JPH04204578A - 一成分現像装置 - 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１ 本発明は、電子写真複写機やレーザープリンタ等に用い
る一成分系現像装置に関し、詳しくは、当該装置に印加
する現像バイアス電圧の波形の改良に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の一成分現像装置としては、例えば、第１
図に示すように、磁性トナー１０を収容するホンパー１
と、回動自在な円筒状スリーブ２１内に複数の磁極を着
磁したマグネットロール２２を固定配置し、磁力により
磁性トナー１０をスリーブ２１」二に吸着する現像剤担
持体２（以下、現像ロール）と、この現像ロール２に圧
接して現像領域へ搬出される磁性トナー１０を所定の層
厚に薄層化する現像剤規制部材３とから構成されたもの
が知られている。

このように構成された一成分現像装置において、ホッパ
ー１内に収容された磁性トナー１０は、先ず、回動する
スリーブ２１上に担持され、次いで、磁性トナー１０の
搬送経路途中に位置する現像剤規制部材３でスリーブ２
１へのトナー付着量が０．５乃至２．０ｍｇ／ｃｍ２と
なるように薄層化された後、静電潜像担持体４に面した
現像領域へ搬送される。尚、搬送される磁性トナー１０
は、ホッパー１内における現像ロール２との摺擦及びス
リーブ２１上における現像剤規制部材３との摺擦によっ
て、所定の電荷を帯びている。スリーブ２１には、現像
バイアス電源として正弦波形の交流電圧を出力する交流
高圧電源５及び直流電源６が接続されており、静電潜像
担持体４と現像ロール２との間に形成する電界により帯
電しているトナー１０を静電潜像担持体４に向は飛翔さ
せ、静電潜像７に対応したトナー像８を形成する仕組み
となっている。

ところで、第１１図に示すような正弦波形を有する直流
重畳交流電圧を現像バイアス電圧として印加した場合、
上記のように磁性トナーを用いる一成分現像装置では、
現像領域に対して現像ロールに内包されたマグネットロ
ールの磁力が作用するので、現像ロールから静電潜像担
持体へ飛翔したトナーが肖該担持体上で磁力線に沿って
チェーン状に連なる所謂トナーチェーンが発生し易い。

このトナーチェーンはトナー像を記録シートに転写した
際に、例えば第９図（Ａ）に示すようにトナー像端部に
多数のスジが発生する所謂尾引き″となって現れたり、
転写工程で飛び散って第９図（Ｂ）に示すような所謂“
ブラー″となって現れ、転写画像に画像欠陥を生じさせ
るという問題点があった。

そこで、本願発明者らはこのような問題点を解決すべく
、現像バイアス電圧の時間波形が第１０図に示すような
鋸刃形状をした一成分現像装置を提案している（特願平
２−２１０４２２号）。

この提案によれば、現像時のトナーチェーンの形成を効
果的に抑止することができ、上述したパ尾引き″や゛′
ブラー″等の画像欠陥を防止することができた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、本願発明者らの提案によっては、新たに以下に
示すような問題点が生じてきた。

すなわち、現像バイアス電圧を第１１図に示す正弦波形
から第１０図に示す鋸刃状に変化させたので、第１１図
及び第１０図の斜線部分の面積で表現される現像の実効
値が低下してしまい、現像ロール上のトナーに印加され
るエネルギの減少から画像濃度の再現に必要な量のトナ
ーを静電潜像担持体側へ飛翔さぜることかできなかった
のである。このため、」１記提案の一成分現像装置にお
いては、記録画像に濃度低下が見られ、原稿画像の濃度
を充分に再現することができなかった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、“尾引き″や゛ブラー′′等
の画像欠陥を生じることが無く、且つ、十分な画像濃度
を得ることが可能な一成分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］ 上記目的を達成するために、本発明の一成分現像装置は
、所定の間隙を保って静電潜像担持体に対向する現像剤
担持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤
供給手段と、上記現像剤担持体に圧接して現像剤を薄層
化する現像剤規制部材とを備え、上記現像剤担持体に印
加される交流電圧により薄層化された現像剤を上記静電
潜像担持体へ飛翔させ、静電潜像担持体上の静電潜像を
現像する一成分現像装置を前提とし、上記交流電圧は、
現像促進方向への電圧の立上がり又は立ち下がり時間を
ＴＦ、現像抑制方向への電圧の立ち下がり又は立上がり
時間をＴＲとした時にＴＲ≧ＴＦの関係を満たし、且つ
、上記ＴＲにおける交流電圧の波形が、現像促進方向へ
突出した凸曲線となっていることを特徴とするものであ
る。

この様な技術的手段において、上述した本願発明の効果
を十二分に享受するためには、現像領域に搬送されるト
ナーが充分に帯電されていることが必要である。それ故
、本発明では上記トナー量規制部材を回動する現像ロー
ルの外周面に圧接させ、現像剤の帯電量の増加を図って
いる。尚、後述する比較例において、帯電量が不十分な
場合の現象について説明する。

［作　用］ 上記技術的手段によれば、第２図にその現像バイアス電
圧の波形を示すように、鋸刃状の波形となって現像領域
におけるトナーチェーンの形成が効果的に防止される他
、斜線部分の面積が第１０図に示す従来の現像バイアス
電圧よりも拡大して現像の実効値が向上する。

［実施例］ 以下、添付図面に基づいて本発明の一成分現像装置を詳
細に説明する。

◎第−実施例 本実施例は正帯電系の磁性トナーを現像剤として使用す
る一成分現像装置に本発明を適用したものであり、外観
構成は第１図に示す従来の一成分現像装置と同一である
。すなわち、静電潜像担持体４に対向配置された現像ロ
ール２と、先端部が上記現像ロール２に圧接するよう配
設された現像剤規制部材３とから構成され、これらが磁
性トナー１０を収容するホッパー１内に配設されている
。又、現像ロール２には現像バイアス電圧を印加するた
めの交流高圧電源５と直流電源６が接続されている。

上記現像ロール２は、極性及び磁力の異なる複数の磁極
（Ｎ・・・、Ｓ・・・）が着磁され、ケーシング（図示
せず）に固定支持されたマグネットロール２２と、この
マグネットロール２２の周囲を回動する円筒状スリーブ
２１とからなり、スリーブ２１の回動に伴って磁性トナ
ー１０の吸着、搬送、及びスリーブ２１からの解放がマ
グネットロール２２の磁気パターンに応じて行われるよ
うになっている。尚、この実施例において上記スリーブ
２１は、抵抗値４．２Ｘ１０１０Ω・ｃｍのフェノール
樹脂を肉厚１．０ｍｍの円筒状に成形し、その表面をＪ
ＩＳの１０点平均粗さでＲ７，＝　４．３□ｍとなるよ
う長手方向に研磨した反導電性スリーブを用いた。

又、上記ホッパー１は、現像ロール２の下方から仕方を
覆うように配設されており、収容した磁性トナー１０が
現像ロール２背面側に堆積して、現像領域通過後のスリ
ーブ２１表面に対し連続的に磁性トナー１０を供給でき
る構造となっている。尚、本実施例においてこのホッパ
ー１内に収容される磁性トナー１０としては、磁性粉を
５０重量％含んだものを使用している。

一方、上記現像剤規制部材３は、厚さ０．１ｍｍの非磁
性ステンレス（ＳＵＳ３０４３／４Ｈ材）からなるバネ
板部材３１の先端に、ゴム硬度５０°厚さ１ｍｍのシリ
コンゴムからなる軟弾性部材３２を加流接着して構成さ
れている。そして、当該規制部材３は自由端の方向が上
記スリーブ２１の回転方向と対向するように、且つ、軟
弾性部材３２がスリーブ２１に１００ｇ／ｃｍの線圧で
当接するようにホルダー９に支持されている。

尚、実測してみたところ、この規制部材３で薄層化され
た磁性トナー１０のスリーブ２１に対する付着量は１．
０ｍｇ／ｃｍ２であった。

本実施例において特徴的なことは、上記交流高圧電源５
及び直流電源６によってスリーブ２１に印加される現像
バイアス電圧の波形である。この直流重畳交流電圧は、
第２図に示すような波形を有しており、周波数ｆ＝２．
４ｋＨｚ、ピーク・ツー・ピーク電圧ＶＰＰ　＝　２ｋ
Ｖ、直流成分２００ｖ、現像促進方向への電圧の立上が
り時間ＴＦが周期Ｔに対して１／６に設定され、且つ、
現像抑制方向への電圧立ち下がり時間をＴＲにおける波
形が現像促進方向へ突出した凸状曲線となっている。

本願発明者らは、以上のように構成された本実施例の一
成分現像装置の性能を確認すべく、当該装置を複写機内
に配設してコピーを採取する実験を行なった。実験に用
いた静電潜像担持体４は、負帯電系の有機感光体からる
表面を有する光導電性ドラムであり、帯電器（図示せず
）で外周面を所定の電位（例えば−６００Ｖ）に−様に
帯電した後、露光に゛よって背景部の電位を所定の電位
（例えば−２００Ｖ）まで低下させて静電潜像７を形成
している。そして、上記静電潜像担持体４と現像ロール
２のスリーブ２１との間隙が２３０／ｉｍとなるように
現像装置を複写機内に配設した。

以上の条件の下にコピーを採取したところ、尾びき″や
゛′ブラー″のない非常に鮮明な画像が得られ、画像濃
度に関しても第１０図に示す鋸刃状波形の現像バイアス
電圧を印加した場合に比較して極めて良好な画像濃度が
得られた。

この点に関し、静電潜像担持体４に形成されたトナーチ
ェーンの長さを、正弦波形の現像バイアス電圧（第１１
図参照）を印加した場合と比較したところ、本実施例に
より形成されたトナーチェーンは極めて短いことが判明
した。

次に、本願発明者らは画像濃度の向」二を確認すべく、
第１０図に示すところの従来の現像バイアス電圧と本実
施例の現像バイアス電圧との両者に関して、原稿の画像
濃度を変化させ、これに伴なうコピーの画像濃度の変化
を観察した。第３図に本実施例を実線で、従来技術を破
線で示す。この結果から明らかなように、本実施例は従
来技術に比較して画像濃度が向上したものとなっている
。

◎第二実施例 本実施例は現像剤として負帯電系の磁性トナーを用いる
一成分現像装置に本発明を適用した例を示すものであり
、外観構成は第１図に示す第一実施例の現像装置と全く
同一である。

但し、負帯電系のトナーで現像を行なうため、現像ロー
ルのスリーブに印加する現像バイアス電圧の波形は、第
４図に示すように、交流成分の正負が第一実施例のもの
と逆転している。すなわち、本実施例の現像バイアス電
圧は、周波数ｆ＝２．４ｋＨｚ、ピーク・ツー・ピーク
電圧ＶＰＰ　＝　２ｋＶ、直流成分が一２００ｖとする
と共に、現像促進方向に電圧が立ち下る時間をＴＦとし
てこれを周期Ｔの１７６に設定し、且つ、現像抑制方向
に電圧が立上がる時間ＴＲにおける波形が現像促進方向
へ突出した凸状曲線となっている。

又、この現像装置が所定の間隙を保って配設される静電
潜像担持体４は、第一実施例と同様、負帯電系の有機感
光体ドラムであるが、静電潜像７の形成に当っては、担
持体４の表面を一様に帯電した後、露光によって画像部
の電位を低下させて潜像を形成した。このときの画像部
の電位は、例えば−１５０Ｖ、背景部の電位は一４５０
ｖである。

以上のような装置で実際にコピーを採取したところ、第
一実施例と同様に“尾引き″、゛ブラー″の無い鮮明な
記録画像を得ることができ、又、その画像濃度も良好な
ものとなった。

◇比較例 次に、本発明におけるトナー量規制部材の有効性を確認
すべく、第５図示す現像装置、すなわち、現像ロール２
のスリーブ２１に非接触のトリマーバー１１を用いて磁
性トナー１０を薄層化する現像装置に本発明を適用した
場合についてトナーチェーンの形成を観察する実験を行
なった。

装置の構成は第一実施例における現像剤規制部材３を上
記トリマーバー１１に置き換えた以外は、第一実施例の
装置と全く同一である。従って、同一の機能を果たす部
材については第５図中に同一の符号を付して説明は省略
する。

実験では第２図に示す波形の現像バイアス電圧を現像ロ
ール２のスリーブ２１に印加し、ＴＦ／Ｔを変化させた
場合に静電潜像担持体４に付着するトナーチェーンの長
さがどのように変化するかを観察した。第６図に結果を
示す。この結果によれば、比較例の現像装置においては
本発明の効果が薄いことが判明した。

この現象はトナーの帯電分布の違いから説明することが
できる。第７図及び第８図は、夫々、比較例におけるト
ナーの帯電分布、本発明におけるトナーの帯電分布を示
すものである。これによれば、トリマーバーを用いる比
較例のトナーは平均帯電量が０．７１μＣ乍と低く、帯
電不良のトナーを２８重量％も含んでいるのに対し、現
像剤規制部材を用いる本発明のトナーは平均帯電量が１
０．４８μＣ／ｇ、帯電不良のトナーは４重量％しか含
んでいない。すなわち、第−及び第二実施例では現像剤
規制部材が現像ロールに圧接してトナーを薄層化するの
で、トナーへの電荷付与能力が高いが、トリマーバーを
用いた比較例ではトナーの帯電をスリーブとの摺擦にの
み頼っているので、トナーの帯電が充分に行われないの
である。トナーの電荷が低い場合は当然のことながら電
界から受ける力も小さい。従って、比較例では本発明に
係る電圧波形の効果も現れ難いと考えられる。以上のこ
とから、本発明は、現像ロールに圧接して現像剤を薄層
化する現像剤規制部材を備えた現像装置に極めて有効で
あることが確認された。

尚、上記各実施例においては、現像ロール２のスリーブ
２１として半導電性スリーブを用いたが、金属等の導電
性のものでも良く、又、スリーブ表面に酸化物、セラミ
ック、樹脂等をコー１−　したスリーブであっても差支
えない。

又、現像剤規制部材３の配設方向は、現像ロール２の回
転方向と対向している必要は無く、当該回転方向と順方
向であっても差支えない。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の一成分現像装置によ
れば、静電潜像の現像時に生じるトナーチェーンの形成
が抑止されるので、“尾びき”や“ブラー″等の無い高
品位の記録画像を形成することが可能となる他、現像の
実効値が向上するので、従来に比較して画像濃度が向上
した良好な記録画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一成分現像装置の第一実施例を示す概
略図、第２図は第一実施例に係る現像バイアス電圧の波
形を示すグラフ、第３図は第一実施例に係る画像濃度の
実験結果を示すグラフ、第４図は本発明の第二実施例の
現像バイアス電圧の波形を示すグラフ、第５図は比較例
の一成分現像装置を示す概略図、第６図は比較例の実験
結果を示すグラフ、第７図及び第８図は夫々比較例又は
本発明のトナー帯電分布を示すグラフ、第９図（Ａ）及
び（Ｂ）は夫々従来の現像装置において発生した記録画
像のパ尾びき″又はバブラー″を示す図、第１０図及び
第１１図は従来の現像バイアス電圧の波形を示す図であ
る。 ［符号説明］ ２：現像ロール（現像剤担持体） ３：現像剤規制部材 ４：静電潜像担持体 ５：交流高圧電源 ６：直流電源 ７：静電潜像 ８：Ｉ・ナー像 １０：トナー（現像剤）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の間隙を保って静電潜像担持体に対向する現像剤担
   持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供
   給手段と、上記現像剤担持体に圧接して現像剤を薄層化
   する現像剤規制部材とを備え、上記現像剤担持体に印加
   される交流電圧により薄層化された現像剤を上記静電潜
   像担持体へ飛翔させ、静電潜像担持体上の静電潜像を現
   像する一成分現像装置において、 上記交流電圧は、現像促進方向への電圧の立上がり又は
   立ち下がり時間をＴ＿Ｆ、現像抑制方向への電圧の立下
   がり又は立上がり時間をＴ＿Ｒとした時にＴ＿Ｒ≧Ｔ＿
   Ｆの関係を満たし、且つ、上記Ｔ＿Ｒにおける交流電圧
   の波形が、現像促進方向へ突出した凸状曲線となってい
   ることを特徴とする一成分現像装置。