値とする請求項２又は３
に画像形成装置である。請求項５に記載の発明は、 転
写部材への印加バイアスを、−３μＡ〜３μＡの範囲の
電流値で、かつ、５ｓｅｃ以上の印加時間とする 請求
項４に記載の画像形成装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。図１は、本発明の一実施形態である現像装置及
び画像形成装置の構成を示す概略図である。この現像装
置２は複写機に用いられる潜像担持体である円筒状の静
電潜像保持体１の側方に配置され、この静電潜像保持体
１に向けて開口部が形成された現像装置２の内部に、該
開口部から一部が露出した、トナー及び磁性キャリアか
らなる現像剤３を表面に担持する現像剤担持体としての
非磁性材質からなる現像剤担持体４、現像剤担持体４の
内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットロ
ーラ５、現像剤担持体４上に担持されて搬送されている
現像剤の量を規制する第一の規制部材としてのドクタ
６、現像剤収納ケース７、トナー収容部としてのトナー
ホッパ８等を備えている。また、静電潜像保持体１上方
には感光体を帯電させるための帯電ローラ１２を備えて
いる。

【０００８】現像剤収納ケース７は、現像剤担持体４と
の間に、静電潜像保持体１との対向部の現像位置に供給
されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤を収容する
現像剤収容部Ａを形成している。そして、現像剤スリー
ブ４の内部に固定配置されているマグネットローラ５の
うち、現像剤収容部Ａに対向する位置には、現像剤収容
部Ａ内の現像剤３ａを現像剤担持体４上に担持させるた
めの磁極５ａを配置している。また、トナーホッパ８
は、現像剤搬送方向における現像剤収容部Ａの上流側に
隣接して現像剤担持体４表面と対向するトナー補給口８
ａを有し、このトナー補給口８ａに隣り合ったスペース
には、符号１１ａで示したトナーホッパ８内の新しいト
ナー１１ａをトナー補給口８ａに向けて攪拌しながら送
り出すトナー補給部材としてのアジテータ９が配置され
ている。そしてこのアジテータ９は、回転軸の位置、羽
の長さが調節され、図中破線で示すように、アジテータ
の最外周軌道が現像剤に振れないように設定されてい
る。

【０００９】上記構成の現像装置２において、現像剤担
持体４上に担持された現像剤３ａは、図中矢印ａ方向に
正回転する現像剤担持体４の回転に伴ってスリーブ上を
ドクタ６側に搬送され、ドクタ６により規制されて薄層
化される。薄層化された現像剤３ａは、図中矢印ｂ方向
に正回転している静電潜像保持体１と対向する現像領域
に搬送される。そして、現像領域では、静電潜像保持体
１上に形成されている静電潜像にトナーが接触あるいは
非接触で供給され、該静電潜像の可視化が行われる。そ
の後現像剤３ａは現像剤担持体４の回転に伴ってスリー
ブ上をトナー補給口８ａ側に搬送され、トナーホッパ８
内のアジテータ８で送り出されてトナー補給口８ａから
供給された新しいトナー１１ａを取り込んだあと、現像
剤収容部Ａに戻る。そして、新しいトナー１１ａを含ん
だ現像剤３はドクタ６による規制部での内圧が増加し、
現像剤３ａのトナーが摩擦帯電される。このように現像
剤収容部Ａにおける現像剤の内圧により、現像剤担持体
４上の現像剤３ａ中のトナーを帯電することができるの
で、現像剤を帯電あるいは攪拌するためのパドルやスク
リュー等を用いた複雑な攪拌搬送機構が不要となる。

【００１０】一方、上記現像領域に供給されずにドクタ
６で進行が阻止された現像剤３ａの一部は、現像剤収容
部Ａ内で現像剤３ａ自身の内圧及び重力によってトナー
ホッパ８のトナー補給口８ａに向かって移動する。トナ
ー補給口８ａ付近まで移動してきた現像剤３ａは、ドク
タ６と間隔Ｌ1 上流側に配置された第二の規制部材であ
るプレドクタ１０により規制され、磁極５ａの磁力によ
り現像剤担持体４側に引き寄せられ、再び現像剤担持体
４の回転に伴ってドクタ６側に搬送されることにより、
現像剤収容部Ａ内を循環する。また、上記構成の現像装
置２においては、現像剤３ａに補給されたトナーが多く
なってトナー濃度が高まると、それに従って現像剤３ａ
の嵩が増加するため、現像剤３が第二の規制部材である
プレドクタ１０に向かって移動し、プレドクタ１０によ
り規制されるが規制しきれない現像剤３ａが現像剤滞留
部３ｂを形成して、トナー補給口８ａの開口をおおって
しまう。このため、現像剤担持体４上の現像剤３ａ上へ
のトナー取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み
量の減少により、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃
度以下に保たれる。逆に、現像剤３ａのトナー濃度が低
くなると現像剤３ａの嵩が減少するため、現像剤滞留部
３ｂがトナー補給口８ａを塞がなくなるので、現像剤担
持体４上の現像剤３ａへ所定量のトナーが取り込まれ、
現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれ
る。

【００１１】そして、トナー濃度を変化させたい場合は
現像剤収容部Ａ内に収容される磁性キャリアの量を変化
させることで剤の嵩が変わりコントロールできる。例え
ば、キャリア量をある一定量から減らすと現像剤の嵩密
度が減少するためトナー補給口８ａからのトナーの取り
込みが増加して現像剤３ａのトナー濃度は高くすること
が出来る。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコ
ントロールできるので、トナー濃度センサやトナー補給
部材などを用いた複雑なトナー濃度制御機構が不要であ
る。

【００１２】ここで、本発明の外部からの指示とは、画
像形成装置本体のユーザーが操作できる部分に設ける
か、もしくはサービスマンのみが操作できるように、画
像形成装置の内部（カートリッジの出し入れ様のカバー
をあけた時の内部）に設けてもよいが、どちらにしても
機械的なスイッチにより、トナー消費のために、現像剤
担持体４への印加バイアスおよび静電潜像保持体１の表
面電位を静電潜像保持体１にトナーが消費されるように
制御し、一定時間現像剤担持体４を回転させる。図２
は、静電潜像保持体１へのトナー消費のタイミングチャ
ート図であるが、各々のタイミングを規定するものであ
り、絶対時間は任意のものとする。現像剤担持体４の印
加バイアスを−６００Ｖ、静電潜像保持体１の表面電位
を−２００Ｖとし、１分間現像剤担持体４を回転させ
る。現像剤担持体４の回転は通常の動作と同様にメイン
モータからの駆動により行われ、現像剤担持体４と同時
に静電潜像保持体１、転写部材１４等は回転が行われ
る。この時に転写部材１４へマイナスのバイアスを印加
することにより、マイナス帯電トナー付着を可能な限り
少なくすることが重要である。これは転写部材１４がト
ナーで汚れていると、このトナー濃度低下の動作の次に
転写紙Ｐが転写部を通過するときに、裏汚れ（転写紙Ｐ
の裏面にトナーが付着する）の不具合が生じてしまうた
めである。

【００１３】また、駆動時間の最後には、付着した逆帯
電トナー（正帯電トナー）を除去するように転写部材１
４にプラスのバイアスを印加することにより、両極性の
トナーを除去することが可能である。通常の場合は逆極
性のトナーは非常に少ないため、プラスのバイアスの印
加時間は短い時間で十分である。しかし、トナーの帯電
量が非常に低下している場合には、正帯電トナー（マイ
ナス帯電トナー）と逆帯電トナー（プラス帯電トナー）
との割合がほぼ同様な割合になっていることがある。図
３は、静電潜像保持体１へのトナー消費のタイミングチ
ャート図であるが、各々のタイミングを規定するもので
あり、絶対時間は任意のものとする。そこで、これを防
止するためには、図３に示すように、現像剤担持体４の
回転時の大部分の時間１０ｓｅｃ以上、好ましくは５ｓ
ｅｃ以上で、転写部材１４への印加バイアスを転写電流
が０近傍で、−３μＡ〜３μＡの範囲に設定しておく。
その後、転写部材１４から両極性のトナーを清掃するバ
イアスを印加することにより、転写部材１４へのトナー
付着は少なくすることが可能となる。

【００１４】また、発明でのトナーの帯電量低下の判断
としては、センサー等を有していないため、外部からの
機械的スイッチが２回目以降は帯電量が非常に低下した
状態と判断することとする。すなわ２回目以降は、転写
部材１４の印加バイアスを、−３μＡ〜３μＡの範囲の
電流値で、かつ、５ｓｅｃ以上の印加時間とし、かつ、
現像剤担持体４の回転時間も1回目より長くし十分にト
ナー濃度を下げるようにする。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
及び画像形成装置では、地汚れが発生したときに、静電
潜像保持体にトナーを消費させ、トナー濃度を低下させ
ることにより、地汚れの発生をなくすことができ、さら
に、転写部材の汚れを最低限にすることができる。ま
た、外部からの指示が２回目となると、かなりトナーの
帯電量が低下した状態にあるときに、転写部材への電流
条件により転写部材へのトナー付着を最低限にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である現像装置及び画像形
成装置の構成を示す概略図である。

【図２】静電潜像保持体へのトナー消費のタイミングチ
ャート図であるが、各々のタイミングを規定するもので
あり、絶対時間は任意のものとする。

【図３】静電潜像保持体へのトナー消費のタイミングチ
ャート図であるが、各々のタイミングを規定するもので
あり、絶対時間は任意のものとする。

【符号の説明】

１ 静電潜像保持体 ２ 現像装置 ３ 現像剤 ３ａ 現像剤 ３ｂ 現像剤滞留部 ３ｃ キャリア ４ 現像剤担持体 ５ マグネットローラ ５ａ 磁極 ６ ドクター（第一の規制部材） ７ 現像剤収納ケース ８ トナーホッパー ８ａ トナー補給口 ９ アジテータ １０ プレドクター（第二の規制部材） １１ａ 新しいトナー １２ 帯電ローラ １３ クリーニング装置 １４ 転写部材 １５ 搬送ベルト ２０ 画像形成装置 Ａ 現像剤収納部 Ｐ 転写紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 21/14 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３７２ Ｆターム(参考） 2H027 DA02 DA04 DA09 DA39 DD07 DE01 DE07 EA03 EA05 EC06 EC09 ED01 ED08 ED09 ED24 EE04 2H031 AA01 AC17 AC33 BA05 BA09 BC07 CA01 DA05 EA03 2H032 AA05 BA23 CA02 CA13 CA15 2H077 AA12 AD06 AD13 AD17 AD35 BA03 BA08 DB08 DB14 EA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に磁界発生手段を有し、トナーと
   磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する
   現像剤担持体と、 現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有す
   る第一の規制部材と、 第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現
   像剤収容室と、 現像剤収容室に隣接して現像剤担持体にトナーを供給す
   るトナーホッパと を備え、 さらに、第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤
   の搬送方向上流側に配置され、現像剤担持体との間に間
   隙を有する第二の規制部材を有し、 現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、現像剤とト
   ナーの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤
   のトナー取り込み状態を変化させる現像装置において、 外部からの指示により、現像担持体上の現像剤に含まれ
   ているトナーを静電潜像保持体に消費させることを特徴
   とする現像装置。
2. 【請求項２】 電子写真方式の画像形成装置であっ
   て、 内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを
   含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、 現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有す
   る第一の規制部材と、 第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現
   像剤収容室と、 現像剤収容室に隣接して現像剤担持体にトナーを供給す
   るトナーホッパと を備え、 さらに、第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤
   の搬送方向上流側に配置され、現像剤担持体との間に間
   隙を有する第二の規制部材を有し、 現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、現像剤とト
   ナーの接触状態を変化させて、現像剤担持体上の現像剤
   のトナー取り込み状態を変化させる現像装置を有する画
   像形成装置において、 前記現像装置が、外部からの指示により、現像担持体上
   の現像剤に含まれているトナーを静電潜像保持体に消費
   させることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 現像担持体上の現像剤に含まれている
   トナーを静電潜像保持体に消費させ、 転写部材に印加する電圧をマイナスとすることを特徴と
   する請求項３に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 外部からの指示が2回目以降は、トナ
   ー消費させるための現像剤担持体の駆動時間を、1回目
   の駆動時間よりも長くし、かつ、 転写部材への印加バイアスを両極性のトナーが転写部材
   への付着を減らす値とすることを特徴とする請求項２又
   は３に画像形成装置。
5. 【請求項５】 転写部材への印加バイアスを、−３μ
   Ａ〜３μＡの範囲の電流値で、かつ、５ｓｅｃ以上の印
   加時間とすることを特徴とする請求項４に記載の画像形
   成装置。