JP3495653B2

JP3495653B2 - 一成分トナーの現像装置

Info

Publication number: JP3495653B2
Application number: JP23020899A
Authority: JP
Inventors: 孝司酒井; 淳志井上; 隆幸山中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2004-02-09
Anticipated expiration: 2019-08-17
Also published as: JP2001051503A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像担持体に
形成された静電潜像を着色剤であるトナーにて可視像化
してなる現像装置であって、特にトナーとして一成分構
成からなる現像剤を利用してなる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタなどの電子写真方式を
採用してなる画像形成装置によれば、潜像等を担持する
像担持体である感光体表面に静電潜像を形成し、これを
可視像化するために着色剤であるトナー等の現像剤を感
光体側へと供給し、トナーを選択的に付着させるように
してなる現像装置が備えられている。

【０００３】上記現像装置にて、上記感光体に形成され
た静電潜像を現像し、その現像されたトナー像は、転写
材であるシート等に転写される。そして、転写後、上記
感光体表面には、転写しきれなかった一部のトナーが残
留する。この残留する不要トナーは、次の画像形成を繰
り返し行うためにも感光体表面から除去される。そのた
め、転写後には感光体表面に残留するトナーを除去する
クリーニング装置が設けられており、該クリーニング装
置において除去された不要トナーがクリーニング装置内
の収容部に収容される。

【０００４】そこで、上述したような現像装置を備える
画像形成装置は、その小型化に対応して、感光体の周囲
に画像を形成するためのプロセス手段の配置スペースも
狭められ、よって現像装置においても小型化が強く要望
されるようになった。

【０００５】そのため、現像装置としては、トナー及び
磁性キャリアからなる二成分系の現像剤を用いることな
く、一成分系のトナーを用いた現像装置が提案され、実
施に供されるようになった。このような一成分系のトナ
ーを用いる現像装置においては、トナー濃度を制御する
必要はなく、キャリアが存在しない分、現像槽の容積を
大幅に小さくでき、よって現像装置の小型化を可能にで
きる。これに合わせてメンテナンス等の簡易性について
も優れる。つまり、劣化した現像剤、特にキャリアの劣
化により現像剤を交換する必要がない分、その交換のた
めのメンテナンスが不要となる。

【０００６】また、トナーを補充するのみでよく、トナ
ー濃度検出を行う必要もなく、そのための制御も必要と
しなくなるため、制御も簡単になる。特に、一成分系の
トナーを用いる現像装置において、トナーを必要時に補
充するだけでよくなる。

【０００７】例えば、図７に示すように、像担持体であ
る感光体１に対して、該感光体１に形成されている静電
潜像を可視像化する現像装置４が対向にて配置されてい
る。該現像装置４は、一成分系の現像剤であるトナー１
０を収容してなる現像槽４０の特に開口部に対向するよ
うに現像ローラ４１を回転可能に設けている。該現像ロ
ーラ４１は、上記現像槽４０の開口部に一部が露出し、
感光体１に対して例えば接触するように配置されてい
る。この接触する領域が現像領域となる。

【０００８】現像ローラ４１は、その表面に一成分のト
ナーを担持し、感光体１と対向する現像領域へと搬送す
る。そして現像後には、現像に寄与されなかったトナー
を現像槽４０内へと搬送し、回収する。回収されたトナ
ーは、一旦現像ローラ４１表面から除去するために、現
像ローラ４１と圧接するように供給ローラ４２が設けら
れており、現像ローラ４１表面に担持されたトナーが掻
き取られる。そして、この供給ローラ４２にて、新たに
トナーが現像ローラ４１表面に供給されるように構成さ
れている。

【０００９】一成分トナーは、供給ローラ４２にて供給
されて現像ローラ４１表面に吸着されるが、その吸着量
を規制するために現像ローラ４１表面に圧接された規制
部材４３が設けられている。該規制部材４３を通過した
トナーは、その量が一定量に規制され、上述したように
感光体１と対向接触する現像領域へと至り、感光体１表
面に形成されている静電潜像に応じて選択的に付着し、
現像が行われることになる。このような構成の現像装置
は、例えば特開平３−３３７７６号公報等に提案されて
いる。

【００１０】そこで、上記規制部材４３として、図７に
示すようなローラ構造のものでなく、板形状のものを現
像ローラ４１に圧接させるように設けるものがある。こ
のような構成においては、その板状の規制部材４３の寿
命は、現像ローラ４１に接触する接触部の摩耗の進行度
合いによって決定される。この接触部は、現像ローラ４
１が回転する時に、現像ローラ４１とすべり接触し、こ
の接触により摩耗する。この摩耗が進行して接触部が使
用できなくなったとき、規制部材４３の寿命となる。板
バネ状の規制部材４３においては、接触部の決まった特
定部分のみが、常に現像ローラ４１周面に接触して摺擦
され、かつその接触部は不変となり磨耗が著しい。

【００１１】規制部材４３として、板状のものを用いれ
ば、構成の簡易化、及びコトス低減が可能になるが、上
述したように現像ローラ４１との接触部分において、上
述したように摩耗が著しくなる。しかも、規制部材４３
の現像ローラ４１との接触部分においてトナー固着が発
生し易くなる。トナーが固着すれば、その部分での現像
ローラ４１の付着量が他の部分とことなり、非常に薄
く、また部分的に多く付着し均一菜トナー層厚状態が崩
される。これにより、現像による白筋や黒筋が生じる結
果となる。

【００１２】従って、上述した摩耗及びトナー固着によ
る不具合による規制部材４３の短寿命化が問題になる。
そのため、従来においては、図７に示すように規制部材
４３をローラ構造にすることで、現像ローラ４１との接
触部を固定せずに、トナー固着の低減、長寿命化を可能
にしている。

【００１３】規制部材４３がローラ構成であれば、当然
トナーの現像ローラ４１の付着量が安定し、またトナー
の帯電量のむら等を良好に防止でき、現像をより安定さ
せる効果がある。しかし、規制部材がローラ構成であっ
ても、トナーの固着等が解消されることではなく、長期
の使用により固着ることが考えられる。

【００１４】そのため、特開平２−１１６８７２号公報
においては、ローラ構成の規制部材４３をクリーニング
する部材を設けて、一旦規制部材４３に付着したトナー
を除去するようにしている。このクリーニング部材とし
ては、板状部材４９の先端をローラ表面に強く圧接さ
せ、規制部材４３表面に付着したトナーを強制的に掻き
落とすようにしている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにローラ
構成の規制部材４３であれば、現像ローラ４１との接触
部分が常に固定されるものでないため、トナー固着等が
軽減される。またクリーニング部材４９を設けること
で、トナー固着を解消できる。

【００１６】しかし、クリーニング部材にてトナーを掻
き落とす場合、規制部材への圧接条件が問題になり、そ
の調整等が非常に面倒となる。特に、圧接力を強くすれ
ば、トナーの掻き落とし効果は増すものの、規制部材４
３に対するダメージが問題となり、傷付け等による寿命
の問題が生じる。

【００１７】特に、クリーニンク部材にて規制部材に付
着するトナーを確実に除去するためには、クリーニング
部材の先端を強く規制部材４３に食い込ませるように圧
接する必要がある。その先端の位置がずれたり、また先
端が不規則に形成されておれば、規制部材の傷付けが大
きな問題となる。その結果、規制部材によるトナーの規
制状態が安定しなくなる。

【００１８】以上のように現像ローラ４１に担持され
ているトナーの量、つまり層を規制する規制部材と板状
及びローラ形状に形成しても、規制部材の寿命の問題を
解消できない。また規制部材と現像ローラとの間でトナ
ーが固着については、規制部材がローラ構造であれば、
軽減されるもののクリーニング部材４９を設ける不具
合、つまり上述した寿命も問題を解消できなくなる。

【００１９】また、現像ローラ４１と規制部材であるロ
ーラ４３とは、現像動作時にはそれぞれが回転され、圧
接される接触部が常時固定されることはい。しかし、現
像を完了すれば、現像ローラの回転停止により規制ロー
ラ４３も同時に停止される。この時、現像ローラと規制
ローラとの間にはトナーが介在されており、しかも適度
の圧力により介在されたトナーが固着されること危惧が
ある。しかし、従来ではそのようなことによる不具合
は、全く考慮されていない。

【００２０】本発明は、上述の問題に鑑み、一成分トナ
ーを用いる現像装置において、現像ローラに対するトナ
ーの付着量を規制する規制部材をローラ構造とし、それ
を傷付けることなく、トナーの固着等が生じるのを解消
してなる現像装置を提供することを目的とする。

【００２１】また、本発明の目的は、現像後におけるト
ナーの固着を防止するものであり、現像後に後処理を行
い、トナーの固着を防止するようにしたものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明による上述した目
的を達成するための第１の発明による一成分トナーによ
る現像装置は、一成分トナーを担持し静電潜像担持体と
対向する現像領域へと搬送する現像ローラを有し、該現
像ローラが上記現像領域へとトナーを搬送する前段階で
現像ローラに付着するトナーの量を規制する規制部材を
ローラ形状にした規制ローラを備えた現像装置におい
て、上記現像装置の現像動作完了に応答して、上記規制
ローラの回転を継続させると共に、上記現像ローラと規
制ローラとの間の電位差が、現像動作時の電位差と逆で
トナーを規制ローラ側へと引き寄せるような値になるよ
うに上記規制ローラに供給する電圧値を切換え制御して
なる制御部を備えたことを特徴とする。

【００２３】このような構成の現像装置によれば、規制
ローラを設けて現像ローラに付着される一成分トナーの
量を決められた量に規制でき、また常に同一部分が接触
することがないように回転される。そのため、磨耗等に
よる寿命が短くなるのを防止できる。また、現像後に現
像ローラと規制ローラが停止し、その間に介在されるト
ナーが圧力等にて固着させるのを防止するために、規制
ローラが継続して回転駆動され、同時にトナーが規制ロ
ーラ側に引き寄せられるような電位差の関係に切換え制
御されるため、現像ローラ側に付着し残留しているトナ
ー、特に規制ローラと接触する位置のトナーが掻き落と
される。そのため、規制ローラの回転が停止されてもそ
の時点で、介在されるトナーが掻き落とされていること
から、ローラ間でのトナーの固着が防止される。

【００２４】そこで、上述した第１の発明による構成を
特徴途する現像装置において、上記制御部にて、現像動
作完了後に、上記現像ローラの回転を停止させるように
しておけば、当然停止した部分のトナーが掻き落とさ
れ、規制ローラとの間の介在されることなく、接触部で
トナーが固着されることはい。

【００２５】また、上述した第１の発明による構成を特
徴途する現像装置において、上記制御部にて、現像ロー
ラの電位を０とし、規制ローラに供給する電圧値を放電
開始電圧以下で、一成分トナーの帯電極性と逆極性の電
圧を供給するように切換え制御する構成とすれば、トナ
ーが現像ローラ側から規制ローラ側へと効率よく引き寄
せられ、規制ローラの回転によりトナーの掻き落とし効
果が高まる。しかも、放電開始電圧以下に設定している
ため、放電による影響を解消できる。つまり、放電によ
る熱にてトナーが溶融し固着されることを解消できると
同時に、トナーが放電により帯電されることを防止し、
安定した帯電を維持できる。

【００２６】また、上述した構成を特徴とする第１の発
明による現像装置において、上記制御部にて、現像動作
完了後に規制ローラを継続して回転させる時間を、少な
くとも規制ローラが１回転以上する時間に設定し、その
時間経過後に規制ローラの回転を停止させるよう制御す
る構成とすることで、現像ローラ側のトナーの書き取り
効果が高まり、よってトナーの固着としった不具合を確
実に解消できる。

【００２７】さらに、上述した構成を特徴とする第１
の発明による現像装置において、上記規制ローラは、現
像ローラとの接触部において、逆方向になるように回転
されており、制御部にて現像動作完了後にその方向に回
転を継続されるように構成しておけば、当然トナーの掻
き落とし効果が高まり、規制ローラの回転停止後に現像
ローラと圧接する部分でトナーが圧力にて固着されるこ
とはなくなる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態について
図面に従って詳細に説明する。本発明の現像装置におけ
る一実施形態については、図１乃至４を参照して説明す
る。図１は本発明による現像装置への電圧供給制御、及
び駆動制御に関する制御回路部分を含めた図であり、図
２は図１に示す本発明の現像装置による制御手順、つま
り現像を完了した後の制御フローチャートを示すもの、
また図３はそのタイミングチャートを、図４は本発明に
かかる現像装置の構造の概略を説明するための構成図で
ある。さらに、図５は、本発明の現像装置を備えた画像
形成装置の一例を示す概略構成図である。

【００２９】まず図５を参照して画像形成装置の概略構
成を説明する。符号１は画像形成装置本体のほぼ中央部
に配置され、画像形成動作時に矢印方向に一定速度で回
転駆動されるドラム形状に形成された静電潜像を担持す
る像担持体を構成する感光体である。この感光体１の周
囲に対向するように各種の画像形成プロセス手段が配置
されている。

【００３０】上記画像形成プロセスを構成する手段（装
置）は、感光体１表面を均一に帯電する帯電器２、図示
しない画像に応じた光による像３を照射する光学系、該
光学系により露光されることで感光体１表面に形成され
た静電潜像を可視像化するための本発明にかかる現像装
置４、現像された像（トナー１０の像）を適宜搬送され
てくるシート状の用紙Ｐに転写する転写器５、転写後に
感光体１表面に転写されなかった残留現像剤（トナー）
を除去するクリーニング装置６、及び感光体１表面に残
る帯電電荷を除去する除電器７等が、この順序で感光体
１の回転方向に配置されている。

【００３１】シートＰは、例えばトレイ又はカセットに
多量に収容されており、該収容された用紙が給送手段に
て１枚給紙され、上述した転写器５が配置された感光体
１と対向する転写領域へと、感光体１表面に形成された
トナー像の先端と一致するように送り込まれる。この転
写後のシートＰは、感光体１より剥離され、定着装置８
へと送り込まれる。

【００３２】定着装置８は、シート上に転写された未定
着のトナー像を永久像として定着させるものであって、
トナー像と対向する面が、トナーを溶融し、定着させる
温度に加熱されたヒートローラからなり、該ヒートロー
ラに対して加圧され用紙Ｐをヒートローラ側へと密着さ
せる加圧ローラ等を設けて構成している。この定着装置
８を通過した用紙Ｐは、画像形成装置外へと排出ローラ
を介して図示しない排出トレイ上に排出処理される。

【００３３】上記図示しない光学系は、画像形成装置が
複写機であれば、コピー原稿を光照射し、原稿からの反
射光を光像３として照射する。あるいは、画像形成装置
がプリンタやデジタル複写機であれば、光学系は半導体
レーザを画像データに応じてＯＮ−ＯＦＦ駆動した光像
を照射する。特にデジタル複写機においては、コピー原
稿からの反射光を画像読取センサ（ＣＣＤ素子等）にて
読取った画像データを上記半導体レーザを含む光学系へ
と入力し、画像データに応じた光像を出力するようにし
ている。また、プリンタにおいては、他の処理装置、例
えばワードプロセッサやパーソナルコンピュータ等から
の画像データに応じた光像に変換し、これを照射するよ
うにしている。この光像への変換は、半導体レーザだけ
でなく、ＬＥＤ素子、液晶シャッタ等が利用される。

【００３４】以上のようにして、画像形成装置における
画像形成動作を開始すれば、感光体１が矢印方向に回転
駆動され、帯電器２にて感光体１表面が特定極性の電位
に均一帯電される。この帯電後に、上述した図示しない
光学系により光像３が照射され、その光像に応じた静電
潜像が感光体１表面に形成される。この静電潜像を可視
化するために次の現像装置４にて現像される。この現像
は、本発明においては一成分トナーによる現像であっ
て、該トナーが感光体１表面に形成された静電潜像に例
えば静電気力により選択的に吸引され、現像が行われ
る。

【００３５】このようにして現像された感光体１表面の
トナー像は、適宜感光体１の回転に同期して搬送されて
くるシートＰに、転写領域に配置された転写器５にて静
電転写される。この転写は、トナーの帯電極性と逆の極
性にて転写器５がシートＰ背面を帯電させることで、ト
ナー像をシートＰ側へと転移させている。

【００３６】転写後、感光体１表面には転写されなかっ
たトナー像の一部が残留し、この残留トナーが、クリー
ニング装置６にて感光体１表面から除去され、感光体１
を再利用するために除電器７にて感光体１表面が均一電
位、例えばほぼ０電位に除電する。

【００３７】一方、転写後のシートＰは、感光体１より
剥離され、定着装置８へと搬送される。この定着装置８
にて、用紙Ｐ上のトナー像は、溶融され用紙Ｐにローラ
間の加圧力により圧着され融着される。この定着装置８
を通過する用紙は、画像形成済みシートＰとして画像形
成装置の外部に設けられている排出トレイ等に排出処理
される。

【００３８】（本発明にかかる現像装置）次に図４を参
照して本発明の現像装置の構造について説明する。つま
り、本発明の一成分トナーによる現像装置の一構成例に
ついて詳細に説明する。

【００３９】図４を参照して一成分トナーによる現像を
行う現像装置の構造について説明すれば、現像装置４
は、一成分トナー、例えば非磁性の一成分トナー１０を
収容した現像槽４０内に回転可能に現像ローラ４１、一
成分トナー１０を現像ローラ４１側へと供給する供給ロ
ーラ４２を備え、現像槽４０の図において右側には必要
に応じて補給される一成分トナー１０を現像槽４０内へ
と送り込むスクリューローラ９等を設けている。

【００４０】現像槽４０内に設けられている現像ローラ
４１は、一部が露出し上述した感光体１と対向する現像
領域へとトナーを搬送するために図において感光体１と
対向する現像領域において同一方向に回転されるように
設けられている。この現像ローラ４１には、上述した供
給ローラ４２が、現像領域とは反対側の位置で圧接され
ている。

【００４１】現像ローラ４１は、その構造として例えば
金属ローラ（回転軸を含む）の表面をスポンジ等の多孔
質の弾性体でコーティングして構成されている。スポン
ジ等の弾性体としては、高分子発砲ポリウレタン等にカ
ーボンを分散したもの、あるいはイオン導電性のソリッ
ドゴム等を用いるようにすれば、トナーの融着等が生じ
ない所定の抵抗値を維持でき、後に記述するように現像
バイアス電圧を供給する時に有効に作用する。

【００４２】この現像ローラ４１には、図示しない駆動
モータが連結されており、図において矢印方向に、現像
ローラ４１が回転駆動される。一成分の非磁性トナー１
０は、回転する現像ローラ４１表面に吸着され、感光体
１表面と対向する現像領域へと搬送される。そして、現
像ローラ４１が感光体１表面に圧接されているため、そ
の圧接された領域が現像領域となって、一成分トナー１
０が感光体１表面の静電潜像に吸引され現像されること
になる。

【００４３】上記一成分トナー１０は、例えば平均粒径
約１０μｍ程度の一成分非磁性トナーであって、ポリエ
ステル系トナーあるいはスチレンアクリル系トナーが用
いられている。

【００４４】この現像ローラ４１には、現像バイアス電
源回路１１から現像バイアス電圧Ｖａが供給されてい
る。この現像バイアス電圧Ｖａは、感光体１に形成され
た静電潜像にトナー付着させ、それ以外の領域、つまり
非画像領域にトナーを付着させないような極性及び電圧
値に設定されている。

【００４５】供給ローラ４２は、回転方向としては、現
像ローラ２１の対向（圧接領域）部分で現像ローラ４１
の回転方向と逆方向になるように回転駆動されている。
この供給ローラ４２は、現像ローラ４１と同様な素材を
用いており、電気的抵抗の調整も現像ローラ４１と同様
の抵抗調整材料で可能である。また、供給ローラ４２の
弾性をさらに大きくするために、発泡された素材を用い
ており、発泡剤の量を現像ローラよりも多くしたものを
用いている。

【００４６】上記供給ローラ４２には、バイアス電源回
路１２からバイアス電圧Ｖｃが印加されており、一般的
にはトナーを現像ローラ４１側に押す方向（移動させる
方向）、つまり供給ローラ４２側のトナーを反発し現像
ローラ４１へと供給する方向のバイアス電圧が設定され
ている。例えば、負極性のトナーを用いる場合は、負極
性側にさらに大きなバイアス電圧Ｖｃを供給ローラ４２
に印加している。

【００４７】現像ローラ４１及び供給ローラ４２は、図
示しない駆動モータが連結されており、図において矢印
方向に回転駆動されることで、供給ローラ４２によって
現像ローラ４１にトナーを供給すると共に、現像後に現
像に寄与されなかった現像ローラ４１表面の残留トナー
を剥離（除去）する。この供給ローラ４２にて供給され
たトナー１０は、現像ローラ４１表面に付着され、感光
体１表面と対向する現像領域へと搬送され前に、該現像
ローラ４１に適度に圧接されたトナー付着量を規制する
部材である規制ローラ４３にて、トナー付着量を規制し
一定のトナー層厚に規制している。

【００４８】規制ローラ４３は、現像ローラ４１に適
度の圧力にて圧接されている。この規制ローラ４３は、
現像ローラ４１と接触する位置で、互いに逆方向に回転
するように、現像ローラ４１と同一方向に回転駆動され
る。規制ローラ４３は、金属材料や硬質性の樹脂材料等
の硬質ローラ構成であり、上述した供給ローラ４２にて
予備帯電されたトナー１０を所望の帯電量とするため
に、バイアス電源回路１３から所定の電圧Ｖｂが供給さ
れている。このバイアス電圧Ｖｂにおいても、トナー１
０を現像ローラ４１側へと押す方向、例えば負極性トナ
ーであればより負極性側に大きな値が設定されている。
また、規制ローラ４３に供給するバイアス電圧Ｖｂは、
現像ローラ２１に供給される現像バイアス電圧Ｖｂと絶
対値でさらに大きい値に設定されている。

【００４９】一方、感光体１と対向する現像領域に搬送
されたトナー１０は、感光体１表面に形成された静電潜
像に応じて選択的に付着され、静電潜像をトナーの色に
より顕像化する。そして、現像に寄与されなかったトナ
ー１０は、現像ローラ４１の回転により現像槽４０内に
戻される。その戻される位置には、トナーのシール部材
４４が現像ローラ４１に圧接されるように設けられてい
る。このシール部材４４は、供給ローラ４２の現像ロー
ラ４１の回転方向の手前に配置されており、適度に現像
ローラ４１に圧接させるように一端部分が現像槽４０に
固定され、自由端側の腹を現像ローラ４１に圧接する領
域を有するバネ性を利用して圧接させるようにしてい
る。

【００５０】以上のようにして現像装置４は、トナー１
０を感光体１と対向する領域へと搬送し、感光体１表面
の潜像を可視像化する。この感光体１表面のトナー像は
上述したように転写領域にて適宜搬送されてくるシート
Ｐに転写器５の作用により転写され、該用紙が定着装置
８を通過して画像形成装置外へと排出される。

【００５１】なお、感光体１は、金属もしくは樹脂の導
電性基体の表面にアンダーレイヤが塗布されており、そ
の上の層としてキャリア発生層（ＣＧＬ）、さらに最外
層にポリカーボネイトを主成分としてキャリア移動層
（ＣＴＬ）が塗布されて形成されたＯＰＣ感光体等が用
いられている。本発明においては、このような感光体に
限られるものではなく、静電潜像を担持する担持体であ
ればよい。

【００５２】以下に、本発明の特徴、つまり本発明の現
像装置４の実施形態を図１乃至３を参照して詳細に説明
する。

【００５３】（本発明の実施形態）現像ローラ４１は、
上述に説明した通りであるが、その構造をさらに詳細に
説明する。現像ローラ４１は、例えば直径１８ｍｍのス
テンレス製の回転軸に、カーボンブラックなどの導電化
剤が添加された体積低効率約１０⁶Ωｃｍ、ＪＩＳ−Ａ
硬度６０〜７０度の導電性ウレタンゴムを直径３４ｍｍ
になるように被覆し、その表面の粗さＲｚ＝３〜６μｍ
（ＪＩＳＢ−０６０１に準じる）にて構成している。そ
して、現像ローラ４１は感光体１に対して接触深さ０．
１ｍｍ〜０．３ｍｍでトナー層を介して圧接され、矢印
方向に図示しない駆動モータを介して回転駆動される。
この現像ローラ４１は、その周速が２８５ｍｍ／ｓｅｃ
で駆動される。これらは、単なる一例であり、これに限
定されるものではない。

【００５４】上記現像ローラ４１の回転軸に供給され
る現像バイアス電源１１の現像バイアス電圧Ｖａは、一
成分トナーの帯電特性が例えば負極性の場合、感光体１
の帯電電位と関係するが、例えば−３５０Ｖに設定され
る。

【００５５】次に、供給ローラ４２は、現像槽４０内の
トナーの撹拌及び現像ローラ４１による現像後の残留ト
ナーを現像ローラ４１より除去する機能を兼ねる。この
供給ローラ４２は、その回転軸に導電性の多孔質性の発
泡部材を被覆して構成されている。

【００５６】上記多孔質の発泡体としては、体積低効率
約１０⁵Ωｃｍ、多孔質のセル密度として８０〜１４０
個／ｉｎｃｈ、アスカＦ硬度６０〜アスカＣ硬度３０度
の導電性ウレタンフォームからなる。このポリウレタン
フォームは、該フォーム１００重量部に対して５重量部
以上１５重量部以下、場合によっては７０重量部程度の
カーボンブラックが混合されている。ポリウレタンフォ
ームやカーボンブラックは、現像ローラ４１に用いられ
るものと同じものが使用される。

【００５７】上述したセル密度を形成する発泡体を得る
には、例えばポリウレタンフォームとカーボンブラック
とを混合し、泡立て機で撹拌し、泡立てた後、加熱ブロ
ー形成によって直径８ｍｍのステンレス製回転軸の周囲
に直径２０ｍｍとなるように被覆し、供給ローラ４２を
作成している。

【００５８】供給ローラ４２は、現像ローラ４１に対し
て、接触深さ０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度に圧接され、矢印
方向に図示しない駆動モータを介して、例えば周速１７
０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。そして、供給ローラ
４２は、回転軸にトナー供給バイアス電源１２にて電圧
Ｖｃ（例えば−５００Ｖ）が供給されている。

【００５９】さらに規制ローラ４３は、図４に示すよう
に回転され、現像ローラ４１に適度の圧力で圧接されて
いる。これにより、トナーを摩擦帯電し、現像に適した
電荷をトナーに付与すると同時に現像ローラ４１への付
着量を一定に規制している。

【００６０】規制ローラ４３は、例えば金属材料や硬質
性の樹脂材料等にて構成される。また、規制ローラ４３
は、現像ローラ４１と同一方向、つまり図４において反
時計方向に回転駆動され、供給ローラ４２にて供給され
た現像ローラ４１上のトナーの量を、例えばトナー層厚
として約１０〜１５μ程度に規制する。そして、同様に
規制ローラ４３のローラ軸には、トナー層厚規制バイア
ス電源１３よりトナー層を規制する規制バイアス電圧Ｖ
ｂ（−４５０Ｖ）が供給される。

【００６１】また、本発明に用いる非磁性一成分系の現
像剤であるトナーにつて以下に述べる。この一成分系の
トナーは、スチレンーアクリル共重合体８０〜９０重量
部、カーボンブラック５〜１０重量部、また帯電制御剤
０〜５重量部の組成からなる材料を混合、混練し、粉
砕、分級することで平均粒径５〜１０μｍ程度の負帯電
トナーを得ることができる。このトナーに対して、流動
性を良好にするために内添又は外添されるシリカ（Ｓｉ
Ｏ₂）を０．５〜１．５重量部添加され、非磁性の一成
分トナーを得ることができる。

【００６２】トナーとしては、負帯電に限らず、正帯電
トナーを得ることもできる。これは、主成分の結着樹
脂、帯電制御剤等を適宜選択することで簡単に得ること
できる。また、トナーはモノクロ複写機、プリンタ用と
しての黒トナーに被らず、カラー複写機やプリンタ用の
カラートナーにも応用可能である。

【００６３】また、非磁性一成分トナーは、上述した組
成材料に限定されることはなく、以下に示す組成であっ
ても本発明の現像装置に用いることができる。

【００６４】主成分である結着樹脂である熱可塑性樹脂
としては、スチレンーアクリル共重合体以外に、ポリス
チレン、ポリエチレン、ポリエステル、低分子量ポリプ
ロピレン、エポキシ、ポリアミド、ポリビニルブチラー
ル等であってもよい。

【００６５】また着色剤としては、黒トナーの場合には
上述したカーボンブラックを用いる他に、ファーネスブ
ラック、ニグロシン系染料、含金属染料等がある。そし
てカラートナー用としては、黄色用のベンジジン系黄色
顔料、フォノンイエロー、アセト酢酸アニリド系不溶性
アゾ顔料、モノアゾ顔料、アゾメチン系色素等、マゼン
タ用のキサンテン系マゼンタ染料、リンタングステンモ
リブデン酸レーキ顔料、アントラキノン系染料、キサン
テン系染料と有機カルボン酸から成る色材、チオインデ
ィゴ、ナフトール系不溶性アゾ顔料等、シアン用の銅フ
タロシアニン系顔料等がある。

【００６６】さらに、トナーの流動化材として用いられ
る例えば外添剤のシリカ以外に、コロイダルシリカ、酸
化チタン、アルミナ、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビ
ニリデンやそれらの混合物であってもよい。

【００６７】さらにまた、帯電制御剤としては、負帯電
トナー用として、アゾ系含金染料、有機酸金属錯塩、塩
素化パラフィン等を用いることができる。そして、正帯
電トナー用としては、ニグロシン系染料、脂肪酸金属
塩、アミン、４級アンモニウム塩等を用いることができ
る。

【００６８】以上のような一成分トナーを用いた現像装
置４において、現像ローラ４１に圧接される規制ローラ
４３にてトナー１０の付着量が、一定の層厚になるよう
に規制される。その後に、トナー１０が現像領域に搬送
され感光体１表面の静電潜像を現像する。この時、現像
ローラ４１、供給ローラ４２、ブレード４３にそれぞれ
バイアス電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが供給されており、これ
らにより良好なる現像を行うようにしている。

【００６９】上記感光体１は、負帯電特性の有機材料
からなる感光層をドラム形状の導電性基体表面に形成し
たもので、その直径を例えば６５ｍｍにし図１において
矢印方向に周速１９０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
この感光体１は、図５において帯電器２にて表面電位が
例えば約−５５０Ｖ程度に均一帯電される。

【００７０】（本発明による現像装置の制御例）本発明
の現像装置４においては、図１において現像ローラ４
１、供給ローラ４２、さらに規制ローラ４３の回転駆動
及びバイアス電圧の供給制御は、図５にて説明した画像
形成装置本体の全体の駆動制御を行う制御部５０によっ
て制御される。この制御部５０は、図４に示す現像装置
において、各電源回路１１〜１３より各バイアス電圧を
各ローラに供給する制御を、制御回路５１を介して実行
させる。また、現像ローラ４１、供給ローラ４２及び規
制ローラ４３の駆動制御を行うために、それらの駆動部
の回転駆動制御回路５２を介して行うと共に、図５に示
す各種プロセス手段の制御を含め、画像形成を行う制御
を実行するように構成されている。

【００７１】本発明は、現像装置４の駆動においては、
現像時には従来と同様に、先に説明したように、各電源
回路１１，１２及び１３を介して所定のバイアス電圧を
供給することで、感光体１に形成された静電潜像をトナ
ーにて可視化する。そこで、制御部５０は、画像形成指
令に応答して、感光体１の回転、帯電器等を駆動し、光
像を露光することで、感光体１に静電潜像を形成する。

【００７２】その静電潜像は、次に現像装置４にて、現
像される。そのため、制御部５０は現像ローラ４１を駆
動制御回路５２を介して回転させる。また、同時に供給
ローラ４２及び規制正ローラ４３を図１において矢印方
向に回転駆動される。これにより、現像ローラ４１に
は、一定量のトナー層厚に規制され、その規制されたト
ナーが現像領域へと搬送される。一定量のトナー層にす
べく制御部５０は、供給ローラ４２及び規制ローラ４３
を図に示す方向に回転させると共に、決められたバイア
ス電圧をそれぞれの電源回路１１〜１３より供給すべ
く、電圧制御回路５１を制御する。

【００７３】このようにして、画像形成動作を順次実行
し、現像動作を完了する時点になれば、制御部５０は、
現像装置４による現像処理の停止制御を行う。この場
合、本発明においては、図２の制御フローチャート、ま
た図３のタイミングチャートに従った制御を実行する。

【００７４】本発明の現像後の制御を説明する前に、従
来の制御事例を図３（ｂ）を参照して説明する。該図３
（ｂ）に示すように上述したような画像形成動作により
現像動作を実行し、その現像の動作が完了する時点で、
現像ローラ（現像剤担持体）４１の回転を停止させ、こ
れに合わせて規制ローラ４２の回転も合わせて停止（Ｏ
ＦＦ）させる。そして、現像ローラ４１及び規制ローラ
４３の回転停止に同期させて、現像バイアス電圧Ｖａ及
び規制ローラのバイアス電圧Ｖｂの供給を遮断（ＯＦ
Ｆ）している。

【００７５】そのため現像ローラ４１には、トナーが
規制ローラ４３との間で残ったままとなり、圧接された
状態で待機されている。そのため、その部分でトナーが
固着させることがある。このトナーの固着により、次の
現像動作が開始されれば、トナー層を規制ローラ４３に
て均一にすることができず、現像不良が生じることがあ
る。

【００７６】これに対し、本発明によれば、現像装置４
による現像動作を実行し、その現像が完了すれば、それ
に応答した現像装置の動作を停止する後処理が制御部５
０を介して実行される。その処理手順は、図２に示す通
りであり、またそのタイミングチャートが図３（ａ）に
示されている。

【００７７】つまり、現像装置４による現像動作の完了
に応答して、制御部５０は図２に示す制御を実行する。
図２において、まず現像剤担持体である現像ローラ４１
の駆動を駆動制御回路５２を介して停止させる。これに
合わせて、制御部５０は、現像バイアス電圧Ｖａの供給
を停止、つまりＯＦＦする（Ｓ１１）。つまり、図３
（ａ）に示すように、現像装置４による現像動作の完了
に応答したタイミング（時点）に合わせて、制御部５０
は現像ローラ４１の回転を停止させ、現像ローラ４１へ
の現像バイアス電圧Ｖａの供給を停止、つまり０電位
（ＯＦＦに）にする。この時、供給ローラ４２について
も回転を停止させ、バイアス電圧Ｖｃについても供給を
停止（ＯＦＦ）する。

【００７８】そして、同時に駆動制御回路５２を介して
規制ローラ４３の回転を継続されると共に、規制ローラ
４３に供給するバイアス電圧Ｖｂを、電圧制御回路５１
を介して正方向に切換え制御される（Ｓ１２）。例え
ば、図３（ａ）に示すように、制御回路５１は、現像動
作時には負帯電トナーに対して−４５０Ｖのバイアス電
圧Ｖｂを供給していたものを、現像動作の完了に応答
し、＋１００Ｖのバイアス電圧に切換え制御する。

【００７９】その後、上記規制ローラ４３に供給する現
像完了後の切換えられたバイアス電圧は、決められた後
に詳述する時間ｔを設定し（Ｓ１３）、その設定時間ｔ
が経過するか否かを確認する（Ｓ１４）。この設定時間
ｔを確認（経過）すれば、規制ローラ４３の回転を停止
させると同時に、切換えられたバイアス電圧Ｖｂの供給
を同時に停止（ＯＦＦ）する（Ｓ１５）し、現像完了後
の後処理を終了する。

【００８０】以上説明したような現像装置４による制御
を実行することで、規制ローラ４３と現像ローラ４１と
の圧接部分において、待機中等を含めて介在される残留
トナーが固着されるのを防止することできる。この防止
できる本発明の作用を以下に説明する。

【００８１】現像装置４においては、現像処理中、つ
まり動作中、少なくとも現像ローラ４１と、規制ローラ
４３とがそれぞれの方向に回転駆動されており、決めら
れたバイアス電圧が供給されている。例えば、先に説明
した例では、現像ローラ４１に−３５０Ｖが、規制ロー
ラ４３には−４５０Ｖが供給されている。

【００８２】この現像動作中のバイアス電圧の関係にお
いては、負帯電トナーは現像ローラ１側へと押しやる。
図６（ａ）にその状態を矢印方向で示している。規制ロ
ーラ４３にて除去されたトナーは、上述した関係から規
制ローラ４３側に引き付けることなく、規制ローラ４３
にて現像ローラ４１上の不要なトナーを掻き取り、トナ
ー層を決められた適切な厚さに規制している。そして、
常時規制ローラ４３が同一部分で現像ローラ４１と圧接
されることがないため、トナー固着といったこと抑制さ
れる。

【００８３】そして、現像動作が完了すれば、先に説明
した通り、現像ローラ４１の現像バイアス電圧ＶａがＯ
ＦＦ（０電位）され、規制ローラ４３に供給されるバイ
アス電圧Ｖｂは、＋１００Ｖに切換え制御される。ま
た、規制ローラ４３の回転が維持されている。この場
合、図６（ｂ）に示すように、層厚規制のためのバイア
ス電圧Ｖｂが、現像ローラ４１の現像バイアス電圧Ｖａ
より、１００Ｖ高くなるため、矢印で示すように規制ロ
ーラ４３側へとトナーが引き寄せられる電位差の関係と
なる。つまり、現像ローラ４１に付着しているトナー
を、規制ローラ４３側へと引き付けながら規制ローラ４
３が回転されることになる。

【００８４】このように規制ローラ４３に引き付けられ
たトナーは、規制ローラ４３に固着することなく、現像
槽４０内に掻き落とされるようにして落下する。この
時、規制ローラ４３と現像ローラ４１との電位差は１０
０Ｖと低く、両者の間で放電することはい。

【００８５】つまり、上記電位差がインピーダンス等の
関係によるが、４００Ｖを超えるような場合には、放電
を開始することが考えられる。この放電により、その熱
によりトナーが溶融され、固着する危惧があるものの、
本発明の上述した実例によれば、放電を開始する危惧が
全くなく、現像ローラ４１側に付着するトナーを規制ロ
ーラ４３にて掻き落とすことができる。そのため現像ロ
ーラ４１と規制ローラ４３との間に圧接されるトナーが
効率よく掻き落とされ、固着されるトナーの存在がなく
なり、トナーの固着といった要因を排除でき、また放電
による熱にてトナーが固着されることもなくなる。

【００８６】また、規制ローラ４３を現像の動作完了に
応じて、継続回転される時間、つまり所定時間ｔの設定
は、少なくとも規制ローラ４３が１回転する時間に設定
すれば良い。そのため、規制ローラ４３へのバイアス電
圧Ｖｂの切換え制御が行われた時点から、規制ローラ４
３が１回転以上する時間ｔを設定する。特に、規制ロー
ラ４３の継続回転させる時間ｔとしては、規制ローラ４
３が５〜６回転程度する時間とすれば、トナーの固着の
不具合が、解消できる好適な結果を得た。

【００８７】以上説明したように、本発明の現像装置４
においては、現像が完了した後、規制ローラ４３の回転
のみ継続させ、現像ローラ４１の回転を停止させる。そ
して、現像ローラ４１に付着しているトナーを規制ロー
ラ４３側へと移動しやすい電位差に設定している。これ
により、現像ローラ４１と規制ローラ４３との間におけ
る現像ローラ４１に付着したトナーを掻き落とすことが
でき、現像ローラに対するトナーの固着を防止できる。

【００８８】また、上述した事例によれば、現像完了
後の現像ローラ４１と規制ローラ４３との間の電位差を
１００Ｖに設定しているため、上述したように現像後に
放電が生じることはない。この事例に限定されることな
く、現像ローラ４１に対して規制ローラ４３に供給する
バイアス電圧Ｖｂは、現像ローラ４１に付着しているト
ナーが規制ローラ４３側に引き付けられるような値に設
定すれば良い。この場合、現像ローラ４１と規制ローラ
４３との間の電位差を放電開始電圧以下に設定すること
が好適である。

【００８９】特に、放電が生じることで、その放電によ
る熱にて現像ローラ４１に付着するトナー等が固着され
る危惧が生じるだけでなく、トナーが放電により逆帯
電、または過剰帯電させて、帯電量が不安定になるのを
防止できる。

【００９０】本発明の実施形態によれば、トナーとして
負帯電トナーを例に説明したが、当然正帯電トナーを用
いる場合には、現像ローラ４１及び規制ローラ４３等に
供給するバイアス電圧を正極性にすればよい。そして図
６に示すように現像時にはトナーが現像ローラ４１側へ
と移動しやすくなる関係での電位差を設定し、現像完了
後には、トナーが規制ローラ４３側へと引き寄せられる
関係の電位差に設定すればよく、放電開始電圧以下の電
位差に設定される。

【００９１】また、図３（ａ）のタイミングチャートに
おいて、本発明にかかる現像装置４の制御部５０にて、
現像完了後の所定時間ｔを経過すれば、規制ローラ４３
の回転を停止させると同時に、規制バイアス電圧Ｖｂを
０電位、つまりＯＦＦ状態に制御している。この規制ロ
ーラ４３の回転を停止した状態で、規制バイアス電圧を
供給し続けると、例えばこの電圧が放電開始電圧以下で
あっても、流れる電流によるジュール熱が発生し、ロー
ラ４１と４３間のトナーの固着が招来する危惧が残る。
そのため、回転停止にともなった、規制ローラ４３に供
給している規制バイアス電圧Ｖｂの供給停止を行い、上
述した不具合を解消している。

【００９２】なお、上述した本発明の実施形態によれ
ば、現像ローラ４１を感光体１に当接させるように設け
ている事例を説明した。しかし、このような装置に限定
されることなく、現像ローラ４１を感光体１に対して決
められた間隔を隔てて配置するような方式の現像装置に
おいても同様にして実施でき、そのまま適用できること
は勿論である。

【００９３】

【発明の効果】本発明の一成分トナーによる現像装置に
よれば、トナーを担持し、潜像を担持する像担持体の現
像位置へと搬送する現像ローラに対してトナーの付着量
を規制する規制部材をローラ形状にすることで、常に安
定したトナー付着量に規制することができる。

【００９４】この場合、現像後の待機時に現像ローラと
規制ローラとの間の介在されるトナーが固着され不具合
を現像後にトナーが規制ローラ側に引き寄せられる電位
差が生じるようにバイアス電圧を切換え制御を行い、か
つ規制ローラの回転を継続させることで、トナーの固着
を効果的に防止できる。

【００９５】また、ローラ間の電位差を放電開始電圧以
下に設定することで、放電によるトナー固着や、トナー
の帯電量が不安定になるのを合わせて防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一成分トナーの現像装置にかかる実施
形態を説明するための制御例の一例を示す制御回路構成
を示す図である。

【図２】図１に示す制御回路構成における制御手順、特
に現像完了後の現像装置の制御手順を示す制御フローチ
ャートである。

【図３】図２の制御フローチャートにかかる制御タイミ
ングを示すタイミングチャートであり、（ａ）は本発明
におけるタイミングチャート、（ｂ）は従来におけるタ
イミングチャートを示す。

【図４】本発明の一成分トナーの現像装置の内部構造を
説明するための構成図である。

【図５】本発明の現像装置を備える画像形成装置の概略
構成を示す構成図である。

【図６】本発明の実施形態による動作説明に供する図で
ある。

【図７】従来の現像装置の構成を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１感光体（静電潜像担持体）４現像装置１０（非磁性）一成分トナー１１現像バイアス電圧の供給用の電源回路１２規制ローラへの電圧供給用の電源回路１３供給ローラへの電圧供給用の電源回路４０現像槽４１現像ローラ４２供給ローラ４３規制ローラ５０制御部５１バイアス電圧制御回路５２回転駆動制御回路

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−116872（ＪＰ，Ａ) 特開平５−11598（ＪＰ，Ａ) 特開平10−123831（ＪＰ，Ａ) 特開平４−24668（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 504 G03G 15/06 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一成分トナーを担持し静電潜像担持体と
対向する現像領域へと搬送する現像ローラを有し、該現
像ローラが上記現像領域へとトナーを搬送する前段階で
現像ローラに付着するトナーの量を規制する規制部材を
ローラ形状にした規制ローラを備えた現像装置におい
て、上記現像装置の現像動作完了に応答して、現像動作時に
回転駆動されていた上記現像ローラを停止させ、上記規
制ローラをそのまま継続して回転させると共に、上記現
像ローラと規制ローラとの間の電位差が、現像動作時の
電位差と逆でトナーを規制ローラ側へと引き寄せるよう
な値になるように上記規制ローラに供給する電圧値を切
換え制御してなる制御部を備え、上記制御部は、上記現像ローラの電位を０とし、上記規
制ローラに供給する電圧値を放電開始電圧以下で、現像
動作時とは逆極性の電圧に切換え制御することを特徴と
する一成分トナーの現像装置。
【請求項２】上記制御部は、現像動作完了後に規制ロ
ーラを継続して回転させる時間を、少なくとも規制ロー
ラが１回転以上する時間に設定し、その時間経過後、上
記制御手段は、規制ローラの回転の停止および供給電圧
の停止を行なうようにしたことを特徴とする請求項１記
載の一成分トナーの現像装置。
【請求項３】上記規制ローラは、現像ローラとの接触
部において、逆方向になるように回転されており、制御
部にて現像動作完了後にその方向への回転を継続される
ようにしたことを特徴とする請求項１記載の一成分トナ
ーの現像装置。