JP3524398B2

JP3524398B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3524398B2
Application number: JP27022198A
Authority: JP
Inventors: 尚史庄司
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2004-05-10
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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およびこれに用いら
れる現像装置に係り、詳しくは、トナーと磁性キャリア
からなる二成分現像剤をもちいた現像装置および該現像
装置を用いた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】二成分現像装置を用いた画像形成装置
は、高速対応性に優れており、複写機、ファクシミリ、
プリンター等の多くの製品として実用化されている。二
成分現像装置では、内部に磁石を配置した非磁性の現像
スリーブからなる現像剤担持体の表面にトナーと磁性キ
ャリアからなる二成分現像剤を担持させ、現像剤規制部
材により担持した現像剤の量を規制した後、静電潜像が
形成された像担持体と対向する現像領域まで搬送する。
現像領域においては、現像スリーブにバイアスを印加
し、像担持体と現像スリーブとの間に電界を形成し、該
電界により現像スリーブ上のトナーを接触または非接触
で像担持体上に選択的に付着させて現像をおこなってい
る。

【０００３】また近年、現像スリーブに印加するバイア
スを、周期的に変化する波形を有するバイアス（以下、
ＡＣバイアスという）とすることで、現像スリーブと像
担持体との間に周期的な電界を形成して、現像能力と画
像品質の向上を達成した現像装置も数多く提案され、実
用化されている。本発明者の実験によれば、ＡＣバイア
スのピーク間電圧を大きくすることでさらに現像能力と
画像品質が大きく向上することが確認された。また、最
近では上記ＡＣバイアスの波形を図２に示すような非対
称矩形波にすることにより、更に現像能力と画像品質を
高めることができることが確認されている。

【０００４】ところが、ＡＣバイアスを印加すると、現
像能力と画像品質を向上させることができる反面、特に
像担持体の非画像部（背景部）にトナーが付着する現象
（かぶり、あるいは地肌汚れと呼ばれる）が発生しやす
くなる。これは、二成分現像を用いた現像装置では、攪
拌手段により現像剤を攪拌することでトナーとキャリア
とを摩擦帯電させているが、このとき発生する帯電量の
低いトナー（以下、弱帯電トナーという）が原因である
ことが既に確認されている。具体例として、帯電量測定
装置（例えば、商品名E-spartアナライザー）によりト
ナーの帯電量分布を測定したとき、図１４のＡのように
帯電量が０の付近にあまり分布を持たない現像剤に比べ
て、同図のＢのように０付近での分布が比較的多い現像
剤ではかぶりが多く発生した。

【０００５】これは、以下のように解釈されている。弱
帯電トナーは、キャリアとの静電的な付着力が小さいた
め、現像剤の中で浮遊しやすい。また、弱帯電トナー
は、静電潜像と現像バイアスとから受ける束縛も小さい
ため、非画像部に付着する割合が多くなると考えられ
る。このような弱帯電トナーによるかぶりの発生は、現
像スリーブにＡＣバイアスを印加した場合に発生しやす
くなり、さらにはＡＣバイアスのピーク間電圧を大きく
した場合に顕著に発生する。これは、ＡＣバイアスは瞬
間的に強い電界を形成するため、浮遊トナーがより発生
しやすいためと推定される。

【０００６】このような問題を解決するために、特開平
８―４４１７７号公報では、「現像用開口及びトナー補
給口が開設されたハウジングを有し、該ハウジング内の
現像用開口とトナー補給口との間に現像剤循環搬送経路
を設け、ハウジングの現像用開口に面して少なくとも直
流現像バイアスが印加された現像剤担持体を配設すると
ともに、現像剤循環搬送経路中に現像剤攪拌手段を配設
し、現像剤担持体に担持されたトナーおよびキャリアか
らなる二成分現像剤にて潜像担持体上の潜像を現像する
ようにして現像装置において、上記現像剤担持体に近接
して対向配置される補助電極を設け、現像剤担持体およ
び補助電極のいずれか一方に交流バイアスを印加すると
ともに、補助電極には現像剤担持体に印加される直流バ
イアスと同じか、あるいは、補助電極側に向かってトナ
ーが静電誘引される直流バイアスを印加するようにした
ことを特徴とする現像装置」を提案している。この現像
装置では、現像剤担持体と補助電極の間に形成される振
動電界の作用により、現像剤担持体と補助電極の間を通
過する現像剤に電気的振動を与え、既存の現像剤のトナ
ーとキャリアとを強制的に一旦引き離し、補給された新
たなトナーを攪拌混合し、もって、補給されたトナーを
キャリアとの間で摩擦帯電させ、所定の帯電量に制御す
る。しかし、上記現像装置の現像剤担持体と補助電極と
の間には現像剤が充填されているため、電気的振動によ
る、トナーとキャリアとを分離させる運動、および、新
たなトナーの現像剤への攪拌混合を充分におこなうこと
ができない。このため、電気的振動によりすべての弱帯
電トナーを適正な帯電量にするという点では不十分であ
る。さらに、補助電極及びバイアス電源を別途設けるた
め、装置の構成が複雑なものとなっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、簡
単な構成で、現像能力が高く、トナー帯電量の安定した
かぶりのない画像を形成する現像装置および画像形成装
置を提供することである。

【０００８】なお、特開平６―２６６２３４号公報で
は、振動電界下で、５〜１５ｍｍの小径の現像スリーブ
上に担持された二成分現像剤層からトナーを飛翔させて
像担持体上の静電潜像に付着させる現像装置において、
現像剤担持体に内包される磁石の現像領域に対する磁極
の位置および磁界の大きさを規定するとともに、現像領
域上流側の磁極の下流側に現像剤の層厚を規制する均し
規制部材を設け、該均し規制部材の先端に直流バイアス
が印加されるようにしたことを特徴とする現像装置が提
案されている。この公報においては、現像スリーブ上の
現像剤を均し規制部材により現像スリーブ上に寝かしせ
た状態に整えるとともに、均し規制部材の先端の電極と
現像スリーブとの間に交番電界を作用させ、トナークラ
ウドを発生させ易くし、現像能力を向上させるとしてい
るが、トナーの帯電量を適正にすることについては、な
んら言及されていない。かえって、トナークラウドを発
生させることで、弱帯電トナーの飛散が起こりやすく、
画像上にもノイズとしてトナーが不規則に付着すること
が多くなるという問題が発生する。

【０００９】

【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の発明は、トナーと磁性キャリアからなる
二成分現像剤を担持し、静電潜像が形成された像担持体
と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像
剤担持体に担持された現像剤の量を規制する現像剤規制
部材とを備え、該現像剤担持体に周期的に変化する波形
を有する振動バイアスを印加して像担持体に形成された
静電潜像を現像する現像装置を有する画像形成装置にお
いて、該現像剤規制部材を容量素子を介して電気的に接
地するよう構成したことを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１の画像
形成装置において、上記振動バイアスが、非対称矩形波
バイアスであることを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項１又は２
の画像形成装置において、上記現像剤担持体と上記現像
剤規制部材とを電気的に接続／切断する切り換え手段を
設けたことを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項４の発明は、請求項３の画像
形成装置において、現像装置内のトナー濃度を検出する
トナー濃度検出手段と、該検出手段の検出結果に基づい
て、上記切り換え手段の動作を制御する制御手段とを設
けたことを特徴とするものである。

【００１３】また、請求項５の発明は、請求項４の画像
形成装置において、上記制御手段が、上記トナー濃度検
出手段の出力値と予め設定した第一の閾値及び第二の閾
値とを比較した結果に基づいて、該出力値が該第一の閾
値以下となったときに上記切り換え手段が接続側に切り
換えるように制御し、該出力値が該第二の閾値以上とな
ったときに該切り換え手段が切断側に切り換えるように
制御することを特徴とするものである。

【００１４】また、請求項６の発明は、請求項３の画像
形成装置において、画像形成装置内部又は近傍の湿度を
検出する湿度検出手段と、該検出手段の検出結果に基づ
いて、上記切り換え手段の動作を制御する制御手段とを
設け、該制御手段が、該湿度検出手段の出力値と予め設
定した第三の閾値及び第四の閾値とを比較した結果に基
づいて、該出力値が該第三の閾値以下となったときに該
切り換え手段が接続側に切り換えるように制御し、該出
力値が該第四の閾値以上となったときに該切り換え手段
が切断側に切り換えるように制御することを特徴とする
ものである。

【００１５】また、請求項７の発明は、請求項３の画像
形成装置において、上記現像装置の停止時間を計時する
計時手段と、該計時手段の出力結果に基づいて、上記切
り換え手段の動作を制御する制御手段とを設けたことを
特徴とするものである。

【発明の実施の形態】〔実施形態１〕以下、本発明を画
像形成装置である電子写真方式のレーザープリンタ（以
下、プリンタという）に適用した一実施形態について説
明する。図１は本実施形態に係るプリンタの概略構成図
である。像担持体としてのドラム状の有機感光体（ＯＰ
Ｃ）１の周りに、帯電装置としての帯電ローラ２と、レ
ーザ光３１を照射する図示しない露光装置と、トナーを
供給することによって感光体１上の静電潜像をトナー像
化する現像装置４と、感光体１表面上のトナー像を転写
紙Ｐ上に転写する転写装置としての転写ローラ５１と、
感光体１表面から残留トナーを除去するクリーニング装
置７とが配設されている。また、転写紙Ｐ上に転写され
たトナー像を定着するための定着装置８とを備えてい
る。

【００１６】現像装置４は、トナーと磁性キャリアとか
らなる二成分現像剤を担持する現像剤担持体としての現
像スリーブ４１と、現像スリーブ４１上の現像剤量を規
制する現像剤規制部材としてのドクターブレード４３
と、現像剤を貯留するための現像剤溜り４０と、現像剤
溜り４０の現像剤を互いに逆方向に攪拌しながら移動さ
せる２本のスクリュー状の撹拌部材４２とを備えてい
る。

【００１７】現像スリーブ４１は非磁性の導電性部材で
構成される円筒状の部材であり、内部には複数の固定磁
石が設けられ、図中矢印方向（反時計回り）に回転す
る。また、現像スリーブ４１は、現像バイアス電源４５
から現像バイアスが印加されるようになっている。この
現像バイアスについては、後で詳述する。また、ドクタ
ーブレード４３は、金属などの剛性の導電性の材料から
なり、現像スリーブ４１との間隙は０．２〜１．０ｍｍ
に、公差０．１ｍｍ以下の精度で設定されている。この
ドクターブレードについても、後で詳述する。

【００１８】次に、複写機の画像形成動作について説明
する。図１において、感光体１は図中矢印方向に回転し
ながら帯電ローラ２からの電荷により一様に帯電した
後、露光装置からのレーザ光３１を照射され、静電潜像
を形成する。この静電潜像は、現像装置４により現像さ
れ、顕像としてのトナー像が形成される。現像装置４に
より現像されたトナー像は、図示しない給紙装置により
感光体１表面に搬送された転写紙Ｐに、転写ローラ５１
によって転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐ
は、感光体１から分離され、定着装置８で定着処理がな
された後に機外に排紙される。一方、転写後の感光体１
は、クリーニング装置７よって未転写トナーが回収除去
される。ここで、露光後の感光体１の表面電位は光照射
部が−１００ｖ、非露光部が−８００ｖ程度になってい
て、光照射部にトナーが付着するような現像（反転現
像）が行なわれる。

【００１９】現像スリーブ４１表面には、内部の固定磁
石が形成する磁界によって現像剤がブラシ状（以下、磁
気ブラシという）に担持され、この磁気ブラシは、途中
ドクターブレード４３により量を規制されたのち、現像
スリーブ４１の図中矢印方向の回転により、感光体１と
対向する現像領域まで搬送される。そして、現像スリー
ブ４１に印加された現像バイアスによって、現像スリー
ブ４１と感光体１との間に静電界が形成され、該静電界
によりトナーが感光体１上の潜像に移動し、トナー像が
形成される。ここで、現像スリーブ４１の内部には、対
向する領域の少なくとも一部において現像スリーブ４１
に垂直方向の磁束密度が水平方向の磁束密度より大きく
なるような磁界を形成するための磁極が設けられてい
る。これにより、感光体１へのキャリア付着やキャリア
飛散を防止し、現像効率を確保することができる。

【００２０】次いで、感光体１上に形成されたトナー像
は、感光体１の回転に伴って、転写ローラ５１との対向
部である転写ニップ部に搬送される。そして、転写ニッ
プ部に、レジストローラ対９により送られてきた転写材
Ｐが、感光体１の回転と同期して供給される。そして、
転写ローラ４に図示しない電源によって転写バイアスが
印加され、感光体１上のトナー像が転写材に転写され
る。転写された像は、その後定着装置８により定着さ
れ、画像形成装置外部に排出される。また、転写後の感
光体１は、クリーニング装置７によってクリーニングさ
れる。

【００２１】なお、本実施形態においては、現像剤とし
て、最大磁化が６０ｅｍｕ／ｇのフェライト粒子を芯材
とし、その表面をシリコーン樹脂でコートしたキャリア
と、カーボンブラックで着色されている熱可塑性樹脂を
主成分とするトナーとを混合したものを用いた。キャリ
アは、通常、鉄粉、フェライト、マグネタイトなどの磁
性体の芯材を樹脂でコートしたものや、樹脂（バイン
ダ）の中にマグネタイト微粉などを分散させたものが通
常用いられるが、これらコート材やバインダによってキ
ャリアのて抵抗が適当な値に制御されるとともに、キャ
リアの耐久性が向上する。

【００２２】次に、現像スリーブ４１に印加する現像バ
イアスについて説明する。図２に、現像装置４で用いる
現像バイアスの波形を示す。この現像装置においては、
現像スリーブ４１から感光体１にトナーを移動させる電
位部と、感光体１から現像スリーブ４１にトナーを移動
させる電位部とが交互に繰り返されるような非対称矩形
波バイアスを現像バイアスとして現像スリーブ４１に印
加する。横軸は時間、縦軸はトナーが感光体１に向かう
力を受ける方向を上側にとった電圧値である。トナーが
現像スリーブ４１から感光体１に向かう最大の力を受け
るときの電圧をＶ₁、トナーが感光体１から現像スリー
ブ４１に向かう最大の力を受けるときの電圧値をＶ₀と
し、Ｖ₁が持続する時間をｔ₁、Ｖ₂が持続する時間を
ｔ ₂、周期をＴとする。図中Ｖａは、現像バイアスの時
間平均値（積分平均）であり、Ｖａ＝Ｖ₀＋（Ｖ₁−
Ｖ₀）ｔ₁／ｔ₂で表される。ここでは、通常のＤＣバイ
アスと同様−３００〜−９００ｖ程度に設定される。な
お、ｔ₁／Ｔ×１００（％）をデューティ比という。

【００２３】このように、本実施形態においては、現像
スリーブ４１に現像バイアスとして非対称矩形波バイア
スを印加することにより、現像領域では現像剤の運動が
活発となって現像能力が向上し、感光体１上の潜像の詳
細部分も再現でき、高品質の画像が得られる。また、本
発明者らの実験により、非対称矩形波バイアスのデュー
ティ比が小さいほど画質向上の効果があり、デューティ
比が大きいほど感光体１へのキャリア付着が発生しやす
いことが明らかになっている。これは、デューティ比が
小さいほど感光体１と現像スリーブ４１の電位の逆転が
少ないためである。このため、デューティ比を小さく設
定することが望ましいが、実用的には、バイアス電源４
５での波形形成という制約があるため、それを考慮して
設定すればよい。

【００２４】ところで、上記のように現像スリーブ４１
に非対称矩形波バイアスが印加されると、現像装置の構
成上、現像スリーブ４１と導電性材料からなるドクタブ
レード４３との間にも、現像スリーブ４１と感光体１の
間に発生する振動電界が同様に発生することになる。現
像スリーブ４１とドクタブレード４３との間に振動電界
が発生すると、異極性に帯電する傾向にあるトナーとキ
ャリアとがそれぞれ異なる運動をする。その結果、トナ
ーとキャリアとの間で離反・衝突が繰り返し起こり、ト
ナー表面の多くの部分で帯電するので、平均的なトナー
の帯電量を上昇させることができる。このように、現像
スリーブ４１とドクタブレード４３との間の振動電界
が、トナーとキャリアとを撹拌する撹拌機能を有するこ
とになる。

【００２５】ところが、本発明者らの研究によると、上
記構成においても、ドクタブレード４３の電位によって
は、画像品質に大きく影響を与えることが明らかになっ
た。

【００２６】通常、上記ドクタブレード４３の電位は、
以下のいずれかに設定されている。（１）電位を０（接地）とする。（２）現像スリーブ４１と同電位とする。（３）フロート状態（電気的に絶縁状態）とする。上記（１）の直接接地する場合には、現像スリーブ４１
とドクタブレード４３との間に強い電位差が生じ、特に
両者のギャップが例えば０．５ｍｍ以下の狭い状態のと
きに、両者の間で放電が発生するおそれがある。放電が
発生すると、トナーが抜けたり、飛び散ったりして、出
力画像に対しても著しく品質を低下させてしまう。ま
た、上記（２）のように、現像スリーブ４１とドクタブ
レード４３とを同電位にすると、両者間隙付近での電界
による撹拌機能がなくなり、現像剤は上記撹拌部材によ
る機械的は撹拌のみとなるので、特にトナー濃度が大き
い場合には帯電不足気味となり、トナー飛散や画像背景
部へのかぶりが発生しやすくなってしまう。さらに、
（３）のように、ドクタブレード４３がフロート状態の
場合には、ドクタブレード４３の電位が不安定になるた
め、トナーの動きがその影響を受けて帯電量分布が広が
ってかぶりが発生したり、また、現像スリーブ４１上の
トナー濃度が不均一になって画像の濃度ムラが発生した
りする。

【００２７】そこで、本実施形態においては、ドクタブ
レード４３の電位を、現像スリーブ４１との間で放電な
どの不具合を発生させず、かつ、現像剤に対する撹拌機
能が十分となるような電位に制御できるような構成を採
用した。

【００２８】図３に示すように、ドクタブレード４３は
コンデンサＣ１を介して電気的に接地した。この状態の
現像装置の等価回路を描くと、図４のようになる。ここ
で、ドクタブレード４３と現像スリーブ４１との間のギ
ャップを一つのコンデンサＣｄとみなすと、ドクタブレ
ード４３の電位は、コンデンサＣ１の存在により、現像
スリーブ４１の電位のＣｄ／（Ｃ１＋Ｃｄ）倍になる。
したがって、容量Ｃ１の値を制御することにより、ドク
タブレード４３の電位を最適に制御することができる。

【００２９】上記の構成によりドクタブレード４３の電
位が最適に設定された状態で、現像スリーブ４１に現像
バイアスが印加されると、放電などの不具合が発生する
ことなく、現像スリーブ４１とドクタブレード４３との
間で振動電界が形成される。これにより、放電などによ
る異常画像の発生を防止するとともに、振動電界がトナ
ーとキャリアの撹拌機能を十分に発揮するので、平均的
なトナーの帯電量を上昇させることができる。したがっ
て、現像能力が高く、トナー帯電量の安定したかぶりの
ない画像を得ることができる。

【００３０】また、本実施形態によれば、現像装置を構
成する現像スリーブ４１とドクタブレード４３を利用
し、かつ、現像時の現像バイアスの印加により上記振動
電界を発生させるので、別途、補助電極及び電源を設け
るような構成と比して、極めて簡単な構成であるという
メリットがある。

【００３１】〔実施形態２〕図５に、現像スリーブ４１
とドクタブレード４３を電気的に接続／切断するための
切り換え手段としてのスイッチを設けた場合の実施形態
を示す。図６に、本実施形態の構成の等価回路を示す。
図５及び６に示すように、スイッチと抵抗を介して現像
スリーブ４１とドクタブレード４３とを電気的に接続し
ている。この状態で、スイッチを開いたときは、上記実
施形態１と同様の構成となり、同様の作用・効果が得ら
れる。一方、スイッチを閉じたときには、現像スリーブ
４１とドクタブレード４３がほぼ同電位となるため、振
動電界による撹拌機能が小さくなってしまう。

【００３２】そこで、これを利用して、トナーの帯電量
が大きい場合にはスイッチを閉じて帯電量が上昇しない
ようにし、トナー帯電量が小さい場合にはスイッチを開
いて、振動電界による撹拌効果を発生させるようにす
る。これにより、トナーの帯電量を制御することができ
る。なお、この場合、抵抗は必ずしもなくてもよい。

【００３３】〔実施形態３〕次に、現像装置４にトナー
濃度（現像剤に対するトナーの質量比率）検出手段を設
け、その検出結果に応じてドクタブレード４３の電位を
制御する場合の実施形態を示す。図１において、現像装
置４の現像剤溜り４０内にトナー濃度検出手段としての
トナー濃度センサー１１を設置した。ここでは、現像剤
中の透磁率の変化から算出するものが用いたが、その
他、トナー濃度検出手段として従来知られているもの、
例えば現像剤の光透過率や感光体１上に現像されたトナ
ー像の反射率から求めるタイプのものなど、いずれを用
いてもよい。

【００３４】ここで、現像装置内でのトナーの帯電は、
主に撹拌部材４３の撹拌によるキャリアとの接触帯電で
ある。したがって、トナー濃度とトナー帯電量の間には
密接な関係がある。図７のグラフに、トナーとキャリア
を種々の粒径（トナー粒径：６、７．５、９μｍ、キャ
リア粒径：４０、５０、６０μｍ）で組み合わせたとき
の、トナー電荷量とトナーの総表面積をキャリアの総表
面積で割った値との関係を示す。グラフ中で、縦軸に単
位質量当たりのトナー帯電量（絶対値）を、横軸にトナ
ー総表面積をキャリア総表面積で割った値を示す。この
ように、ほぼ反比例関係になることがわかる。

【００３５】グラフより、キャリアの総表面積に対する
トナーの総表面積の比率が小さいとき、すなわち、トナ
ー濃度が低いときは、トナーがキャリアに接触する確率
が大きくなるため、トナーの帯電量は大きくなることが
わかる。現像装置内でのトナー帯電量が大きすぎると、
現像時にトナーがキャリアから離れにくくなり、現像能
力が低下して画像濃度が不足するようになる。したがっ
て、この場合には現像剤に対して必要以上の撹拌作用を
与える必要はない。一方、グラフより、キャリアの総表
面積に対するトナーの総表面積の比率が大きいとき、す
なわち、トナー濃度が高いときは、トナーの帯電量は小
さくなることがわかる。現像装置内でのトナー帯電量が
小さすぎると、現像時にトナーがキャリアから離れやす
く、画像背景部へのかぶりや飛散の原因となる。したが
って、この場合には現像剤に対してより大きな撹拌作用
を与えてトナーの帯電量を高めることが有効である。

【００３６】以上のことから、本実施形態においては、
トナー濃度センサー１１により、トナー濃度を検出し、
その検出結果に基づいて、ドクタブレード４３の電位を
変化させる。具体的には、上記実施形態２で示した構成
を採用し、トナー濃度の検出結果に高じてスイッチの開
閉を制御するようにした。

【００３７】図８は、上記構成の動作を制御する制御系
のブロック図である。制御手段としての制御装置は、制
御部１４とスイッチ作動部１５とから構成されている。
トナー濃度センサー１１からの出力が制御部１４に読み
取られ、必要な演算処理・判断を行なった後、その結果
がスイッチ作動部１５に出力される。スイッチ作動部１
５は小型のソレノイドなどが用いられ、それによりスイ
ッチが開閉される。

【００３８】図９は制御部１４の動作をまとめたフロー
チャートである。トナー濃度の値が入力されるとトナー
粒径・キャリア粒径など必要な情報に従ってキャリア総
表面積に対するトナー総表面積の比Ｓに変換される。次
にその値Ｓを第一の閾値Ｓ１と比較してＳがＳ１以下で
あればスイッチを閉じ、ドクターブレード４３と現像ス
リーブ４１を同電位にさせる。ＳがＳ１より大きいとき
は、Ｓを第二の閾値Ｓ２と比較して、ＳがＳ２以上であ
ればスイッチを開き、ドクターブレード４３と現像スリ
ーブ４１の電位差を設けるようにする。いずれの条件に
も当てはまらない場合はスイッチ状態は変化しない。二
つの閾値Ｓ１とＳ２は同じ値かＳ１＜Ｓ２であることが
望ましい。

【００３９】以上のように、トナー濃度センサー１１の
出力結果によってトナーとキャリアの総表面積の比を推
定し、それに応じてスイッチを開閉してドクターブレー
ド４３の電位を制御することにより、現像スリーブ４１
とドクターブレード４３の間で発生する現像剤の撹拌作
用を制御することができる。したがって、トナーが多く
含まれるときも常にトナーの帯電量を一定レベル以上に
保持して、トナー飛散や地肌部へのトナー付着（かぶ
り）を最小限度に抑えることができる。

【００４０】〔実施形態４〕次に、プリンタ内部に湿度
検出手段を設け、その検出結果に応じてドクタブレード
４３の電位を制御する場合の実施形態を示す。一般に、
湿度が大きい場合はトナーの電荷量が低下し、湿度が小
さい場合はトナーの電荷量が増加する傾向がある。そこ
で、本実施形態においては、これを補正するために、図
１に示すように、プリンタ内部の所定箇所に湿度検出手
段としての湿度センサー１２を設置した。

【００４１】湿度センサー１２が画像形成装置内部の湿
度を検出し、湿度が大きい場合はスイッチを開いて現像
スリーブ４１とドクターブレード４３の間で電界による
撹拌作用を発生させ、湿度が小さい場合はスイッチを閉
じて現像スリーブ４１とドクターブレード４３をほぼ同
電位に保って電気的な撹拌作用を生じさせないようにす
る。

【００４２】図１０は、以上の動作を制御する制御部の
ブロック図である。制御手段としての制御装置は、制御
部１４とスイッチ作動部１５とから構成されている。湿
度センサー１２からの出力が制御部１４に読み取られ、
必要な演算処理・判断を行なった後、その結果がスイッ
チ作動部１５に出力される。スイッチ作動部１５は上記
実施形態３と同様の機能を有する。

【００４３】図１１は、制御部１４の動作を説明するフ
ローチャートである。湿度値Ｈが入力されるとそれを第
一の閾値Ｈ１と比較してＨがＨ１以下であればスイッチ
を閉じ、ドクターブレード４３と現像スリーブ４１を同
電位にさせる。ＨがＨ１より大きいときは、Ｈを第二の
閾値Ｈ２と比較して、ＨがＨ２以上であればスイッチを
開き、ドクターブレード４３と現像スリーブ４１の電位
差を設けるようにする。いずれの条件にも当てはまらな
い場合はスイッチ状態は変化しない。二つの閾値Ｈ１と
Ｈ２は同じ値かＨ１＜Ｈ２であることが望ましい。

【００４４】以上のように、本実施形態によれば、高湿
環境においてトナー帯電量が低いと予測される場合に
も、振動電界によりトナー帯電量を上昇させることがで
きるので、画像背景部へのかぶりや飛散が防止できる。

【００４５】〔実施形態５〕次に、プリンタ内部に現像
装置４の停止時間を計時する計時手段を設け、停止時間
に応じてドクタブレード４３の電位を制御する場合の実
施形態を示す。一般に、現像装置の停止時間が長くなる
と現像剤中のトナーの帯電量は低下していく傾向があ
る。これはトナーやキャリアの抵抗が低い場合に顕著で
ある。そこで、本実施形態においては、これを補正する
ために、図１に示すように、計時手段としてのタイマー
１３をプリンタ内部の所定箇所に設置した。

【００４６】タイマー１３が計時する時間が、予め設定
した閾値を超えた場合にはスイッチを開いて現像スリー
ブ４１とドクターブレード４３の間で電界による撹拌作
用を発生させ、その閾値以下の場合はスイッチを閉じて
現像スリーブ４１とドクターブレード４３をほぼ同電位
に保って電気的な撹拌作用を生じさせないようにする。
タイマー１３は現像スリーブ４１あるいはドクタブレー
ド４３が動作するとリセットされ、それらが停止したと
きから再度計時を開始する。

【００４７】図１２は以上の動作を制御する制御部のブ
ロック図である。制御手段としての制御装置は、制御部
１４とスイッチ作動部１５とから構成されている。タイ
マー１３からの出力が制御部１４に読み取られ、必要な
演算処理・判断を行なった後、その結果がスイッチ作動
部１５に出力される。スイッチ作動部１５は上記実施形
態３又は４と同様の機能を有する。

【００４８】図１３は制御部１４の動作を説明するフロ
ーチャートである。タイマー１３の出力値Ｗが入力され
るとそれを閾値Ｗ１と比較してＷがＷ１未満であればス
イッチを閉じ、ドクターブレード４３と現像スリーブ４
１を同電位にさせる。ＷがＷ１以上であればスイッチを
開き、ドクターブレード４３と現像スリーブ４１の電位
差を設けるようにする。

【００４９】以上のように構成すれば、現像装置の停止
時間が長くトナー帯電量が低いと予測される場合にも、
振動電界によりトナー帯電量を上昇させることができる
ため、画像背景部へのかぶりや飛散が防止できる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１乃至６の発明によれば、現像剤
担持体に振動バイアスが印加されると、現像剤担持体と
現像剤規制部材との間にも該バイアスによる振動電界が
形成されるので、現像剤担持体と現像剤規制部材との間
でトナーとキャリアを撹拌することができる。したがっ
て、キャリアとの接触により平均的なトナーの帯電量を
上昇させることができるので、現像能力が高く、トナー
帯電量の安定したかぶりのない画像を得ることができ
る。また、現像剤担持体は容量素子を介して接地されて
いるので、該素子の容量を適正に選定することにより、
現像剤担持体と現像剤規制部材との間の電位差を調整で
きる。これにより、該電位差のが大きい場合に発生しや
すい放電を防止するので、放電による出力画像の品質低
下を防止することができる。

【００５１】また、現像装置を構成する現像剤担持体と
現像剤規制部材を利用し、かつ、現像時の現像バイアス
の印加により上記振動電界を発生させるので、別途、補
助電極及び電源を設けるような構成と比して、極めて簡
単な構成であるという優れた効果がある。

【００５２】特に、請求項２の発明によれば、現像能力
と画像皮質をより向上させることができる。

【００５３】特に、請求項３の発明によれば、切り換え
手段で現像剤規制手段の電位を切り換えるので、現像剤
担持体と現像剤規制手段との間の振動電界の発生を制御
できる。すなわち、トナー帯電量が多い場合には、切り
換え手段により現像剤担持体と現像剤規制部材を接続
し、現像剤規制手段の電位が現像剤担持体の電位と同電
位にする。これにより、両者の間では振動電界の発生が
なくなるので現像剤の撹拌作用を低下させ、トナー帯電
量が上昇しないように制御できる。一方、トナー帯電量
が小さい場合には、切り換え手段により現像剤担持体と
現像剤規制部材を切断する。これにより、振動電界によ
る現像剤の撹拌作用が発生するので、トナー帯電量を上
昇させることができる。このように、トナー帯電量に応
じて、振動電界の発生を制御することができるという優
れた効果がある。

【００５４】特に、請求項４又は５の発明によれば、ト
ナー濃度検出手段の検出結果から推定するトナー帯電量
に応じて、自動的に、振動電界の発生を制御することが
できるという優れた効果がある。

【００５５】特に、請求項６の画像形成装置によれば、
湿度によって変化するトナー帯電量に応じて、自動的
に、振動電界の発生を制御することができるという優れ
た効果がある。

【００５６】特に、請求項７の画像形成装置によれば、
現像装置の停止時間によって変化するトナー帯電量に応
じて、自動的に、振動電界の発生を制御することができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。

【図２】同画像形成装置の現像装置の現像スリーブに印
加するＡＣバイアスの波形の説明図。

【図３】同現像装置の概略構成図。

【図４】同現像装置の等価回路図。

【図５】実施形態２に係る現像装置の概略構成図。

【図６】同現像装置の等価回路図。

【図７】トナー帯電量とトナー総表面積をキャリア総表
面積で割った値との関係を表すグラフ。

【図８】実施形態３に係る現像装置のシステムブロック
図。

【図９】同現像装置のシステム制御に関するフローチャ
ート。

【図１０】実施形態４に係る現像装置のシステムブロッ
ク図。

【図１１】同現像装置のシステム制御に関するフローチ
ャート。

【図１２】実施形態５に係る現像装置のシステムブロッ
ク図。

【図１３】同現像装置のシステム制御に関するフローチ
ャート。

【図１４】現像剤のトナーの帯電量分布の説明図。

【符号の説明】

１感光体２帯電ローラ４現像装置７クリーニング装置８定着装置９レジストローラ対１１トナー濃度センサー１２湿度センサー１３タイマー１４制御部１５スイッチ作動部４０現像剤溜り４１現像スリーブ４２撹拌部材４３ドクターブレード４５現像バイアス電源５１転写ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−54962（ＪＰ，Ａ) 特開平11−143211（ＪＰ，Ａ) 特開平８−190277（ＪＰ，Ａ) 特開平８−123193（ＪＰ，Ａ) 特開平８−30093（ＪＰ，Ａ) 特開平７−175318（ＪＰ，Ａ) 特開平７−168426（ＪＰ，Ａ) 特開平６−242673（ＪＰ，Ａ) 特開平６−222656（ＪＰ，Ａ) 特開平６−95481（ＪＰ，Ａ) 特開平６−27807（ＪＰ，Ａ) 特開平３−114089（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/06 - 13/095 G03G 15/06 - 15/095

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーと磁性キャリアからなる二成分現像
剤を担持し、静電潜像が形成された像担持体と対向する
現像領域に搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に
担持された現像剤の量を規制する現像剤規制部材とを備
え、該現像剤担持体に周期的に変化する波形を有する振
動バイアスを印加して像担持体に形成された静電潜像を
現像する現像装置を有する画像形成装置において、上記現像剤規制部材を容量素子を介して電気的に接地す
るよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１の画像形成装置において、上記振動バイアスが、非対称矩形波バイアスであること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】請求項１又は２の画像形成装置において、上記現像剤担持体と上記現像剤規制部材とを電気的に接
続／切断する切り換え手段を設けたことを特徴とする画
像形成装置。
【請求項４】請求項３の画像形成装置において、現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段
と、該検出手段の検出結果に基づいて、上記切り換え手
段の動作を制御する制御手段とを設けたことを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項５】請求項４の画像形成装置において、上記制御手段が、上記トナー濃度検出手段の出力値と予
め設定した第一の閾値及び第二の閾値とを比較した結果
に基づいて、該出力値が該第一の閾値以下となったとき
に上記切り換え手段が接続側に切り換えるように制御
し、該出力値が該第二の閾値以上となったときに該切り
換え手段が切断側に切り換えるように制御することを特
徴とする画像形成装置。
【請求項６】請求項３の画像形成装置において、画像形成装置内部又は近傍の湿度を検出する湿度検出手
段と、該検出手段の検出結果に基づいて、上記切り換え
手段の動作を制御する制御手段とを設け、該制御手段
が、該湿度検出手段の出力値と予め設定した第三の閾値
及び第四の閾値とを比較した結果に基づいて、該出力値
が該第三の閾値以下となったときに該切り換え手段が接
続側に切り換えるように制御し、該出力値が該第四の閾
値以上となったときに該切り換え手段が切断側に切り換
えるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項３の画像形成装置において、上記現像装置の停止時間を計時する計時手段と、該計時
手段の出力結果に基づいて、上記切り換え手段の動作を
制御する制御手段とを設けたことを特徴とする画像形成
装置。