JP3317056B2

JP3317056B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3317056B2
Application number: JP29885294A
Authority: JP
Inventors: 充博松本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JPH08137221A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、プリ
ンタ等に用いられ、現像剤により潜像担持体上の潜像を
可視化する現像装置に係り、特に、直流電圧を微小周期
でスイッチングした現像バイアスを印加するタイプの現
像装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、静電潜像を現像する方法とし
て、現像剤担持体に種々の現像バイアスを印加する方法
が知られている。例えば、特開昭５４−５１８４８号公
報に開示されているようなジャンピング現像法がある。
この現像法においては、印加される現像バイアスとして
交番電界を用いるため、交流電圧を重畳した直流電圧が
用いられる。具体的には、図６に示すように、潜像担持
体上の非画像部電位Ｖh、画像部電位Ｖiに対して、Ｖh
とＶiの間に位置する直流成分Ｖdcに、ピークツーピー
ク電圧Ｖppである交流成分Ｖacが重畳した波形を有する
現像バイアスが用いられる。

【０００３】しかしながら、前記交番電界を用いた現像
バイアスを発生させるには、前記交流電圧のピークツー
ピーク電圧Ｖppが数ｋＶであるため、交流発生用高圧ト
ランスの使用が避けられず、その分、電源装置の大型
化、高額化が生じるばかりか、潜像担持体上のリークが
発生し易いといった問題も抱えている。

【０００４】そこで、現像バイアスに、図７に示すよう
に、交流成分Ｖacを用いない直流成分Ｖdcのみを用いる
ことが考えられる。この場合、現像能力は、絶対値で直
流成分Ｖdcと画像部電位Ｖiとの差である現像コントラ
ストＶcに依り、現像コントラストＶcの大きさに比例し
て増大する。そのため、直流成分Ｖdcを非画像部電位Ｖ
hに近づけることが行われる。

【０００５】しかしながら、直流成分Ｖdcのみを用いた
場合、現像コントラストＶcが充分とは言えず、ソリッ
ド濃度（ベタ画像に対する濃度）の不足が見受けられ
る。特に、非磁性一成分現像剤の場合では、現像剤の現
像ロール（現像剤担持体）への付着力が大きく現像コン
トラストＶcを大きくしなければ、充分なソリッド濃度
は得られない。また、現像領域において現像剤の飛翔方
向は、現像ロールから潜像担持体への一方向となり、磁
性一成分現像剤では、現像剤がチェーンの状態で潜像に
付着するため、ライン周辺においてブラー（トナーの飛
び散り現象）、尾びき（プロセス方向後端に対してトナ
ーが尾を引く現象）等が発生する。

【０００６】そこで、現像コントラストＶcを大きくす
るために直流成分Ｖdcを非画像部電位Ｖhより大きくす
ると、当然のことながら背景部かぶりが増大する。その
ため、現像コントラストＶcは、絶対値で非画像部電位
Ｖhと画像部電位Ｖiの差より大きくすることはできな
い。

【０００７】このような技術的課題を解決するために、
安価に現像剤をクラウド状態にする方法として、図８に
示すように、直流電圧を微小周期でスイッチングした現
像バイアスを印加する方法が考えられる。同図における
パラメータは、潜像担持体と現像ロールとの最小間隙ｄ
（μｍ）、潜像担持体上の非画像部電位Ｖh、画像部電
位Ｖi、現像バイアスの最大電圧値（設定値）Ｖs、スイ
ッチングする周期すなわち周波数ｆ（Ｈｚ）、スイッチ
ングのオン時間とオフ時間の和に対するオン時間の比ａ
である。このような現像バイアスを用いる場合、図中に
示される現像バイアスの最大電圧値Ｖsは高々１０００
Ｖであるため、電源装置の大型化、高額化が生じず、そ
の上、潜像担持体上のリークが発生するといった問題も
ない。更に、現像剤をクラウド状態にすることが可能で
あるため、優れたライン再現性を得ることも可能であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術では次のような技術的課題を有してい
る。すなわち、現像剤の帯電量が増加し現像ロールへの
付着力が大きい場合（例えば周囲雰囲気が低温低湿であ
る場合や現像ロールと現像剤の摩擦帯電系列が大きく離
れている場合など）、現像バイアスの最大電圧値Ｖsの
みでは、現像剤のトナーが現像ロールから遊離すること
ができず、結果的にクラウドも十分に形成されず、ソリ
ッド濃度の低下のみならずライン再現性も劣化するとい
う技術的課題が見い出された。

【０００９】本発明は、上記の様な技術的課題に鑑みて
なされたものであり、直流電圧を微小周期でスイッチン
グした現像バイアスを印加する方式を前提とし、電源装
置の大型化、高額化を回避しながら、現像剤の帯電量の
増加に対しても、背景部かぶりを生じることなく、ソリ
ッド画像における充分な濃度を確保し、かつ、優れたラ
イン再現性を得ることができる現像装置を提供するもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、潜像担持体１に対向して配設される
現像剤担持体２を有し、この現像剤担持体２に現像バイ
アスＶBを印加することにより潜像担持体１上に形成さ
れた静電潜像Ｚを現像剤担持体２上の現像剤Ｇにて現像
して可視像化する現像装置において、現像バイアス印加
手段３には、直流電圧源４と、この直流電圧源４からの
現像バイアス直流電圧を微小周期でオンオフするスイッ
チング手段５と、スイッチング手段５オン動作時の前記
現像バイアス直流電圧の立ち上がり部開始点に対し絶対
値で一時的に現像バイアス設定値Ｖsを超え且つ前記現
像剤（Ｇ）を現像剤担持体（２）から引き離す方向に作
用する過剰バイアス成分ΔＶsが付加される過剰バイア
ス成分付加手段６とを具備させたものである。

【００１１】このような技術的手段において、本願発明
は、接触現像、非接触現像のいずれでも適用可能である
が、現像剤の飛翔による現像方法である非接触現像の方
がより有効である。また、本願発明の前記現像バイアス
直流電圧の立ち上がり部とは、スイッチング手段５オン
動作時の現像バイアス直流電圧の変化部を広く指すもの
とし、例えば現像バイアス直流電圧が正，負どちらの場
合であってもスイッチング手段５オン動作時に生成され
るパルス部を立ち上がり部と称する。

【００１２】更に、上記過剰バイアス成分ΔＶsとして
は、現像性を促進させ、しかも、潜像担持体１との間の
リークを有効に防止するという観点から適宜選定して差
し支えなく、例えば、潜像担持体１と現像剤担持体２と
の最小間隙をｄ（μｍ）としたとき、｜１．１×Ｖs｜
≦｜Ｖs＋ΔＶs｜≦１０ｄ（単位：ボルト）を満足する
ことが好ましい。

【００１３】

【作用】上述したような技術的手段によれば、直流電圧
を微小周期でスイッチングした現像バイアスＶBが作用
する現像動作過程においては、現像バイアスＶBの立ち
上がり部はバイアス設定値Ｖsを備え、現像剤担持体２
から潜像担持体１側へ向けて現像剤Ｇに現像促進方向へ
の移動力を与えるが、この移動力だけでは例えば帯電量
が増加して現像剤担持体２に強固に付着した現像剤Ｇの
トナーは現像剤担持体２から引き離されない事態を生ず
る。ところが、この発明にあっては、現像バイアスＶB
の立ち上がり部開始点に現像促進方向に働く過剰バイア
ス成分ΔＶsが一時的に付加されているので、前記帯電
量が増加して現像剤担持体２に強固に付着した現像剤Ｇ
のトナーも現像剤担持体２から効果的に引き離される。
この結果、現像剤担持体２から潜像担持体１側へ向って
飛翔するトナー量自体が増加し、直流電圧を微小周期で
スイッチングした現像バイアスＶBに伴なって、現像剤
担持体２から潜像担持体１、及び、潜像担持体１から現
像剤担持体２という二方向で、現像剤のトナーが現像領
域で往復運動を行いクラウドを形成し、必要な現像剤の
トナーがソリッド潜像のみならず、ライン潜像に確実に
付着する。

【００１４】また、過剰バイアス成分ΔＶsは、現像剤
Ｇを現像剤担持体２から引き離す作用のみを有するた
め、現像バイアスの平均値にはほとんど影響を及ぼさな
い。このため、現像バイアスの他のパラメータ（例えば
現像バイアス設定値Ｖs）とは独立して可変設定するこ
とが可能であり、この過剰バイアス成分ΔＶsは、設計
上有益なパラメータとなる。

【００１５】更に、上記過剰バイアス成分ΔＶsを最適
範囲に設定することにより、上述した現像性の促進作用
を維持しながら、現像バイアスによる潜像担持体１上へ
のリークは有効に回避される。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。図２はこの発明が適用された磁
性一成分現像装置の一実施例を示す。同図において、１
１は負帯電系の有機感光体からなる表面を有する光導電
性ドラム（潜像担持体）であり、例えば帯電器（図示せ
ず）により全面が一様に帯電された後に光書込みユニッ
ト（図示せず）にて露光され、静電潜像１２を担持する
ものである。この時の非画像部は例えば−３００Ｖ、静
電潜像の画像部（露光部）１２の電位は−４５Ｖであ
る。

【００１７】また、符号１３は一成分磁性トナー１４を
収納するホッパであり、トナー１４は磁性粉を４０％含
んでいる。１５は図中Ｎ及びＳで示した様に磁気パター
ンを持つ磁石ロールであり、カードリッジ（図示せず）
に固定されている。１６はアルミニウムを肉厚０．６ｍ
ｍの円筒状に形成した導電性スリーブ（現像剤担持体）
であり、磁石ロール１５の回りに回転自在に軸支されて
いる。尚、この実施例では、スリーブ１６と前記光導電
性ドラム１１との最小間隙は１００μｍ程度に設定され
ている。また、符号１７はトナー量規制部材であり、厚
さ１．０ｍｍのウレタンゴムを使用した。このトナー量
規制部材１７は現像領域から略１８０゜反対側の位置で
スリーブ１６表面に当接し、その自由端の方向がスリー
ブ１６の回転方向に対向するように設定されている。更
に、符号１８はトナーを攪拌、供給するためのアジテー
タである。

【００１８】更に、上記スリーブ１６にはバイアス印加
装置２０からの現像バイアスＶBが印加されている。こ
の実施例で用いられるバイアス印加装置２０は、図３に
示すように、現像バイアス設定値Ｖs（この実施例では
−５００Ｖ）の直流電圧を出力する直流電圧源２１と、
この直流電圧源２１からの現像バイアス直流電圧を例え
ば図示外のタイマにて設定される微小周期でオンオフす
るスイッチング素子２２と、過剰バイアス付加回路２３
とで構成されている。

【００１９】また、上述した構成の一成分現像装置の現
像バイアスの立ち上がり部の傾き特性について調べるた
めに、過剰バイアス成分を付加しないで、直流電圧源２
１による現像バイアス設定値をＶs＝−５００（Ｖ）、
また、スイッチング素子２２の切換周波数をｆ＝１００
０（Ｈｚ）、スイッチング素子２２のオン時間とオフ時
間の和に対するオン時間の比をａ＝０．７として現像バ
イアスＶBを導電性スリーブ１６に印加し、図４に示す
ように、現像バイアスＶBの立ち上がり部の傾きを４種
類（Ａ：立ち上がりにほとんど遅れがない場合、Ｂ：立
ち上がりに１００μｓ遅れがある場合、Ｃ：立ち上がり
に２００μｓ遅れがある場合、Ｄ：立ち上がりに３００
μｓ遅れがある場合）変え、ソリッド潜像及びライン潜
像（この実験条件では、非画像部電位：−４００Ｖ、画
像部電位：−５５Ｖ）を現像したところ、以下の表１に
示すような結果が得られた。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１において、○は許容値内、△は許容値
に僅かに達しない程度、×は画質不良のレベルを示す。
表１によれば、現像バイアスの立ち上がり部の傾きが緩
やかになるにつれて、ソリッド濃度が低下し、しかも、
ライン画像にブラーが見られることが確認された。従っ
て、現像剤を効果的に飛翔させるには、例えばＡのよう
に、現像バイアスとして急峻な立ち上がり電圧が必要で
あることが把握される。よって、この実施例では、スイ
ッチング素子２２による前記直流電圧源２１からの現像
バイアスの立ち上がり部の傾きは急峻なものが選定され
ている（この実施例では、１０μｓ程度）。

【００２２】また、上述した構成の一成分現像装置にお
いて、現像バイアス波形（過剰バイアス付加回路２３の
出力端）を調べたところ、図５に示すような結果が得ら
れた。図５によれば、スイッチング素子２２オン動作時
に、現像バイアスの立ち上がり部開始点に過剰バイアス
成分が重畳し、現像バイアスが現像バイアス設定値Ｖs
（この実施例では−５００（Ｖ））を一時的に超えてＶ
os（現像バイアス設定値Ｖs＋過剰バイアス成分ΔＶs）
に達していることが把握される。尚、図５において、Ｖ
hは非画像部電位（−３００（Ｖ））であり、Ｖiは画像
部電位（−４５（Ｖ））である。このような現像バイア
ス過剰部Ｖosは、現像剤であるトナーのスリーブ１６か
らの遊離を容易にし、トナーのクラウド形成を促進する
働きに寄与するものと思料される。

【００２３】このような作用を確認するために、先ず、
通常環境時（この実施例では周囲雰囲気が気温２４度、
湿度２４％）において、現像バイアス設定値をＶs＝−
５００（Ｖ）、また、スイッチング素子２２の切換周波
数をｆ＝２０００（Ｈｚ）、スイッチング素子２２のオ
ン時間とオフ時間の和に対するオン時間の比をａ＝０．
４とし、過剰バイアス付加回路２３内のトランスの巻数
ＮP，ＮQを変化させることにより、現像バイアス過剰部
Ｖosを−５００（Ｖ）、−６００（Ｖ）、−７００
（Ｖ）、−８００（Ｖ）、−９００（Ｖ）、−１０００
（Ｖ）、−１１００（Ｖ）と変化させながら、ソリッド
画像及びライン画像（この実験条件では、非画像部電
位：−３００（Ｖ），画像部電位：−４６（Ｖ））を現
像したところ、表２に示すような結果が得られた。

【００２４】

【表２】

【００２５】表２において、○は許容値内であることを
示し、表２によれば、現像バイアス過剰部Ｖosが−５０
０（Ｖ）から−１０００（Ｖ）である場合、ソリッド濃
度及びラインのブラーのレベルは共に良好な状態を示し
ている。しかし、現像バイアス過剰部Ｖosが−１１００
（Ｖ）の場合には、光導電性ドラム１１上のリークが観
察され、実用としては用いることができない。従って、
通常環境時においては、現像バイアス過剰部Ｖos（Ｖ）
の最大電圧値は｜Ｖs｜≦｜Ｖos｜≦１０ｄ（但し、ｄ
（μｍ）はスリーブ１６と前記光導電性ドラム１１との
最小間隙であり、この実施例では１００μｍである）で
なければならない。

【００２６】また、このような現像バイアス過剰部Ｖos
（−５００（Ｖ）から−１０００（Ｖ））を印加した場
合において、光導電性ドラム１１上の非画像部における
トナー量を調べたところ、トナーかぶりはほとんど見ら
れなかった。

【００２７】次に、現像剤のスリーブ１６への付着力が
強くなる場合として、例えば周囲雰囲気が気温１０度、
湿度２０％（低温低湿）である場合を例に挙げ、前述と
同様な条件下で、現像バイアス過剰部Ｖosを前述と同様
に変化させながら、ソリッド画像及びライン画像（この
実験条件では、非画像部電位：−３００（Ｖ），画像部
電位：−４６（Ｖ））を現像したところ、表３に示すよ
うな結果が得られた。

【００２８】

【表３】

【００２９】表３において、○は許容値内、△は許容値
から僅かに外れたレベル、×は画質不良レベルを示す。
表３によれば、現像バイアス過剰部Ｖosが−６００
（Ｖ）から−１０００（Ｖ）である場合のみ、リソッド
濃度及びラインのブラーのレベルが共に良好な状態を示
している。尚、現像バイアス過剰部Ｖosの下限の臨海点
を調べたところ、−５５０（Ｖ）までは良好な状態を示
すことが確認された。また、現像バイアス過剰部Ｖosが
１１００（Ｖ）の場合には、光導電性ドラム１１上のリ
ークが観察され、実用としては用いることができないこ
とが確認された。従って、現像剤のスリーブ１６への付
着力が強い場合に、安定して、現像バイアス過剰部Ｖos
の効果を引き出す為には、現像バイアス過剰部Ｖos
（Ｖ）の最大電圧値は｜１．１×Ｖs｜≦｜Ｖos｜≦１
０ｄ（但し、ｄ（μｍ）はスリーブ１６と前記光導電性
ドラム１１との最小間隙であり、この実施例では１００
μｍである）、好ましくは、｜１．２×Ｖs｜≦｜Ｖos
｜≦１０ｄであることが必要である。

【００３０】また、このような現像バイアス過剰部Ｖos
（−５５０（Ｖ）から−１０００（Ｖ））を印加した場
合において、光導電性ドラム１１上の非画像部における
トナー量を調べたところ、トナーかぶりはほとんど見ら
れなかった。

【００３１】更に、周囲雰囲気を前述の低温低湿時と同
様にし、スリーブ１６と前記光導電性ドラム１１との最
小間隙ｄを１６０、２００、２５０（μｍ）に変化させ
たところ、前述したのと同様の効果が見られた。

【００３２】前述した実施例では、周囲雰囲気の変化に
よる現像剤のスリーブ１６への付着力増大の場合の効果
を示したものであるが、前述した実施例に限定されるも
のではなく、例えば非磁性一成分現像剤を用いた場合に
も同様に適用されるものであり、周囲雰囲気が変化した
としても、現像剤を現像剤担持ロールから有効に引き離
し、安定した現像性（ソリッド濃度、ラインのブラーレ
ベル）を得ることが確認された。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、直流電圧を微小周期でスイッチングした現
像バイアスを現像剤担持体に印加するタイプにおいて、
現像バイアスの立ち上がり部開始点に過剰バイアス成分
を付加することで、現像剤の現像剤担持体からの遊離を
積極的に促進させるようにしたので、現像剤の現像剤担
持体への付着力が増大するような場合においても、現像
剤を確実にクラウド状態にすることが可能になり、その
分、リソッド濃度は勿論、ライン再現性を格段に向上さ
せることができる。

【００３４】更に、過剰バイアス成分は、現像剤の現像
剤担持体からの遊離を促進する効果のみを有するため、
過剰バイアス成分によるトナーかぶりの増加はみられ
ず、また、微小周期でスイッチングした現像バイアスを
現像剤担持体に印加する現像装置の他の利点、例えば現
像バイアス発生用電源の低コスト化を防げることもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る現像装置の構成を示す説明図
である。

【図２】この発明が適用された現像装置の一実施例を
示す説明図である。

【図３】実施例に係る現像バイアス印加装置の具体例
を示す説明図である。

【図４】実施例で用いられる現像バイアスの立ち上が
り部の傾き特性を示す説明図である。

【図５】実施例で用いられる現像バイアス波形を示す
グラフ図である。

【図６】従来の直流重畳交流現像バイアス波形を示す
グラフ図である。

【図７】従来の直流現像バイアス波形を示すグラフ図
である。

【図８】従来の直流電圧を微小周期でスイッチングし
た現像バイアス波形を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１…潜像担持体，２…現像剤担持体，３…現像バイアス
印加手段，４…直流電圧源，５…スイッチング手段，６
…過剰バイアス成分付加手段，Ｇ…現像剤，Ｚ…静電潜
像，ＶB…現像バイアス，Ｖs…現像バイアス設定値，Δ
Ｖs…過剰バイアス成分

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体（１）に対向して配設される
現像剤担持体（２）を有し、この現像剤担持体（２）に
現像バイアス（ＶB）を印加することにより潜像担持体
（１）上に形成された静電潜像（Ｚ）を現像剤担持体
（２）上の現像剤（Ｇ）にて現像して可視像化する現像
装置において、現像バイアス印加手段（３）は、直流電
圧源（４）と、この直流電圧源（４）からの現像バイア
ス直流電圧を微小周期でオンオフするスイッチング手段
（５）と、このスイッチング手段（５）オン動作時の前
記現像バイアス直流電圧の立ち上がり部開始点に対し絶
対値で一時的に現像バイアス設定値（Ｖs）を超え且つ
前記現像剤（Ｇ）を現像剤担持体（２）から引き離す方
向に作用する過剰バイアス成分（ΔＶs）が付加される
過剰バイアス成分付加手段（６）とを備えたことを特徴
とする現像装置。
【請求項２】請求項１記載のものにおいて、潜像担持
体（１）と現像剤担持体（２）との最小間隙をｄ（μ
ｍ）としたとき、｜１．１×Ｖs｜≦｜Ｖs＋ΔＶs｜≦
１０ｄ（単位：ボルト）を満足することを特徴とする現
像装置。