JP3318052B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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に用いる現像装置に係
り、詳しくは、現像剤担持体上の現像剤をトナー補給部
材に接触させることにより、トナー補給部材から現像剤
担持体上の現像剤にトナーを補給する現像装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンター等の
画像形成装置において、上記構成の現像装置を用いるこ
とは従来より公知である（例えば、特開昭５９−１１３
４６３号公報、及び特開昭５９−１１１６６３号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の現像装置で
は、現像剤担持体とトナー補給部材のそれぞれにバイア
ス電圧を印加し、両者間の電位差によって、トナー補給
部材上のトナーを現像剤担持体側に移行させ、二成分系
現像剤にトナーを補給している。その際、現像剤担持体
とトナー補給部材間の電位差によっては、両者間に存在
するキャリアを通してブレークダウン（リーク）が発生
する。すなわち、現像剤担持体、現像剤、トナー補給部
材が導通（ショート）状態となり、現像剤担持体とトナ
ー補給部材の各々に印加している電圧が、いずれか絶対
値の高い方に倣ってしまい、両者が同電位となる。

【０００４】トナー補給時においては、現像剤担持体よ
りもトナー補給部材に対しての方が、トナー粒子の帯電
極性側に高い電圧が印加されているので、現像剤担持体
に印加されている現像バイアス電圧ＶSがトナー補給部
材に印加されている補給バイアス電圧ＶHと同等にな
り、現像バイアス電圧が高められる。すなわち、現像バ
イアス電圧が、像担持体の潜像や地肌部の表面電位との
関係により定められる所定の電圧から大きくそれてしま
うことになり、画像に帯状の地肌汚れや濃淡等の異常を
生じることになる。

【０００５】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、現像剤担持体とトナー補給部材と
の間がショート状態になっても、地肌汚れ等の画質劣化
を生じない現像装置を提供することである。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、 請求項１の発明は、トナーとキャリアを有する二成
分系現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体
に所定の電位ＶSを付与する現像バイアス電圧印加手段
と、トナーを薄層にして担持し一部又は全部が導電性を
有するトナー補給部材と、該トナー補給部材に該現像剤
担持体の電位ＶSとは異なる所定の電位を付与する補給
バイアス電圧印加手段とを備え、該現像剤担持体上の二
成分現像剤を該トナー補給部材に接触させることによ
り、該トナー補給部材から該現像剤担持体上の二成分現
像剤にトナーを補給する現像装置において、該補給バイ
アス電圧印加手段の出力電流が所定の基準値より大きく
なった場合に、該補給バイアス電圧印加手段の出力を停
止し、かつ、該トナー補給部材の補給バイアス電圧印加
部を電気的なフロート状態にする制御手段を設けたこと
を特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２発明は、請求項１の現像装
置において、上記補給バイアス電圧印加手段の許容電流
をＩHlimitとしたとき、上記所定の基準値としてＩHlim
itの値を用い、上記トナー補給部材から上記現像剤担持
体へ補給されるトナーによる電流ＩHｔの値が、ＩHlimi
tの値より小さいことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】図２（ａ）に示すように、現像剤担持体に付与
された所定の電位（ゼロ電位も含む）をＶS、トナー補
給部材に付与されたＶSとは異なる所定の電位をＶH、像
担持体上の電位ＶGの地肌部へのトナーの付着を抑制す
るために必要な現像剤担持体の電位（以下、地肌抑制電
位という）をＶGSとしたとき、作像中におけるＶH−ＶS
の平均の絶対値が、作像中におけるＶGS−ＶSの平均の
絶対値より大きいと、図２（ｂ）に示すように、現像剤
担持体とトナー補給部材の導電部が電気的なショート状
態になった際に、像担持体の地肌部の電位ＶGと現像剤
担持体の電位ＶS’との電位差の絶対値（以下、地肌ポ
テンシャルという）が、像担持体の地肌部の電位ＶGと
地肌抑制電位ＶGSとの電位差の絶対値ΔＶGS（以下、地
肌抑制ポテンシャルという）より小さくなり、画像上の
対応した位置に、帯状の地肌汚れや濃淡が発生する。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】そこで、請求項１発明においては、補給バ
イアス電圧印加手段の出力電流が所定の基準値より大き
くなった場合に、現像剤担持体とトナー補給部材との間
が電気的なショート状態になったと判断し、補給バイア
ス電圧印加手段の出力を停止することにより、該ショー
ト状態になったときの現像剤担持体の電位ＶSの変化を
防止することができ、更にトナー補給部材の補給バイア
ス電圧印加部を電気的なフロート状態にすることによ
り、現像剤担持体からトナー補給部材へ逆方向にトナー
が移動するような電界の発生を防止することができる。

【００１６】請求項２の発明においては、補給バイアス
電圧印加手段の出力電流が補給バイアス電圧印加手段の
許容電流をＩHlimitより大きくなった場合に、現像剤担
持体とトナー補給部材との間が電気的なショート状態に
なったと判断し、補給バイアス電圧印加手段の出力を停
止することにより、該ショート状態になったときの現像
剤担持体の電位ＶSの変化を防止することができ、更に
トナー補給部材の補給バイアス電圧印加部を電気的なフ
ロート状態にすることにより、現像剤担持体からトナー
補給部材へ逆方向にトナーが移動するような電界の発生
を防止することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置である電子写真
複写機（以下、複写機という）に用いる現像装置に適用
した一実施例について説明する。図１は本実施例に係る
現像装置１の概略構成図である。図１に示すように、像
担持体としての感光体ドラム２０に向けた開口部から一
部が露出するように現像ローラ２が配設されている。こ
の現像ローラ２は、複数のマグネット（不図示）を所定
位置に内蔵し、このマグネットとは独立に回転する現像
スリーブ２ａ等で構成されている。そして、現像装置１
内には、現像スリーブ２ａに対向するようにトナー補給
部材としてのトナー補給ローラ３、上搬送スクリュー
６、下搬送スクリュー７、及び、現像装置１の左側壁を
兼ねた現像ドクタ８が配設されている。更に、このトナ
ー補給ローラ３の表面に当接するようにトナー供給用の
スポンジローラ９及び薄層化ブレード１０が配設され、
このスポンジローラ９の上方にアジテータ１１及びトナ
ー搬送スクリュー１２が配設されている。

【００１８】上記現像スリーブ２ａは、例えばアルミニ
ウムのような導電性の非磁性体により構成され、この現
像スリーブ２ａには、現像バイアス電圧印加手段として
の現像バイアス電源４によって現像バイアス電圧が印加
されている。上記トナー補給ローラ３は金属などの導電
性材料からなる芯部材と、その周面に積層固定された抵
抗体層（表層）からなる。この抵抗体層の材料として
は、例えばカーボンを混入したＮＢＲ（ニトリルゴ
ム）、シリコーンゴム等のゴム材、フッ素樹脂等の樹脂
材があげられる。また、トナー補給ローラ３に抵抗体層
を設けずに、その全体をアルミニウム、ステンレススチ
ール等の金属性とすることもできる。上記スポンジロー
ラ９は、金属の芯金に、発泡ポリウレタンにカーボンを
分散するなどして導電処理を施したものを巻回したもの
とすることができる。上記薄層化ブレード１０の材料と
しては、炭素鋼等の薄板金属、シリコーンゴム等のゴム
材、フッ素樹脂等の樹脂材など適度の弾性を有するもの
が用いられる。なお、トナー補給ローラ３、スポンジロ
ーラ９、薄層化ブレード１０の材料の選定に当たって
は、トナーの帯電極性、あるいは必要帯電量等を考慮し
て決定される。

【００１９】上記上搬送スクリュー６は、樋状のスクリ
ューケーシング３０で囲まれ、所定方向に回転すること
によってスクリューケーシング３０内の二成分現像剤
（以下、現像剤という）を奥側から手前側に搬送するよ
うになっている。このスクリューケーシング３０は、奥
側端部に現像剤取り込み用の開口、手前側端部に現像剤
落下用の開口が、それぞれ前後方向１０mm程度の長さに
形成されている。そして、上搬送スクリュー６の奥側端
部上方に、前後方向１０mm程度の長さの汲み上げマグネ
ットが配設され、これの磁力によって、上記現像剤取り
込み用の開口を介してスクリューケーシング３０内に現
像剤を取り込むようになっている。上記下搬送スクリュ
ー７は、現像ローラ２上方の現像剤溜り内で所定方向に
回転し、現像装置１の手前側から奥側に現像剤を搬送す
るようになっている。

【００２０】現像装置１の内部は、下端がユニット周壁
に取り付けられ上端がトナー補給ローラ３に所定圧で当
接する補給ローラシール１３、トナー補給ローラ３、薄
層化ブレード１０、及び下端部に薄層化ブレード１０の
上部が取り付けられ上端部がユニット周壁に取り付けら
れたブレードホルダー１４によって構成される隔壁によ
って、現像ローラ２などが配設された現像撹拌室と、ア
ジテータ１１などが配設されたトナー収容室とに区画さ
れている。トナー収容室には上部のトナー搬送スクリュ
ー１２を介して図示しないトナータンクから送られてき
たトナーが収容され、現像撹拌室には、キャリア及びト
ナーとからなる現像剤が収容されている。なお、図中、
符号１６はトナー収容室の右側面部を構成する右ケーシ
ング、符号１７は同収容室の上面部を構成する上カバ
ー、符号１８は現像撹拌室の上面部を構成する現像剤補
給口カバー、符号１９は現像撹拌室の下面部を構成する
現像ケーシングをそれぞれ示す。

【００２１】現像剤中のトナーは、トナー粒子のみ、又
はこれに添加剤を加えた粉状体であり、また現像剤中の
キャリアとしては、例えば鉄粉、あるいはその各粒子を
樹脂でコートしたもの等が用いられる。

【００２２】反時計方向に回転している現像ローラ２の
現像スリーブ２ａに、現像バイアス電源４によって現像
バイアス電圧が印加され、現像スリーブ２ａ上に担持さ
れた現像剤によって、時計方向に回転している感光体ド
ラム２０上に形成された静電潜像が現像される。この現
像動作が行なわれると、予め感光体ドラム２０上に形成
されたテストパターンも現像され、可視像化されたテス
トパターンの光学濃度が、光学的画像濃度センサ等の画
像濃度検出素子１５により検出される。この検出結果が
基準濃度レベルと比較され、現時点での現像剤中のトナ
ー濃度が判断され、低いと判断された場合、現像ローラ
２に近接して配置されたトナー補給ローラ３が、図示し
ないトナー補給クラッチがオンされることで反時計方向
に回転する。

【００２３】上記トナー補給ローラ３の周面には、軸方
向の全域にわたってスポンジローラ９、薄層化ブレード
１０、補給ローラシール１３が圧接されており、トナー
収容室内のトナーがトナー補給ローラ３と同時に回転す
るスポンジローラ９によりトナー補給ローラ３上に擦り
付けられ、トナー補給ローラ３の回転と共に搬送されて
薄層化ブレード１０によりトナー補給ローラ３上に連続
して薄層化される。トナー補給ローラ３上に薄層化され
たトナーは、一連の摩擦作用によりそのトナー粒子が所
定の極性、本例では負極性に帯電され、かかるトナーが
現像ローラ２上に着磁搬送されている現像剤に接触及び
電気的作用により取り込まれる。このようにして、現像
剤中にトナーが補給され、現像剤中のトナー濃度が一定
の範囲内に保たれる。

【００２４】上記現像ローラ２とトナー補給ローラ３の
間を通過した現像剤は、更にスクリューケーシング３０
の下方を通過する。このとき現像ローラ２の奥側端部上
の現像剤の少なくとも一部が、汲み上げマグネット３１
により現像剤取り込み用の開口を介してスクリューケー
シング３０内に取り込まれる。取り込まれた現像剤は上
搬送スクリュー６で手前側に搬送された後、現像剤落下
用の開口から現像ローラ２上に落下する。この現像剤落
下用の開口からの現像剤及びスクリューケーシング３０
内に取り込まれることなくスクリューケーシング３０の
下方を通過した現像剤は、現像ローラ２の上方で現像剤
溜りを形成し、かつ、この現像剤溜り内の下搬送スクリ
ュー７によって現像装置１の手前側から奥側に搬送され
る。このように上下搬送スクリュー６，７により撹拌さ
れた現像剤は、現像ローラ２の磁力で現像ローラ２上に
担持され、現像ドクタ８で所定厚みに規制された後、感
光体ドラム２０との対向部へと搬送される。

【００２５】以上のように、トナー補給ローラ３により
充分に帯電されたトナーを現像ローラ２上に担持されて
いる現像剤中に補給するので、帯電不充分なままのトナ
ーを、現像ローラ２上から剥がされた現像剤溜り上に補
給し、この現像剤溜りの現像剤と混合撹拌して摩擦帯電
させた後に現像ローラ２上に供給する従来の現像装置に
比較して、補給トナーが実際に現像に使用させるまでの
時間が短く、トナー補給制御の応答性が高くなる。ま
た、現像剤によるトナー摩擦帯電の必要性が少ないの
で、現像装置１内に収容する現像剤の総量を、上記従来
の現像装置に比して少なくすることができる。

【００２６】また、上記トナー補給ローラ３の表面に
は、摩擦帯電したトナーが担持されるとともに、現像ロ
ーラ２上の現像剤が接触し、現像スリーブ２ａとトナー
補給ローラ３との電位差（以下、補給ポテンシャルとい
う）によってトナー補給ローラ３上のトナーが現像剤中
に補給される。この補給動作を更に具体的に説明する
と、現像スリーブ２ａには、現像バイアス電源４によっ
て例えば−６００（Ｖ）の現像バイアス電圧が印加さ
れ、トナー補給ローラ３の電圧印加部、すなわち本例で
はその導電性芯部材３ａに、補給バイアス電圧印加手段
としての補給バイアス電源５によって例えば−８００
（Ｖ）の補給バイアス電圧が印加され、その両者の電位
差によって、トナー補給ローラ３上の負極性のトナー粒
子が現像ローラ２上の現像剤側に引かれ、トナーが現像
剤中に補給される。

【００２７】図２（ａ）は、このときの感光体ドラム２
０の周方向の表面電位分布Ｖ(ｘ)、現像バイアス電圧を
印加した現像スリーブ２ａの電位ＶS、補給バイアス電
圧を印加したトナー補給ローラ３の導電性芯部材の電位
ＶH等を示している。ここで、ＶGは感光体ドラム２０上
の地肌部の電位であり、ＶGSは該地肌部へのトナーの付
着を抑えるために必要な現像スリーブ２ａの電位（＝地
肌抑制電位）である。また、地肌部の電位ＶGと地肌抑
制電位ＶGSとの電位差の絶対値である地肌抑制ポテンシ
ャル（＝｜ＶGS−ＶG｜）をΔＶGSで表す。なお、本実
施例では、露光のムラや経時での諸特性の劣化を考慮し
て、感光体ドラム２０上の地肌部の電位ＶGと現像スリ
ーブ２ａの電位ＶSとの電位差である地肌ポテンシャル
を上記地肌抑制ポテンシャルΔＶGSより充分大きく設定
している。例えば、上記地肌ポテンシャルを地肌抑制ポ
テンシャルΔＶGSの２倍程度に設定する。

【００２８】ところで、現像スリーブ２ａ及びトナー補
給ローラ３の芯部材３ａに、それぞれ現像バイアス電
圧、補給バイアス電圧を印加した状態で、突発的に現像
スリーブ２ａと該芯部材３ａとの間が電気的なショート
状態（以下、この状態をショート状態という）になるお
それがある。このショート状態での現像スリーブ２ａの
電位ＶS’は、図２（ｂ）に示すように、ショート状態
になる前の現像スリーブ２ａの電位ＶSと、トナー補給
ローラ３の芯部材の電位ＶHとの間の電位になる。そし
て、図２（ｂ）に示すように、ショート状態での現像ス
リーブ２ａの電位ＶS’が上記地肌抑制電位ＶGSと上記
地肌部の電位ＶGとの間に位置してしまうと、画像上の
対応する位置に帯状の地肌汚れや濃淡が発生する。

【００２９】そこで、本実施例では、突発的にショート
状態になっても、画像上に地肌汚れや濃淡が発生しない
ように、現像バイアス電源４、補給バイアス電源５等を
構成している。

【００３０】例えば、図３に示すように、作像中におけ
る平均の補給ポテンシャル｜ＶH−ＶS｜が、作像中にお
ける平均の地肌抑制ポテンシャル｜ＶGS−ＶS｜より小
さくなるように、現像バイアス電圧及び補給バイアス電
圧の値を設定する。これにより、突発的にショート状態
になったときには、現像スリーブ２ａの電位ＶS'がショ
ート状態になる前のＶHとＶSとの略中間の値になり、感
光体ドラム２０上の地肌部の電位ＶGと現像スリーブ２
ａの電位ＶS'との電位差である地肌ポテンシャル｜ＶS'
−ＶG｜が、上記地肌抑制ポテンシャル｜ＶGS−ＶS｜よ
り大きくなる。従って、突発的にショート状態になって
も、画像上に地肌汚れや濃淡が発生しないようになる。

【００３１】なお、カラー複写機やプリンターでは、ハ
イライトの部分を正確に再現するために、地肌ポテンシ
ャルを地肌抑制ポテンシャルよりあまり大きく設定する
ことができず、また、ハイライトの部分の感光体ドラム
２０上の画像部の表面電位と現像スリーブ２ａの電位と
の電位差の絶対値（以下、現像ポテンシャルという）自
体も小さいため、作像中における平均の補給ポテンシャ
ル｜ＶH−ＶS｜は、作像中における平均の地肌抑制ポテ
ンシャルΔＶGS（＝｜ＶGS−ＶS｜）の５分の１程度に
設定するのが望ましい。

【００３２】また例えば、ショート状態になったときの
地肌ポテンシャル｜ＶS'−ＶG｜を、地肌抑制ポテンシ
ャル｜ＶGS−ＶG｜より大きくするように、現像装置１
の電気的な等価回路の回路要素の値、例えば、現像バイ
アス電源４の内部出力電圧ＶS0，出力インピーダンスＲ
S、及び補給バイアス電源５の内部出力電圧ＶH0，出力
インピーダンスＲHの値を設定する。

【００３３】上記回路要素の値の設定例を示すための式
は、次のように求めることができる。図４に、現像装置
１の主要な構成部材等を考慮した電気的な等価回路を示
す。ここで、ＶPは感光体ドラム２０の表面電位、ＲSP
は現像スリーブ・感光体ドラム間の現像剤の電気抵抗、
ＲSHは現像スリーブ・トナー補給ローラ間の現像剤の電
気抵抗、ＲHrはトナー補給ローラ３の抵抗体層（表層）
の電気抵抗、ＩDtは現像によって感光体ドラム２０側に
移動する帯電トナーによる電流、ＩHtはトナー補給によ
って現像スリーブ２ａ側に移動する帯電トナーによる電
流である。また、ショート状態を等価的に表すために、
ＲHr，ＲSHを短絡するためのスイッチＳＷ１，ＳＷ２を
それぞれに接続している。

【００３４】図４の等価回路に基づいて、現像スリーブ
２ａの電位のＶSを表す式を導くと、数１のようにな
る。但し、ＲH'＝ＲH＋ＲHr＋ＲSHである。

【数１】ＶS＝ＶS0−ＩS・ＲS ＝ＶS0−{ＩDt＋(ＶS0−Ｖp)／ＲSP−(ＶH0−ＶS0＋ＩH
tＲHr)／ＲH'}／(１／ＲS＋１／ＲSP＋１／ＲH')

【００３５】通常のショート状態にない場合のＩS，Ｉ
H，ＶS，ＶHは、それぞれ数２乃至数５のように表され
る。ここで、ＷDは作像幅、ｖpはプロセス速度、(Ｍ／
Ａ)Dは感光体ドラム２０上のトナー濃度（単位面積当た
りの現像量）、(Ｑ／Ｍ)Dは現像トナーの平均比電荷、
ＷHはトナー補給幅、ｖRはトナー補給ローラ３の周速、
(Ｍ／Ａ)Hはトナー補給ローラ３上のトナー濃度（密
度）、(Ｑ／Ｍ)Hはトナー補給ローラ３上の平均比電荷
である。また、上記ＲSP，ＲSHには、それぞれ感光体ド
ラム２０の感光体自体の電気抵抗、トナー補給ローラ３
の抵抗体層（表層）の電気抵抗も含まれ、通常のショー
ト状態にない場合のＲSP，ＲSHの各値は一般に非常に大
きく、現像スリーブ・感光体ドラム間を流れる電流Ｉ
D、及びトナー補給ローラの導電性芯部材・現像スリー
ブ間を流れる電流ＩHのほとんどが、それぞれ帯電トナ
ーの移動による電流ＩDt，ＩHtであるとした。

【数２】 ＩS＝ＩD−ＩH≒ＩDt−ＩHt＝ＷD・ｖp・(Ｍ／Ａ)D・(Ｑ／Ｍ)D−ＩH

【数３】 ＩH＝ＩHt＋ＩHr≒ＩHt＝ＷH・ｖR・(Ｍ／Ａ)H・(Ｑ／Ｍ)H

【数４】 ＶS＝ＶS0−ＲS・ＩS≒ＶS0−ＲS・(ＩDt−ＩHt)

【数５】 ＶH＝ＶH0−ＲH・ＩH≒ＶH0−ＲH・ＩHt

【００３６】上記数２乃至数５に具体的な値（ＲS＝１
８０kΩ、ＷD＝３００mm、ｖp＝７５mm/sec、(Ｍ／Ａ)D
＝１mg/cm²、(Ｑ／Ｍ)D＝２０μc/g、ＲH＝３６０kΩ、
ＷH＝２６０mm、ｖR＝２５０mm/sec、(Ｍ／Ａ)H＝０．
３mg/cm²、(Ｑ／Ｍ)H＝４μc/g）を代入すると、数４及
び数５は次のようになる。

【数６】ＶS＝ＶS0−０．８Ｖ

【数７】ＶH＝ＶH0−０．２８Ｖ

【００３７】ここで、上記地肌抑制ポテンシャルが数百
ボルトであることを考慮すると、各電源４，５の出力イ
ンピーダンスＲS，ＲHでの電圧降下は無視できる。即
ち、ＶS≒ＶS0及びＶH≒ＶH0である。

【００３８】ところで、感光体ドラム２０上の静電潜像
の地肌部を現像しているときのＶS(地肌）とベタ部を現
像しているときのＶS（ベタ）との電位差は、数１を用
いて数８のように記述できる。

【数８】ＶS(地肌)−ＶS(ベタ)＝ＩDt(ベタ)／(１／ＲS
＋１／ＲSP＋１／ＲH')

【００３９】数８のＶS(地肌)−ＶS(ベタ)の値が大きい
ということは、原稿のベタ部面積率によって現像スリー
ブ２ａの電位ＶSが変化して、安定した画像を得られな
いという不具合が生じることを意味している。この不具
合に対処するためには、数８のＶS(地肌)−ＶS(ベタ)の
値を充分小さくする必要があり、ＲS，ＲSP，ＲH'のい
ずれかが充分に小さければよい。ここで、ＲSP及びＲH'
は、現像剤そのものの電気抵抗や、感光体ドラム２０と
現像剤との接触部、トナー補給ローラ３と現像剤との接
触部での電気抵抗を含み、一定化するのが困難であるの
で、実際にはＲSを充分小さくすることで、上記不具合
に対処する。即ち、数９がＲSの満足すべき条件であ
る。

【数９】ＲS ≪ (ＶS0−Ｖp)／ＩDt(ベタ)

【００４０】また、感光体ドラム２０上の表面電荷が現
像剤を通じて現像スリーブ２ａにリークしたり、逆に現
像スリーブ２ａから現像剤を通じて感光体ドラム２０上
に電荷が注入したりすると、画像上に現像剤の穂が接触
した跡が残ったりする。従って、一般に現像を安定化さ
せるためには、現像領域の現像剤を通じて流れる電流Ｉ
Dr＝(ＶS−ＶP)／ＲSP≒(ＶS0−ＶP)／ＲSPをある範囲
内に抑える必要がある。この範囲は経験的に、現像領域
における帯電トナーの移動による電流ＩDtと略同じか、
それ以下が望ましい。即ち、数１０が成り立つ。

【数１０】ＩDt≧ＩDr≒(ＶS0−ＶP)／ＲSP

【００４１】数１において、数９及び数１０に示す条件
を考慮すると、現像スリーブ２ａの電位のＶSを表す近
似式は、数１１のようになる。

【数１１】ＶS＝ＶS0−(ＶH0−ＶS0＋ＩHtＲHr)・ＲS／
(ＲS＋ＲH＋ＲHr＋ＲSH)

【００４２】ショート状態においては、トナー補給ロー
ラ３の抵抗体層の電気抵抗ＲHrが略ゼロになるのみなら
ず、現像剤にかかる電圧が高くなって現像剤もショート
しやすくなるので、抵抗ＲSHも略ゼロになると考えてよ
い。即ち、図４において、ＳＷ１及びＳＷ２ともにＯＮ
になると考えてよい。従って、数１１を用いてショート
状態になったときの現像スリーブ２ａの電位のＶS’の
絶対値を表す近似式を導くと、数１２のようになる。

【数１２】｜ＶS'｜≒｜ＶS0＋（ＶH0−ＶS0）ＲS／
（ＲS＋ＲH）｜

【００４３】この数１２において、例えば、ＲS／（ＲS
＋ＲH）の値が｜ＶGS−ＶS｜／｜ＶH−ＶS｜より小さく
なるように、各回路要素ＲS，ＲH，ＶS0，ＶH0の値を設
定すれば、｜ＶS’−ＶG｜＞｜ＶGS−ＶG｜が成り立
ち、ショート状態になったときの地肌ポテンシャル｜Ｖ
S’−ＶG｜が地肌抑制ポテンシャル｜ＶGS−ＶS｜より
大きくなる。従って、突発的にショート状態になって
も、画像上に地肌汚れや濃淡が発生しないようになる。

【００４４】また、上記数１１を用いて、ショート状態
にないときとショート状態にあるときとの現像スリーブ
２ａの電位の電位差の絶対値ΔＶSを表す数式を導く
と、数１３のようになる。但し、本例では、ショート状
態で図４のＳＷ１のみがＯＮし、ＲHr＝０のみが成り立
つとしている。

【数１３】 ΔＶS＝｜ＶH0−ＶS0｜・ＲS／｜ＲS＋ＲH＋ＲSH｜ −｜ＶH0−ＶS0＋ＩHt・ＲHr｜・ＲS／｜ＲS＋ＲH＋ＲHr＋ＲSH｜

【００４５】通常のショート状態にない場合には、図５
（ａ）に示すようにＶS≒ＶS0であるが、ショート状態
になった場合には、図５（ｂ）に示すようにＶSが変動
し、画像上に悪影響を及ぼすことがある。そこで、例え
ば、数１３においてＲSを充分小さく設定するか、又は
（ＲS＋ＲH＋ＲSH）≒（ＶH0−ＶS0）／ＩHtを満足する
ように、各回路要素の値を設定することにより、上記電
位差ΔＶSが上記所定の値よりも小さくなり、現像スリ
ーブ２の電位ＶSが安定し、結果的に上記地肌ポテンシ
ャルが極めて安定するようになるので、画像上の不具合
がなくなる。特にカラー画像等のようにハーフトーンの
多い原稿を忠実に再現できるようになる。また、例え
ば、ＲHｒの値を｜ＶH0−ＶS0｜／ＩHｔの値より充分小
さく設定することにより、上記電位差ΔＶSを上記所定
の値よりも小さくすることもできる。

【００４６】また、トナー補給ローラ３の導電性芯部材
と補給バイアス電源５との間に、Ｒp ＜｜ＶS−ＶGS｜
／ＩSを満足する保護抵抗Ｒpを設け、ＲS／（ＲS＋ＲH
＋Ｒp）の値が｜ＶGS−ＶS｜／｜ＶH−ＶS｜より小さく
なるように、各回路要素ＲS，ＲH，Ｒp,ＶS0，ＶH0の値
を設定してもよい。これにより、ショート状態になった
ときにも現像スリーブ２ａの電位ＶSの変化が小さくな
り、画像が乱れないようになる。更に｜ＶS'−ＶG｜＞
｜ＶGS−ＶG｜が成り立ち、ショート状態になったとき
の地肌ポテンシャル｜ＶS'−ＶG｜が地肌抑制ポテンシ
ャル｜ＶGS−ＶS｜より大きくなるので、突発的にショ
ート状態になっても、画像上に地肌汚れや濃淡が発生し
ないようになる。"

【００４７】以上のように回路要素の値を設定すること
により突発的にショート状態になったときの画像上の地
肌汚れや濃淡の発生を防止できるが、本実施例では、補
給バイアス電源５の出力電流ＩHがその許容電流ＩHlimi
tの値より大きくなった場合に、ショート状態になった
と判断し、補給バイアス電源５をＯＦＦする制御部を、
補給バイアス電源５内に設けている。このように補給バ
イアス電源５をＯＦＦすることにより、特にトナー補給
ローラ３の導電性芯部材の電位ＶHの絶対値が感光体ド
ラム２０上の地肌部の電位ＶGの絶対値よりも大きい条
件下において、突発的にショート状態になった場合で
も、現像スリーブ２ａの電位が変化しないようになる。
更に、突発的にショート状態になった場合にも、トナー
が現像スリーブ２ａからトナー補給ローラ３へと逆方向
に移動するような電界が発生せず、現像スリーブ２ａへ
のトナー補給が急激に減少することがない。また、トナ
ー補給ローラ３から現像スリーブ２ａ上へ補給される帯
電トナーの移動による電流ＩHｔの値を、上記ＩHlimit
の値より小さく設定することにより、ショート状態にな
い通常の場合のトナー補給ローラ３から現像スリーブ２
ａへのトナー補給中に、補給バイアス電源５の出力が停
止するおそれがなく、適正な補給動作が維持される。な
お、本例における制御部は補給バイアス電源５内に設け
ているが、補給バイアス電源５とは別に設けてもよい。

【００４８】また、本実施例では、現像バイアス電源４
の出力電流ＩSが許容電流ＩSlimitの値より大きくなっ
た場合、又は補給バイアス電源５の出力電流ＩHがその
許容電流ＩHlimitの値より大きくなった場合に、ショー
ト状態になったと判断し、現像バイアス電源４又は補給
バイアス電源５をＯＦＦする制御部を、補給バイアス電
源５内に設け、Ｒp ＞｜ＶH−ＶS｜／ＩSlimit及びＲp
＜｜ＶH−ＶS｜／ＩHlimitを満足する保護抵抗Ｒpを、
トナー補給ローラ３の導電性芯部材と補給バイアス電源
５との間、及び現像スリーブ２ａと現像バイアス電源４
との間のいずれか一方又は双方に設けてもよい。これに
より、突発的にショート状態になった場合にも、現像ス
リーブ２ａの電位ＶSを地汚れの発生しない範囲にとど
めることができる。

【００４９】以上、本実施例においては、負帯電の感光
体及びトナーを用いたＮ／Ｐ現像方式の場合について説
明してきたが、本発明は、感光体及びトナーの帯電極性
に限定されることなく適用でき、また、Ｐ／Ｐ現像方式
にも適用できる。

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、補給バイアス
電圧印加手段の出力電流が所定の基準値より大きくなっ
た場合に、現像剤担持体とトナー補給部材との間が電気
的なショート状態になったと判断し、補給バイアス電圧
印加手段の出力を停止することにより、現像剤担持体の
電位が変化しないようになるので、トナー補給部材の電
位ＶHの絶対値が像担持体上の地肌部の電位ＶGの絶対値
よりも大きい場合に、突発的にショート状態になって
も、画像上に地肌汚れや濃淡が発生しなくなるという効
果がある。更に、トナー補給部材の補給バイアス電圧印
加部を電気的なフロート状態にすることにより、トナー
が現像剤担持体からトナー補給部材へ逆方向に移動する
ような電界が発生しないようになるので、現像剤担持体
へのトナー補給量が急激に減少することがないという効
果がある。

【００５４】請求項２の発明によれば、請求項１の効果
に加えて、トナー補給部材から現像剤担持体へ補給され
るトナーによる電流ＩHｔの値をＩHlimitの値より小さ
く設定することにより、現像剤担持体とトナー補給部材
との間が電気的なショート状態にないときにトナー補給
部材から現像剤担持体へトナーが補給されている場合
に、補給電圧印加手段の出力が停止するおそれがなくな
るので、適正な補給動作が維持されるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る現像装置の概略構成図。

【図２】（ａ）は従来例に係る現像装置における感光体
の表面電位分布、現像スリーブ及びトナー補給ローラの
電位の説明図。（ｂ）は現像スリーブとトナー補給ロー
ラがショートした場合の同表面電位分布、及び同電位の
説明図。

【図３】実施例に係る現像装置における感光体の表面電
位分布、現像スリーブ及びトナー補給ローラの電位の説
明図。

【図４】実施例に係る現像装置の電気的等価回路の説明
図。

【図５】（ａ）は他の実施例に係る現像装置における感
光体の表面電位分布、現像スリーブ及びトナー補給ロー
ラの電位の説明図。（ｂ）は現像スリーブとトナー補給
ローラがショートした場合の同表面電位分布、及び同電
位の説明図。

【符号の説明】

１ 現像装置 ２ 現像ローラ ２ａ 現像スリーブ ３ トナー補給ローラ ４ 現像バイアス電源 ５ 補給バイアス電源 ２０ 感光体ドラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸田 貴之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 杉原 和之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 高見 伸雄 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 米田 拓司 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 吉松 薫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平２−251875（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−278273（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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーとキャリアを有する二成分系現像剤
   を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に所定の電
   位ＶSを付与する現像バイアス電圧印加手段と、トナー
   を薄層にして担持し一部又は全部が導電性を有するトナ
   ー補給部材と、該トナー補給部材に該現像剤担持体の電
   位ＶSとは異なる所定の電位ＶHを付与する補給バイアス
   電圧印加手段とを備え、該現像剤担持体上の二成分現像
   剤を該トナー補給部材に接触させることにより、該トナ
   ー補給部材から該現像剤担持体上の二成分現像剤にトナ
   ーを補給する現像装置において、該補給バイアス電圧印加手段の出力電流が予め設定した
   所定の基準値より大きくなった場合に、該補給バイアス
   電圧印加手段の出力を停止し、かつ、該トナー補給部材
   の補給バイアス電圧印加部を電気的なフロート状態にす
   る制御手段を設けた ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】上記補給バイアス電圧印加手段の許容電流
   をＩHlimitとしたとき、 上記所定の基準値としてＩHlimitの値を用い、上記トナ
   ー補給部材から上記現像剤担持体へ補給されるトナーに
   よる電流ＩHｔの値が、ＩHlimitの値より小さいことを
   特徴とする請求項１の 現像装置。