(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
当該像担持体を帯電する帯電手段と、
当該帯電手段により帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
現像剤貯蔵手段に貯蔵された１成分現像剤であって所定の極性に帯電された当該１成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体を用いて上記静電潜像を現像する現像手段と、
現像剤貯蔵手段内の１成分現像剤を攪拌搬送する現像剤搬送手段と
を有する画像形成装置において、
上記現像剤貯蔵手段に貯蔵された現像剤の量を検知する現像剤量検知部材と、
当該現像剤量検知部材の出力に応じて現像剤担持体又は帯電手段への印加電圧を制御する電圧制御手段とを備え、上記現像剤担持体上の現像剤表面の電位と上記像担持体の帯電電位とが略等しくなるように、上記現像剤担持体又は上記帯電手段への印加電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の電子写真方式の画像形成装置においては、ドラム状又はベルト状の像担持体の表面を帯電器によって帯電した後、露光装置によって露光して静電潜像を形成し、その潜像を現像装置からの現像剤により顕像化した後、それを転写装置を用いて給紙装置からの転写材上に転写し、定着ロ−ラによって熱定着するようにしている。
【０００３】
そしてこのような画像形成装置における現像装置として、必要に応じて少量の外添剤が加えられたトナ−を現像剤として用い、現像剤供給ロ−ラによってこの現像剤を摩擦帯電して現像ロ−ラに付着させ、現像ロ−ラに付着した現像剤の層厚を現像剤規制部材により規制して、現像ロ−ラと像担持体とが対向する現像部に供給するように構成した１成分現像装置が、特開昭６０−２２９０５７号、特開昭６１−４２６７２号等によって提案されている。
【０００４】
このような１成分現像装置は、現像装置内に現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵部を有し、現像剤貯蔵部内の現像剤が、現像ロ−ラに対する現像剤供給部へ、重力又は搬送手段等により常時供給される構成となっている。従って、１成分現像装置にあっては、トナ−とキャリアを使用する２成分現像装置のような現像装置内へトナ−を適量ずつ補給する機構が不要であり、低コスト化、及び小型化の点で有利である。そして、現像によって現像剤が消費されて現像剤貯蔵部内の現像剤が無くなった場合には、新たな現像剤を一度に外部より現像剤貯蔵部へ補給すれば良い。そして、現像剤貯蔵部内への新たな現像剤の補給は、現像剤貯蔵部内に設けたセンサにより、現像剤貯蔵部内の現像剤量を検出若しくは予想して、画像形成に支障をきたし始める前の貯蔵部内に未使用現像剤が残った状態で補給の要求を表示することにより行なわれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像形成装置においては、現像装置における現像剤貯蔵部内の現像剤が少なくなった場合に、現像濃度が低下して最終画像の濃度が低下するという不具合が発生していた。
即ち、外部から現像剤貯蔵部への現像剤補給時に現像剤貯蔵部に残っている現像剤は、現像剤搬送手段による撹拌等の作用を受けているうちに現像剤同士の凝集が進み初期の流動性が失われている。そして、このような凝集トナ−は現像ロ−ラへ供給されにくいため現像ロ−ラ上のトナ−量が減少し、現像濃度が低下していた。
また、現像剤は、現像ロ−ラ、現像剤供給ロ−ラ、現像剤規制部材との摩擦により所定の極性に帯電し、現像ロ−ラ上で薄層化されて現像部に搬送され、像担持体に付着することで消費されていくが、現像剤中で上記所定の極性と逆極性に帯電してしまった現像剤は像担持体に付着すること無く現像部を通過し、再び現像剤貯蔵部に戻されることとなる。従って、現像剤貯蔵部内の現像剤が少なくなった場合には、この現像剤の中の現像に適さない凝集現像剤、逆帯電現像剤の割合が非常に高い。従って、現像剤貯蔵部内の現像剤が少なくなった場合には、現像ロ−ラに供給された現像剤の中に現像に寄与しない現像剤が多く存在するため、現像濃度が低下していた。
【０００６】
また、従来の画像形成装置においては、現像装置における現像剤貯蔵部内のトナ−が少なくなった後、外部より新たにトナ−を現像剤貯蔵部に補給した場合に、現像濃度が上昇して最終画像の濃度が急に上昇すると共に、非画像部にトナ−が付着するいわゆる地汚れなる現象が発生していた。
これは、上述のような凝集現像剤、逆帯電現像剤の割合が多い現像剤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く帯電状態も良好であるため、良好に搬送され良好に現像ロ−ラに吸着されて現像ロ−ラ上には新しい現像剤による均一な薄層が形成される。ここへ凝集現像剤、逆帯電現像剤が搬送されると、これらの現像剤は現像ロ−ラとの吸着力が弱く、新しい現像剤による均一な薄層の上に粒状になって付着してしまう。そして、この粒状になって付着した現像剤は十分に帯電していないため、像担持体上の非画像部における静電的な現像阻止力が働かず、この非画像部に地汚れとなって付着してしまうものである。
【０００７】
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、現像装置に対して新たに現像剤を補給する前後においても、常に良好な画像を得ることができる画像形成装置の従来にない構成を提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、像担持体と、当該像担持体を帯電する帯電手段と、当該帯電手段により帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤貯蔵手段に貯蔵された１成分現像剤であって所定の極性に帯電された当該１成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体を用いて上記静電潜像を現像する現像手段と、現像剤貯蔵手段内の１成分現像剤を攪拌搬送する現像剤搬送手段とを有する画像形成装置において、上記現像剤貯蔵手段に貯蔵された現像剤の量を検知する現像剤量検知部材と、当該現像剤量検知部材の出力に応じて現像剤担持体又は帯電手段への印加電圧を制御する電圧制御手段とを備え、上記現像剤担持体上の現像剤表面の電位と上記像担持体の帯電電位とが略等しくなるように、上記現像剤担持体又は上記帯電手段への印加電圧を制御する構成となっている。
【００１２】
【作用】
この発明によれば、現像剤貯蔵手段内の現像剤量が少なくなった場合でも、現像剤担持体上の現像剤表面の電位と像担持体の帯電電位が略等しくされるので、現像剤担持体上の正規極性帯電現像剤及び逆極性帯電現像剤が像担持体の非画像部に付着することが防止される。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
まず、本発明の第１の実施例を図１、図２を用いて説明する。図１は本実施例の現像装置を示す断面図である。
図１において、像担持体である感光体ドラム１はその表面が図中矢印方向へ２００ｍｍ／ｓｅｃで移動するように回転する。感光体ドラム１はＯＰＣ感光体であってマイナスに帯電され、図示しない潜像形成手段により静電潜像が形成される。また、この感光体ドラム１上の潜像を反転現像によって現像すべく、トナ−７を担持した現像剤担持体である現像ロ−ラ２が、その表面が図中矢印方向へ２２０ｍｍ／ｓｅｃで移動するように回転する。
【００１８】
図１に示された１成分現像装置においては、現像剤貯蔵部であるトナーホッパ６に現像剤であるトナー７が貯蔵されている。トナー７は、非磁性スチレンアクリル系樹脂及びポリエステル系樹脂を主体とする体積平均粒径１０μｍの粒子の集合体であって、外添剤として疎水性シリカ微粉末が０．７ｗｔ％添加されている。そして、トナーホッパ６の下部には圧電センサ２０が設けられていて、その検出面におけるトナー７の有無を検出している。
トナーホッパ６に貯蔵されたトナー７は、現像剤搬送手段であるアジテータ５により攪拌されつつ、現像剤供給手段であるトナー供給ローラ４に向けて搬送される。トナー供給ローラ４は、カーボン練り込み発泡ポリウレタンスポンジローラであって、その芯金は直径６ｍｍ、ローラ自身の外径は１６ｍｍに構成されており、現像ローラ２に１ｍｍの食い込み量で圧接して配設されている。そして、トナー供給ローラ４へ搬送されたトナー７は、トナー供給ローラ４の表面に担持されて、トナー供給ローラ４の図中矢印方向への回転によりトナー供給ローラ４と現像ローラ２の圧接部へ搬送される。
【００１９】
ここで、本実施例における現像ロ−ラ２について説明する。
従来技術、即ち、特開昭６０−２２９０５７号公報や特開昭６１−４２６７２号公報等に開示されている従来の現像装置では、現像ロ−ラ上のトナ−付着量が０．２〜０．５ｍｇ／ｃｍ２と少なかった。通常、トナ−付着量としては、転写紙上には０．５〜０．７ｍｇ／ｃｍ２が必要であり、そのためには感光体上で０．６〜１．０ｍｇ／ｃｍ２が必要である。しかし、従来の現像ロ−ラ上のトナ−付着量では、感光体上に十分なトナ−付着量が得られないため、現像ロ−ラのスピ−ドを感光体のスピ−ドの２〜４倍にして現像ロ−ラ上のトナ−付着量の不足をカバ−していた。
ところが、このように現像ロ−ラの回転速度を速くすると、ベタ画像を現像した際、画像の後端部の濃度が高くなるトナ−後端よりという現象を生ずる。この現象は白黒機では問題になったものの許容されてきた。しかし、このトナ−後端よりなる現象は、カラ−画像の場合大きな問題となる。即ち、カラ−画像はトナ−を透過して見るため、後端部では濃度が濃くなり、特に重ね画像の場合は色違いとなってしまう。
【００２０】
このようなトナ−後端よりなる現象を解決しようとした場合には、現像ロ−ラの速度を感光体の速度に近付ける必要がある。そして、現像ロ−ラと感光体を略同速とするためには、現像ロ−ラ上のトナ−付着量が０．８〜１．０ｍｇ／ｃｍ２程度である必要があり、現像ロ−ラ上に複数層のトナ−層を形成する必要がある。  しかも、この場合に現像ロ−ラに担持されたトナ−の単位重量当たりの帯電量が、５〜１５μｃ／ｇ程度に最下層から最上層まで十分に帯電しており、無帯電トナ−が存在しないことが必要である。
【００２１】
そこで、本実施例における現像ロ−ラ２は、本出願人が先に特願平２−１５１１０において開示した、表面が規則的又は不規則に微小面積で分布した誘電部と接地された導電部からなる現像ロ−ラを用いており、トナ−供給ロ−ラ４及びトナ−７との摩擦帯電により現像ロ−ラ２表面に多数の微小電界が形成され、その微小電界により多量のトナ−７を担持するように構成されている。
即ち、現像ロ−ラ２は図２に示すように、ロ−ラ径２０ｍｍのアルミ芯金に０．３ｍｍピッチ、深さ０．１ｍｍ、溝幅０．２ｍｍで４５度の角度でアヤメロ−レット加工を行なったものに、エポキシ変性シリコ−ン樹脂（東レＳＲ２１１５）をコ−ティングして５０℃で約９０分乾燥した後に、ロ−ラ表面を切削し導電部であるアルミ面５１と誘電部である誘電面５２を３：７の割合で露出させたものである。
このような現像ロ−ラを用いることによって、トナ−付着量及びトナ−帯電量の安定した２層以上のトナ−層が形成され、画像品質が向上することとなった。
尚、本発明においては、要求される画像品質に応じて従来の現像ロ−ラを用いても良い。
【００２２】
さて、トナ−供給ロ−ラ４はその表面の移動速度が現像ロ−ラ２の表面の移動速度の１．５倍になるように回転駆動されており、両者の圧接部ではトナ−供給ロ−ラ４により搬送されたトナ−７がマイナスに摩擦帯電される。また、同時に現像ロ−ラ２の誘電部５２もトナ−供給ロ−ラ４によって摩擦帯電され、トナ−７と逆極性であるプラスに帯電する。この時、接地された導電部５１にはマイナスの電荷が誘起され、誘電部５２と導電部５１の間には微小閉電界が形成されて、マイナスに帯電したトナ−７が多層に静電的に担持される。
【００２３】
このようにして、多層に担持されたトナ−７は、ウレタンゴムにより厚さ２ｍｍに形成され、現像ロ−ラ２に食い込み量０．６ｍｍで圧接配設された層厚規制手段である弾性規制ブレ−ド３によって層厚が均一化されると共に、さらに摩擦帯電されて、現像ロ−ラ２と感光体ドラム１が１５０μｍの間隙を有して対向する現像部へ搬送される。そして、図示しない現像バイアス電源によって現像ロ−ラ２に印加されている現像バイアスの作用によって感光体ドラム１上の潜像が現像される。尚、弾性規制ブレ−ド３は、自由端までの長さが１１ｍｍ、ブレ−ド当接部から自由端までの突き出し量が０．５ｍｍで配設されている。
【００２４】
しかして、感光体ドラム１の帯電電位を−８７０Ｖ、画像露光部電位を−１００Ｖ、現像ローラ２に印加する現像バイアス電位を−７５０Ｖとし、トナー供給ローラ４の電位を現像ローラ２の電位と等しく設定し、トナーホッパ６に６０ｇのトナーを補給して、現像ローラ２上のトナー層と感光体ドラム１の表面を非接触として現像を行なったところ、良好な画像を得ることができた。
尚、この時の現像ローラ２における単位面積当たりのトナー質量（Ｍ／Ａ）は１．３ｍｇ／ｃｍ２、単位質量当たりのトナー電荷量（Ｑ／Ｍ）は−１２μＣ／ｇであった。
【００２５】
そして、上記条件の下で画像形成を継続したところ、圧電センサ２０がトナー無しの信号を間欠的に発生することとなった。これは、圧電センサ２０の検出面に存在するトナーの状態がアジテータ５の回転により変化するために生じる現象であって、トナーホッパ６内のトナー量が少なくなったことを示すものである。従って、本実施例では感光体１の帯電電位を−８２０Ｖに低下させて画像形成を継続した。その後、圧電センサ２０がトナー無しの信号を連続的に発生することになった。これは、上述の原理によりトナーホッパ６内のトナーが非常に少なくなったことを示すものである。従って、本実施例では現像ローラ２に印加する現像バイアス電位を−８００Ｖとして画像形成を５０枚継続してから画像形成を停止した。
【００２６】
そして、画像形成動作を停止した後は、新たにトナーを６０ｇトナーホッパ６に補給して、感光体１の帯電電位を−８７０Ｖとして画像形成を行なった。
このようにしたところ、常に良好な画像形成を行なうことができた。
【００３０】
このように、本実施例ではトナ−ホッパ６内のトナ−量に応じて現像ロ−ラ２の電位と感光体１の帯電電位との関係を変更している。
これは、例えばマイナス帯電トナ−の場合、現像ロ−ラ２上のトナ−層表面の電位ＶＴは現像ロ−ラ２表面の電位ＶＢに比較して、担持されているトナ−量に応じた分だけマイナス側に高くなる。従って、トナ−ホッパ６内のトナ−量が少ない場合は現像ロ−ラ２に担持されているトナ−量が少ないため、図３ａに示すように該トナ−層の表面電位の上昇分は少ない。一方、トナ−補給直後は現像ロ−ラ２に担持されているトナ−量が多いため、図３ｂに示すように該トナ−層の表面電位の上昇分は多い。
そして、トナ−層表面電位ＶＴと感光体１の帯電電位ＶＤ（正確には暗減衰後の電位）は略等しいことが望ましい。これは、｜ＶＴ｜＞｜ＶＤ｜では正規帯電トナ−の感光体１の非画像部へのトナ−付着が起こりやすく、｜ＶＴ｜＜｜ＶＤ｜では逆極性帯電トナ−の感光体１の非画像部へのトナ−付着が起こりやすいためである。
このように、現像ロ−ラ２に担持されるトナ−量が変化すると、現像ロ−ラ２上のトナ−層表面の電位ＶＴと感光体１の帯電電位との関係が変化するため感光体１の非画像部へ正規極性帯電又は逆極性帯電トナ−が付着するが、本実施例によれば、常に現像ロ−ラ２上のトナ−層表面の電位と感光体１の非画像部電位が略同等となっているため、トナ−層上に正規極性帯電トナ−または逆極性帯電トナ−の凝集トナ−が存在しても、感光体側へ移動することがなくなり、トナ−補給の前後で画像上に地汚れが発生することが無く常に良好な画像を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、現像装置に対する新たな現像剤補給の前後においても、常に濃度の安定した画像形成を行なうことが可能な画像形成装置を提供することができる。
【００３４】
また、この発明によれば、現像装置に対する新たな現像剤補給の補給の前後においても、常に非画像部へのトナ−付着が発生しない画像形成を行なうことが可能な画像形成装置を提供することができる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す要部構成図である。
【図２】この発明の実施例を示す要部構成図である。
【図３】この発明の原理を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  感光体            ２  現像ロ−ラ
３  弾性規制ブレ−ド  ４  トナ−供給ロ−ラ
５  アジテ−タ        ６  トナ−ホッパ
７  トナ−            ８  トナ−カ−トリッジ
９  補給トナ−
【図１】
0003600304.tif 000002
【図２】
0003600304.tif 000003
【図３】
0003600304.tif 000004