JPH0535111A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 高湿又は低湿環境下においても、適正な濃度
の画像が形成できると共に、トナーの飛散量も最小限に
抑えることができる現像装置を提供することである。 ［構成］ 像担持体１上に形成された潜像にトナーを供
給し、この潜像を顕像化する現像装置１０において、温
度湿度検知手段７からの信号に基づいて、像担持体１へ
のトナーの単位時間当りのアタック量を変化できる現像
剤担持体１２を有していることを特徴とする。像担持体
に形成される画像の濃淡及び外部へのトナーの飛散量は
空気中の水分量によって変化すると共に、現像剤担持体
１２から像担持体１への単位時間当りのトナーのアタッ
ク量によっても変化する。従って、温度湿度検知手段７
からの信号に基づきトナーのアタック量を変化させ、ト
ナーの飛散量を最小限に抑えた状態で適正な濃度の画像
を形成できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式や静電記録
方式等を用いた複写機、プリンタ及びファクシミリの如
き画像形成装置に用いられる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば多色画像の形成可能な電子写真複
写機では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックとい
った各色のトナーを有する４つの現像器を介して、像担
持体上に各色のトナー像を形成し、該トナー像を転写ド
ラムの外周面に保持された転写紙上にそれぞれ多重転写
することにより多色画像が形成される。

【０００３】上記カラー現像器では一般にトナーとキャ
リアとからなる２成分現像剤が使用されているが、現像
作業に当り現像器の現像スリーブに磁力の作用等で吸着
された現像剤のうち、トナーのみが像担持体側に移動さ
れることによりトナー像が形成される。この場合、トナ
ーはキャリアとの摩擦帯電によってキャリアに静電気的
に吸着され、該キャリアを介して現像スリーブに保持さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き２成分現像剤を有する現像器では特定の環境下では極
めて良好な画像（トナー像）の形成が可能であるが、低
湿環境下では十分な画像濃度を有する画像が形成できな
いという問題があった。これは、低湿環境下においては
トナーの帯電量が増加する傾向にあり、トナーとキャリ
アとの吸着力が大きくなるため、トナーが像担持体側に
移動しにくくなるからである。

【０００５】また、高湿環境下においては、逆にトナー
の帯電量が減少する傾向にあるため、トナーとキャリア
との結合状態が弱まり、現像スリーブの回転による遠心
力によって該現像スリーブからトナーが飛散しやすくな
って他の機器、をトナーで汚染してしまうという不都合
があった。即ち、耐久使用の際に転写ドラムの転写材担
持体シートにトナーを付着させ転写不良を生じさせた
り、帯電器の帯電ワイヤーにトナーを付着させ画像ムラ
を生じさせるという不都合があった。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、高湿又は低湿度環境下におい
ても、適正な濃度の画像が形成できると共に、トナーの
飛散も最小限に抑えることができる現像装置を提供する
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、像担持体上に形成された潜像にトナーを供給
し、この潜像を顕像化する現像装置において、温度湿度
検知手段からの信号に基づいて、像担持体へのトナーの
単位時間当りのアタック量を変更できる現像剤担持体を
有していることを特徴とする。

【０００８】

【作用】現像作業に当り空気中の水分の増減（高湿又は
低湿環境下）により、トナーの帯電量が変化し、像担持
体に形成される画像に濃淡が生じると共に、現像装置か
らのトナーの飛散量も変化する。一方、像担持体に形成
される画像の濃淡やトナーの飛散量は現像装置の現像剤
担持体から像担持体へのトナーの単位時間当りのアタッ
ク量によっても変化する。

【０００９】そこで、温度湿度検知手段からの信号に基
づいて現像剤担持体から像担持体へのトナーの単位時間
当りのアタック量を変化させ、像担持体に形成される画
像を適正な濃度に保持させると共に、現像装置からのト
ナーの飛散量も最小限に抑えるようにした。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１１】先ず、本発明の第１実施例を図１乃至図８
により説明する。

【００１２】図１は多色画像の形成可能な画像形成装置
の主要部の構成を示すものでり、図中１は図中矢印方向
に回転される像担持体でる感光ドラムである。該感光ド
ラム１の周りには一次帯電器２、回転式現像装置３、転
写ドラム４、クリーニング器５等が配設されている。

【００１３】回転式現像装置３は図１で示される如く、
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色のトナーを有
する４つの現像器１０（具体的にはイエロー、マゼン
タ、シアン、ブラック現像器１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，
１０Ｄ）を回転可能な筒体３ａ内に保持するもので、こ
の筒体３ａを回転させることにより所望の現像器１０を
感光ドラム１の現像位置に位置決めできるようになって
いる。

【００１４】転写ドラム４は図１及び図２で示される如
く、ポリエチレンテレフタレートやポリフッ化ビニリデ
ン樹脂フィルム等からなる転写材担持体シート４ａ−１
が巻かれた回転可能な円筒状のシリンダー４ａと、該シ
リンダー４ａの内側に感光ドラム１に対向する如く固定
状態で配設される転写帯電器４ｂと、シリンダー４ａの
内外面に向かって固定状態で配設される一対の除電用帯
電器４ｃと、シリンダー４ａの外周面に転写材Ｐを位置
決め把持するグリッパ４ｄ等とから構成されている。そ
して、この転写ドラム４はシリンダー４ａの転写材担持
シート４ａ−１上に転写材Ｐを吸着保持しつつ回転し、
感光ドラム１上のトナー像を転写帯電器４ｂを介してこ
の転写材Ｐ上に多重転写させるものである。

【００１５】即ち、一次帯電器２により一様帯電された
感光ドラム１の外周面に不図示のスキャナユニット等を
介してイエロー画像情報の画像光Ｌが露光され、この感
光ドラム１上に静電潜像が形成されると、回転式現像装
置３のイエロー現像器１０Ａが感光ドラム１側に位置決
めされ、該感光ドラム１の回転と共にこの静電潜像はイ
エロー現像器１０Ａによってイエロー色のトナー像とし
て顕像化される。そして、このトナー像は感光ドラム１
の回転と共に、該感光ドラム１と同期して回転する転写
ドラム４のシリンダー４ａの外周面に保持される転写材
Ｐ上に転写される。

【００１６】転写の終了した感光ドラム１はクリーニン
グ器５にてその残留トナーがクリーニングされた後、再
び一次帯電器２にて一様帯電され、マゼンタ画像情報の
画像光Ｌが露光されて、この感光ドラム１上に静電潜像
が形成される。この静電潜像は感光ドラム１に対向して
位置決めされた回転式現像装置３のマゼンタ現像器１０
Ｂによりトナー像として顕像化され、該トナー像はこれ
にタイミングを合せて回転してくる転写ドラム４のシリ
ンダー４ａの前記転写材Ｐ上に多重転写される。同様
に、シアン、ブラック画像情報の画像光Ｌに基づきシア
ン、ブラック１０Ｃ，１０Ｄを介して感光ドラム１上に
形成されたトナー像が前記転写材Ｐ上に多重転写され
る。

【００１７】一方、転写材Ｐはグリッパ４ｄを介して転
写ドラム４のシリンダー４ａ外周面上に位置決め保持さ
れた後、シリンダー４ａの回転に伴いこの転写材Ｐ上に
転写帯電器４ｂを介して上述の如く各色のトナー像が多
重転写される。そして、転写が終了した転写材Ｐは除電
用帯電器４ｃにより除電されて転写ドラム４のシリンダ
ー４ａから分離され、定着器６の方へ搬送され、該定着
器６にてそのトナー像が加熱、加圧され溶解混色されて
永久像として定着される。

【００１８】ここで、図３により回転式現像装置３の現
像器１０の構成等について説明すれば、現像器１０の現
像器本体１１内には内部に固定状態のマグネット１３を
有し、該マグネット１３の作用でその外周面に現像剤Ｔ
を保持して回転する現像スリーブ１２と、該現像スリー
ブ１２上の現像剤の層厚を規制すべく現像スリーブ１２
と所定の隙間を有する如く配設される現像ブレード１４
と、図中、矢印方向に回転し現像剤を撹拌しつつ循環さ
せるスクリュータイプの第１、第２撹拌部材１５，１６
等が配設されている。尚、第１、第２撹拌部材１５，１
６間を仕切る仕切板１７の両端部は切り欠かれているも
のとする。

【００１９】この現像器１０で使用される現像剤Ｔは非
磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤であ
り、第１、第２撹拌部材１５，１６等によって撹拌循環
される間に現像剤Ｔ中のトナーはキャリアとの間で摩擦
帯電され、トナーはキャリアに静電気的に吸着保持され
る。従って、現像スリーブ１２の回転に伴いマグネット
１３の汲み上げ極Ｓ２の位置で現像剤Ｔはそのキャリア
を介して現像スリーブ１２上に吸着保持されつつ感光ド
ラム１側に運ばれる。そして、現像スリーブ１上の現像
剤はマグネット１３の現像主極Ｎ１の位置で、この現像
スリーブ１２に印加された現像バイアス電圧の作用でキ
ャリアと分離して感光ドラム１側に移動される。

【００２０】さて、以上の如き現像器１０による現像作
業も特定の環境下においては極めて適正になされるが、
環境条件、特に空気中の水分量が変化すると現像作業に
種々の問題を生じさせる。

【００２１】即ち、図４はコントラスト電位を一定にし
た場合の空気中の水分量（ｇ／ｍ³）と感光ドラム１上
の画像濃度（Ｄｍａｘ）の関係を示すものであるが、こ
の図で示される如く、空気中の水分量が増加（高湿状
態）してくると、感光ドラム１上の画像濃度は単調に増
加し、実際の濃度より濃い濃度の画像が形成される。そ
して、空気中の水分量が減少（低湿状態）してくると、
上記と逆の作用が生じる。従って、高湿状態又は低湿状
態では適正な濃度の画像が形成されない。これは、空気
中の水分量が増加すれば、現像剤Ｔ中のトナーの吸水量
が増加し、該トナーのトリボ（単位重量当りの帯電量μ
Ｃ／ｇ）が減少するため、トナーとキャリアとの静電吸
着力が弱くなり、トナーが過剰に感光ドラム１側に移動
するためであり、空気中の水分量が減少すればトナーの
吸水量が減少し、該トナーのトリボが増加するため、ト
ナーが感光ドラム１側に移動しにくくなるからでる。

【００２２】また図５は空気中の水分量と現像スリーブ
１２からの耐久によるトナーの飛散量（ΔＷ）との関係
を示すものであるが、この図で示される如く、トナーの
飛散量は空気中の水分量が増大すると単調増加する。従
って、高湿状態では現像器１０外へのトナーの飛散量が
多くなり、画像形成装置内がトナーで汚染されて好まし
くない。これは、高湿状態になればトナーのトリボが下
がり、トナーとキャリアとの静電気的吸着力が下がるた
め、トナーが現像スリーブ１０の遠心力等の作用で外部
へ飛散しやすくなるからでる。

【００２３】一方、図６はコントラスト電位と環境条件
（空気中の水分量）を一定にした場合の現像器１０の現
像スリーブ１２の周速度（ｖ）と感光ドラム１上の画像
濃度（Ｄｍａｘ）の関係を示すものであるが、この図か
ら明らかな如く、画像濃度は現像スリーブ１２の周速度
が増大すると単調増加する。これは、現像スリーブ１２
の周速度が増加すれば、感光ドラム１の静電潜像への単
位時間当りのトナーのアタック量（移動量）が増大する
ためである。

【００２４】従って、図４及び図５と図６との関係か
ら、空気中の水分量が増加した場合、現像スリーブ１２
の周速度を落し、該現像スリーブ１２からの感光ドラム
１側へのトナーのアタック量を減少してやれば、感光ド
ラム１上に適正な濃度の画像が形成できると共に、現像
スリーブ１２の周速度が落ち遠心力が弱まるため、耐久
によるトナーの飛散量も減少する。また、空気中の水分
量が減少した場合、現像スリーブ１２の周速度を上げ、
該現像スリーブ１２からの感光ドラム１側へのトナーの
アタック量を増加してやれば、感光ドラム１上に適正な
濃度の画像が形成できると共に、トナーの飛散量もそれ
程増加しない。

【００２５】以上の関係を示したものが図７であり、空
気中の水分量の増加に伴い、現像スリーブ１２の周速度
を単調減少してやるようにすれば、適正な画像濃度の画
像が空気中の水分量にかかわらず常に形成でき、しか
も、トナーの飛散も最小限に抑えることができる。具体
的には、高温高湿下（空気中の水分量が２１ｇ／ｍ³）
では現像スリーブ１２の周速度を感光ドラム１の周速と
同一（両者は同方向回転）とすればよく、中温低湿下
（空気中の水分量が１．４ｇ／ｍ³）では現像スリーブ
１２の周速度を感光ドラム１のそれの２．５倍としてや
ればよい。

【００２６】従って、図１で示される如く画像形成装置
内に温度湿度センサー７を設け、該温度湿度センサー７
からの信号に基づいて現像器１０の現像スリーブ１２の
回転速度を制御してやれば、耐久によるトナーの飛散量
を最低減に抑えた状態で高品位で適正な濃度の画像を感
光ドラム１上に長期に亘って形成できることとなる。
尚、図８で示される如く、空気中の水分量を複数領域
（ゾーン）に分割して、現像スリーブ１２の周速度を階
段状に変化させるようにしても、上記と略同一の効果を
得ることができるのは勿論である。

【００２７】ここで、上述の如く、トナーのトリボは該
トナーの吸水量と関係しているが、トナーの吸水と放水
にはヒステリシスがあるため、温度湿度センサー７の検
出値とトナーのトリボとが必ずしも相関関係があるとは
言えない。従って、上記ヒステリシスを考慮したテーブ
ルを用意し、該テーブルにより温度湿度センサー７から
の信号値を修正して、現像スリーブ１２の周速度を決定
することも有効となる。

【００２８】次に、本発明の第２実施例を図９及び図１
０により説明する。尚、第１実施例に係るものと同一機
能を有するものについては同一符号を付しその説明を省
略する。

【００２９】第１実施例では空気中の水分量の増減に対
し現像器１０の現像スリーブ１２の周速度を変更して、
トナーの飛散量を最小限に抑えると共に、感光ドラム１
上に適正な濃度の画像を形成するようにしたが、本実施
例では、現像スリーブ１２上の現像剤の層厚（以下剤コ
ート量（ｍｇ／ｃｍ²）という）を変更して、空気中の
水分量の増減に対処するようにした。

【００３０】図９は現像スリーブ１２の剤コート量と感
光ドラム１上の画像濃度（Ｄｍａｘ）との関係を示すも
のであるが、この図で示される如く、画像濃度は剤コー
ト量の増加（層厚の増加）によって単調増加する。これ
は、剤コート量を増加させれば、感光ドラム上に形成さ
れた静電潜像への単位時間当りのトナーのアタック量が
増大するためである。

【００３１】従って、図１０で示される如く、空気中の
水分量が増加すれば、現像スリーブ１２の剤コート量を
減少（トナーのアタック量を減少）させ、空気中の水分
量が減少すれば、現像スリーブ１２の剤コート量を増加
（トナーのアタック量を増加）させれば、感光ドラム１
上に適正な濃度の高品位画像を長期に亘って形成できる
こととなる。また、空気中の水分量が増加すれば耐久に
よるトナーの飛散量が増加するが、この場合、現像スリ
ーブ１２上の剤コート量が減少されるため、このトナー
の飛散量は抑えられる。具体的には、現像スリーブ１２
の周速度を感光ドラム１のそれの１．５倍とした場合、
高温高湿下（空気中の水分量が２１ ｇ／ｍ³）では現像
スリーブ１２への剤コート量を２０ｍｇ／ｃｍ²とし、
中温低湿下（空気中の水分量が１．４ｇ／ｍ³）では現
像スリーブへの剤コート量を６０ｍｇ／ｃｍ²とすれば
よい。

【００３２】ここで、現像スリーブ１２上の剤コート量
を変更するには、図３で示される現像ブレード１４を可
動として該現像ブレード１４と現像スリーブ１２間の隙
間を変化させたり、現像ブレード１４を図３で示される
如く、磁性板１４ａと非磁性板１４ｂとからなる二重構
造とし、非磁性板１４ｂを固定、磁性板１４ａを可動と
して、該磁性板１４ａと現像スリーブ１２間の隙間を変
化させるようにすればよい。

【００３３】以上の第１、第２実施例では空気中の水分
量の変化に従って現像スリーブ１２から感光ドラム１側
へのトナーのアタック量を変化させるようにしたが、空
気中の相対湿度を検知して上記アタック量を変化させる
ようにしても、本発明の効果は略維持できる。また、第
１、第２実施例では２成分現像剤を使用する現像器１０
について説明したが、１成分の磁性トナーを使用する現
像器においても本発明が適用できるのは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く本発明によれ
ば、温度湿度検知手段からの信号に基づき、現像剤担持
体から像担持体へのトナーの単位時間当りのアタック量
を変化させるようにしているため、像担持体上には常に
適正な濃度の画像が形成されると共に、現像装置からの
トナーの飛散量も最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る現像装置を組み込んだ画像形
成装置の主要構成を示す図である。

【図２】同画像形成装置内に組み込まれている転写ドラ
ムの斜視図である。

【図３】同現像装置等の断面図である。

【図４】同現像装置によって形成される画像の濃度と空
気中の水分量との関係を示す図である。

【図５】同現像装置から飛散されるトナー飛散量と空気
中の水分量との関係を示す図である。

【図６】同現像装置によって形成される画像の濃度と現
像スリーブの周速度との関係を示す図である。

【図７】同現像装置で適正な濃度の画像等を形成するた
めの現像スリーブの周速度と空気中の水分量との関係を
示す図である。

【図８】同現像装置で適正な濃度の画像等を形成するた
めの現像スリーブの周速度と空気中の水分量との関係を
示す別な関係図である。

【図９】第２実施例に係る現像装置によって形成される
画像の濃度と現像スリーブへの剤コート量との関係を示
す図である。

【図１０】同現像装置で適正な濃度の画像等を形成する
ための剤コート量と空気中の水分量との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） ７ 温度湿度検知センサー １０ 現像装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 像担持体上に形成された潜像にトナーを
   供給し、この潜像を顕像化する現像装置において、温度
   湿度検知手段からの信号に基づいて、像担持体へのトナ
   ーの単位時間当りのアタック量を変更できる現像剤担持
   体を有していることを特徴とする現像装置。