JP2000338755A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ブランクパルス現像バイアスを印加する一成
分非接触現像装置において環境の変動に影響しないよう
に、かつ、現像ローラの製造後、作動に起因する現像ギ
ャップの変動に影響しないブランクパルスを形成する。 【解決手段】 現像バイアスの波形は、現像方向電位Ｖ
１及び回収方向電位Ｖ２の間を振動する振動期間と、Ｖ
１とＶ２の間でＶ２側に偏ったＶ３を一定期間維持する
休止期間とを有し、振動期間から休止期間の移行に際し
ては、Ｖ２を経た後にＶ３に移行する現像バイアスであ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置に関し、
更に詳しくは、複写機やプリンタ等の静電記録装置に用
いられる一成分非接触現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の静電記録装置に用いられる一成分
非接触現像装置について図８を参照して説明する。

【０００３】潜像担持体としての感光体１と、トナー担
持体としての現像ローラ１０とは、接触することなく所
定の間隙を介して対向して回転しており、対向部に現像
領域を形成している。トナーホッパ１３に収容されたト
ナー１４は供給羽根１５の回転によって現像ローラ１０
の近傍に供給される。トナー１４は、現像ローラ１０と
これに接触する規制部材１６との間で薄層化されるとと
もに、電荷を付与され、鏡像力による引力によって現像
ローラ１０に担持される。このようにして現像ローラ１
０に担持されたトナー１４の薄層は現像ローラ１０の回
転に伴って現像領域に搬送される。現像領域を経て現像
ローラ１０上に現像されずに残留したトナーはシール部
材１７との接触域を経た後、トナーホッパ１３に戻る。

【０００４】一方、感光体１の表面は、静電的に潜像を
形成して、現像領域に至る。現像領域では、感光体１の
表面の潜像部にトナー１４が付着され、感光体１の表面
に画像を形成する。感光体１上の画像はその後転写材に
転写され、次の潜像形成に供される。

【０００５】ここで、図８に示すような非接触現像にお
いては、現像ローラ１０に付着したトナー１４が現像ロ
ーラ１０と感光体１の表面の間の現像ギャップを超え
て、感光体１に移動するよう現像バイアスが印加され
る。さらに、この現像バイアスについては、図２に示す
ような連続波形を有する現像バイアスを印加する現像装
置ないしは現像方法が紹介されている。

【０００６】この現像バイアスによって現像領域には振
動電界が発生し、帯電したトナー１４はこの電界によっ
て加速され現像領域を飛翔することとなる。この振動す
る現像バイアスは、交流バイアスが重畳されたＤＣバイ
アスによって構成される。かかる現像方法によって、ト
ナー１４は現像領域において、現像ローラ１０と感光体
１の表面の間を往復し、最終的に感光体１の表面の潜像
部に付着することで、適度なエッジ効果が得られること
が知られている。

【０００７】ところが、トナーの飛翔性については、形
成される電界の大きさとトナーの持つ電荷量によって大
きく左右される。従って、装置の使用環境が変化してト
ナーの電荷量が変わると、その飛翔性も変化してしま
う。実際、通常環境下と高温高湿環境下でのトナーの飛
翔性の違いを調べた結果を図９に示す。ここでは、ＤＣ
オフセット分を振りながら、画像濃度を測定していくこ
とで、トナーの飛翔性を評価している（以下、この画像
濃度を「現像特性」という。）。図９の結果から、高温
高湿環境下においては、トナーの帯電量が低下するた
め、現像電界の弱い領域（ＤＣオフセット分の大きい領
域）ではトナーは飛翔しにくいことが分かる。一方、回
収電界が弱い領域（ＤＣオフセット分が小さい領域）で
は回収が行われにくいため、結果として現像が促進され
γの立った現像特性となっている。このことは、環境変
化によって画像濃度が大きく変化してしまうという課題
を意味している。

【０００８】また、図３のように、現像領域に現像方向
電界を発生させる電位と回収方向電界を発生させる電位
との間を振動する振動期間と、振動しない休止期間とを
持つ波形は、一般にブランクパルスと呼ばれ、階調再現
性を向上させることができるものとして知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
現像ローラの製造においては、断面を完全な円形とする
ことは困難であり、この断面の径の不均一性は、ローラ
の回転によって、現像ローラ−感光体間の間隙のフレと
して現像条件に影響を及ぼすこととなる。すなわち、現
像領域の間隙の距離が変化すると、現像ローラと感光体
との間の現像ギャップが変化してしまい、特に、現像領
域の間隙の距離が大きくなり、現像ギャップが大きくな
る瞬間では、現像バイアスの現像方向電界が弱いと、所
望の現像濃度を得られない場合もある。

【００１０】この問題を解決するために、現像バイアス
の振幅を大きくすることが考えられる。しかし、現像バ
イアスを無制限に大きくしたのでは、感光体の表面にリ
ークが生じるという不都合がある。

【００１１】そこで、本発明は、振動する現像バイアス
によって現像を行う現像装置において、画像形成装置に
負担をかけることなく、現像ローラの径の不均一性に影
響されない現像を行うことが可能な現像装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかる現像装置は、一成分トナーを担持し
た移動可能なトナー担持体表面と、静電潜像を担持した
移動可能な潜像担持体表面とが、所定の間隙を介して対
向する現像領域において、現像バイアスの作用により現
像を行なう現像装置であって、前記現像バイアスの波形
は、トナーを現像方向に移動させる第１電位及びトナー
を回収方向に移動させる第２電位の間を振動する振動期
間と、前記第１電位及び前記第２電位の間で、前記第２
電位側に偏った第３電位を一定期間維持する休止期間と
を有し、振動期間から休止期間の移行に際しては、前記
第２電位を経た後に前記第３電位に移行する現像バイア
スであることを特徴とする。

【００１３】この現像装置により、現像ギャップの変動
に対しても、ムラの少ない安定した画像濃度を確保する
ことができる。

【００１４】さらに、前記第１電位をＶ１とし、前記潜
像担持体表面の背景部電位をＶｄとしたときに、｜Ｖ１
｜＞｜Ｖｄ｜の関係を満たすこととすれば、より適切に
濃度ムラを防ぐことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図８は、現像装置の概略を示した
断面図である。図８を参照して、トナーホッパ１３内に
は、一成分トナー１４が収容されている。このトナー１
４は、供給羽根１５によって、トナーホッパ１３内で、
攪拌され、負極性に帯電されて現像ローラ１０の表面付
近に供給される。トナー担持体としての現像ローラ１０
は、表面の一部をトナーホッパ内に置き、一部を潜像担
持体たる感光体１と対向する現像領域に置き、図示しな
い駆動源によって図の矢印方向に回転する。

【００１６】トナーホッパ１３内で、現像ローラ１０の
表面付近に供給されたトナー１４は、現像ローラ１０に
付着し、現像ローラ１０の回転にしたがって搬送される
とともに、規制部材１６によって、所定の厚さの薄層が
形成される。このようにして、薄層として現像ローラ１
０に担持されたトナー１４は、現像ローラ１０が感光体
１と対向する現像領域に搬送される。

【００１７】感光体１は、その表面に静電潜像を担持し
て図の矢印方向に回転している。現像領域では、トナー
１４は、現像ローラ１０の表面と感光体１の表面の間を
数回往復し、最終的に感光体表面中の潜像部にのみトナ
ー付着することになる。感光体１の表面に現像されずに
現像ローラ１０の表面に残留したトナーは、現像ローラ
の回転に従い、シール部材１７との接触領域を経た後、
トナーホッパ１３内に戻される。

【００１８】このような一成分トナーの非接触現像につ
いて、現像ローラ１０及び感光体１には、振動バイアス
電源２０によって振動する現像バイアスが印加される。
この現像バイアスの波形を図１に示す。現像バイアス波
形は、現像領域に現像方向電界を発生させる第１電位Ｖ
１及び現像領域に回収方向電界を発生させる第２電位Ｖ
２の間を振動する振動期間（パルス部）と、前記Ｖ１と
Ｖ２の間の第３電位Ｖ３を維持する休止期間（ブランク
部）を交互に有する。

【００１９】ここで、このようなブランクパルスについ
て、振動期間から休止期間に移行する際に、Ｖ１及びＶ
２のいずれからＶ３に移行するかが問題となる。Ｖ１か
らＶ３に移行するタイプ即ち、現像方向電位の後に休止
期間を設けたタイプ（これを「ＫＧＢタイプ」と称す
る。）と、Ｖ２からＶ３に移行するタイプ即ち、回収方
向電位の後に休止期間を設けたタイプ（これを「ＧＫＢ
タイプ」と称する。）について、高温高湿環境下におい
て連続波形との比較を行なった。この結果を図４に示
す。図４の結果に基づいて、ＫＧＢタイプのブランク波
形では、現像の始まるＤＣオフセット値が小さくなるこ
とがわかる。連続波形の場合には、現像方向電位によっ
て感光体方向に加速されたトナーが、続く回収方向の電
位によって現像ローラ方向に引き戻されるのに対して、
ＫＧＢタイプのブランク波形では現像方向電位に続く休
止期間も引き続きトナーが感光体方向に移動することが
原因で、現像が促進されているものと考えられる。これ
に対して、ＧＫＢタイプのブランク波形では、逆に回収
が促進されることとなり、連続波形に近い現像特性とな
っていることがわかる。

【００２０】この結果から、ブランクパルスにおいて
は、回収方向電位から休止期間に移行することによっ
て、環境の影響をより適切に抑えて画像濃度の安定性を
向上できることがわかる。このような波形は、ＤＣバイ
アスとＡＣバイアスを重ね合せることにより形成される
が、現像ローラの半径のフレの画像濃度への影響は、休
止期間における電位をいずれに設定するかによる。そこ
で、ＧＫＢタイプのブランク波形を用いて休止期間の電
位の適正条件を調べる実験を行なった。

【００２１】以下、ＤＣバイアス値Ｖｄｃを基準とし
て、休止期間における電位（ブランク電位）のずれを、
振動期間の最大振幅を１００％として、ブランクレベル
［％］と称する。図５（ａ）はブランクレベル０％、図
５（ｂ）はブランクレベル＋２５％、図５（ｃ）はブラ
ンクレベル＋５０％の波形である。

【００２２】これらの各種波形を用いて、現像ギャップ
の変動による濃度ムラを調べた。実験においては、感光
体表面と現像ローラ表面の間隙を１５０μｍとし、現像
ローラの半径の製造誤差の最大が５０μｍである現像ロ
ーラを用いて網点画像を印字し、画像濃度の最大と最小
との差を濃度ムラとして把握した。この結果を図６に示
す。

【００２３】図６を参照して、ブランクレベル０％の場
合に濃度ムラが０．１０であるのに対して、ブランクレ
ベルを２５％としたときは、０．６０、さらにブランク
レベルを５０％としたときは、０．３０にまで濃度ムラ
を抑えることができることがわかった。即ち、ブランク
レベルを回収側（プラス側）にシフトさせることで休止
期間を有しない連続波よりも濃度ムラを抑えることがで
きる。なお、ブランクレベルを−２５％をした場合に
は、濃度ムラは０．１５となり、ブランクレベル０％の
場合より悪化することを確認した。

【００２４】この結果に従い、現像ギャップの変動に対
する安定性を確保するためには、ブランクレベルをＶｄ
ｃに比べてより回収側に設定すること、即ち、Ｖ３をＶ
１とＶ２の中間よりＶ２側に偏らせることが好ましいと
いえる。なお、振動期間における現像方向電界を発生さ
せる時間比率（以下「Ｄｕｔｙ」という。）は、適度な
画像濃度を確保して、かつ、現像特性の尾引きによる背
景部へのカブリを防止するためには、２５％以上５０％
未満に抑えることが望ましい。

【００２５】現像ギャップの変動による濃度ムラは、振
動バイアスの現像方向電位Ｖ１にも影響するものと思わ
れる。そこで、現像方向電界Ｖ１について、背景部電位
Ｖｄよりも弱い場合と強い場合について、実験を行っ
た。結果を図７に示す。図７から明らかなとおり、現像
方向電位Ｖ１が背景部電位Ｖｄに対して弱い場合（｜Ｖ
１｜＜｜Ｖｄ｜条件下）には、強い場合（｜Ｖ１｜＞｜
Ｖｄ｜条件下）と比較して、網点濃度ムラが大きいこと
がわかる。これは、現像方向電位の絶対値が背景部電位
Ｖｄの絶対値より小さい場合は、現像方向電界が弱くな
るため、現像ギャップが部分的に大きくなったところで
は、トナーが飛翔できないこととなるからである。

【００２６】この結果に従い、現像方向電位Ｖ１の絶対
値は、感光体表面の背景部電位Ｖｄの絶対値より大きい
（｜Ｖ１｜＞｜Ｖｄ｜）方が好ましいといえる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、一成分トナーを非
接触現像法により現像する際の振動バイアスの波形につ
いて、ブランクパルスを用い、そのブランクレベルを回
収電位側に偏らせることで、現像ギャップによる濃度ム
ラを防ぐことができ、さらに、現像方向電位を感光体表
面の背景部電位より強くすることで現像ギャップによる
濃度ムラを適切に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明にかかる現像装置に印可され
る現像バイアスの波形を示すグラフである。

【図２】 図２は、一般的な振動バイアスの波形を示す
グラフである。

【図３】 図３は、一般的な振動バイアスのブランク波
形を示すグラフである。

【図４】 図４は、高温高湿環境下でのタイプ別のブラ
ンク波形の現像特性（Ｖｄｃ−透過濃度特性）を示すグ
ラフである。

【図５】 図５は、ＧＫＢタイプのブランク波形におけ
る各種のブランクレベルを示すグラフである。

【図６】 図６は、ＧＫＢタイプのブランク波形におけ
る、ブランクレベルと網点濃度ムラの関係を示すグラフ
である。

【図７】 図７は、ＧＫＢタイプのブランク波形におけ
る、網点濃度ムラの現像法方向電位の強さによる比較を
示すグラフである。

【図８】 図８は、現像装置の概略を示した断面図であ
る。

【図９】 図９は、連続波形における現像特性を環境別
に比較したグラフである。

【符号の説明】

１：感光体、１０：現像ローラ、１３：トナーホッパ、
１４：トナー、２０：振動バイアス電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一成分トナーを担持した移動可能なトナ
   ー担持体表面と、静電潜像を担持した移動可能な潜像担
   持体表面とが、所定の間隙を介して対向する現像領域に
   おいて、現像バイアスの作用により現像を行なう現像装
   置であって、前記現像バイアスの波形は、トナーを現像
   方向に移動させる第１電位及びトナーを回収方向に移動
   させる第２電位の間を振動する振動期間と、前記第１電
   位及び前記第２電位の間で、前記第２電位側に偏った第
   ３電位を一定期間維持する休止期間とを有し、振動期間
   から休止期間の移行に際しては、前記第２電位を経た後
   に前記第３電位に移行する現像バイアスであることを特
   徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記第１電位をＶ１とし、前記潜像担持
   体表面の背景部電位をＶｄとしたときに、｜Ｖ１｜＞｜
   Ｖｄ｜の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の
   現像装置。