JP3405089B2 - 現像装置 - Google Patents

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、複写機やプリン
ター等の画像形成装置において、像担持体に形成された
静電潜像を現像するのに使用する現像装置に係り、特
に、現像剤担持体の表面に現像剤を保持させ、この現像
剤担持体により現像剤を像担持体と対向する現像領域に
搬送させると共に、現像剤担持体と像担持体との間に交
流電界を作用させて現像を行なう現像装置において、こ
の交流電界を作用させる条件を改良した点に特徴を有す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、複写機やプリンター等の画像
形成装置において、像担持体に形成された静電潜像を現
像するのに様々な現像装置が使用されていた。 【０００３】ここで、このような現像装置の１つとし
て、図１に示すように、像担持体１と対向するようにし
て、内周側にマグネットローラ１１ａが設けられた円筒
状の現像剤担持体１１を装置本体１０に配し、この現像
剤担持体１１の表面に装置本体１０内に収容された現像
剤２をバケットローラ等の現像剤供給部材１２によって
供給し、この現像剤２をマグネットローラ１１ａの磁気
力によって現像剤担持体１１の表面に保持させ、この状
態で現像剤担持体１１の回転により現像剤２を搬送さ
せ、現像剤担持体１１と像担持体１とが対向する現像領
域に搬送される現像剤２の量を規制部材１３によって規
制した後、この現像剤２を現像領域に導いて像担持体１
に形成された静電潜像を現像するようにしたものが存在
した。 【０００４】また、上記のような現像装置において、像
担持体１に形成された静電潜像を効率よく現像すると共
に、像担持体１に形成されたトナー像が現像剤２の磁気
ブラシによって掻き取られたりするのを防止するため、
図１に示すように、現像剤担持体１１に対して直流電源
１４と交流電源１５とから直流電圧と交流電圧とを重畳
させて印加し、現像剤担持体１１と像担持体１とが対向
する現像領域に直流電界に交流電界が重畳された電界を
作用させて現像するようにしたものが開発された。 【０００５】しかし、このように現像剤担持体１１と像
担持体１とが対向する現像領域に直流電界に交流電界が
重畳された電界を作用させて現像を行ない、中間調の画
像を得るようにした場合、中間調の画像に対応する像担
持体１の表面電位の部分において、この表面電位の変化
に対する画像濃度の変化が大きく、良好なハーフトーン
の画像が得られないという問題があり、また形成された
画像のきめも必ずしも十分なものではなかった。 【０００６】このため、近年においては、特公平２−１
４７０６号公報に示されるように、現像剤担持体と像担
持体との間に交流電界を形成する第１期間（作用期間）
と、交流電界の形成を休止する第２期間（休止期間）と
を交互に繰り返すようにし、第１期間の交流電界の最終
成分が常に現像剤を現像剤担持体側に引き戻す電界成分
になるようにして現像を行なうようにしたものが提案さ
れた。 【０００７】しかし、このように第１期間の交流電界の
最終成分が常に現像剤を現像剤担持体側に引き戻す電界
成分になるようにした場合、現像剤が常に像担持体側か
ら現像剤担持体側に引き戻される状態で交流電界が休止
して第２期間に入り、この第２期間においても引き続い
て現像剤が現像剤担持体側に引き戻されるようになり、
次に交流電界を作用させて現像を行なうようにした場合
であっても、現像剤が十分に像担持体に供給されず、形
成される画像の濃度が低下するという問題があると共
に、形成された画像におけるきめを向上させることはで
きなかった。 【０００８】一方、上記の場合とは逆に、第１期間の交
流電界における最終成分が常に現像剤を現像剤担持体か
ら像担持体に供給する電界成分になるようにした場合、
現像剤が常に像担持体に供給される状態で交流電界が休
止して第２期間に入り、この第２期間においても引き続
いて現像剤が像担持体に供給されるようになり、次に交
流電界を作用させて現像を行なった場合に、現像剤が過
剰に像担持体に供給されて、形成される画像にカブリが
発生する等の問題があった。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、現像剤担
持体の表面に現像剤を保持させ、この現像剤担持体によ
り現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送させると
共に、現像剤担持体と像担持体との間に交流電界を作用
させて現像を行なうようにした現像装置における上記の
ような様々な問題を解決することを課題とするものであ
る。 【００１０】そして、この発明における現像装置におい
ては、上記のように現像剤担持体と像担持体とが対向す
る現像領域に交流電界を作用させて現像を行なうにあた
り、交流電界を作用させない休止期間を設けて、良好な
ハーフトーンの画像が得られるようにすると共に、交流
電界を作用させない休止期間において、現像剤が常に現
像剤担持体側に戻されて形成される画像の濃度が低下し
たり、逆に現像剤が常に像担持体側に送られて形成され
る画像にカブリが発生するということがなく、適切な画
像濃度を有する画像が安定して得られるようにすると共
に、形成された画像におけるきめを向上させることを課
題とするものである。 【００１１】ここで、上記のように現像剤担持体と像担
持体とが対向する現像領域に交流電界を作用させて現像
を行なうにあたり、交流電界を作用させない休止期間を
設けた場合に、現像剤が十分に供給されなくなって形成
される画像の濃度が低下したり、逆に現像剤が過剰に供
給されて形成される画像にカブリが発生するのを防止す
るため、現像剤担持体と像担持体との間に作用させる直
流電界の強度を変化させ、例えば、反転現像を行なう場
合には、作用させる直流電界を弱くして現像剤が像担持
体に供給されやすくし、形成される画像の濃度を高めた
り、逆に直流電界を強くして現像剤が現像剤担持体に回
収されやすくし、形成される画像にカブリが発生するの
を防止する等の方法が考えられた。 【００１２】しかし、上記のように作用させる直流電界
を弱くして、現像剤が像担持体に供給されやすくした場
合には、現像電界がその分だけ高くなり、リークが発生
しやすくなる一方、作用させる直流電界を強くして、現
像剤が現像剤担持体に回収されやすくした場合には、回
収電界が高くなって現像剤中におけるキャリアが像担持
体に付着したりする等の問題があった。 【００１３】そこで、本発明者は作用させる直流電界を
変化させずに上記のような問題を解決するためさらに研
究を重ね、この発明を完成するに至ったのである。 【００１４】 【課題を解決するための手段】この発明における現像装
置においては、上記のような課題を解決するため、現像
剤担持体の表面に現像剤を保持させ、この現像剤担持体
により現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送させ
ると共に、現像剤担持体と像担持体との間に現像剤を現
像剤担持体側に引き戻す電界成分と現像剤を現像剤担持
体側から像担持体に供給する電界成分とからなる交流電
界を作用させる作用期間と、交流電界を作用させない休
止期間とを交互に繰り返して現像を行なう現像装置にお
いて、１の作用期間における交流電界の最初と最後の電
界の方向を逆にすると共に、上記の休止期間を経過した
後の次の作用期間における交流電界の最初の電界の方向
を先の作用期間における最後の電界の方向と同方向にな
るように交流電界を作用させ、１の作用期間の長さを１
の休止期間の長さの２／３倍以上になるようにしたので
ある。 【００１５】そして、この発明における現像装置のよう
に、現像剤担持体と像担持体との間に現像剤を現像剤担
持体側に引き戻す電界成分と現像剤を現像剤担持体側か
ら像担持体に供給する電界成分とからなる交流電界を作
用させる作用期間と、交流電界を作用させない休止期間
とを交互に繰り返して現像を行なうにあたり、１の作用
期間における交流電界の最初と最後の電界の方向を逆に
すると共に、休止期間を介した次の作用期間における交
流電界の最初の電界の方向を先の作用期間における最後
の電界の方向と同方向になるようにして交流電界を作用
させると、１の休止期間の前後における電界の方向と、
次の休止期間の前後における電界の方向とが逆になると
共に、作用期間の最後における電界の方向が休止期間毎
に変化し、現像剤が現像剤担持体側に戻される状態で交
流電界が作用されなくなったり、現像剤が像担持体側に
送られる状態で交流電界が作用されなくなったりする。 【００１６】このため、この発明の現像装置において
は、従来のように、常に現像剤が現像剤担持体側に回収
される状態で交流電界が作用されなくなって、形成され
る画像の濃度が低下したり、逆に常に現像剤が像担持体
側に送られる状態で交流電界が作用されなくなって、過
剰の現像剤が像担持体に供給されて形成される画像にカ
ブリが発生するということがなく、また作用期間の長さ
を休止期間の長さに対して２／３倍以上にしているた
め、交流電界が作用して現像が行なわれる期間が長くな
り、適切な画像濃度を有する画像が得られると共に、中
間調の再現にも優れた画像が得られるようになる。 【００１７】さらに、この発明の現像装置において、作
用期間の最後の電界の方向が現像剤を像担持体側に送る
状態で休止期間になった場合、作用期間における交流電
界の作用によりパウダークラウド状態になった現像剤が
像担持体側に送られ、像担持体側の位置において現像剤
がパウダークラウド状態になり、この休止期間が経過し
た後の次の作用期間において、交流電界の最初の電界と
して、先の作用期間における最後の電界と同じ現像剤を
像担持体側に送る方向の電界が作用するため、像担持体
側の位置においてパウダークラウド状態になった現像剤
が像担持体に供給されるようになり、きめの細かな良好
な画像が得られるようになる。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態におけ
る現像装置について具体的に説明する。 【００１９】ここで、この発明の実施形態における現像
装置も、前記の図１に示した現像装置と同様に、像担持
体１と対向するようにして、内周側にマグネットローラ
１１ａが設けられた円筒状の現像剤担持体１１を装置本
体１０に設け、この現像剤担持体１１の表面に装置本体
１０内に収容された現像剤２をバケットローラ等の現像
剤供給部材１２によって供給し、この現像剤２をマグネ
ットローラ１１ａの磁気力によって現像剤担持体１１の
表面に保持させ、この状態で現像剤担持体１１の回転に
より現像剤２を搬送させ、現像剤担持体１１と像担持体
１とが対向する現像領域に搬送される現像剤２の量を規
制部材１３によって規制した後、この現像剤２を現像領
域に導いて像担持体１に形成された静電潜像を現像する
ようになっている。 【００２０】また、この実施形態の現像装置において
も、現像剤担持体１１に対して直流電源１４及び交流電
源１５から直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を印加
し、現像剤担持体１１と像担持体１とが対向する現像領
域に、直流電界に交流電界が重畳された電界を作用させ
て現像を行なうようにしている。 【００２１】そして、この実施形態における現像装置に
おいては、現像剤担持体１１に対して直流電源１４と交
流電源１５から直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を
印加させて、現像剤担持体１１と像担持体１とが対向す
る現像領域に、直流電界に交流電界が重畳された電界を
作用させるにあたり、交流電界を作用させる作用期間Ｔ
と、交流電界を作用させない休止期間ｔとを交互に繰り
返すようにし、１の作用期間Ｔにおける交流電界の最初
と最後の電界の方向を逆方向にすると共に、休止期間ｔ
を経過した後の次の作用期間Ｔにおける交流電界の最初
の電界の方向を先の作用期間Ｔにおける最後の電界の方
向と同方向にして交流電界を作用させると共に、作用期
間Ｔの長さが休止期間ｔの長さに対して２／３倍以上に
なるようにしたのである。 【００２２】次に、上記の実施形態における現像装置に
おいて、現像剤担持体１１と像担持体１とが対向する現
像領域に作用させる交流電界を変化させた実施例１〜３
の現像装置と比較例１〜４の現像装置とを比較し、この
発明の実施例に係る現像装置によると良好な画像が得ら
れることを明らかにする。 【００２３】ここで、実施例１〜３及び比較例１〜４の
各現像装置において現像を行なうにあたっては、現像剤
として、平均粒径が３５μｍのバンイダー型キャリアと
平均粒径が８μｍのトナーとをトナー濃度が１３重量％
になるように混合させたものを用いるようにした。 【００２４】そして、像担持体１を帯電させるにあた
り、その初期表面電位Ｖｏが−４５０Ｖになるように
し、現像領域において像担持体１と現像剤担持体１１と
が対向する間隔Ｄｓを０．３５ｍｍ、装置のシステム速
度を１６５ｍｍ／ｓ、像担持体１の回転速度（ｖ₁ ）に
対する現像剤担持体１１の回転速度（ｖ₂ ）の比θ（＝
ｖ₂ ／ｖ₁ ）を１．８、現像剤担持体１１によって搬送
される現像剤の量を４．８ｍｇ／ｃｍ² に設定し、上記
の直流電源１４から−３５０Ｖの直流電圧（Ｖｄ）を印
加させると共に、上記の交流電源１５からピークピーク
値（Ｖｐｐ）が１．６ｋＶでそれぞれ異なった波形の交
流電圧を印加させて、直流電界に交流電界が重畳された
電界を作用させるようにした。 【００２５】ここで、実施例１においては、交流電源１
５から交流電圧を印加させるにあたり、図２に示すよう
に、１の作用期間Ｔにおいてパルス幅が０．１６ｍｓで
電圧の極性が逆になった一対の電圧を作用させて、この
作用期間Ｔにおける最初と最後の電界の方向が逆方向に
なるようにし、その後、交流電界が作用されない休止期
間ｔを０．３３ｍｓ設け、この休止期間ｔの後における
次の作用期間Ｔにおいては、最初の電界の方向が先の作
用期間Ｔにおける最後の電界の方向と同方向になるよう
に、先の作用期間Ｔの交流電圧とは電圧の方向が逆にな
った交流電圧を作用させるようにした。なお、この場
合、１の作用期間Ｔの長さは１の休止期間ｔの長さの２
／３倍以上になっている。 【００２６】また、実施例２においては、図３に示すよ
うに、パルス幅が０．１６ｍｓで電圧の極性が逆になっ
た二対の電圧を作用させて、この作用期間Ｔにおける最
初と最後の電界の方向が逆方向になるようにし、その
後、交流電界が作用されない休止期間ｔを０．３３ｍｓ
設け、この休止期間ｔの後における次の作用期間Ｔにお
いては、最初の電界の方向が先の作用期間Ｔにおける最
後の電界の方向と同方向になるように、先の作用期間Ｔ
の交流電圧とは電圧の方向が逆になった交流電圧を作用
させるようにした。なお、この場合も、１の作用期間Ｔ
の長さは１の休止期間ｔの長さの２／３倍以上になって
いる。 【００２７】また、実施例３においては、図４に示すよ
うに、パルス幅が０．１６ｍｓで電圧の極性が逆になっ
た二対の電圧を作用させて、この作用期間Ｔにおける最
初と最後の電界の方向が逆方向になるようにし、その
後、交流電界が作用されない休止期間ｔを１．０ｍｓ設
け、この休止期間ｔの後における次の作用期間Ｔにおい
ては、最初の電界の方向が先の作用期間Ｔにおける最後
の電界の方向と同方向になるように、先の作用期間Ｔの
交流電圧とは電圧の方向が逆になった交流電圧を作用さ
せるようにした。なお、この場合も、１の作用期間Ｔの
長さは１の休止期間ｔの長さの２／３倍以上になってい
る。 【００２８】一方、比較例１においては、図５に示すよ
うに、パルス幅が０．１６ｍｓの交流電圧を連続して作
用させるようにした。 【００２９】また、比較例２においては、図６に示すよ
うに、作用期間Ｔにおいてパルス幅が０．１６ｍｓで電
圧の極性が逆になった一対の電圧を作用させ、その後、
交流電界が作用されない休止期間ｔを０．３３ｍｓ設
け、この休止期間ｔの前における電圧により作用する電
界の方向が、常に現像剤を像担持体側に送る方向になる
ようにした。 【００３０】また、比較例３においては、図７に示すよ
うに、作用期間Ｔにおいてパルス幅が０．１６ｍｓで電
圧の極性が逆になった一対の電圧を作用させ、その後、
交流電界が作用されない休止期間ｔを０．３３ｍｓ設
け、この休止期間ｔの前における電圧により作用する電
界の方向が、常に現像剤を現像剤担持体側に戻す方向に
なるようにした。 【００３１】また、比較例４においては、図８に示すよ
うに、１の作用期間Ｔにおいてパルス幅が０．１６ｍｓ
で電圧の極性が逆になった一対の電圧を作用させて、こ
の作用期間Ｔにおける最初と最後の電界の方向が逆方向
になるようにし、その後、交流電界が作用されない休止
期間ｔを０．６６ｍｓにして、上記の作用期間Ｔの長さ
がこの休止期間ｔの長さの２／３倍未満になるようにし
た。そして、この休止期間ｔの後における次の作用期間
Ｔにおいては、最初の電界の方向が先の作用期間Ｔにお
ける最後の電界の方向と同方向になるように、先の作用
期間Ｔの交流電圧とは電圧の方向が逆になった交流電圧
を作用させるようにした。 【００３２】そして、実施例１〜３及び比較例１〜４に
おける各現像装置にそれぞれ上記のような交流電圧を作
用させて反転現像を行ない、像担持体１において露光さ
れた画像部の表面電位（Ｖｉ）と上記の直流電源１４及
び交流電源１５から印加された電圧の平均値（Ｖｂ）と
の差ΔＶ（＝Ｖｉ−Ｖｂ）と、得られた画像における透
過濃度（ＴＤ）との関係を調べ、その結果を図９に示し
た。 【００３３】この結果、交流電界を作用させない休止期
間ｔを設けずに、交流電界を連続して作用させるように
した比較例１の現像装置においては、ΔＶの中間部分に
おいて、このΔＶの変化に伴う透過濃度（ＴＤ）の変化
が非常に激しく、中間調の画像の再現が困難であった。 【００３４】また、休止期間ｔの前に常に現像剤を像担
持体側に送る方向の電界が作用する比較例２の現像装置
においては、現像剤が像担持体に供給され過ぎて、形成
される画像にカブリが発生する一方、休止期間ｔの前に
常に現像剤を現像剤担持体側に戻す方向の電界が作用す
る比較例３の現像装置においては、逆に像担持体に供給
される現像剤の量が少なくなって、十分な画像濃度を有
する画像が得られなかった。 【００３５】また、比較例４の現像装置においては、交
流電界が作用する作用期間Ｔの長さが、交流電界が作用
しない休止期間ｔの長さの２／３倍未満と短く、交流電
界が作用して現像が行なわれる期間が短いため、上記の
比較例３の現像装置ほどではないが、像担持体に供給さ
れる現像剤の量が少なくなり、上記のΔＶの値が３００
Ｖの場合においても透過濃度（ＴＤ）が１．１未満にな
り、十分な画像濃度を有する画像が得られなかった。 【００３６】これに対して、上記の実施例１〜３の各現
像装置においては、比較例１のものに比べて、ΔＶの変
化に対する透過濃度（ＴＤ）の変化が直線的になると共
に、ΔＶの中間部分における透過濃度（ＴＤ）の変化が
少なく、中間調の再現に優れた画像が得られるようにな
ると共に、形成される画像にカブリが発生するというこ
ともなく、またΔＶの値が３００Ｖの場合、透過濃度
（ＴＤ）が１．１以上になった適切な画像濃度を有する
画像が得られるようになった。 【００３７】次に、上記の実施例１の現像装置と比較例
１の現像装置を用いて、平均の画像濃度（ＩＤ）が０．
４になったハーフトーンの画像を形成し、各画像につい
て、それぞれ５μｍ毎に１０μｍ×１００μｍの面積の
部分における画像濃度を測定し、それぞれのハーフトー
ンの画像における標準偏差を求めて、画像濃度のばらつ
きを調べた。なお、上記の画像濃度の測定には、マイク
ロデンシトメータ（阿部設計社製：２４０５型）を用い
た。 【００３８】この結果、実施例１の現像装置を用いて得
たハーフトーンの画像における標準偏差は０．０４７０
であったのに対して、比較例１の現像装置を用いて得た
ハーフトーンの画像における標準偏差は０．０５１１で
あり、実施例１の現像装置を用いて得たハーフトーンの
画像の方が画像濃度のばらつきが少なく、きめの細かな
画像が得られた。 【００３９】 【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
現像装置においては、現像剤担持体と像担持体との間に
現像剤を現像剤担持体側に引き戻す電界成分と現像剤を
現像剤担持体側から像担持体に供給する電界成分とから
なる交流電界を作用させる作用期間と、交流電界を作用
させない休止期間とを交互に繰り返して現像を行なうよ
うにしたため、中間調の再現に優れた画像が得られるよ
うになった。 【００４０】また、この発明における現像装置において
は、１の作用期間における交流電界の最初と最後の電界
の方向が逆になるようにすると共に、休止期間を経過し
た後の次の作用期間における交流電界の最初の電界の方
向が、先の作用期間における最後の電界の方向と同方向
になるようにしたため、１の休止期間の前後における電
界の方向と、次の休止期間の前後における電界の方向と
が逆になり、作用期間の最後における電界の方向が休止
期間毎に変化し、常に現像剤が現像剤担持体側に回収さ
れる状態で交流電界が作用されなくなって、形成される
画像の濃度が低下したり、逆に常に現像剤が像担持体側
に送られる状態で交流電界が作用されなくなって、過剰
の現像剤が像担持体に供給されて形成される画像にカブ
リが発生するということがなく、適切な濃度を有すると
共に、きめが細かな良好な画像が得られるようになっ
た。 【００４１】さらに、この発明における現像装置におい
ては、上記の１の作用期間の長さが１の休止期間の長さ
に対して２／３倍以上にになるようにしているため、交
流電界が作用して現像が行なわれる期間が長くなって、
十分な画像濃度を有する画像が得られるようになった。

【図面の簡単な説明】 【図１】現像装置の概略説明図である。 【図２】この発明の実施例１における現像装置におい
て、交流電源から現像剤担持体に印加する交流電圧の状
態を示した図である。 【図３】この発明の実施例２における現像装置におい
て、交流電源から現像剤担持体に印加する交流電圧の状
態を示した図である。 【図４】この発明の実施例３における現像装置におい
て、交流電源から現像剤担持体に印加する交流電圧の状
態を示した図である。 【図５】比較例１の現像装置において、交流電源から現
像剤担持体に印加する交流電圧の状態を示した図であ
る。 【図６】比較例２の現像装置において、交流電源から現
像剤担持体に印加する交流電圧の状態を示した図であ
る。 【図７】比較例３の現像装置において、交流電源から現
像剤担持体に印加する交流電圧の状態を示した図であ
る。 【図８】比較例４の現像装置において、交流電源から現
像剤担持体に印加する交流電圧の状態を示した図であ
る。 【図９】実施例１，２及び比較例１〜４の各現像装置に
より反転現像を行なった場合において、像担持体におい
て露光された画像部の表面電位（Ｖｉ）と直流電源及び
交流電源から印加された電圧の平均値（Ｖｂ）との差Δ
Ｖ（＝Ｖｉ−Ｖｂ）と、得られた画像における透過濃度
（ＴＤ）との関係を示した図である。 【符号の説明】 １ 像担持体 ２ 現像剤 １１ 現像剤担持体 １４ 直流電源 １５ 交流電源 Ｔ 作用期間 ｔ 休止期間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−311497（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−160725（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−318575（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15991（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 (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 現像剤担持体の表面に現像剤を保持さ
   せ、この現像剤担持体により現像剤を像担持体と対向す
   る現像領域に搬送させると共に、現像剤担持体と像担持
   体との間に現像剤を現像剤担持体側に引き戻す電界成分
   と現像剤を現像剤担持体側から像担持体に供給する電界
   成分とからなる交流電界を作用させる作用期間と、交流
   電界を作用させない休止期間とを交互に繰り返して現像
   を行なう現像装置において、１の作用期間における交流
   電界の最初と最後の電界の方向を逆にすると共に、上記
   の休止期間を経過した後の次の作用期間における交流電
   界の最初の電界の方向を、先の作用期間における最後の
   電界の方向と同方向になるように交流電界を作用させ、
   １の作用期間の長さを１の休止期間の長さの２／３倍以
   上になるようにしたことを特徴とする現像装置。