JP3515030B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式画像形
成装置、静電記録装置などに用いられる現像装置に関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、光導電物質からなる電子写真感光
体上に種々の手段により静電潜像を形成し、次いで、現
像剤であるトナーを用いてこの静電潜像を現像してトナ
ー画像に現像し、このトナー画像を紙などの転写材に転
写した後に、加熱や加圧などにより転写材上にトナー画
像を定着して複写物を得る電子写真法が公知である。電
子写真法の現像法として、磁気ブラシ現像法、パウダー
クラウド現像法、ファーブラシ現像法及び液体現像法な
どの現像法が知られている。 【０００３】これらの現像法において、特に、トナー及
びキャリアを主体とした二成分現像剤を用いる磁気ブラ
シ法は、比較的安定した高品位な画像が得られる優れた
方法であり、広く実用化されている。しかし、画像形成
時におけるキャリアの劣化及びトナーとキャリアの混合
比の変動という二成分現像剤に特有の問題を有してい
る。また、上記の問題を解決するために、撹拌部材やト
ナー濃度センサなどを現像装置に設置するなどの方法が
提案されているが、現像装置自体が大掛かりなものにな
ってしまうという問題がある。 【０００４】このような問題を解決するために、トナー
のみからなる一成分現像剤を用いた現像方法が各種提案
されている。例えば、導電性を有する磁性トナーを用い
て現像する方法が提案されている。この方法は、内部に
磁石を有する円筒状の導電性スリーブに導電性磁性トナ
ーを付着させて、これを静電潜像に接触させて現像する
ものである。つまり、現像部においてトナー粒子により
記録体表面とスリーブ表面との間に導電路が形成され、
この導電路を経てスリーブからトナー粒子に電荷が導か
れ、静電潜像との間のクーロン力によってトナー粒子が
静電潜像に付着して現像される。この導電性磁性トナー
を用いる現像方法は、従来の二成分現像法が有していた
問題点を回避した優れた方法である。しかしながら、ト
ナーが導電性であるため、現像した画像を記録体から普
通紙などの転写材へと静電的に転写することが困難であ
るという問題を有している。 【０００５】この問題を解決するために、静電的に転写
することが可能な高抵抗トナーを用いる現像方法が提案
されている。その１つに、トナー粒子の誘電分極を利用
した現像方法がある。しかしながら、この方法は、現像
速度が遅く現像画像の濃度が十分に得られないなどの問
題を有しており、実用的ではない。 【０００６】高抵抗の磁性トナーを用いた別の現像方法
として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子と現像スリ
ーブとの摩擦などにより、トナー粒子を摩擦帯電し、こ
れを静電保持部材に接触して現像する方法が知られてい
る。しかしながら、この方法は、トナー粒子と摩擦部材
との接触回数が少ないと、摩擦帯電が不十分になり易
い。また、帯電したトナー粒子とスリーブとのクーロン
力が強い時には、トナー粒子がスリーブ上で凝集し易
い。そのため、実用上困難な点が多い。 【０００７】これに対して、上記の欠点を除去した新規
な現像方法が提案されている。この方法は、現像剤担持
体である現像スリーブにゴムまたは金属製の弾性ブレー
ドを当接させることにより、現像スリーブ上のトナーを
摩擦帯電し且つ薄層化する。次いで、これを磁界の作用
下で静電潜像に極めて近接させ、且つ接触させることな
く対向させ現像するものである。 【０００８】この方法によれば、磁性トナーを極めて薄
く塗布するという構成を取ることにより、磁性トナーと
現像スリーブとの接触回数を増加させ、現像に供するの
に必要な摩擦帯電電荷量をトナーに与えることを可能に
している。しかしながら、上記磁性トナーを用いた一成
分現像方式では、トナーにマグネタイトなどの磁性体を
内添するため、カラートナーへの展開が困難であり、且
つ、定着温度を高めに設定しなければならないことから
消費電力を減少させることが極めて難しいという問題を
有している。 【０００９】一方、非磁性トナーによる非磁性一成分現
像法が提案され、実用化されている。この方法は、前記
のように磁性体を内添しないので、カラートナーに用い
ることが可能な上、低コストで且つ小型の現像装置を実
現できるため、プリンタなどの現像装置として数多く利
用されている。 【００１０】非磁性一成分現像方式を用いた現像装置の
構成を図１を用いて説明する。現像装置１は、現像剤収
納容器である現像ケーシング２と、現像容器開口部に回
転自在に配置されて矢印ｂ方向に回転駆動される現像剤
担持体である現像ローラ３と、を有する。この現像ロー
ラ３に対し、現像剤規制部材である弾性ブレード４と、
現像剤供給回収部材である現像剤供給ローラ５と、が当
接している。現像ローラ３には、現像バイアス電源９か
ら現像バイアス電圧が印加されている。また、現像ロー
ラ３は、静電潜像担持体である感光体ドラム６と現像領
域Ｚにおいて当接している。 【００１１】また、弾性ブレード４は、リン青銅などか
らなる支持部材と、この支持部材の現像ローラ対向側に
接着されたウレタンゴムなどの弾性部材と、によって形
成される。この弾性ブレード４には、ブレードバイアス
電源１０からブレードバイアス電圧が印加される。この
弾性ブレード４が現像ローラ３に当接することにより、
現像ローラ３の表面に付着したトナーは、その厚みを制
限されてトナー薄層が形成されるとともに、トナーに電
荷が付与される。 【００１２】現像剤供給ローラ５は、ステンレス鋼など
の回転軸の外周面にウレタンフォームなどの弾性部材が
被覆されて形成される。そして、現像ケーシング２に蓄
えられているトナーを現像ローラ３表面に供給すると共
に、現像工程に寄与せずに戻ってきたトナーを現像ロー
ラ３表面から掻き落とすものである。この現像剤供給ロ
ーラ５は、安定して現像ローラ３にトナーを供給し、且
つ掻き取るために、現像ローラ３に接触、または一定量
を食い込ませて配置されている。 【００１３】また、現像剤供給ローラ５は、現像ローラ
３の表面を傷つけないで、大量のトナーを搬送するため
に、ウレタンフォームなどの発泡性エラストマ（以下、
スポンジと称する。）が用いられる。 【００１４】現像剤供給ローラ５には、回転軸を介して
トナー供給バイアス電源８から、トナー供給バイアス電
圧が印加される。そして、現像ローラ３と現像剤供給ロ
ーラ５との間に任意の電位差を与えて、現像ローラ３へ
一定の極性のトナーを電気的に搬送・供給する構成が取
られており、現像ローラ３と現像剤供給ローラ５とに
は、現像剤供給ローラ５に担持されたトナーが現像ロー
ラ３側に転移するように電圧が印加される。 【００１５】現像ローラ３に供給されたトナーは、現像
領域Ｚにおいて感光体ドラム６上に形成された静電潜像
に供給されて、静電潜像はトナー像に可視像化される。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】上記の非磁性一成分現
像法では、弾性ブレード４によりトナーを現像ローラ３
上に当接させることによって、現像剤供給ローラ５から
供給されたトナーへの電荷付与及びトナー層厚規制を行
なっている。また、現像剤供給ローラ５は現像ローラ３
に当接するように構成されている。そのため、弾性ブレ
ード４と現像ローラ３との間、現像剤供給ローラ５と現
像ローラ３との間における摺擦のために、トナーにかか
る負荷が非常に大きく、トナー劣化が極めて速いという
問題を有している。 【００１７】この主な原因は、上記したような構成の現
像剤供給ローラ５では、現像ローラ３上に残留したトナ
ーを完全に除去することができず、現像ローラ３上に一
部トナーが残ってしまうためである。つまり、現像ロー
ラ３上の残留トナーは、弾性ブレード４及び現像剤供給
ローラ５との当接部を何度も通過するため、現像ローラ
３上のトナーは、弾性ブレード４及び現像剤供給ローラ
５の位置を通過する際に発生する摩擦熱が蓄積されて、
急激に劣化してしまう。 【００１８】現像ローラ３上に残留したトナーは、弾性
ブレード４のニップ部（当接部）に融解して固着するこ
とがある。その場合、固着したトナーによって現像ロー
ラ３表面のトナー層の厚さが不均一となり、感光体ドラ
ム６上に形成されるトナー像が転写された記録材上の画
像に白いスジが発生したり、部分的にトナーの欠落した
箇所ができるなどの問題が発生して、画質が低下してし
まう。また、現像ローラ３上には掻き取られなかった残
留トナーと、現像ケーシング２内に蓄積された未使用ト
ナーと、が混在することになり、残留トナーによりゴー
ストなどの画像不良がしばしば発生する。さらに、現像
ローラ３上に残留トナーが付着した状態で使用を続ける
と、徐々に残留トナーの帯電量が増加し、未使用トナー
の供給が阻害され、現像ローラ３上のトナー層の厚さが
薄くなって現像性が低下し、濃度低下が目立つようにな
る。特に、この症状はベタ画像において、より顕著に現
れる。 【００１９】加えて、現像剤供給ローラ５の現像ローラ
３に対する摺擦が長時間に及ぶと、現像剤供給ローラ５
自身の摩耗、損傷が発生し、初期状態と比較してトナー
搬送量（トナー供給量）が大幅に低下するといった問題
がある。 【００２０】上述したように、現像剤供給ローラ５はス
ポンジからなる。したがって、現像装置の使用開始直後
からしばらくの間は、安定したトナー搬送が行なわれる
が、使用期間が延びるとともに、スポンジの内部にトナ
ーが入り込み、硬化の進行、外径の萎縮、及び現像剤供
給ローラ５の表面における皮膜の形成などが発生するよ
うになる。そして、前記のように初期状態と比較して現
像ローラ３へのトナー供給量が低下していくようにな
る。トナー供給量の低下は、現像能力低下による画質の
濃度低下を引き起こす。また、現像ローラ３からのトナ
ーの剥離も不十分となり、トナー劣化が促進する。 【００２１】そのため、従来、非磁性トナーを用いた一
成分現像方式は、トナー及び現像ローラの耐久性、安定
性を考慮して、トナー補給の際に現像装置自体を交換す
るカートリッジタイプの現像装置が主に利用されてお
り、二成分現像方式の現像装置のように現像剤を補給し
ていくタイプは、ほとんど採用されていない。 【００２２】本発明は、上記問題を解決するためのもの
であって、その目的は、トナーにかかる負荷をできるだ
け低減し、トナーの劣化を最小限に抑えて現像ローラ上
に、長期間に亘り安定してトナー層を形成し、トナーの
寿命を大幅に改善するとともに、現像装置自体の寿命を
伸ばして、ひいては、現像剤を補給するタイプの現像装
置としても好適な非磁性一成分現像装置を提供すること
である。 【００２３】また、本発明の他の目的は、十分に帯電し
たトナーのみが現像に寄与するようにし、現像時のカブ
リ、ムラなどを著しく低減し、転写時の飛び散りを減少
させ、更には、トナー層に現像履歴が残らない構成とす
ることで、ゴーストのない高品位の画像を得ることので
きる非磁性一成分現像装置を提供することである。 【００２４】 【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。 【００２５】(1) 一成分現像剤を保持して、現像領域へ
搬送する現像ローラと、該現像ローラに接触し、該現像
ローラが保持する一成分現像剤の量を規制する層厚規制
部材と、該現像ローラへ該一成分現像剤を供給する現像
剤供給ローラと、を備えた現像装置において、前記現像
剤供給ローラの回転軸を前記現像ローラの回転軸の方向
に変位させる偏芯カムを有し、画像形成総枚数の増加に
伴って、該現像ローラの回転軸と該現像剤供給ローラの
回転軸との軸間距離を該偏芯カムによって減少させて、
該画像形成総枚数が所定枚数を超える毎に、該現像剤供
給ローラがより深く該現像ローラに食い込み、該現像ロ
ーラと該現像剤供給ローラとの間の圧接力を徐々に増す
ように、食込み量を０〜２ｍｍの範囲で段階的に増加さ
せる制御を行う圧接状態可変手段を備えたことを特徴と
する。 【００２６】この構成においては、圧接状態可変手段
は、一成分現像剤を保持手現像領域へ搬送する現像ロー
ラと、現像ローラへ一成分現像剤を供給する現像剤供給
ローラと、の間の圧接状態を、画像形成総枚数の増加に
伴って徐々に増すように、現像剤供給ローラの回転軸を
現像ローラの回転軸方向に変位させる偏心カムにより現
像ローラの回転軸と現像剤供給ローラの回転軸との軸間
距離を減少させて、現像剤供給ローラの現像ローラへの
食込み量を０〜２ｍｍの範囲で段階的に増加させる。し
たがって、画像形成総枚数の増加に伴って、偏芯カムを
回転させることによって機械的に現像剤供給ローラを移
動することができ、現像ローラと現像剤供給ローラとの
圧接状態を適切に制御することで、現像剤の劣化を抑え
て劣化した現像剤によって招来される諸問題の発生を防
止するとともに、現像剤劣化及び現像剤供給ローラの経
時変化による現像剤供給ローラの現像ローラへの現像剤
供給量低下を抑制して、安定した現像剤の供給を長期間
に亘って行い、ベタ画像においても濃度低下の少ない非
常に良好な画像状態を長期間に亘って維持することが可
能となる。 【００２７】 【００２８】 【００２９】 【００３０】 【００３１】 【００３２】 【００３３】 【００３４】 【００３５】 【００３６】 【００３７】 【００３８】 【００３９】 【００４０】 【００４１】 【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る現像装置
について以下に説明する。図１は、本発明の実施形態に
係る現像装置の概略の構成図である。図１に示した現像
装置の構成は、前述の通りであるが、ここでは、本発明
を検討する際に使用した画像形成装置を一実施形態とし
て、以下に説明する。 【００４２】図１において、静電潜像担持体である感光
体ドラム６は、矢印ａ方向に駆動され、これに対向し
て、現像装置１が設けられている。感光体ドラム６は、
直径３０ｍｍで、周速５７ｍｍ／ｓで回転駆動されてい
る。感光体ドラム６の基体となる導電性基材は接地さ
れ、感光体ドラム６の表面は、画像形成時には−６００
Ｖに帯電されている。 【００４３】現像装置１の現像ケーシング２には、非磁
性一成分現像剤であるトナー（図示せず）が収容されて
いる。現像ケーシング２の左右の側板には、現像ローラ
３の支持部が形成されている。そして、現像ケーシング
２の開口部から一部が露出した状態で現像剤担持体であ
る現像ローラ３が支持され、現像ローラ３は、感光体ド
ラム６に当接して、図１における矢印ｂ方向に、図外の
駆動装置によって回転駆動される。 【００４４】現像ローラ３は、例えば、カーボンブラッ
クなどの導電化剤が添加された体積抵抗率１０⁶ Ωｃ
ｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度４５度の導電性ウレタンゴムからな
る直径１８ｍｍの導電性弾性ローラで、表面粗さＲｚは
４μｍである。 【００４５】現像ローラ３は、食込み量１〜３ｍｍで感
光体ドラム１にトナー層を介して当接し、矢印ｂ方向に
周速８５．５ｍｍ／ｓで回転しており、直径８ｍｍのス
テンレス製の回転軸を介して現像バイアス電源９によ
り、画像形成時には現像バイアス電圧として−３００Ｖ
が印加される。 【００４６】現像ケーシング２の左右の側板には、現像
剤供給ローラ５の支持部が形成され、この支持部に現像
剤供給ローラ５は支持される。また、現像剤供給ローラ
５は、現像ローラ３に接触しながら、周速４２．７ｍｍ
／ｓで矢印ｃ方向に回転駆動される。現像剤供給ローラ
５には、直径６ｍｍのステンレス製のシャフト（回転
軸）を介してトナー供給バイアス電源８により、トナー
供給バイアス電圧−４００Ｖが印加されている。この現
像剤供給ローラ５は、現像装置１内に蓄積したトナーの
撹拌と、現像後の現像ローラ３からのトナーの除去と、
を行い、体積抵抗率約１０⁴ Ωｃｍ、セル密度８０個／
インチ、日本ゴム協会規格０１０１によるゴム硬度３０
度〜４０度の導電性ウレタンフォームからなる直径１６
ｍｍの導電性弾性発泡体ローラである。現像剤供給ロー
ラ５は、所定量現像ローラ３に食い込むか、または接触
した状態にされる。 【００４７】現像ケーシング２内のトナーは、ケーシン
グ２内に備えられた搬送ローラによって、撹拌されつつ
現像剤供給ローラ５に運ばれ、次いでこの現像剤供給ロ
ーラ５によって現像ローラ３に供給される。この供給時
にトナーは正又は負の所定の極性に摩擦帯電（ここでは
負極性に摩擦帯電）され、現像ローラ３の周面に静電的
に付着し、現像ローラ３に担持される。 【００４８】このように現像ローラ３の周囲に担持され
たトナーは、現像ローラ３の回転によって搬送され、層
厚規制部材である弾性ブレードの一例であるドクターブ
レード４によって表面が所定の厚さにならされ、トナー
層の厚みが規制される。ドクターブレード４は、例え
ば、リン青銅などからなる支持部材と、この支持部材の
現像ローラ対向側に接着されたウレタンゴムなどの弾性
部材と、によって形成され、ブレードバイアス電源１０
より、ブレードバイアス電圧が印加される。このドクタ
ーブレード４の作用により、現像ローラ３の表面に所定
の厚みを有するトナー薄層が形成されると共に、トナー
に電荷が付与される。 【００４９】そしてこのトナーは、感光体ドラム６と現
像ローラ３とが対向した現像領域Ｚへ搬送され、ここで
感光体１に形成された静電潜像に静電気的に移動し、静
電潜像をトナー像に可視像化する。現像に供されずに現
像領域Ｚを通過したトナーは、現像ローラ３に担持され
たままドクターブレード４によって掻き取られる。 【００５０】その後、感光体ドラム６上に形成された可
視像は図示しない転写紙に転写され、定着装置によって
転写紙上に定着された後、装置外へ排出される。 【００５１】なお、現像ローラ３の下部に設けられた下
部シール１００は、マイラフィルムなどから構成され、
現像ローラ３から剥離したトナーが現像装置１から漏れ
るのを防止するためのものである。 【００５２】本発明の第１実施形態に係る現像装置にお
いては、従来の問題を解決するために、以下のような構
成とした。すなわち、現像領域へ搬送した該一成分現像
剤の総量の増加、つまり、画像形成総枚数の増加に伴っ
て、現像ローラ３と現像剤供給ローラ５との間の圧接状
態を可変制御する圧接状態可変手段を設けた構成とし
た。 【００５３】図２は、現像ローラと現像剤供給ローラと
の間における圧接力、電位差及び周速比と、トナー付着
性または流動性と、の関係を示す図である。図２（ａ）
に示すように、現像ローラ３と現像剤供給ローラ５との
圧接力と、現像ローラ３へのトナー付着性との間には、
圧接力を上げるとトナー付着性が上がる関係にある。ま
た、現像ローラ３と現像剤供給ローラ５との間の圧接力
とトナー流動性の間には、図２（ｂ）に示すように、圧
接力を上げるとトナーの流動性が低下する関係にある。
したがって、現像ローラ３と現像剤供給ローラ５との圧
接状態を適切に可変制御することで、トナーの劣化を抑
えて、現像剤供給ローラ５の経時変化による現像ローラ
３へのトナー供給量低下を抑制できる。 【００５４】以下に本発明の第１実施形態に係る現像装
置１の具体的な構成を説明する。図３は、回転軸移動手
段である現像剤供給ローラ５の現像ローラ３への食込み
量を調整する機構を示す図である。なお、これ以降の説
明において図１と同一部分には、同一符号を付して説明
する。 【００５５】現像ケーシング２の両側板に設けられた現
像剤供給ローラ５の回転軸５ａの軸受支持部１５には、
長穴１６が形成されており、現像ローラ３の回転軸と現
像剤供給ローラ５の回転軸とを結ぶ線分と、長穴１６の
長軸と、の向きが一致するように形成されている。現像
剤供給ローラ５の回転軸５ａは、長穴１６の長軸方向に
変位し得る構成となっている。回転軸５ａは、長穴１６
の現像ローラ３側の円弧部に設けられたバネ５０によっ
て、現像ローラ３から離間する方向に常時付勢される。
また、回転軸５ａのバネ５０との反対側には、偏芯カム
５１が当接して設けられている。偏芯カム５１は、楕円
形状で回転自在に軸支されて、長穴１６内の所定位置に
回転軸５ａの当接して停止している。 【００５６】このように配置することによって、現像剤
供給ローラ５は現像ローラ３に対して所定量食い込んで
当接する。現像剤供給ローラ５は、偏芯カム５１の回転
により、バネ５０の付勢力に抗って現像ローラ３へと近
づき、現像剤供給ローラ５の現像ローラ３への食込み量
が増す。 【００５７】偏芯カム５１は、偏芯カム駆動部５２によ
って駆動されて所定量回転する。これにより、偏芯カム
５１に回転軸５ａが押圧されて、長穴１６を現像ローラ
３側へと所定量移動する。このような偏芯カムの回転量
の調整は、制御部５３からの制御信号で制御される。制
御部５３には、画像形成枚数のカウント手段としての通
紙数カウンタ５４からの情報が入力されるようになって
いる。通紙数カウンタ５４は、トナー像が転写される用
紙などの記録材を、上記感光体ドラム６などからなる画
像形成装置の画像形成プロセス部へと搬送する搬送路に
配され、搬送路を通過する用紙数などを計数するセンサ
である。 【００５８】制御部５３は、この通紙数カウンタ５４か
らの情報を基に、画像形成枚数の総数の増加に伴って、
現像剤供給ローラ５が現像ローラ３の方向へ移動し、両
ローラの軸間距離が減少して、両ローラ間の圧接力が増
すように、偏芯カム駆動部５２を制御する。 【００５９】図４は、画像形成総枚数に対する現像剤供
給ローラ５の現像ローラ３への食込み量の関係を示す図
である。本画像形成装置における上記制御部５３では、
図４に示すように、初期値として現像剤供給ローラ５の
現像ローラ３への食込み量（以下、ローラ食込み量と称
する。）を０ｍｍとする。そして、現像装置１を使用開
始してから画像形成枚数が０〜５０００枚までは、この
初期値で現像動作を行わせる。現像装置１の使用直後
は、現像剤供給ローラ５の劣化などの諸問題は発生しな
い。また、劣化トナーも付着しておらず、トナーは高い
流動性を有している。したがって、ローラ食込み量が０
ｍｍでも、問題なく現像を行うことができる。 【００６０】また、このとき、現像ローラ３と現像剤供
給ローラ５との間の圧接圧が０であるので、たとえ現像
剤供給ローラ５にて掻き取られず、現像ローラ３表面に
トナーが残留したとしても、そのトナーの受けるストレ
スは非常に低く、トナーは劣化し難い。 【００６１】画像形成総枚数が５０００枚を超えると、
制御部５３から信号を偏芯カム駆動部５２に送り、偏芯
カム５１を所定量回転させて、ローラ食込み量を０．５
ｍｍとする。５０００〜１００００枚では、この状態で
現像動作を行わせる。 【００６２】画像形成総枚数が１００００枚を超える
と、制御部５３から信号を偏芯カム駆動部５２に送り、
偏芯カム５１を所定量回転させて、ローラ食込み量を
１．０ｍｍとする。１００００〜１５０００枚では、こ
の状態で現像動作を行わせる。 【００６３】画像形成総枚数が１５０００枚を超える
と、制御部５３から信号を偏芯カム駆動部５２に送り、
偏芯カム５１を所定量回転させて、ローラ食込み量を
１．５ｍｍとする。１５０００〜２００００枚では、こ
の状態で現像動作を行わせる。 【００６４】このように、画像形成総枚数が増加し、所
定総枚数を超えると、現像剤供給ローラ５がより深く現
像ローラ３に食い込み、現像ローラ３に強く圧接される
ように制御する。これにより現像剤供給ローラ５は、経
時変化や使用状況に応じて変化を起こし、また、現像ユ
ニット２内に流動性の低い劣化トナーの割合が増加した
としても、トナーを所定の圧接力により現像ローラ３に
付着させることができ、必要な層厚のトナー層を現像ロ
ーラ３表面に形成できる。 【００６５】なお、現像装置１において、画像形成総枚
数が２００００枚を超え、食込み量を２．０ｍｍとし、
その後、５０００枚は問題なく画像形成可能であった
が、それ以上は食込み量を上げても適正な量のトナーを
供給できなくなった。また、現像ローラ３及び現像剤供
給ローラ５は劣化している。そのため、圧接状態の調整
は、２．０ｍｍまでとした。そして、画像形成総枚数が
２５０００枚を越えると、現像ローラ３と現像剤供給ロ
ーラ５とを交換するようにした。 【００６６】また、上記現像装置１においては、現像ケ
ーシング２内のトナーが不足すると、新しいトナーがケ
ーシング２内に補給されるようになっている。このよう
な構造とすることで、従来のカートリッジタイプの現像
装置と比べ、第１実施形態の現像装置１では、現像装置
自体の寿命が２倍に延びることを確認した。 【００６７】次に、本発明の第２実施形態に係る現像装
置について説明する。本発明の第２実施形態に係る現像
装置の概略の構成は、図１に示した通りである。 【００６８】本発明の第２実施形態に係る現像装置で
は、現像領域へ搬送した該一成分現像剤の総量の増加、
つまり、画像形成総枚数の増加に伴って、現像ローラと
現像剤供給ローラとの間の電位差を可変制御する電位差
可変手段を設けた構成とした。図２（Ｃ）に示すよう
に、現像ローラと現像剤供給ローラとの間の電位差と、
トナー付着性との間には、電位差を上げるとトナー付着
性が上がる関係にある。そのため、現像ローラと現像剤
供給ローラとの電位差を可変制御することで、現像剤供
給ローラから現像ローラへと供給されるトナー量を調整
できる。 【００６９】以下に上記のように構成された本発明の第
２実施形態に係る現像装置の具体的な構成について説明
する。本発明の第２実施形態に係る現像装置は、現像剤
供給ローラ５と現像ローラ３との間の電位差が、５０〜
３００Ｖの範囲で可変制御される構成である。 【００７０】図５は、現像剤供給ローラ５と現像ローラ
３との電位差を可変する構成を示す図である。現像剤供
給ローラ５には、トナー供給バイアス電源８が接続され
ており、現像剤供給ローラ５にトナー供給バイアス電圧
が印加される。また、トナー供給バイアス電源８には、
トナー供給バイアス電圧を制御を行うために制御部５３
が接続されている。この制御部５３には、画像形成総枚
数の計数手段としての通紙カウンタ５４が接続されてい
る。 【００７１】現像ローラ３と現像剤供給ローラ５との電
位差は、制御部５３からの制御信号によりトナー供給バ
イアス電圧が調整されて制御される。通紙数カウンタ５
４は、トナー像が転写される用紙などの記録材を、上記
感光体ドラム６などからなる画像形成装置の画像形成プ
ロセス部へと搬送する搬送路に配され、搬送路を通過す
る用紙数などをカウントするセンサである。 【００７２】制御部５３は、この通紙数カウンタ５４か
らの情報を基に、画像形成総枚数の増加に伴って、現像
剤供給ローラ５へ印加するバイアス電圧を大きくし、現
像ローラ３との電位差が大きくなるようにトナー供給バ
イアス電源８を制御する。 【００７３】図６は、本発明の第２実施形態に係る現像
装置における、画像形成総枚数と、現像ローラ３及び現
像剤供給ローラ５間の電位差（以下、ローラ間電位差と
称する。）と、の関係を示す図である。本現像装置１に
おける制御部５３では、図６に示すように、初期値とし
てローラ間電位差を５０Ｖとしており、現像装置１を使
用開始してから画像形成総枚数が０〜５０００枚まで
は、この初期値で現像動作を行わせる。現像装置１の使
用開始直後は、現像剤供給ローラ５の劣化等による諸問
題が発生しない。また、劣化トナーもなく、高い流動性
を有している。したがって、５０Ｖ程度のローラ間電位
差でも、問題なく所定量のトナーを現像ローラ３へと供
給して、現像動作を行うことができる。 【００７４】また、ローラ間電位差をはじめから高くす
ると、現像ゴーストが発生しやすくなる。そのため、現
像装置１の使用開始直後は、低い電位差として徐々に上
げることで 現像ゴーストの発生を防止できる。 【００７５】画像形成総枚数が５０００枚を超えると、
トナー供給バイアス電源８に信号を送り、ローラ間電位
差を１００Ｖにするように制御する。画像形成総枚数が
５０００〜１００００枚では、この状態で現像動作を行
わせる。 【００７６】画像形成総枚数が１００００枚を超える
と、さらにローラ間電位差を大きくして、１５０Ｖにす
るように制御する。１００００〜１５０００枚では、こ
の状態で現像動作を行わせる。 【００７７】画像形成総枚数が１５０００枚を超える
と、さらにローラ間電位差を大きくして、２００Ｖにす
るように制御する。１５０００〜２００００枚では、こ
の状態で現像動作を行わせる。 【００７８】これにより、現像剤供給ローラ５は経時変
化や使用状況による変化を起こし、また、現像ユニット
２内に流動性の低い劣化トナーの割合が増加したとして
も、必要量のトナーを現像ローラ３へと電気的に移動さ
せることができ、必要な層厚のトナー層を現像ローラ３
表面に形成できる。 【００７９】なお、現像装置１において、画像形成総枚
数が２００００枚を超え、ローラ間電位差を３００Ｖと
し、その後、５０００枚は問題なく画像形成可能であっ
たが、これ以上ローラ間電位差を上げると、現像ゴース
トが発生する。また、現像ローラ３及び現像剤供給ロー
ラ５は劣化している。そのため、ローラ間電位差の調整
は、３００Ｖまでとした。そして、画像形成総枚数が２
５０００枚を越えると、現像ローラ３と現像剤供給ロー
ラ５とを交換するようにした。 【００８０】また、現像装置１は、ケーシング２内のト
ナーが不足すると、新しいトナーがケーシング２内に補
給される構成である。このような構成とすることで、従
来のカートリッジタイプの現像装置と比べ、第２実施形
態の現像装置１では、現像装置自体の寿命が２倍に延び
ることを確認した。 【００８１】次に、本発明の第３実施形態に係る現像装
置について説明する。本発明の第３実施形態に係る現像
装置の概略の構成は、図１に示した通りである。 【００８２】本発明の第３実施形態に係る現像装置で
は、現像領域へ搬送した該一成分現像剤の総量の増加、
つまり、画像形成総枚数の増加に伴って、現像ローラと
現像剤供給ローラとの間の速度差を可変制御する速度差
可変手段を設けた構成とした。すなわち、図２（Ｄ）に
示すように、現像ローラと現像剤供給ローラとの間の速
度差、つまり、現像剤供給ローラの周速と現像ローラの
周速との比である周速比（以下、ローラ周速比と称す
る。）と、トナー付着性との間には、ローラ周速比を上
げるとトナー付着性が上がる関係にあるので、現像剤供
給ローラと現像ローラとの速度差を可変制御すること
で、現像剤供給ローラから現像ローラへと供給されるト
ナー量を調整できる。 【００８３】以下に、本発明の第３実施形態に係る現像
装置における具体的な構成について説明する。本発明の
第３実施形態に係る現像装置は、ローラ周速比が、０．
３〜０．７の範囲で可変制御される構成である。 【００８４】図７は、ローラ周速比を可変する構成を示
す図である。現像剤供給ローラ５と現像ローラ３との周
速比の調整は、現像剤供給ローラ５の回転速度（回転
数）を調整することで行われる。現像剤供給ローラ５
は、駆動部５５によって回転駆動される。そして、制御
部５３は、駆動部５５に制御信号を送り、現像剤供給ロ
ーラ５の回転速度を制御する。 【００８５】また、制御部５３には、画像形成枚数のカ
ウント手段としての通紙数カウンタ５４からの情報が入
力されるようになっている。通紙数カウンタ５４は、ト
ナー像が転写される用紙などの記録材を、上記感光体ド
ラム６などからなる画像形成装置の画像形成プロセス部
へと搬送する搬送路に配され、該搬送路を通過する用紙
数などをカウントするセンサである。 【００８６】制御部５３は、この通紙数カウンタからの
情報を基に、画像形成総枚数の増加に伴って、現像剤供
給ローラ５の回転速度が増加するように駆動部５５を制
御する。 【００８７】図８は、本発明の第３実施形態に係る現像
装置１における画像形成総枚数と、ローラ周速比と、の
関係を示す図である。本現像装置における制御部５３で
は、図８に示すように、初期値としてローラ周速比を、
０．３としており、現像装置１を使用開始してから画像
形成総枚数が０〜５０００枚までは、この初期値で現像
動作を行わせる。現像装置の使用開始直後は、現像剤供
給ローラ５の劣化などによる諸問題は発生していない。
また、劣化トナーもなく高い流動性を有している。その
ため、最初からローラ周速比が大きい１に近い比である
と、現像ローラ３側へのトナー供給量が多くなり過ぎて
画像カブリが発生し易くなる。したがって、画像形成総
枚数が少ないときは、現像剤供給ローラ５の回転数を低
目に抑えることで、カブリの問題もなく、必要量のトナ
ーを現像ローラ３に供給でき、問題なく現像動作を行う
ことができる。 【００８８】画像形成総枚数が５０００枚を超えると、
現像剤供給ローラ５の回転を速め、ローラ周速比を０．
４に上げる。そして、画像形成総枚数が５０００〜１０
０００枚では、この状態で現像動作を行わせる。 【００８９】画像形成総枚数が１００００枚を超える
と、さらに現像剤供給ローラ５の回転速度を上げ、ロー
ラ周速比を０．５とする。そして、１００００〜１５０
００枚では、この状態で現像動作を行わせる。 【００９０】画像形成総枚数が１５０００枚を超える
と、さらに現像剤供給ローラ５の回転速度を上げ、ロー
ラ周速比を０．６とする。そして、１５０００〜２００
００枚では、この状態で現像動作を行わせる。 【００９１】これにより、現像剤供給ローラ５は経時変
化や使用状況により変化を起こし、また、現像ユニット
２内に流動性の低い劣化トナーの割合が増加したとして
も、必要量のトナーを現像ローラ３へと電気的に移動さ
せることができ、必要な層厚のトナー層を現像ローラ３
表面に形成できる。 【００９２】なお、上記した現像装置２においては、２
００００枚を超え、ローラ周速比を０．７とし、その
後、５０００枚は問題なく画像形成可能であったが、こ
れ以上周速比を上げると、画像カブリが発生し易くな
る。また、現像ローラ３及び現像剤供給ローラ５は劣化
している。そのため、ローラ周速比の調整は、０．７ま
でとした。そして、画像形成総枚数が２５０００枚を越
えると、現像ローラ３と現像剤供給ローラ５とを交換す
るようにした。 【００９３】また、上記現像装置１は、ケーシング２内
のトナーが不足すると、新しいトナーを、ケーシング２
内に補給する構成である。このような構造であるため、
従来のカートリッジタイプの現像装置と比べて、本発明
の第３実施形態に係る現像装置１では、現像装置自体の
寿命が２倍に延びることを確認した。 【００９４】 【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。 【００９５】(1) 圧接状態可変手段は、一成分現像剤を
保持手現像領域へ搬送する現像ローラと、現像ローラへ
一成分現像剤を供給する現像剤供給ローラと、の間の圧
接状態を、画像形成総枚数の増加に伴って徐々に増すよ
うに、現像剤供給ローラの回転軸を現像ローラの回転軸
方向に変位させる偏心カムにより現像ローラの回転軸と
現像剤供給ローラの回転軸との軸間距離を減少させて、
現像剤供給ローラの現像ローラへの食込み量を０〜２ｍ
ｍの範囲で段階的に増加させるので、画像形成総枚数の
増加に伴って、偏芯カムを回転させることによって機械
的に現像剤供給ローラを移動することができ、現像ロー
ラと現像剤供給ローラとの圧接状態を適切に制御するこ
とで、現像剤の劣化を抑えて劣化した現像剤によって招
来される諸問題の発生を防止するとともに、現像剤劣化
及び現像剤供給ローラの経時変化による現像剤供給ロー
ラの現像ローラへの現像剤供給量低下を抑制して、安定
した現像剤の供給を長期間に亘って行い、ベタ画像にお
いても濃度低下の少ない非常に良好な画像状態を長期間
に亘って維持することができる。 【００９６】 【００９７】 【００９８】 【００９９】 【０１００】 【０１０１】 【０１０２】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態に係る現像装置の概略の構成
図である。 【図２】現像ローラと現像剤供給ローラとの間における
圧接力、電位差及び周速比と、トナー付着性または流動
性と、の関係を示す図である。 【図３】現像剤供給ローラ５の現像ローラ３への食込み
量を調整する機構を示す図である。 【図４】画像形成総枚数に対する現像剤供給ローラ５の
現像ローラ３への食込み量の関係を示す図である。 【図５】現像剤供給ローラ５と現像ローラ３との電位差
（ローラ間電位差）を可変する構成を示す図である。 【図６】本発明の第２実施形態に係る現像装置におけ
る、画像形成総枚数と、現像ローラ３及び現像剤供給ロ
ーラ５間の電位差と、の関係を示す図である。 【図７】現像剤供給ローラ５と現像ローラ３との周速比
（ローラ周速比）を可変する構成を示す図である。 【図８】本発明の第３実施形態に係る現像装置１におけ
る画像形成総枚数と、現像剤供給ローラ５と現像ローラ
３との周速比（ローラ周速比）と、の関係を示す図であ
る。 【符号の説明】 ３−現像ローラ ５−現像剤供給ローラ ５ａ−回転軸 １５−軸受支持部１５ １６−長穴１６ ５０−バネ ５１−偏芯カム

フロントページの続き (72)発明者 山中 隆幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 酒井 正博 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 井上 淳志 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−43749（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−102748（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−250511（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−171286（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−219318（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 一成分現像剤を保持して、現像領域へ搬
   送する現像ローラと、該現像ローラに接触し、該現像ロ
   ーラが保持する一成分現像剤の量を規制する層厚規制部
   材と、該現像ローラへ該一成分現像剤を供給する現像剤
   供給ローラと、を備えた現像装置において、前記現像剤供給ローラの回転軸を前記現像ローラの回転
   軸の方向に変位させる偏芯カムを有し、 画像形成総枚数
   の増加に伴って、該現像ローラの回転軸と該現像剤供給
   ローラの回転軸との軸間距離を該偏芯カムによって減少
   させて、該画像形成総枚数が所定枚数を超える毎に、該
   現像剤供給ローラがより深く該現像ローラに食い込み、
   該現像ローラと該現像剤供給ローラとの間の圧接力を徐
   々に増すように、食込み量を０〜２ｍｍの範囲で段階的
   に増加させる制御を行う圧接状態可変手段を備えたこと
   を特徴とする現像装置。