JPH0261669A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は現像装置に関し、特に−様帯電された像担持体
に画像情報に従った露光を行うことで静電潜像を形成し
露光された部分を像担持体の帯電極性と同極性の現像剤
あるいは現像液によって顕像化する現像プロセスを持つ
画像形成装置における現像装置に関する。

〔従来の技術〕

画像形成装置において像担持体上の静電潜像を顕像化す
る現像方法としては、複写機で一般に用いられている静
電潜像の表面電位が現像バイアス電位より高い電位とな
っている露光されなかった部分（非露光部）を像担持体
の帯電極性とは反対極性の現像剤あるいは現像液によっ
て現像する正規現像と、光プリンタでよく用いられてい
る静電潜像の表面電位が現像バイアス電位より低い電位
となっている露光された部分（露光部）を像担持体の帯
電極性と同極性の現像剤あるいは現像液によって現像す
る反転現像とがある。

反転現像では、第４図に示すように、現像バイアス電位
と像担持体上の露光部電位との差が画像濃度に比例する
現像コントラスト電圧となり、現像コントラスト電圧を
広くとることで画像濃度は濃くなることになる。現像コ
ントラスト電圧の設定は、要求画像濃度に対しても、さ
らには線幅の規定においても重要となる。

従来、反転現像を行う現像プロセスを有する画像形成装
置では、現像コントラスト電圧の設定は像担持体の帯電
位に対して露光エネルギーと現像バイアス電位とをコン
トロールすることによって決定されており、露光エネル
ギーを一定として現像バイアス電位をユーザあるいは規
格仕様によって一定値にする方法、または逆に現像バイ
アス電位を一定として露光エネルギーを調整する方法が
一般にとられていた。

しかし、−様帯電された像担持体の一定エネルギー露光
に対しての電位減衰、つまり像担持体の感度として表現
されるものは、第５図（ａｌおよび（ｂｌに示すように
バラツキがある。すなわち、同一の露光エネルギーを与
えても高感度像担持体と低感度像担持体とでは露光部電
位が大きく異なってくることになり、この結果、同一の
現像バイアス電位を印加しても現像コントラスト電圧が
大きく異なってくることになる。

また、像担持体の感度は感光体温度の変化によっても変
化する特性をもっている０例えば、第７図に示すように
、使用定格温度２２．５°Ｃで１．０μＪ　／　ｃ　ｍ
　”の感度を有する像担持体であっても、使用温度５＠
Ｃでは１．２＃Ｊ／ｃｍ”の感度を呈し、使用温度４０
＠Ｃでは０．８μＪ／Ｃｍ”の感度を呈するように感度
が変化する。

これまでの解像度が比較的低い画像形成装置や文字、線
画等を主に描く画像形成装置においては、像担持体の感
度のバラツキや温度変化による感度変化の影響は出力画
像上の大きな問題とはなっていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、近年、画像形成装置に対して、出版物、軽印
刷物としての高画質の画像出力が要求されたり、階調画
像の出力が要求されたりするようになってきており、こ
れに伴い像担持体の感度のバラツキや温度変化による感
度変化に起因する画像変化が問題となるようになってき
た。すなわち、反転現像を行う現像プロセスを有する画
像形成装置では、一定の露光エネルギーかつ一定の現像
バイアス電位で現像を行った場合には、安定した階調再
現が行えなくなってしまい、また細線の出力が不安定と
なってしまうという問題点がある。

像担持体の感度のバラツキは製造時にどうしても生じて
しまうものであるが、あまりに厳格に感度レベルを設定
することは、像担持体の量産性またはメンテナンス時の
交換性の悪さを招来し、ひいてはコストアップにつなが
ることになる。

また、像担持体の感光体温度の変化による感度変化は像
担持体の材料特性上どうしてもなくすことはできず、こ
れをなくすことは材料の特性改善を待つほどのもので他
の特性も変化することが考えられ、現時点で得られてい
る特性において像担持体を使用することがランニングコ
ストをも含めて妥当であると考えられる。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、像担持体の感度のバ
ラツキや感光体温度の変化による感度変化に対しても安
定した階調画像出力および細線出力を可能とするための
現像装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の現像装置は、−様に帯電された像担持体に画像
情報に従った露光により静電潜像を形成し露光された部
分を顕像化する現像プロセスを有する画像形成装置にお
いて、現像バイアス電位を像担持体の感度レベルに応じ
て複数段階にレヘル分けして切り替えることができる現
像バイアスレベル切替え手段と、この現像バイアスレベ
ル切替え手段により切り替えられた各現像バイアスレベ
ルで像担持体の感光体温度に応じて現像バイアス電位を
変化させる対温度制御手段とを備えることを特徴とする
。

〔作用〕 本発明の現像装置では、像担持体の所定の感光体温度に
おける感度レベルをあらかじめ測定して像担持体の使用
に当たりその像担持体の感度レベルに応じて現像バイア
スレベルをステップ状に切り替えるようにしておき、さ
らに各現像バイアスレベルにおいても像担持体の感光体
温度に応じて現像バイアス電位を変化させるようにして
、−様帯電された像担持体への露光エネルギーを一定と
して同一のパターン露光を行った場合に、像担持体の感
度レベルや感光体温度による感度の変化によって静電潜
像の露光部電位が異なっていても、現像コントラスト電
圧を安定してほぼ一定に保つことができる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例の現像装置が配設された画
像形成装置の構成を示す図である。この画像形成装置は
、矢印方向に回転する像担持体としての感光ドラム１と
、感光ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電極２と、
感光ドラム１の表面にレーザビームを照射して静電潜像
を形成させる光学系３と、感光ドラムｌ上に形成された
静電潜像を現像剤または現像液（以下、両者を総称して
現像剤という）像として顕像化させる本実施例の現像装
置４と、感光ドラム１上の現像剤像を記録媒体である用
紙９に転写させる転写極５と、感光ドラムｌの表面に残
留した現像剤を除去するクリーナ６と、感光ドラム１の
表面の残留電荷を除電する除電ランプ７と、用紙９上に
転写された現像剤像を定着させる定着器８とから、その
主要部が構成されている。

このように構成された画像形成装置では、感光ドラム１
が帯電極２によって一様に帯電され、光学系３によって
画像情報に従って露光強度を変化させた露光により静電
潜像を形成され、現像装置４によって現像剤により静電
潜像が現像されて顕像化される。感光ドラム１上に顕像
化された現像剤像は、転写極５によって用紙９に転写さ
れ、定着器８によって定着像となって出力される。一方
、感光ドラム１は、クリーナ６によって転写しきれなか
った現像剤を取り除かれ、さらに除電ランプ７によって
除電されて、再び帯電器２へと進み、次のサイクルに移
る。

ところで、本実施例の現像装置４では、感光ドラム１上
の表面電位が低下した露光部に感光ドラム１の帯電極性
と同極性の現像剤を付着させる反転現像が行われるよう
になっており、この際、現像装置４には現像バイアス電
位が印加されるようになっている。

詳しくは、一端（負極）が接地された現像バイアス用電
源１０が設けられており、現像バイアス用電ＳｔＯは他
端（正極）が複数の抵抗１１８〜ｌｉｄの直列接続の一
端に接続されている。抵抗１１ａ〜１１ｄの両端および
接続点は、現像バイアス用電源１０の電源電圧を感光ド
ラム１の感度レベルに応じて分圧する現像バイアスレベ
ル■〜■となっていて、対温度制御部１２８〜１２ｅに
それぞれ接続されている。対温度制御部１２ａ〜１２４
１は、感光ドラムｌの表面温度（感光体温度）を検出す
るサーミスタ等でなる温度検知部１３に接続されており
、感光ドラムｌの感光体温度に応じて出力電圧である現
像バイアス電位を変化させるようになっている。また、
対温度制御部１２ａ−１２８の出力端は切替えスイッチ
１４の切替え接点端子に接続されており、切替えスイッ
チ１４の固定接点端子は現像装置４のマグネットローラ
４ａに接続されている。なお、感光ドラム１の軸１ａは
接地されている。

感光ドラム１の感度は、仕様中心感度に対して通常±２
０％程度の変動があり、例えば半減露光量で１μＪ／ｃ
ｍ”という仕様中心感度に対して０．８〜１．２μＪ／
ｃｍ”の感度変化がある。このとき、初期帯電位７００
Ｖに対して１μＪ　／　ｃｍ２相当の露光エネルギーが
露光されたところは１＃Ｊ／ｃｍ”感度の感光ドラム１
では３５０Ｖとなるが、１．２μＪ／ｃｍ”感度の感光
ドラムｌでは３９０Ｖとなり、逆に０．８μＪ／ｃｍ”
感度の感光ドラムｌでは３１０Ｖとなる（これらの電圧
値は実験的に得られる）、感光ドラム１の感度変化にか
かわらず現像コントラスト電圧を同一とするためには、
低感度像担持体である１、２μＪ／ｃｍ”感度の感光ド
ラムエないし高怒度像担持体である０、８μＪ／ａｍ”
感度の感光ドラムｌの範囲で現像バイアス電位を変化さ
せる必要があり、本例では現像バイアス電位を８０（＝
３９Ｏ−３１０）Ｖの範囲で変化させる必要がある。

本発明者は、種々の実験の結果、仕様中心感度に対して
±２０％程度の感度変化があっても５〜６段階で感光ド
ラム１の感度をレベル分けして現像バイアス電位を変化
させれば、はぼ同一の画像出力が得られることを見出し
た。

このため、本実施例の現像装置４では、第６図に示すよ
うに、感光ドラム１の交換時に、切替えスイッチ１４に
よって、感光ドラム１の感度レヘルが１．２０〜１．１
２．ｃｒＪ／ｃｍ！の場合には３８２Ｖの現像バイアス
レヘル■に、１．１２〜１．０４１Ｊ／ｃｍ”の場合に
は３６６ｖの現像バイアスレベル■に、１．０４〜０．
９６μＪ　／　ｃｍ２の場合には３５０ｖの現像バイア
スレベル■に、０．９６〜０．８ＥＩＬＩＪ／ｃｍ”の
場合には３３４ｖの現像バイアスレベル■に、０．８８
〜０．８０．ｃ＋Ｊ／ａｍ”　（７）場合には３１８Ｖ
（７１現像バイアスレベル■にそれぞれ切り替えるよう
にしている。なお、各現像バイアスレベル■〜■として
上記各電圧値が得られるように、現像バイアス用電源１
０の電源電圧ならびに抵抗１１ａ＝１１ｄの抵抗値が設
定されることはいうまでもない。

一方、感光ドラムｌが使用される環境温度としては５〜
４０°Ｃが一般的であるが、この間の温度変化によって
も感光ドラムｌの感度はやはり±２０％程度変化するも
のである。このことは、各現像バイアスレベル■〜■に
おいても、感光ドラム１の感度が感光体温度の変化によ
って変化することを意味する。そこで、本実施例の現像
装置４では、各現像バイアスレベル■〜■においても現
像バイアス電位が感光ドラム１の感光体温度の変化に合
わせて変化するように、複数の対温度制御部１２ａ〜１
２ｅが各現像バイアスレベルΦ〜■毎に設けられている
。なお、切替えスイッチ１４において、現像バイアス電
位を切り替える基となる感光ドラムｌの感度は、例えば
使用定格温度２２．５”Ｃでの感度であり、感光ドラム
１の規格仕様の中で規定されているものである。

一般に、感光ドラム１の感光体温度が高くなればなるほ
ど感光ドラム１の感度がよくなるため、各対温度制御部
１２ａ−１２ｅでは、高温域で現像バイアス電位が低く
、低温域で現像バイアス電位が高くなるような制御が行
われる。具体的には、第７図に示すように、１．０μＪ
／ｃｍ”感度の感光ドラム１の感光体温度の変化はほぼ
直線近領されるので、各対温度制御部１２８〜１２ｅは
、感光ドラム１の感光体温度の変化にかかわらず現像コ
ントラスト電圧を同一とするために、温度検知部１３か
らの温度検出値に応答して現像バイアス電位を例えば第
８図に示すように変化させる。第８図は、切替えスイッ
チ１４によって選択された現像バイアスレベル■に対し
て変化させる場合を例示したものであるが、他の現像バ
イアスレベル■、■、■および■の感光ドラムｌに対し
ても同様に、感光ドラム１の感光体温度の変化による感
度変化に対応して対温度制御部１２ａ〜１２ｅにおいて
現像バイアス電位の補正が行われる。

このようにして、感光ドラムｌの感度レベルおよび感光
体温度に応じて現像バイアス電位が調整され、調整され
た現像バイアス電位が現像装Ｎ４のマグネットローラ４
ａに印加されるので、現像装置４と感光ドラム１との間
で現像バイアス電位が掛けられ、露光部電位が感光ドラ
ムｌの感度レベルおよび感光体温度に応じて変化してい
ても、現像コントラスト電圧をほぼ一定とすることがで
きる。この結果、階調再現や細線再現において安定した
画像出力が得られる。

ところで、対温度制御部１２ａ−１２ｅの構成に当たり
、各現像バイアスレベル■〜■での感光体温度の変化に
よる感度変化の傾きがほぼ同一としてみなせ、また出力
画像上の問題がない場合には、第１図に示した実施例の
現像装置４は第２図に示すように簡略化することもでき
る。すなわち、温度検知部１３に接続された１つの対温
度制御部１２を現像バイアス川霧＃１０の他端（正極）
と現像バイアスレベル■との間に介挿し、現像バイアス
レベル■〜■を切替えスイッチ１４の切替え接点端子に
それぞれ接続するようにしてもよい、この構成は、基本
的な温度補正傾きに対して各現像バイアスレベルΦ〜■
における差分を上乗せてい（、あるいは差し引いていく
ような構成である。このように構成しても、第１図に示
した実施例の場合と同様の作用および効果が得られるこ
とはいうまでもない。

さらに、第３図に示すように、現像バイアス用電源ｌＯ
に出力調整用のコントロール端子がついている場合には
、コントロール端子の入力と出力電位との関係をあらか
じめ測定して設定しておき、この関係を基にコントロー
ル端子に感光ドラム１の感度レベルおよび感光体温度に
対応した設定値を入力してやることでも、本発明を実施
することがてきる。すなわち、温度検出部１３に接続さ
れ、レベル切替え手段１６からレベル切替え信号を入力
している対レベル・対温度制御部１５の制御出力を現像
バイアス用電源ｌＯのコントロール端子に入力して現像
バイアス電位を直接変化させて現像装置４のマグネット
ローラ４ａに印加するようにしてもよい。この場合には
、マイクロコンピュータを対レベル・対温度制御部１５
として使用して現像バイアス電位を制御することも可能
である。

また、感光ドラムｌの感光体温度の検出にあたっては、
感光ドラムｌの表面、あるいは感光ドラム１の軸１ａ等
に温度センサ等でなる温度検知部１３を接触させるなど
して検出することが可能である。もし、感光ドラムｌの
感光体温度と感光ドラム１の周辺温度との間で関係がと
れる場合、あるいは感光ドラム１の周辺温度で感光ドラ
ムｌの感光体温度を近位できる場合には、感光ドラム１
の感光体温度を感光ドラム１の周辺温度で代用すること
もできる。

なお、上記各実施例では、像担持体を感光ドラム１とし
たが、像担持体は感光ヘルド等の他の形態を有する部材
であってもよいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、像担持体の製造
時の感度のバラツキや像担持体の使用時の温度変化が生
じても、現像コントラスト電圧をほぼ一定とすることが
できるので、階調再現や細線再現において安定した画像
出力が可能になるという効果がある。

また、像担持体の感度の仕様に対して許容範囲を広げる
ことができるため、像担持体の購入コストを下げること
が可能になるという効果がある。

さらに、現像バイアス電位を印加するための実際の回路
も、サーミスタ等を主体とした温度検出回路、切替えス
イッチ、抵抗等の比較的簡単な回路のみで製作でき、現
像バイアス用電源もこれまでの固定型および可変型のい
ずれのものでもよいので、コストアップもほとんどない
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の現像装置が配設された画像
形成装置の構成を示す図、 第２図は本発明の他の実施例の現像装置が配設された画
像形成装置の構成を示す図、 第３図は本発明のさらに他の実施例の現像装置が配設さ
れた画像形成装置の構成を示す図、第４図は帯電位、現
像バイアス電位、露光部電位および現像コントラスト電
圧の関係を示す図、第５図ｆａｔおよび（ｂｌは高感度
像担持体と低感度像担持体とでの露光部電位の違いによ
る現像コントラスト電圧の変化を説明するための図、第
６図は感光体感度と現像バイアスレヘルとの関係を説明
するための線図、 第７図は感光体温度と感光体感度との関係を例示する線
図、 第８図は感光体温度と露光部電位との関係を例示する線
図である。 図において、 ｌ・・・感光ドラム、 ２・・・帯電極、 ３・・・光学系、 ４・・・現像装置、 ５・・・転写極、 ６・・・クリーナ、 ７・・・除電ランプ、 ８・・・定着器、 ９・・・用紙、 １０・・・現像バイアス用電源、 １１ａ−１１ｄ・・・抵抗、 １２．１２ａ〜１２ｅ・・・対温度制御部、１３・・・
温度検知部、 １４・・・切替えスイッチ、 １５・・・対レベル・対温度制御部、 １６・・・レベル切替え手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一様に帯電された像担持体に画像情報に従った露光によ
   り静電潜像を形成し露光された部分を顕像化する現像プ
   ロセスを有する画像形成装置において、 現像バイアス電位を像担持体の感度レベルに応じて複数
   段階にレベル分けして切り替えることができる現像バイ
   アスレベル切替え手段と、 この現像バイアスレベル切替え手段により切り替えられ
   た各現像バイアスレベルで像担持体の感光体温度に応じ
   て現像バイアス電位を変化させる対温度制御手段と を備えることを特徴とする現像装置。