JPH0535063A - 一成分現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 現像剤担持体と静電潜像保持体の間に発生さ
せた振動電界内で、現像剤担持体表面の現像剤を静電潜
像保持体上の静電潜像に付着させて可視化する一成分現
像装置であって、背景部にかぶりを生じることなく、充
分な濃度と良好な階調性を有する高品質の画像が得られ
るとともに、細線の再現性が良好な一成分現像装置を提
供する。 【構成】 現像剤担持体に圧接され、現像剤を摺擦する
現像剤規制部材によって、現像剤担持体上の現像剤を薄
層化するとともに充分な電荷を付与し、現像剤担持体と
静電潜像保持体との間の交流バイアス電圧を断続的に印
加する。振動電界が断続的に生じることによって潜像が
トナークラウドの広い範囲から現像剤粒子を吸着するこ
とがなく、細線の再現性が改善される。また充分な電荷
を有する現像剤粒子は振動電界に追従し、画像濃度の低
下等が生じない。

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
ンタ等の画像形成装置において用いられ、現像剤を静電
潜像に付着させて可視化する現像装置に係り、特に現像
剤として一成分現像剤を用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一成分現像剤を用いて静電潜
像を可視化する現像装置として、静電潜像保持体と近接
して対向する現像剤担持体を備え、これらの近接点に形
成される振動電界内で一成分現像剤を飛翔させて現像す
るものが知られている。図１９は上記のような現像装置
の一例を示す概略構成図であり、磁性現像剤を収容する
ホッパー１７と、静電潜像保持体１１と対向して設けら
れ回転自在に支持された円筒状の現像剤担持体（スリー
ブ１２）と、この現像剤担持体内部において位置が固定
された複数の磁石を備える磁石ロール１３と、現像剤担
持体１２の表面に付着する磁性現像剤の量を規制して薄
層化する現像剤規制部材１４とから構成されている。

【０００３】上記静電潜像保持体１１は一担一様に帯電
された後、露光によって静電電位の差による潜像を形成
することができるものである。上記現像剤担持体１２
は、静電潜像保持体１１と近接して対向するように配設
され、近接した部分が現像領域Ａとなっている。この現
像剤担持体１２には交流高圧電源１５及び直流電源１６
から現像バイアス電圧が印加できるようになっており、
上記現像領域Ａに振動電界を形成することができる。ま
た現像剤担持体内部に配設された複数の磁石はＳ極とＮ
極とが交互に配置されたものであり、隣接する磁極間で
形成される磁界によって磁性現像剤を現像剤担持体１２
の表面に吸着し、現像領域Ａへ搬送できるようになって
いる。上記現像剤規制部材１４は、先端が現像剤担持体
１２の表面と近接するように突き出して設けられてお
り、現像剤担持体表面に付着した現像剤を規制し、０．
５〜２．０ｍｇ／ｃｍ² となるように薄層化するもので
ある。

【０００４】このような現像装置においては、ホッパー
１７に収容された一成分磁性現像剤が、磁石ロール１３
の磁力で現像剤担持体１２の表面に保持され、現像剤規
制部材１４によって薄層化される。この現像剤は、現像
剤担持体１２が回転することにより、現像剤担持体１２
と静電潜像保持体１１とが対向する現像領域Ａへ搬送さ
れる。現像剤担持体１２に印加される現像バイアス電圧
には高周波の交流成分を含んでいるので、現像領域Ａに
は振動電界が生じ、現像剤はクラウド化して静電潜像に
付着する。これによって、充分な濃度の画像が得られる
とともに、振動電界が背景部に付着した現像剤をひきは
がすことになり、背景部のかぶりが防止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像装置においては、現像領域で現像剤はクラウ
ド化され、振動電界によって往復運動をするために、静
電潜像が広い範囲から現像剤を吸着することになる。こ
のため、細線を含む静電潜像では細線部が潜像における
幅よりも太く現像されるという問題点を有している。

【０００６】これに対して、現像バイアス電圧の交流分
の周波数を低減し、現像剤の往復回数を減らすという手
段では、画像濃度が低下し、かぶりが発生して高画質が
得られない。また、現像剤の往復回数を減らす手段とし
ては、現像バイアス電圧を断続的に印加することが考え
られ、特開昭６０−５３９６８号公報、特開昭６０−５
３９６９号公報、特開昭６０−１３４２６２号公報等
に、このような現像方法が示されている。しかし、上記
公報に開示されている技術は、現像磁極が現像剤担持体
の軸線方向に磁束密度のムラを有することにともない、
画像に白筋を生じることの防止、および現像された画像
のベタ黒部の濃度が中間調部の濃度よりも薄くなるとい
う現象の解消を目的とするものであり、単に現像バイア
ス電圧の印加を断続的にしただけでは、充分な濃度の画
像において、細線を太らせることなく再現することはで
きない。

【０００７】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、背景部にかぶりを生じる
ことなく、充分な濃度と良好な階調性を有する高品質の
画像が得られるとともに、細線の再現性が良好な一成分
現像装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、静電潜像保持体に対向
して配置され一成分現像剤を表面に付着して搬送する現
像剤担持体を備え、この現像剤担持体と前記静電潜像保
持体との間に交流バイアス電圧を印加することによって
発生させた振動電界内で、前記現像剤担持体表面の現像
剤を前記静電潜像保持体上の静電潜像に付着させて可視
化する一成分現像装置において、 前記現像剤担持体に
圧接され、現像剤担持体上の現像剤を摺擦して薄層化す
るとともに現像剤に電荷を付与する現像剤規制部材を有
し、前記交流バイアス電圧が断続的に印加されるものと
する。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載の発明に係る現像装置において、 前記交流
バイアス電圧が、現像剤を静電潜像保持体に付着させる
方向に対する最低電圧時から最高電圧時までの時間と、
最高電圧時から最低電圧時までの時間とが異なり、時間
軸上で最低電圧時から最高電圧時までおよび最高電圧時
から最低電圧時までほぼ直線状に電圧が変化する鋸波形
を有するものとする。

【００１０】上記現像剤規制部材は、現像剤担持体表面
の現像剤の付着量が、充分な濃度の現像を行うのに適切
な量となるように接触圧を調整することができる。ま
た、現像剤規制部材の現像剤担持体と接触する部分に
は、現像剤が振動電界に追従できるのに充分な電荷を現
像剤に付与することができる材料を選択して使用するこ
とができる。上記断続的に印加される交流バイアス電圧
は、静電潜像保持体と現像剤担持体との間に印加される
交流電圧がｍ波長分印加され、その後ｎ波長分印加が休
止されるのをくり返すように制御されるものである。こ
こでｎは正の数であり、ｍは正整数であるのが望まし
い。なお、請求項１に記載の発明の現像装置において
は、交流バイアス電圧の波形を、正弦波、矩形波、三角
形波等とすることができる。

【００１１】

【作用】上記のような構成の現像装置では、現像剤担持
体と静電潜像保持体との間に交流バイアス電圧が断続的
に印加されるので、現像領域におけるトナークラウドも
断続的に生じることになり、広い範囲からトナーを吸着
することなく、細線の再現性が向上する。また、現像剤
担持体に圧接され、現像剤担持体上の現像剤を摺擦して
薄層化する現像剤規制部材を有しているので、振動電界
に追従できる電荷が現像剤粒子に付与され、交流バイア
ス電圧が断続的に印加されても画像濃度の低下、かぶり
の発生はほとんどなく、階調性も良好に維持される。し
たがって、濃度の低下やかぶりがなく階調性のすぐれた
画像を維持しつつ、細線については静電潜像における太
さに近い画像を再現し得る現像装置が得られる。

【００１２】また交流バイアス電圧を鋸波形として印加
することによって、断続的に印加する交流バイアス電圧
の印加時間と休止時間との比を小さくしても充分な濃度
が得られ、現像される細線は潜像として書き込まれた太
さにより近いトナー像として形成される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例である一成分現像装置を
示す概略図である。静電潜像保持体である光導電性ドラ
ム１は負帯電系の有機感光体からなる表面を有し、帯電
手段（図示せず）によって全面を一様に帯電された後、
露光がされることによって静電潜像が形成されるように
なっている。この時の表面電位は、例えば画像部の電位
を−６００Ｖ、背景部の電位を−２００Ｖとした。この
光導電性ドラム１に対向して現像装置が設けられてお
り、この現像装置は、現像剤を収容するホッパー７と、
前記光導電性ドラム１に面して取り付けられた現像剤担
持体２と、現像剤担持体表面に付着する現像剤量を規制
し、現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材４とを有し
ている。

【００１４】上記現像剤担持体２は円筒状に形成され、
回転可能に支持された半導電性スリーブであり、光導電
性ドラム１と近接して対向するように設けられ、表面に
現像剤の薄層を形成して搬送することができるものであ
る。円筒状の現像剤担持体内部には、５個の磁石を配置
した磁石ロール３を有しており、磁石は現像剤担持体２
が回転しても位置が変わらないように支持されている。
また、現像剤担持体２には、交流高圧電源５及び直流電
源６によって直流重量交流電圧が断続的に印加される。

【００１５】現像剤規制部材４は、現像剤担持体２と接
触する軟弾性体４ｅと、この軟弾性体４ｅを一端付近で
支持するバネ板４ａと、バネ板４ａの他端を支持する支
持板４ｂと、この支持板４ｂと固着され一体となって支
持体を構成するホルダー４ｃと、このホルダー４ｃと不
動支点８とに両端が接合され、上記軟弾性体４ｅが現像
剤担持体表面に押圧されるようにホルダー４ｃを付勢す
る圧縮コイルバネ４ｄとから構成されており、ホルダー
４ｃが回転軸４ｆによって支持されている。上記軟弾性
体４ｅは、例えばシリコンゴム等が用いられ、現像剤担
持体２の表面に押圧されることによって現像剤を摺擦
し、現像剤の粒子に電荷を付与することができる。

【００１６】以上のような構成は、現像剤担持体２の軸
線方向つまり図１の紙面と直角方向の画像を形成する幅
内で一様なものとなっている。なお、ホッパー７に供給
される現像剤Ｔとして例えば磁性粉４８％を含む磁性ト
ナーが用いられる。

【００１７】上記のような現像装置では、ホッパー７か
ら現像剤担持体２の表面に供給された現像剤は、現像剤
規制部材４によって摺擦され正の電荷が付与される。図
２は、現像剤規制部材４によって電荷が付与された現像
剤粒子の帯電量の分布を全体に占める割合で示したもの
である。この図に示すように、現像剤規制部材４で摺擦
されることによって約９８重量％の現像剤粒子は正の電
荷を有し、帯電不良の現像剤は約２重量％のみで平均帯
電量が７．８２μＣ／ｇとなっている。これに対し、図
１９に示すような、現像剤規制部材として先端が現像剤
担持体表面と近接するように突き出したトリマーバーを
用いた現像装置では、同じ現像剤を用いても帯電量が図
２０に示すような分布となり、約３０重量％の現像剤が
帯電不良となって、平均帯電量も０．７０μＣ／ｇ程度
である。

【００１８】このように本実施例の現像装置では、充分
に帯電された現像剤が現像剤担持体２と光導電性ドラム
１とが対向する現像領域Ａへ搬送され、交流バイアス下
で飛翔して静電潜像の現像を行うことになり、交流バイ
アス電圧が断続的に印加されても充分な濃度を維持し、
細線は静電潜像における太さに近いトナー像として再現
される。

【００１９】次に、上記のような構成の現像装置におい
てバイアス電圧の波形および印加時間と休止時間との比
を変化させて現像を行ったときの画像濃度と細線の再現
性を示す。図３は、交流バイアス電圧を、現像剤を静電
潜像保持体に付着させる方向に対する最低電圧時から最
高電圧時までの時間と、最高電圧時から最低電圧時まで
の時間とが異なり、時間軸上で最低電圧時から最高電圧
時までおよび最高電圧時から最低電圧時までほぼ直線状
に電圧が変化するいわゆる鋸波形として印加する場合の
基本波形を示すものであり、周期Ｔに対して、最低電圧
時から最高電圧時までの時間ｔａが０．４倍以下となる
ように設定されている。図４は、このような鋸波形を断
続的に印加したときの波形を示すものであり、図４
（ａ）は印加時間と休止時間との比が１：１の場合、図
４（ｂ）は３：１の場合を示すものである。

【００２０】図５および図６は、図４に示すような波形
で印加時間と休止時間との比を変化させた場合につい
て、現像コントラスト（バイアス電圧の直流分電位と画
像部電位との差）と画像濃度との関係を示すものであ
る。これらの図に示されるように印加時間と休止時間と
の比が小さくなるにしたがって画像濃度は低下するが、
印加時間と休止時間との比が１：５程度以上であれば充
分な画像濃度が得られる。図７は、図５および図６に示
す場合と同じ波形で交流バイアス電圧を印加し、２００
μｍ、１００μｍの細線を現像したときの、印加時間と
休止時間との比と現像されたトナー像の線幅との関係を
示す図であり、印加時間と休止時間との比が小さくなる
にしたがって細線の再現性が向上することが示されてい
る。

【００２１】したがって鋸波形を断続的に印加し、印加
時間と休止時間との比を１：５程度とすると充分な画像
濃度が得られるとともに、細線の太さの増大は、１００
μｍ幅の細線で約３０％、２００μｍ幅の細線で約１０
％程度にとどめることができる。

【００２２】図８は、交流バイアス電圧として図３に示
す鋸波形を断続的に印加したときの波形を示すものであ
るが、図４に示す場合と印加開始時の位相が異なるもの
であり、印加開始直後から正側電圧を印加し、最高電圧
まで達した後負側電圧に移行するような波形としたもの
である。このような波形で印加時間と休止時間との比を
変化させた場合について、現像コントラストと画像濃度
との関係を図９、図１０に示す。また、このときの細線
の再現性を図１１に示す。これらの図に示されるよう
に、図４に示す波形でバイアス電圧を印加した場合と同
様に画像濃度を維持し、細線の再現性を改善することが
できる。

【００２３】図１２は、正弦波を断続的に印加したとき
の波形を示す。また図１３は、印加時間と休止時間との
比を変化させた場合について、現像コントラストと画像
濃度との関係を、図１４は印加時間と休止時間との比と
細線の再現性との関係を示す図である。交流バイアス電
圧を正弦波としたときは、充分な画像濃度を維持するた
めに、印加時間と休止時間との比を１：１以上とする必
要がある。このため、交流バイアスを断続的に印加して
細線の再現性を改善する効果は認められるが、図４又は
図８に示すような鋸波形に比べて効果は顕著ではない。
したがって交流バイアス電圧は鋸波形が望ましいことが
示される。

【００２４】なお、交流バイアス電圧を鋸波形とした場
合には、トナーチェーンの発生を防止し、“尾引き”や
“ブラー”といわれる画像欠陥を防止する効果も有す
る。磁性トナーを用いる一成分現像装置においては、現
像領域に対して現像剤担持体に内包された磁石ロールの
磁力が作用するので、現像剤担持体から静電潜像保持体
へ飛翔したトナーがこの静電潜像保持体上で磁力線に沿
ってチェーン状に連なるいわゆるトナーチェーンが発生
しやすい。このトナーチェーンはトナー像を記録用紙に
転写した際に、例えば図１５（ａ）に示すようにトナー
像端部に多数のスジが発生するいわゆる“尾引き”とな
って現われたり、転写工程で飛び散って図１５（ｂ）に
示すようないわゆる“ブラー”となって現われる。最低
電圧時から最高電圧時までの時間ｔａを、電圧の周期Ｔ
の０．４倍以下とすると、トナーチェーンの長さが長く
ならず、転写された画像にいわゆる“尾引き”や“ブラ
ー”が生じるのが防止される。

【００２５】図１６はｔａ／Ｔと静電潜像保持体上に形
成されるトナーチェーンの長さとの関係を示したもので
あり、ｔａ／Ｔの値が大きくなるにしたがってトナーチ
ェーンの長さが増大し、０．４以下で良好な記録画像が
得られる。また、このような効果についても現像剤の帯
電が充分に行なわれていることを要し、図１９に示すよ
うな現像装置においてはｔａ／Ｔとトナーチェーンとの
関係が図１７に示すようになり、“尾引き”や“ブラ
ー”を防止する効果は生じない。

【００２６】図１８は、交流バイアス電圧の周波数と画
像濃度との関係を示すものであり、図１８（ａ）は図１
に示すような本発明の実施例である現像装置について示
すものである。図１８（ｂ）は図１９に示すような現像
剤規制部材としてトリマーバーを用いる現像装置につい
て示すものである。これらの図に示すように本発明の実
施例である現像装置では、交流バイアス電圧の周波数ｆ
（ＫＨｚ）が １．０≦ｆ≦６．０ の範囲で充分な画像濃度が得られるが、現像剤規制部材
としてトリマーバーを用いた現像装置では現像剤の帯電
量が少く、交流バイアス電圧が ０．５≦ｆ≦２．０ の範囲でなければ充分な画像濃度が得られない。

【００２７】本発明に係る現像装置において印加する交
流バイアス電圧の周波数は、これを断続的に印加しても
充分な濃度が得られ、かぶりを発生しないように選択さ
れるが、このためには周波数を２０００Ｈｚ以上とする
必要がある場合も多く、現像剤規制部材としてトリマー
バーを用いる現像装置では現像剤の帯電量が少なく、充
分な画像濃度が得られない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置で
は、現像剤担持体と静電潜像保持体との間に交流バイア
ス電圧が断続的に印加されるので、細線が太ることな
く、原稿における線幅に近いトナー像が得られる。ま
た、現像剤担持体に圧接され、現像剤担持体上の現像剤
を摺擦して薄層化する現像剤規制部材を有しているの
で、振動電界に追従できる電荷が現像剤粒子に付与さ
れ、交流バイアス電圧が断続的に印加されても画像濃度
の低下、かぶりの発生はほとんどなく、階調性も良好な
画像が得られる。したがって、濃度の低下やかぶりがな
く階調性のすぐれた画像を維持しつつ、細線については
静電潜像における太さに近い画像を再現し得る現像装置
が得られる。

【００２９】また交流バイアス電圧を鋸波形として印加
することによって、“ブラー”、“尾引き”といわれる
画像欠陥を防止することができ、断続的に印加する交流
バイアス電圧の印加時間と休止時間との比を小さくして
も充分な濃度が得られ、現像される細線は潜像として書
き込まれた太さにより近いトナー像として形成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である一成分現像装置を示す
概略構成図である。

【図２】上記実施例の現像装置において、現像領域に搬
送された現像剤粒子の帯電量の分布を示す図である。

【図３】上記実施例の現像装置において、現像剤担持体
と静電潜像保持体との間に印加するバイアス電圧を鋸波
形としたときの基本波形を示す図である。

【図４】上記実施例の現像装置において、現像剤担持体
と静電潜像保持体との間にバイアス電圧を断続的に印加
する時の波形の第１の例を示す図である。

【図５】図４に示すような波形の交流バイアス電圧を印
加し、印加時間と休止時間との比を変化させた場合につ
いて、現像コントラスト（バイアス電圧の直流分電位と
画像部電位との差）と画像濃度との関係を示す図であ
る。

【図６】図４に示すような波形の交流バイアス電圧を印
加し、印加時間と休止時間との比を変化させた場合につ
いて、現像コントラスト（バイアス電圧の直流分電位と
画像部電位との差）と画像濃度との関係を示す図であ
る。

【図７】図４に示すような波形で交流バイアス電圧を印
加し、細線を現像したときの印加時間と休止時間との比
と現像されたトナー像の線幅との関係を示す図である。

【図８】図１に示す現像装置において、現像剤担持体と
静電潜像保持体との間にバイアス電圧を断続的に印加す
る時の波形の第２の例を示す図である。

【図９】図８に示すような波形の交流バイアス電圧を印
加し、印加時間と休止時間との比を変化させた場合につ
いて、現像コントラスト（バイアス電圧の直流分電位と
画像部電位との差）と画像濃度との関係を示す図であ
る。

【図１０】図８に示すような波形の交流バイアス電圧を
印加し、印加時間と休止時間との比を変化させた場合に
ついて、現像コントラスト（バイアス電圧の直流分電位
と画像部電位との差）と画像濃度との関係を示す図であ
る。

【図１１】図８に示すような波形で交流バイアス電圧を
印加し、細線を現像したときの印加時間と休止時間との
比と現像されたトナー像の線幅との関係を示す図であ
る。

【図１２】図１に示す現像装置において、現像剤担持体
と静電潜像保持体との間にバイアス電圧を断続的に印加
する時の波形の第３の例を示す図である。

【図１３】図１２に示すような波形の交流バイアス電圧
を印加し、印加時間と休止時間との比を変化させた場合
について、現像コントラスト（バイアス電圧の直流分電
位と画像部電位との差）と画像濃度との関係を示す図で
ある。

【図１４】図１２に示すような波形で交流バイアス電圧
を印加し、細線を現像したときの印加時間と休止時間と
の比と現像されたトナー像の線幅との関係を示す図であ
る。

【図１５】“ブラー”、“尾引き”といわれる画像欠陥
を示す図である。

【図１６】図１に示す現像装置において、現像バイアス
電圧を図３に示す鋸波形としたときの、ｔａ／Ｔと静電
潜像保持体上に形成されるトナーチェーンの長さとの関
係を示す図である。

【図１７】図１９に示す現像装置において、現像バイア
ス電圧を図３に示す鋸波形としたときの、ｔａ／Ｔと静
電潜像保持体上に形成されるトナーチェーンの長さとの
関係を示す図である。

【図１８】交流バイアス電圧の周波数と画像濃度との関
係を示す図である。

【図１９】従来から知られている一成分現像装置の一例
を示す概略構成図である。

【図２０】図１９に示す現像装置において、現像領域に
搬送された現像剤粒子の帯電量の分布を示す図である。

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】

１ 静電潜像保持体 ２ 現像剤担持体 ３ 磁石ロール ４ 現像剤規制部材 ５ 交流高圧電源 ６ 直流電源 ７ ホッパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福原 政昭 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像保持体に対向して配置され一
   成分現像剤を表面に付着して搬送する現像剤担持体を備
   え、この現像剤担持体と前記静電潜像保持体との間に交
   流バイアス電圧を印加することによって発生させた振動
   電界内で、前記現像剤担持体表面の現像剤を前記静電潜
   像保持体上の静電潜像に付着させて可視化する一成分現
   像装置において、 前記現像剤担持体に圧接され、現像剤担持体上の現像剤
   を摺擦して薄層化するとともに現像剤に電荷を付与する
   現像剤規制部材を有し、 前記交流バイアス電圧が断続的に印加されることを特徴
   とする一成分現像装置。
2. 【請求項２】 前記交流バイアス電圧が、現像剤を静
   電潜像保持体に付着させる方向に対する最低電圧時から
   最高電圧時までの時間と、最高電圧時から最低電圧時ま
   での時間とが異なり、時間軸上で最低電圧時から最高電
   圧時までおよび最高電圧時から最低電圧時までほぼ直線
   状に電圧が変化する鋸波形を有することを特徴とする請
   求項１に記載の一成分現像装置。