JP3372691B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置に採用される現像装置
に係り、詳しくは、一成分系現像剤を用いた現像装置で
の逆帯電現像剤や凝集現像剤による不具合の防止に関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】潜像を像担持体上に形成し、これを現像
剤によって可視化する画像形成装置において、現像装置
の小型化、低コスト化、高信頼性等の点から一成分系現
像剤を用いた現像装置が有利である。特にカラー化を行
うには透明度が高いことから非磁性一成分系現像剤を用
いることが有利である。一成分系現像剤を用いた現像装
置としては、表面に一成分系現像剤を担持し現像領域を
含む所定の循環経路に沿って搬送する現像剤担持体と、
一成分系現像剤を貯溜する貯溜手段と、該現像剤担持体
に接触し該現像剤貯溜手段に貯溜されている一成分系現
像剤を該現像現像剤担持体に供給する現像剤供給手段と
を有するものが知られている（例えば、特開昭６０−２
２９０５７号公報、特開昭６１−４２６７２号公報参
照）。 【０００３】そして、この種の現像装置では、上記現像
剤担持体などが収容された現像器内に現像剤収容スペー
スを確保して該現像器自体を上記現像剤貯蔵手段として
利用し、かつ、該現像器自体に現像剤投入口を形成して
いるものも知られている（例えば上記特開昭６１−４２
６７２ｂ号公報の第１図の装置参照）。このような現像
装置では、現像器内の現像剤残量が少なくなり、画像形
成に支障をきたし始める前に、例えば、投入用の現像剤
を収容した現像剤収容器（トナーカートリッジ）を該投
入口にセットして、現像器内における上記現像剤供給手
段などの機能発揮に支障を与えず、かつ、現像器から溢
れない範囲で設定された所定量のトナーを、一度に現像
器内に投入する。これによれば、現像器とは別に、上記
現像剤貯蔵手段としての現像剤収容部を装置内に構成
し、該現像剤収容部と現像器との間をスクリュウなどの
トナー搬送部材で接続するような構造を採用する場合に
比して、現像装置の小型化や機構の簡略化が図れる。 【０００４】また、この種の現像装置では、上記現像剤
担持体上での単位面積当たり担持現像剤量をぞ多くする
ための提案も各種されている。例えば、先に本出願人
は、現像剤担持体として、表面が規則的または不規則的
に微小面積で分布した誘電部と接地された導電部とから
現像剤担持体を用い、この現像剤担持体とその表面に接
触する位置で回転する現像剤供給部材との接触部におい
て、一成分系現像剤を摩擦帯電し、かつ、前記誘電部を
現像剤供給部材及び一成分系現像剤により摩擦帯電して
前記現像剤担持体表面近傍に多数の微小電界を形成し、
この微小電界により、現像剤供給部材から現像剤担持体
に一成分系現像剤を転移させて現像剤担持体上に多層に
担持させる現像装置を提案した（特開平４−１２７１７
７号）。図１（ａ）は、この提案に係る現像装置の具体
例における、現像剤担持体としての現像ローラの表面の
一部を示す平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）中のＸ−Ｘ
断面図である。この現像ローラは接地された導電部５１
と、誘電体材料から成る誘電部５２とが、規則的に微小
面積で分布した表面を有し、同図（ｂ）に示す電気力線
で表される微小電界が形成されている。このような現像
装置の提案は、次のような背景に鑑みなされたものであ
る。 【０００５】例えば非磁性の一成分系現像剤（以下、ト
ナーという）を用いた現像方式において、現像剤担持体
上のトナー付着量は、像担持体上で０．６〜１．０mg/c
m²程度のトナー付着量、転写紙上で０．５〜０．７mg/c
m²程度のトナー付着量が、それぞれ得られるものである
ことが望ましい。この像担持体上及び転写紙上のトナー
付着量は、現像剤担持体上のトナー付着量のみならず、
現像領域における像担持体と現像剤担持体との相対速度
によっても左右される。ところが、従来実用化されてい
るこの種の現像装置によれば、現像剤担持体上のトナー
層が１層と付着量が少ないために、現像剤担持体上での
トナー付着量は０．２〜０．５mg/cm²であり、上記の像
担持体上等での所望のトナー付着量を得るためには、現
像剤担持体のスピードを像担持体のスピードの２〜４倍
に設定する必要があった。このように現像剤担持体上で
のトナー付着量不足をカバーするために現像剤担持体の
回転を高く設定する場合には、画像形成スピードの高速
化が困難であるばかりでなく、ベタ部を現像したときに
画像の後端部の濃度が高くなる“トナー後端より”とい
う現象も発生する。この現象は白黒画像では大きな問題
ではないが、カラー画像ではトナーを透過して色を視覚
するため後端部で濃度が濃くなり、特に重ね画像の場合
は色違いになってしまうという不具合が生じてしまって
いた。 【０００６】このような“トナー後端より”という現象
を発生させずに、かつ、像担持体上等で所望のトナー付
着量を得るためには、現像剤担持体のスピードを像担持
体のスピードに近づける、つまり、等速現像に近づける
とともに、現像剤担持体上でのトナー付着量を従来に比
して多くすることが必要である。具体的には、像担持体
や転写紙上での充分なトナー付着量を、ほぼ等速現像で
確保するためには、現像剤担持体上のトナー付着量を、
現像効率の良い接触現像法で少なくとも０．８mg/cm²、
現像効率の悪い非接触現像法で少なくとも１．０mg/cm²
にする必要がある。このような現像剤担持体上のトナー
付着量を得るためには、２層以上のトナー層厚にしなけ
ればならない。しかも、現像領域に搬送される現像剤担
持体上のトナー層に無帯電トナーや逆帯電トナーが含ま
れていると、現像転移の悪化、地肌汚れ、解像度劣化等
の原因にもなるので、帯電不足になりがちな、現像剤担
持体上のトナー層の上層部のトナーも含め、トナー層の
トナー全てが帯電し、トナー帯電量分布も安定したトナ
ー層を形成することが望ましい。また、トナーの平均帯
電量は５〜１０μc/gの範囲内になることが望ましい。 【０００７】そこで、現像剤担持体上に帯電量の安定し
た多層のトナー層を形成できる現像装置として、上記現
像装置を提案したものである。この提案に係る現像装置
によれば、現像剤担持体上の微小電界により現像剤供給
部材から現像剤担持体に一成分系現像剤を転移させて現
像剤担持体上に多層に担持させるので、現像剤担持体上
に帯電量の安定した多層のトナー層を形成でき、システ
ムの安定化、画像品質の向上が可能となった。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】ここで、現像装置の小
型化や機構の簡略化のため、前述のように現像器自体を
現像剤彫像手段として兼用し、それ自体に現像剤投入口
を形成して、一度に所定量の現像剤を投入する構成を採
用した一成分現像装置において、画像形成装置の設置に
伴うスタート時（現像器内にトナーの無い状態）に現像
器内に投入した現像剤を、その後の現像動作で消費し、
現像器内への２回目の現像剤の投入を行った後の現像
で、それまで発生していなかった画像の地汚れ、特に、
粒状の地汚れが発生しだすことが判った。また、このよ
うな現像器内への２回目以降の現像剤の投入を行った後
に発生しだす地汚れは、前述のように現像剤担持体上で
現像剤を多層に担持するようにした現像装置で特に発生
しやすいことも判った。 【０００９】そこで、本発明者が、その原因について鋭
意研究したところ、次の事実が判明した。上記２回目以
降の現像剤投入時に現像器内に残っている現像剤はアジ
テーター等の撹拌、搬送部材よりストレスを受け続けて
いるうちに初期の流動性が失われ、現像剤同士の凝集が
進んでしまっている。また、現像剤担持体、上記現像剤
供給手段としての供給ローラー（摩擦帯電ローラー）あ
るいは現像剤規制部材等との摩擦により、現像剤は所定
の極性に帯電して現像剤担持体上に現像剤層になって現
像域に搬送され現像により消費されていくが、現像剤層
中の逆極性の現像剤は消費されることなく再び現像器内
に戻される。よって現像剤エンド時の現像器内現像剤は
逆帯電現像剤の比率が高くなってしまっている。このよ
うな状態の現像器内に新しい現像剤を混入すると、新し
く補給された現像剤は流動性が高いため優先的に摩擦帯
電域に搬送され、また帯電状態も良いため現像剤担持体
に対する吸着力も強く均一な現像剤層を形成する。一
方、古くから現像器内に留まっている現像剤は、アジテ
ータなどで現像剤担持体近傍に搬送されても現像剤担持
体に吸着する力が弱く、新しく投入された現像剤からな
る均一な現像剤層の表層に粒状になって付着してしま
う。この粒状になっている現像剤は、凝集しかつ帯電も
不安定で、画像部、非画像部に関わりなく像担持体へ転
移してしまう。このため２回目の現像剤投入以降、画像
に粒状の地汚れが発生してしまうという不具合が発生し
ていた。また、現像器内にたまっている逆極性に帯電し
た現像剤も、現像剤担持体上の新しく投入された現像剤
からなる現像剤層とともに、像担持体に搬送され、非画
像部に転移して地汚れを発生させてしまうという不具合
が発生していた。 【００１０】そして、前述のように現像剤担持体上で現
像剤を多層に担持するようにした現像装置では、現像剤
担持体上で多層に現像剤を担持するため、上記粒状にな
った現像剤などが、現像剤担持体上の新しく投入された
現像剤からなる現像剤層とともに像担持体に搬送されや
すく、上記不具合が発生しやすかった。 【００１１】本発明は、以上の問題点に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、一成分系現像剤を
使用する現像装置に対する２回目以降の現像剤投入に伴
って発生しやすい画像上の地汚れを防止できる画像形成
装置を提供することである。 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【００１８】 【００１９】 【００２０】 【００２１】 【００２２】【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため
に、 請求項１の画像形成装置は、必要に応じて補助剤を
外添した一成分系現像剤を、所望の極性に帯電させて潜
像担持体上の潜像に付着させ、これにより、該潜像担持
体上に現像剤像を形成する画像形成装置において、上記
現像剤担持体や現像剤を収容する現像器内の現像剤残量
を検出する残量検出手段を設け、該残量検出手段の検出
結果から該残量が、現像動作に伴って所定量まで減少し
たとき、上記所望の極性とは逆の極性に帯電している現
像剤を、上記潜像担持体上に付着させる動作を実行させ
る制御手段を設けたことを特徴とするものである。 【００２３】 【００２４】 【００２５】 【００２６】 【００２７】 【００２８】 【００２９】 【００３０】 【００３１】 【００３２】 【００３３】【作用】 請求項１の画像形成装置においては、現像剤担
持体や現像剤を収容する現像器内の現像剤残量が、現像
動作に伴って所定量まで減少したとき、非画像形成時
に、上記所望の極性とは逆の極性に帯電している現像剤
を、上記潜像担持体上に付着させる動作を実行させる。
これにより、この逆の極性に帯電している現像剤を消費
させる。 【００３４】 【実施例】図２は本発明を適用できる電子写真方式の画
像形成装置の概略図、図３（ａ）は該装置に用いられる
非磁性一成分現像器の略断面図、図３（ｂ）は同現像器
へのトナー補充の説明図を示す。図２において、この画
像形成装置は、帯電器２１により潜像担持体としての感
光体１を帯電させた後、露光装置２２により静電潜像を
書き込む。その後現像器２３によって現像が行われ、感
光体上にトナー像を形成する。この後トナー像は転写・
搬送部材２４にて転写材としての転写紙上に転写され、
転写紙上のトナー像は定着器２５の熱または圧力により
転写紙に定着される。トナー像が定着された転写紙は、
排紙トレイ２６上に排出される。そして感光体上の転写
残のトナーはクリーニング部材２７によってかき落され
て再び画像形成に用いられる。 【００３５】図３（ａ）において、上記現像器２３は、
トナー貯蔵部としてのホッパー６部が、内部に形成され
ている。このホッパー６内のトナー７はアジテーター５
により撹拌されて現像剤供給手段としての供給ローラー
４にわたされる。該供給ローラーは、現像剤担持体とし
ての現像ローラー２と接触して回転することでトナー、
及び、現像ローラの誘電部５２の摩擦帯電を行ってい
る。すなわち、この例の現像ローラ２は、前述の図１に
示す現像ローラと同様に、接地された導電部５１と、誘
電体材料から成る誘電部５２とが、規則的に微小面積で
分布した表面を有し、表面上に微小電界が形成されるも
のである。ここで、帯電したトナーはローラ上の微小閉
電界により該ローラ上に多層にホールドされる。そして
弾性規制部材（薄層化ブレード）３により適正なトナー
層厚にならされて現像域に搬送される。そして感光体１
に対してトナーを転移させることで現像が行われる。 【００３６】図３（ｂ）において、上記現像器２３のト
ナー残量が所定量まで減少した場合には、上記ホッパー
６上方の蓋６ａを開き、トナー補充口を解放し、ここに
補充用トナー９を収容したトナーカートリッジ８をセッ
トして、一度にトナーを補充する。補充後、トナーカー
トリッジ８を取り去り、上記蓋６ａを閉じて、画像形成
動作の再開ができるようにする。 【００３７】〔実施例１〕以下、このような画像形成装
置及び現像器に本発明を適用した実施例について説明す
る。まず、図４を用いて、第１の実施例を説明する。こ
の実施例では、上記現像器のホッパー６内のアジテータ
ー５として羽状の部材１１を備えたものを使用する。こ
の羽状部材１１は導電性のマイラーによって構成されて
おり該アジテーター５の軸と導通がとられている。現像
に使用するトナーとしてマイナス極性のものを使用して
いる場合、該ホッパー６の底部をアルミ板金によって作
製して接地させる。そして該アジテータ軸にプラス極性
のバイアスを印加することで逆極性トナーとして発生し
ているプラストナーを該アジテーターのマイラー羽１１
よりホッパー６の底部に吸着させて、上記供給ローラ４
と現像ローラ２との接触部（以下、トナー層形成領域と
いう）側に搬送されないようにしている。このようにす
ることでホッパー６内に逆極性のトナーが増加してもホ
ッパー６の底部に蓄積され、地汚れの発生が防止され
る。なお、使用トナーがプラス極性の場合は該アジテー
ター軸に印加されるバイアスはマイナス極性になる。 【００３８】〔実施例２〕次に、図５を用いて、他の実
施例を説明する。この実施例では、供給ローラ４とし
て、芯金上に半導電性の、発泡ポリウレタンまたはゴム
等からなる層を備えたものを使用する。そしてホッパー
６の底部をアルミ板金により作製し、供給ローラ４の表
面とホッパー６底部との間隙を１ｍｍ以下程度にする。
そして現像時に使用するトナーとしてマイナス極性のも
のを用いている場合、供給ローラ４に印加されているバ
イアスよりも３００〜５００Ｖマイナス極性に片寄った
バイアスをホッパー６底部に印加する。このようにする
ことで供給ローラ４に付着した逆極性のトナーをホッパ
ー６底部へ吸着させてトナー層形成領域に搬送されない
ようにしている。このためホッパー６内に逆極性のトナ
ーが増加してもホッパー６の底部に蓄積され、地汚れの
発生が防止される。なお、使用トナーがプラス極性の場
合はホッパー６底部に印加するバイアスの片寄りを逆に
する。 【００３９】〔実施例３〕次に、図６を用いて、更に他
の実施例を説明する。この実施例では、ホッパー６もし
くはホッパー６の延長上の部分で現像ローラ２の隣接す
る部分をアルミ材質で構成する。そして現像で使用する
トナーがマイナス極性である場合に現像時に現像ローラ
２に印加されるバイアスよりも３００〜５００Ｖマイナ
ス極性に片寄ったバイアスをホッパー６底部またはホッ
パー６延長上の現像ローラ２との隣接部材に印加する。
このようにすることで現像ローラ２に付着した逆極性の
トナーをホッパー６底部またはホッパー６の延長部分に
吸着、蓄積されることで地汚れの発生が防止される。な
お、使用トナーがプラス極性の場合はホッパー６底部ま
たはその延長部分に印加するバイアスの片寄りを逆にす
る。 【００４０】〔実施例４〕次に、図７を用いて、更に他
の実施例を説明する。この実施例では現像ローラ２が感
光体１と対向する現像領域よりも現像ローラ回転方向で
上流の該ローラ上に該ローラの回転方向と逆向きの気流
を発生させる気流発生手段としての吸引ファン１２を設
けている。経時的にホッパー６内に帯電の不安定な凝集
の増したトナーが増加して該ローラの表層に粒状になっ
て付着しても、このファン１２によるトナー層の表層の
層流に逆らう気流にで、該粒状のトナーを吹き払って除
去できる。そして該ローラに対して吸着力のある帯電の
安定した均一なトナー層のみによって現像を行うことが
できる。よって地汚れの発生が防止され良好な画像が得
られる。 【００４１】〔実施例５〕次に、図８を用いて、更に他
の実施例を説明する。この実施例では感光体１のトナー
像が転写紙に転写される場所の上流域で感光体１の進行
方向と逆向きの気流を発生させる気流発生手段としての
吸引ファン１３を設けている。感光体１の非画像部に凝
集した帯電の不安定なトナーが転移しても、該感光体表
面の層流に逆らう急流により該粒状の地汚れトナーを吹
き払い除去することがてきる。これは該粒状の地汚れト
ナーは画像部に静電気力によって付着しているトナーと
異なり、非画像部に機械的に転移したものであるため、
該気流による力で容易に取り去れるからである。そして
画像部のみトナーの付着した状態で転写紙にトナー像を
転写することにより、地汚れの無い良好な画像が得られ
る。 【００４２】〔実施例６〕次に、図９を用いて、更に他
の実施例を説明する。この実施例では感光体１のトナー
像が転写紙に転写された後、該転写紙上のトナー像が定
着される場所の上流域で該転写紙の進行方向と逆向きの
気流を発生させる気流発生手段としての吸引ファン１４
を設けている。感光体１の非画像部に凝集した帯電の不
安定なトナーが転移してしまい、それが転写紙上に移動
してきても該転写紙表面の層流に逆らう気流により吹き
払い除去することができる。これは該粒状の地汚れトナ
ーは感光体の画像部から転写紙上に静電気力によって吸
引されたトナーと異なり、転写紙と接触によって機械的
に転移したものであるため、該気流による力で容易に取
り去れるからである。そして画像部のみにトナーの付着
した転写紙上にトナー像を定着することにより、地汚れ
の無い良好な画像が得られる。 【００４３】〔実施例７〕次に、更に他の実施例を説明
する。この実施例ではホッパー６内へ補充するトナーに
特徴があり、スタート時補充トナーと２回目以降の補充
トナーでは、一成分系トナーの凝集度が異なるようにし
ており、スタート時トナーは凝集度を低くしている。こ
のようにするとスタート時よりホッパー６内に留まって
アジテーター等からストレスを受け続けているトナーと
新しく補充したトナーで凝集度の差が小さく、トナー層
形成特性が同様なものになる。このためトナーを補充し
た直後でも新しいトナーが現像ローラ表面に吸着して古
いトナーがトナー層の表面に粒状に現れるようなことが
なく、新旧のトナーが良好に混合された均一なトナー層
になる。このためトナー補充後も地汚れの発生の無い良
好な画像が得られる。 【００４４】〔実施例８〕次に、更に他の実施例を説明
する。この実施例ではホッパー６内に補充する一成分系
トナーに流動化剤として疎水性シリカが外添されてお
り、スタート時補充トナーは該疎水性シリカの添加量が
２回目以降の補充トナーより多いことで流動性が高くな
っている。このようにすることでトナーエンド時までホ
ッパー６内に留まっているトナーの凝集の進行を低く抑
えられ、新旧のトナーのトナー層形成特性を同様にでき
る。このためトナーを補充した直後でも新しいトナーが
現像ローラ表面に吸着して古いトナーがトナー層の表面
に粒状に現れるようなことがなく、新旧のトナーが良好
に混合された均一なトナー層になる。このためトナー補
充後も地汚れの発生の無い良好な画像が得られる。 【００４５】〔実施例９〕次に、更に他の実施例を説明
する。この実施例ではスタート後２回目以降にホッパー
６に補充されるトナーの量よりもホッパー６内に残って
いるトナー量のほうが多いようにしている。これはトナ
ーエンド時にホッパー６内に多くのトナーを残している
ことで、アジテーター等からのストレスが少量のトナー
にかかって凝集の進行するのを抑えるためである。これ
により、新しく補充されたトナーが既にホッパー６内に
あるトナーの中に拡散されて混合され、トナー層中で新
旧のトナーが下層と表層に分離して地汚れを起こすよう
なことはなく、良好な画像が得られる。なお、この例で
は新しく補充されたトナーが、既にホッパー６内にある
トナーの中に良好に拡散されて混合されるように、スタ
ート後２回目以降にホッパー６に補充されるトナーの量
よりもホッパー６内に残っているトナー量のほうが多い
ようにしているが、使用するトナーの流動性やストレス
による凝集度の進行度合いに応じて、補充するトナーの
量と、トナーエンド時の残留トナーとは適宜設定する。 【００４６】〔実施例１０〕次に、更に他の実施例を説
明する。この実施例ではホッパー６内へトナーを一回で
所定量を補充するものである時、ホッパー６内に新しい
トナーが補充された場合に画像形成前に所定時間回転動
作を行うようにしている。こうすることで新しいトナー
とホッパー６内に残っていた古いトナーを十分に拡散、
混合してトナー層中で新旧のトナーが下層と表層に分離
するのを防止し均一なトナー層を形成するようにする。
そしてトナー補充後に地汚れを起こすようなことはな
く、良好な画像が得られる。 【００４７】〔実施例１１〕次に、更に他の実施例を説
明する。この実施例ではホッパー６内トナー量が所定量
より少なくなるとトナーエンドと判断して画像形成動作
を中止し、非画像形成域にベタ現像を行うことで急激に
ホッパー６内トナー量を低下させてホッパー６内をほぼ
空の状態にし、その後にトナー補充を行うようにしてい
る。このようにするとベタ現像によりホッパー６内の帯
電不良トナー等も凝集したまま感光体側へ転移させるこ
とになり、トナー補充時は常にスタート時と同様な状態
になる。よって画像濃度の変動はほとんど無くまた補充
後の地汚れもない良好な画像が維持される。 【００４８】〔実施例１２〕次に、更に他の実施例を説
明する。この実施例ではホッパー６内のトナー量が所定
量より少なくなると、非画像形成時に於いて逆極性のト
ナーを積極的に消費させるバイアスを現像ローラ２に印
加して現像器を作動させるようにしている。これは画像
形成時の前後、紙間時等で感光体に対して通常の現像電
位差と逆になるようバイアスを現像ローラ２へ印加する
ことでホッパー６内の逆極性トナーを消費させること
で、新しいトナーを補充した後に逆帯電野トナーがトナ
ー層の表面に現れて地汚れを起こすのを防止できる。 （以下、余白） 【００４９】次に、図１０を用いて、上記図２の画像形
成装置に適用できる他の現像器の例について説明する。
図１０において、感光体１のスピードは２００ｍｍ／se
cであり、矢印の方向に回転している。この現像器で
は、ホッパー６内のトナーは、第１アジテーター５ａ、
及び、第２アジテーター５ｂにより撹拌、搬送される。
両アジテータ共金属軸上に厚さ０．２ｍｍのポリエチレ
ンテレフタート（ＰＥＴ）のマイラー羽が張り付けられ
ており、このマイラー羽はホッパー底部と接触する長さ
になっている。現像ローラー２は、矢印のような方向に
回転し、供給ローラ４と接触する。供給ローラ４は現像
ローラ２との接触部において約１ｍｍ食い込んで同じ方
向（順方向回転）に現像ローラ２の約１．５倍速に回転
し、現像ローラ２及びトナーに摩擦帯電電荷を与える。
図１１（ａ）は現像ローラ２の表面構造の説明図、図１
１（ｂ）は表面の拡大図である。この現像ローラ２の誘
電部５２にはトナーと逆極性の電荷が蓄積され、接地さ
れている導電部５１との間に微小閉電界（マイクロフィ
ールド）が形成され、帯電したトナーを多層に静電的に
ホールドする。そして現像ローラ２の回転に対してトレ
ーリング方向から弾性規制ブレードが面接触でローラー
に当接しトナー層厚の均一化を行う。そして現像域では
感光体と現像ローラ２を略同速で回転させ現像を行う。 【００５０】このような現像器にスタート時にトナーを
６０ｇ補給したところ現像ローラ上にはＭ／Ａ（単位面
積当たりトナー質量）で１．３ｍｇ／ｃｍ²、Ｑ／Ｍ
（単位質量当たりトナー電荷量）で−１２μｃ／ｇの現
像に最適な特性のトナー層が得られた。そして現像域で
は該トナー層と静電潜像を非接触に対向させて現像を行
い良好な画像を得ることができた。 【００５１】具体的な現像部品特性及び現像条件は次の
通りである。 弾性規制ブレード３ ・材質 ウレタンゴム ・厚み ２ｍｍ ・自由端までのブレード長さ １１ｍｍ ・ローラーに対するブレード食い込み量 ０．６ｍｍ ・ブレード当接部から自由端までの突き出し量 ０．５
ｍｍ 現像ローラ２（作成方法）図１０に概略図を示す。 ・ローレットタイプで、ローラー径は２０ｍｍで、アル
ミ芯金に０．３mmピッチ、深さ０．１mm、溝巾０．２mm
で４５度の角度でアヤメローレット加工を行う。 ・誘電層コートはエポキシ変性シリコーン樹脂（東レSR
2115）をコーティングし、５０℃で約９０分乾燥する。 ・ローラー表面を切削しアルミ面５１と誘電面５２を
３：７の割合で露出させる。 供給ローラ４ ・材料：カーボン練り込み発泡ポリウレタンスポンジロ
ーラー 径１６ｍｍ アジテータ部材５ ・アルミ軸に厚み０．２mmのマイラー（材質はポリエチ
レンテレフタレート）を張り付けたもの 現像ギャップ ・１５０μｍ（感光体はドラムタイプを使用） 現像バイアス ・直流−７５０Ｖ 感光体１ ・感光体種類：ＯＰＣ ・表面電位：地肌部−８５０Ｖ、書き込み部（画像部）
−１００Ｖ トナー７ ・非磁性スチレンアクリル系＋ポリエステル系樹脂使用
のマイナス帯電トナー 体積平均粒径：１０μｍ 外添剤：疎水性シリカ微粉末 【００５２】以上の現像器を用いて、画像形成を継続
し、ホッパー６内のトナーが少なくなり、所定のトナー
量まで減少したことを、ホッパー６下部の圧電センサ１
０で連続して検出した時点でトナーエンドとし、画像形
成動作を停止した。この時点でホッパー６内のトナー残
量は２５ｇで、凝集度は２０％であった。また現像ロー
ラ２上のＭ／Ａは０．９ｍｇ／ｃｍ²に低下し、画像濃
度も低下していた。そしてホッパー６の天井のフタ１１
を開け、カートリッジを用いて新しいトナーを６０ｇ補
充したところ、ローラー上Ｍ／Ａは１．３ｍｇ／ｃｍ²
になり画像濃度は回復した。この新しいトナーは、スタ
ート時のトナーと同一のものであり、凝集度は１１％で
ある。 【００５３】ここで、トナーの凝集度は、図１２に示す
装置を使用して測定した。この装置は、ホソカワミクロ
ン社製のパウダーテスターの振動台１０１上に、その付
属部品である、バイブロシュート１０２、パッキン１０
３、スペースリング１０４、３種のフィルタ１０５，１
０６，１０７、抑えバー１０８を、この順にセットし、
振動装置１００により、上記振動台１０１を振動させな
が、次の測定条件で測定したものである。 ・下段のフィルタ１０５の目開きは２２μｍ ・中段のフィルタ１０６の目開きは４５μｍ ・上段のフィルタ１０７の目開きは７５μｍ ・振動台１０１の振幅目盛は１ｍｍ ・試料Ｔとしてのトナー採取量は１０ｇ ・振動時間は３０秒 測定後、次の計算から凝集度を求めた。 ［（上段フィルタのトナー質量）／（試料採取量）］×１００ …（ａ） ［（中段フィルタのトナー質量）／（試料採取量）］×１００×（３／５） …（ｂ） ［（下段フィルタのトナー質量）／（試料採取量）］×１００×（１／５） …（ｃ） （ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝凝集度 （単位％） 【００５４】ところが、このトナー補充後の画像形成に
おいて、トナー層の表層に凝集したトナーが粒状に出て
画像に地汚れとなって現われてしまった。以上の具体的
な現像器に本発明を適用した実施例を以下説明する。な
お、各実施例は、前述の実施例１乃至１２におけると同
一の発明を適用したものであり、対応を明確にするた
め、各実施例説明の最初に記載した括弧がきの実施例番
号は、前述の実施例１乃至１２に「−２」を付記した番
号を用いている。 【００５５】〔実施例１−２〕この実施例では、上記具
体的な現像器のアジテーター５ａ、アジテーター５ｂの
マイラー羽をカーボン分散による導電化処理を施したＰ
ＥＴフィルムに変更しアジテーター軸より＋３００Ｖを
印加した。ホッパー６の底部は金属製にし接地した。他
は上述の条件と同様の条件で画像形成を行った。この時
該羽部分の電位は＋２５０Ｖとなっていたが半導電性の
材料のためホッパー底部とリークすることは無かった。
そしてトナーエンド時に同様なトナー補充を行った後
も、均一なマイナス帯電のトナー層が形成されて、画像
に粒状の地汚れが発生することもなく良好な画像が継続
して得られた。 【００５６】〔実施例２−２〕この実施例では、上記実
施例１−２と同様な現像器と現像条件とを用い、現像時
に現像ローラ２及び供給ローラ４軸に−７５０Ｖが印加
される。供給ローラ４にはカーボン分散の発泡ポリウレ
タン樹脂が用いられ、供給ローラ４表面と現像ローラ２
は同電位になるように設定されている。供給ローラ４
と、接地された金属製のホッパー底部６との間隙を０．
６ｍｍに設定し、現像時には該ホッパー底部に−１００
０Ｖを印加するようにした。このような状態で画像形成
を継続していき、トナーエンド時にトナー補充を行った
後も、均一なマイナス帯電のトナー層が形成されて、画
像に粒状の地汚れが発生することもなく良好な画像が継
続して得られた。 【００５７】〔実施例３−２〕この実施例では、上記実
施例１−２と同様な現像器と現像条件とを用い、現像時
に現像ローラ２及び供給ローラ４軸に−７５０Ｖが印加
される。現像時には該ホッパー底部６および該ホッパー
と接して現像ローラ２と近接して配されているアルミ製
トナー受け部分１５に−１０００Ｖを印加するようにし
た。このトナー受け部材１５は現像ローラ２の回転によ
ってトナー層表層のトナーが現像器外へ飛散するのを防
止するためのものであり、現像ローラ２と０．７ｍｍの
間隙を持って配されている。そして現像ローラ２と該ホ
ッパー底部の間隙は０．６ｍｍに設定している。このよ
うな状態で画像形成を継続していき、トナーエンド時に
トナー補充を行った後も、均一なマイナス帯電のトナー
層が形成されて、画像に粒状の地汚れが発生することも
なかった。そして１万枚の画像形成後には該トナー受け
部分の現像ローラ２と対向している面には逆極性のトナ
ー積層していたが、良好な画像が継続して得られた。 【００５８】〔実施例４−２〕この実施例では、上記実
施例１−２と同様な現像器と現像条件とを用い、かつ、
前述の図７に示す装置と同様に現像器の上部に排風ファ
ン１２を配し、弾性ブレード３と上部飛散防止部材１６
との間より気流を引き抜くように設定している。このよ
うな状態で画像形成を継続していき、トナーエンド時に
トナー補充を行った後も、画像に粒状の地汚れが発生す
ることがなく、良好な画像が継続して得られた。 【００００】〔実施例５−２〕この実施例では、上記実
施例１−２と同様な現像器と現像条件とを用い、かつ、
前述の図８に示す装置と同様に排風ファン１３によって
感光体１より気流を引き抜くように設定している。この
ような状態で画像形成を継続していき、トナーエンド時
にトナー補充を行った後も、画像に粒状の地汚れが発生
することがなく、良好な画像が継続して得られた。 【００５９】〔実施例６−２〕この実施例では、上記実
施例１−２と同様な現像器と現像条件とを用い、かつ、
図９に示す装置と同様に画像形成装置の転写・搬送体２
４上の記録体に転写されたトナー像より排風ファン１４
により搬送方向の逆方向へ気流を引き抜くように設定し
ている。このような状態で画像形成を継続していき、ト
ナーエンド時にトナー補充を行った後も、画像に粒状の
地汚れが発生することがなく、良好な画像が継続して得
られた。 【００６０】〔実施例７−２，８−２〕この実施例で
は、上記具体的現像器と同様の現像器と現像条件を用
い、かつ、スタート時に補充するトナーとして、シリカ
外添量０．９ｗｔ％の凝集度が５％のトナーを用い、こ
れを６０ｇ補充した。トナーエンド時のホッパー６内の
トナー残量は２３ｇで、凝集度は１３％であった。この
状態でシリカ外添量０．５ｗｔ％の凝集度１１％の新し
いトナー６０ｇを補充したところ、補充後にも均一なト
ナー層が形成され、地汚れの発生はなかった。 【００６１】〔実施例９−２〕この実施例では、上記実
施例７−２，８−２と同様の現像器と現像条件を用い、
かつ、トナーエンド検知用圧電センサを該ホッパーの上
方または側板に取り付ける。そしてスタート時に凝集度
１１％のトナーを１２０ｇ補充した後、画像形成を継続
して該ホッパーに７０ｇ程度のトナーを残してトナーエ
ンドとして画像形成を停止する。この時のホッパー内ト
ナーの凝集度は１５％であった。そしてスタート時と同
様なトナーを６０ｇ補充して画像形成を行ったところ、
地汚れの発生も無く良好な画像が形成して得られた。 【００６２】〔実施例１０−２〕この実施例では、上記
実施例７−２，８−２と同様な現像装置と現像条件を用
いる。そしてスタート時に凝集度１１％のトナーを６０
ｇ補充した後、画像形成を継続して該ホッパーに２５ｇ
程度のトナーを残してトナーエンドとして画像形成を停
止する。この時のホッパー内トナーの凝集度は２１％で
あった。そしてスタート時と同様なトナーを６０ｇ補充
した後画像形成動作を行う前に２分間程度アジテーター
を回転させてトナーの撹拌、混合を行った。その後現像
ローラ２の回転を行ったところトナー層の表面に粒状の
凝集トナーが現れる事が無く、均一なトナー層が形成さ
れた。そして地汚れの発生もせず良好な画像が継続して
得られた。 【００６３】〔実施例１１−２〕この実施例では、上記
実施例７−２，８−２と同様な現像装置と現像条件を用
いる。そしてスタート時に凝集度１１％のトナーを６０
ｇ補充した後、画像形成を継続して該ホッパーに２５ｇ
程度のトナーを残してトナーエンドとして画像形成を停
止する。この時のローラー上Ｍ／Ａは０．９ｍｇ／ｃｍ
²に低下していた。この後感光体に全面露光を行いなが
ら現像ローラ２に−１０００Ｖのバイアスを印加して３
分間程度該現像装置を駆動させたところ該ホッパーの壁
面等に５ｇ程度のトナーが残るだけになった。この後に
スタート時と同様なトナーを６０ｇ補充した後画像形成
を行ったところ、地汚れの発生も無く良好な画像が継続
して得られた。 【００６４】〔実施例１２−２〕この実施例では、上記
実施例７−２，８−２と同様な現像装置と現像条件を用
いる。そしてスタート時に凝集度１１％のトナーを６０
ｇ補充した後、画像形成を継続する。この時画像形成時
以外では該現像装置の駆動は停止している。そして該ホ
ッパー下部のトナーエンド検知センサーがトナー無し信
号を発した時点で該画像形成装置の動作タイミングを変
更し、画像形成の前後、または紙間で感光体の帯電電位
−８５０Ｖ、現像ローラ２への印加バイアス＋１５０Ｖ
に設定し該現像装置を駆動させることで該トナー層中の
プラス極性のトナーを積極的に消費させる。その後１０
０枚画像形成後に該トナーエンド検知センサーが連続し
てトナー無し信号を発するようになった時点でトナーエ
ンドとして画像形成動作を停止し、トナー補充を行った
が、その後もローラーの表層に逆極性トナーが現れて地
汚れを起こすようなことは無く、良好な画像が継続して
得られた。 【００６５】 【００６６】 【００６７】 【００６８】 【００６９】 【００７０】 【００７１】 【００７２】 【００７３】 【００７４】 【００７５】【発明の効果】 請求項１の画像形成装置によれば、現像
剤担持体や現像剤を収容する現像器内の現像剤残量が所
定量まで減少したとき、非画像形成時に、上記所望の極
性とは逆の極性に帯電している現像剤を、上記潜像担持
体上に付着させる動作を実行させ、これにより、この逆
の極性に帯電している現像剤を消費させるので、その
後、新しい現像剤を投入した後に、この逆帯電の現像剤
が現像担持体上の現像剤層の表面に現れて地汚れを起こ
すのを防止できる。 【００７６】

【図面の簡単な説明】 【図１】（ａ）及び（ｂ）は従来例に係る現像ローラの
説明図。 【図２】本発明を適用できる画像形成装置の概略構成
図。 【図３】（ａ）及び（ｂ）は同画像形成装置の現像器の
説明図。 【図４】実施例に係る現像器の説明図。 【図５】他の実施例に係る現像器の説明図。 【図６】更に他の実施例に係る現像器の説明図。 【図７】更に他の実施例に係る現像器の説明図。 【図８】更に他の実施例に係る現像器の説明図。 【図９】更に他の実施例に係る現像器の説明図。 【図１０】同画像形成装置に採用できる他の現像器の説
明図。 【図１１】（ａ）及び（ｂ）は同現像器の現像ローラの
説明図。 【図１２】トナー凝集度の測定装置の説明図。 【符号の説明】 １ 感光体 ２ 現像ローラ ４ 供給ローラ ５ アジテータ ６ ホッパー ６ａ 蓋 ７ トナー ８ トナーカートリッジ ９ 補充用トナー ２３ 現像器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/06 - 13/095 G03G 15/06 - 15/095

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】必要に応じて補助剤を外添した一成分系現
   像剤を、所望の極性に帯電させて潜像担持体上の潜像に
   付着させ、これにより、該潜像担持体上に現像剤像を形
   成する画像形成装置において、 上記現像剤担持体や現像剤を収容する現像器内の現像剤
   残量を検出する残量検出手段を設け、該残量検出手段の
   検出結果から該残量が、現像動作に伴って所定量まで減
   少したとき、上記所望の極性とは逆の極性に帯電してい
   る現像剤を、上記潜像担持体上に付着させる動作を実行
   させる制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装
   置。