JPH112954A

JPH112954A - 現像装置

Info

Publication number: JPH112954A
Application number: JP15679297A
Authority: JP
Inventors: Masahito Iio; 雅人飯尾
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー保持力低下に起因する薄層化不良、現像
剤担持体のチャージアップに起因する残像、の何れも解
消することのできる現像装置を提供すること。【解決手段】１成分現像剤を使用する現像装置であっ
て、ローラ２６Ｃ上に保持されているトナーを薄層化す
るようにトナー薄層化形成手段２６Ｃを配置し、このト
ナー薄層化形成手段２６Ｃと現像ローラとの間に、直流
電圧に所定の交流電圧を重畳して印加している現像装置
において、現像ローラ２３Ｃのローラ部２３Ｃ２を１０
⁵Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍの体積抵抗の材料で構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリンター、複
写機、ファクシミリなどの画像形成装置において、１成
分現像剤を用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１成分現像剤を使用する現像装置であっ
て、現像剤担持体上に保持されているトナーを薄層化す
るようにトナー薄層化形成手段を配置し、このトナー薄
層化形成手段と前記現像剤担持体との間に、直流電圧に
所定の交流電圧を重畳して印加している現像装置が特開
平３−８１７８８号公報に開示されている。

【０００３】このような従来の現像装置においては、現
像剤担持体、いわゆる現像ローラは、誘電材料を使用
し、均一な薄層の形成を行っている。ところが、現像ロ
ーラの抵抗の規定がないため、低抵抗の現像ローラを使
用した場合にはトナー保持力が弱いため、トナー薄層化
形成手段による薄層化の過程で、現像ローラの周面から
多くのトナーを除去したり、少ないトナーを除去したり
して、部位により薄層化の度合いが異なる、所謂薄層不
良を生じてしまう。薄層不良は、顕像化された画像上で
トナーの濃度むらとなる。

【０００４】また、反対に現像ローラの抵抗が高くなる
と現像ローラにチャージアップ（帯電現象）が起こり、
感光体との間のバイアス電位差が大きくなることから、
感光体上の潜像に多くのトナーが電気的吸着力により付
着することとなり、感光体上のトナーが現像ローラを介
して再び感光体に転写されて、残像の問題を生じてしま
う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記の問
題に鑑みてなされたものであり、トナー保持力低下に起
因する薄層化不良、現像剤担持体のチャージアップに起
因する残像、の何れも解消することのできる現像装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、以下の構成とした。

【０００７】（１）１成分現像剤を使用する現像装置で
あって、現像剤担持体上に保持されているトナーを薄層
化するようにトナー薄層化形成手段を配置し、このトナ
ー薄層化形成手段と前記現像剤担持体との間に、直流電
圧に所定の交流電圧を重畳して印加している現像装置に
おいて、前記現像剤担持体を、１０⁵Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃ
ｍの体積抵抗の材料で構成した（請求項１）。

【０００８】（２）（１）記載の現像装置において、現
像剤担持体は金属性の軸のまわりに合成樹脂またはゴム
によるローラ層を形成したものからなり、このローラ層
の体積抵抗を１０⁵Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍとし、トナー薄
層化形成手段は前記現像剤担持体の表面を摺接するよう
に構成した金属性の薄板或いはローラからなることとし
た（請求項２）。

【０００９】

【発明の実施の形態】

（一）多色画像形成装置の概要図１、図２は本発明による現像装置を備えた画像形成装
置の一例としてのフルカラープリンタの概略的構成図で
ある。図１、図２に示すプリンタにおいて、感光体１は
帯電装置４により一様に帯電された後、レーザ書き込み
ユニット５により画像情報に基づき走査露光されて表面
に静電潜像が形成される。ここで、露光する画像情報は
所望のフルカラー画像をイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）の色情報に分解し
た単色の画像情報である。

【００１０】感光体１上に形成された静電潜像は回転型
の多色現像装置６の現像ユニットや黒現像ユニットによ
り各々所定のイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、および黒（Ｋ）トナーで現像され、感光体１上
に各色画像が形成される。図中、矢印Ａ方向に回転する
感光体ベルト１上に形成された各色画像は、感光体１と
同期して図中Ｂ方向に回転する中間転写ベルト１０上
に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）お
よび黒（Ｋ）の単色毎に順次重ね転写される。

【００１１】中間転写ベルト１０上に重ね合わされたイ
エロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒
（Ｋ）の画像は、給紙装置１７から給紙ローラ１８、レ
ジストローラ対２０を経て転写部へ搬送された転写紙１
７Ａ上に転写ローラ１４により一括転写される。転写終
了後、転写紙１７Ａは定着装置５０により定着されてフ
ルカラー画像が完成する。

【００１２】感光体１の近傍に、本発明にかかる現像装
置の一例としての、回転型（いわゆるリボルバー型ある
いはロータリー型）の多色現像装置６が配置されてい
る。この多色現像装置６は、軸Ｏを中心に円周上１２０
度の間隔で筒状のケーシング６ａに取付られた３つの現
像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃを備え、軸Ｏととも
に全体がケーシング６ａと共に１２０度ずつ間欠的に回
転するようになっている。

【００１３】このような間欠的な回転により、現像ユニ
ット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃのいずれか１つが、対応す
る色の現像タイミングに同期して感光体１上の現像可能
な潜像位置に対向するようにタイミングを合わせて移動
する。このため、現像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ
の選択を行う機構を有している。

【００１４】上記ケーシング６ａは筒状の内側に現像ユ
ニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃを保持していて、このケ
ーシングの一部であって感光体１と対向する部位は開口
が形成され、現像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ中の
現像に供される１つの現像ユニットが順次、感光体１と
直接対向することができるようになっている。

【００１５】多色現像装置６の上部には黒色トナーを収
容した黒現像ユニット７が設けられている。現像ユニッ
ト２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃおよび黒現像ユニット７は非
磁性１成分現像剤を用いている。現像ユニット２２Ｙ，
２２Ｍ，２２Ｃにはイエロー、マゼンタ、シアントナー
が収納され、軸Ｏ（図１、図２参照）を中心に選択的に
現像位置に回動して、黒現像ユニット７と共に順次感光
体１に形成された静電潜像を現像する。

【００１６】これら多色現像装置６の現像ユニットが稼
動するときには、黒現像ユニット７は感光体１より離間
した位置に移動している。この移動はカム４５の回転に
より制御されるようになっている。これらの現像ユニッ
トにより現像像を中間転写ベルト１０、および転写紙１
７Ａ上に重ね転写して、フルカラー画像を形成する。

【００１７】感光体１は回転ローラ２、３により回動可
能に支持されていて、矢印Ａ方向の回転が可能になって
いる。感光体１の外周部には帯電装置４、除電ランプ
Ｌ、感光体１用のクリーニングブレード１５Ａなどが配
置されている。矢印Ａ方向上であって、帯電装置４より
も下流の位置には、レーザ書き込みユニット５より発生
られるレーザ光５Ｄが照射される光書き込み部が在る。

【００１８】レーザ書き込みユニット５は図示省略のレ
ーザ光源からの光を、モータ５Ａにより回転駆動される
ポリゴンミラー５Ｂ、ｆθレンズ５Ｃ、ミラー５Ｆなど
を経て、上記光書き込み部に導き、露光走査し、帯電さ
れた感光体１上に、書き込み情報に対応した潜像を形成
する。

【００１９】この光書き込み部よりも下流の位置に、複
数の現像ユニットが切り換え自在に支持された前記多色
現像装置６が配置されている。前記したように、この多
色現像装置６では、各現像ユニット中のいずれか１つが
対応する色の現像タイミングに同期し、現像可能な位置
に移動するようになっている。上記の潜像は現像ユニッ
トにより現像され、トナーによる現像像が感光体１上に
形成・保持される。

【００２０】感光体１はその上部が中間転写ベルト１０
に接している。中間転写ベルト１０は回転ローラ１１、
１２により回転可能に支持されている。感光体１上のト
ナー像は、中間転写ベルト１０の裏側にあるバイアス手
段１３により中間転写ベルト１０の表面に転写される。

【００２１】転写後の感光体１は１色毎にクリーニング
され、所定の色のトナー像が順次感光体１上に形成さ
れ、その都度中間転写ベルト１０が１回転毎に該中間転
写ベルト１０上の同じ位置に転写されて、中間転写ベル
ト１０上で数色重ねられたカラートナー像が形成され
る。中間転写ベルト１０上に数色重ねられたカラートナ
ー像は、紙やプラスチックなどの記録媒体、この例で
は、転写紙１７Ａに転写される。

【００２２】転写紙１７Ａへの転写に際しては、前記し
たように給紙装置（給紙カセット）１７に収納されてい
る転写紙１７Ａが給紙ローラ対１８、搬送ローラ対１
９、レジストローラ対２０を経て中間転写ベルト１０と
転写ローラ１４のニップ部に、紙と画像の位置が正規の
ものとなるように、タイミングがとられて送り出され
る。転写ローラ１４の働きで、中間転写ベルト１０上
の数色のトナー像を一括して転写された転写紙１７Ａ
は、定着装置５０に送られ、転写紙上のトナー像が定着
されて排紙ローラ対５１により本体フレーム９の上部の
排紙スタック部５２に排出される。

【００２３】中間転写ベルト１０には、回転ローラ１１
の部位に中間転写ベルト用のクリーニング装置１６が設
けられている。クリーニング装置１６にはクリーニング
ブレード１６Ａがあり、図示しないクリーニングブレー
ド接離用アームにより中間転写ベルト１０に対して接離
動作されるようになっている。クリーニングブレード１
６Ａは、中間転写ベルト１０が感光体１からトナー画像
を受け取る工程では中間転写ベルト１０から離れ、中間
転写ベルト１０より転写紙１７Ａにトナー画像を転写し
た後に接触するように制御され、転写紙１７Ａにトナー
画像を転写したした後の中間転写ベルト１０上の残留ト
ナーを除去する。

【００２４】クリーニングブレードは既に述べたよう
に、感光体用のクリーニングブレード１５Ａと、中間転
写ベルト用のクリーニングブレード１６Ａとがある。こ
れらのクリーニングブレード１５Ａ，１６Ａが掻き取っ
た廃トナーは、適宜の搬送手段により図示しない共通の
回収容器に収納されるようになっている。この回収容器
は、適宜交換される。

【００２５】図１、図２において、符号３１はプロセス
カートリッジを示す。このプロセスカートリッジ３１
は、感光体１、帯電装置４、中間転写ベルト１０、クリ
ーニング装置１６、転写紙などの用紙を搬送するための
用紙搬送路を形成する搬送ガイド３０などを一体に組み
込み、寿命到来時に交換できるように構成されている。
プロセスカートリッジ３１は回転ローラ１２の回転軸の
部位を中心に図１に示す組み付け状態から、図２に示す
ように交換容易な状態になるまで揺動させることができ
る。このように揺動させた上で、フルカラープリンタの
本体側からプロセスカートリッジ３１を取外し、新しい
プロセスカートリッジと交換することができる。

【００２６】プロセスカートリッジ３１の交換の他に多
色現像器６や黒現像器７なども寿命到来時に交換するこ
とができるようになっている。これらの交換性を良くす
るために、フルカラープリンタの本体の一部である前フ
レーム８は、支軸９Ａを支点として、図１に示す組み付
け状態から、図２に示す交換容易な状態になるまで揺動
させて開くことができる。手順として、先ず、前フレー
ム８を開き、次いで、トナーカートリッジ３１を開くこ
ととする。

【００２７】図１、図３において、フルカラープリンタ
内の左側の位置には電装・制御装置Ｅが収納されてい
る。この電装・制御装置Ｅの上方にはファンＦが備えら
れており、機内の温度過昇防止のために排風する。フル
カラープリンタ内の右側の位置には比較的小規模の別の
給紙装置ＭＦが備えられている。

【００２８】図３は、多色現像装置６について、現像ユ
ニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ中の一つの現像ユニット
（図示の例では、シアン（Ｃ）用の現像ユニット）２２
Ｃが現像位置にある状態を示している。各現像ユニット
２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃは、同じ構成をしていて、それ
ぞれ適宜のタイミングで現像位置に位置するので、現像
ユニット２２Ｃについて代表して説明する。

【００２９】現像ローラ２３Ｃはユニットの開口部２９
Ｃからその一部が外部に露出するように配置されてお
り、色情報に同期して多色現像装置６上での、現像ユニ
ット２２Ｃの回転位置が図３に示すように感光体１と対
向する位置に設定されることにより、感光体１上の静電
潜像を現像する。

【００３０】図１、図３において、多色現像装置６の各
色現像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃの手前側であっ
て、現像領域の外側には、各現像ユニット毎に独立して
仕切られていて、前記ケーシングとともに回転するトナ
ー収容部（図示されず）が設けられている。符号２７Ｃ
はスクリュウ状の第一のトナー搬送部材を示し、上述の
トナー収容部へトナーを搬送する様に回転される。

【００３１】現像ユニット仕切板２１Ｃは、その一部が
補給ローラ２５Ｃに接するように配設されており、上記
現像ローラ２３Ｃ、補給ローラ２５Ｃおよび現像ユニッ
ト仕切板２１Ｃ、シール材２４Ｃなどにより、第一のト
ナー搬送部材２７Ｃを取り巻くトナー搬送スペースが形
成される。

【００３２】スクリュウ状の第一のトナー搬送部材２７
Ｃは前記トナー収容部からトナー搬送スペース内にトナ
ーを搬送し、補給ローラ２５Ｃ上にトナーを供給する。
そして、補給ローラ２５Ｃ上に供給されたトナーは、補
給ローラ２５Ｃにより現像ローラ２３Ｃ表面に帯電され
ながら供給され、現像ローラ２３Ｃ表面に担持される。
現像ローラ２３Ｃ表面に担持されたトナーは、薄層化手
段２６Ｃにより均一且つ、所定厚みのトナー薄層にさ
れ、感光体ベルト１表面に形成された静電潜像を接触あ
るいは非接触現像にて現像する。

【００３３】上記現像工程で使用されなかったトナー
は、上記第一のトナー搬送部材２７Ｃにより前記トナー
収容部と逆側の現像装置端部に搬送される。現像ローラ
２３Ｃおよび補給ローラ２５Ｃの軸方向であって現像領
域の外側には、トナー循環部（連絡部）が設けられてお
り、第一のトナー搬送部材２７Ｃでトナー循環部まで搬
送されたトナーは、重力によりスクリュウ状の第二のト
ナー搬送部材２８Ｃが設けられた現像ユニット２２Ｃ下
部に落下する。

【００３４】第二のトナー搬送部材２８Ｃは、上記第一
のトナー搬送部材２７Ｃとは逆方向にトナーを搬送する
ように回動され、上記現像工程で使用されなかったトナ
ーを前記トナー収容部に搬送する。従って、第一のトナ
ー搬送部材２７Ｃおよび、第二のトナー搬送部材２８Ｃ
の搬送量を適切に設定することで安定してトナーを補給
ローラ２５Ｃ上に供給できる。

【００３５】（二）請求項に対応する説明図３において、現像ユニット２２Ｃは１成分現像剤を使
用する現像装置の例である。感光体１に対向している現
像ローラ２３Ｃは現像剤担持体の例である。現像ローラ
２３Ｃには補給ローラ２５Ｃが圧接している。第１のト
ナー搬送部材２７Ｃより、該第一のトナー搬送部材２７
Ｃを取り巻く前記トナー搬送スペースへトナーが供給さ
れ、補給ローラ２５ｌＣから現像ローラ１３Ｃへトナー
が供給される。

【００３６】現像ユニット仕切板２１Ｃと一体的に設け
られた支持板３５は、約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の
ステンレス板からなるトナー薄層化手段２６Ｃの一端側
を片持状に支持している。トナー薄層化形成手段として
は、このようにブレード状にするのでなく、ローラ状に
構成するものであってもよい。トナー薄層化形成手段２
６Ｃの自由端側は現像ローラ２３Ｃ上に、該現像ローラ
の回転方向順方向に接していて、トナーの厚さを均して
薄層化する。

【００３７】この例では、現像ローラ２３Ｃは金属性の
軸２３Ｃ１のまわりに合成樹脂またはゴム（ウレタンゴ
ム、ヒドリンゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ）
の単体或いはこれらにカーボンや金属、金属酸化物など
の低抵抗物質を分散させてなるもの、又は、これらにフ
ッ素、シリコン系、ウレタン系の表層を設けたローラ層
２３Ｃ２を形成したものからなる。

【００３８】同様に補給ローラ２５Ｃも金属性の軸２５
Ｃ１のまわりに導電性ないし中抵抗の部材例えば発泡ウ
レタンなどによるローラ層２５Ｃ２を形成したものから
なる。軸２３Ｃ１には直流電源Ｐ１、軸２５Ｃ１には直
流電源Ｐ２がそれぞれ接続されている。

【００３９】使用するトナーの帯電特性に応じ、補給ロ
ーラ２５Ｃ側から現像ローラ２３Ｃ側へトナーが移行す
るような電位勾配が与えられるように、これらの直流電
源Ｐ１，Ｐ２の各電圧値が設定されている。薄層化形成
手段２６Ｃには、交流電源Ｐ３と直流電源Ｐ４とからの
電圧が印加されている。これにより、トナー薄層化形成
手段２６Ｃと現像ローラ２３Ｃとの間に、直流電圧に所
定の交流電圧を重畳された電圧が印加されることとな
る。直流電源Ｐ４による印加電圧を−２００ｖとすると
き、交流電源Ｐ３による印加電圧は実効値で振幅が３０
ｖ〜５００ｖで周波数は０．５ｋＨｚ〜３ｋＨｚに設定
するものとする。これにより、トナー薄層化形成手段２
６Ｃと現像ローラ２３Ｃとの間に、直流電圧に交流電圧
を重畳した印加電圧が印加されることとなる。

【００４０】図１に示したフルカラープリンタ、図３に
示した構成の現像装置により図５に示すように感光体上
に画像形成を行い、残像率を調べた。図５において、ク
ロスハッチングを施し「画像部」と表示した矩形領域は
べた画像を形成した領域、このべた画像の形成領域の副
走査方向の両隣の「白部」と表示した矩形領域は何らの
画像形成も行わない領域である。図５における「２×２
画像部」と表示した副走査方向に長い矩形領域は２ドッ
トの画像形成と２ドット分の画像未形成とを交互に形成
した領域である。

【００４１】このようにして画像を形成したとき、上記
各「白部」、「画像部」が現像ローラ２３Ｃを介して感
光体１上に転写された領域が図５において破線で区画さ
れた領域である。図５において、左側の「白部」に対応
する領域の画像濃度をＩＤ₂、中央の「画像部（ベタ画
像）」に対応する領域の画像濃度をＩＤ₁、右側の「白
部」に対応する領域の画像濃度をＩＤ₃とする。

【００４２】このような画像パターンで白部とべた画像
部の現像ローラ１周目の画像濃度（マクベス値）を測定
することにより、次式により、残像率を求めることがで
きる。残像率（％）＝（（ＩＤ₁−ＩＤ₂）／（ＩＤ₁＋ＩＤ₂）
＋（ＩＤ₁−ＩＤ₃）／２×１００そこで、現像ローラ２３Ｃのトナー保持力低下に起因す
る薄層化不良（現像ローラ２３Ｃの体積抵抗を高くすれ
ば解消する）、現像ローラ２３Ｃのチャージアップに起
因する残像不良（現像ローラ２３Ｃの体積抵抗を低くす
れば解消する）、の何れも改善、解消するとの本願発明
の課題を達成するべく、いずれの問題も解消できる現像
ローラの体積抵抗の適値を求めるために、現像ローラ２
３Ｃについて、種々の体積抵抗のものを用い、図１、図
３に示すような構成の現像装置により、図５に示すよう
な画像パターンを作り、画像濃度を測定して上式により
残像率を求めて、図４に示す結果を得た。図４におい
て、曲線は現像ローラ２３Ｃの体積抵抗と残量率の関係
を示している。

【００４３】図４において、画像上の残像が目視で悪く
感じる限界は残像率が３％のレベルである。この限界を
超えない体積抵抗が１０⁹Ωｃｍが体積抵抗の上限とな
る。体積抵抗が１０⁹Ωｃｍを超えると、現像ローラ３
Ｃは過度にチャージアップしてしまい、残像率が許容の
限界を超えてしまう。一方、体積抵抗が１０⁵Ωｃｍに
満たない現像ローラでは、トナーの保持力が低下するた
め、薄層化形成手段による均一な薄層化ができなくな
り、画像の濃度むらの原因となることから薄層化不良と
判定される。

【００４４】従って、トナー保持力低下に起因する薄層
化不良、現像剤担持体のチャージアップに起因する残
像、の何れも解消することのできる現像ローラの体積抵
抗の適正域は、１０⁵Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍの範囲とな
る。

【００４５】

【発明の効果】現像剤担持体を体積抵抗が１０⁵Ωｃｍ
〜１０⁹Ωｃｍの範囲のものを使用することにより、ト
ナー保持力低下に起因する薄層化不良、現像剤担持体の
チャージアップに起因する残像、の何れも解消すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる現像装置を備えた画像形成装置
の一例としてのフルカラープリンタの断面図である。

【図２】図１に示したフルカラープリンタの一部を部品
の着脱のために開いた状態を説明した断面図である。

【図３】現像状態にある多色現像装置の一部の現像装置
を取り出して示した説明図である。

【図４】現像ローラの体積抵抗値と残像率との関係を説
明した図である。

【図５】感光体上に形成した残像率測定用の画像パター
ンを例示した正面図である。

【符号の説明】

２３Ｃ現像ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１成分現像剤を使用する現像装置であっ
て、現像剤担持体上に保持されているトナーを薄層化す
るようにトナー薄層化形成手段を配置し、このトナー薄
層化形成手段と前記現像剤担持体との間に、直流電圧に
所定の交流電圧を重畳して印加している現像装置におい
て、前記現像剤担持体を、１０⁵Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍの体積
抵抗の材料で構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１記載の現像装置において、現像剤
担持体は金属性の軸のまわりに合成樹脂またはゴムによ
るローラ層を形成したものからなり、このローラ層の体
積抵抗を１０⁵Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍとし、トナー薄層化
形成手段は前記現像剤担持体の表面を摺接するように構
成した金属性の薄板或いはローラからなることを特徴と
する現像装置。