JPH07199664A - 一成分現像装置 - Google Patents

一成分現像装置

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JPH07199664A
JPH07199664A JP6000093A JP9394A JPH07199664A JP H07199664 A JPH07199664 A JP H07199664A JP 6000093 A JP6000093 A JP 6000093A JP 9394 A JP9394 A JP 9394A JP H07199664 A JPH07199664 A JP H07199664A
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JP
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developing
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sleeve
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JP6000093A
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English (en)
Inventor
Takayuki Sunaga
貴行 須長
Akihiko Kato
彰彦 加藤
Takashi Sakamoto
孝 坂本
Hideaki Miyata
英明 宮田
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/09Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush
    • G03G15/0907Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush with bias voltage

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Developing For Electrophotography (AREA)
  • Magnetic Brush Developing In Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベタ黒部の再現を維持し、網点やライン画像
の再現性に優れ、濃度ムラや耐リーク性等を良くする。 【構成】 一成分磁性現像剤を現像剤担持体上に均一薄
層に保持させて像担持体との接近位置に移送し、上記現
像剤担持体と像担持体との間に印加される交互電界によ
って現像剤担持体上の一成分磁性現像剤を像担持体へ飛
翔させて、上記像担持体上の潜像を現像する現像装置に
おいて、上記交互電界のピークtoピーク(Vp−p)
と、現像領域での暗現像電位VD の関係が、 11×105 /Vp−p≦VD ≦13×105 /Vp−
p (単位V) となり、また、上記現像剤担持体と像担持体との間隙G
(μm)が、 3×105 /Vp−p≦G≦5×105 /Vp−p の関係になっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一成分系の磁性トナー
を使用した静電潜像を現像するための一成分現像装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】代表的な一成分現像装置の基本構成とし
ては本願の出願人に係る特開昭61−223769号公
報に示されたものが知られている。ここにおいて、現像
ロールのスリーブ材料として半導電性樹脂フェノールを
用いている。その結果、それ以前の各種非接触現像方法
に対して、よりベタ黒部の再現が優れ、かつ網点画像の
階調性及びライン画像のシャープさの点で有位となり得
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベタ黒
部の再現レベルを落とさずに、より網点やライン画像の
再現レベルを上げたいという高画質化が、市場ニーズと
して望まれてきた。具体的には、ライン画像は原稿忠実
性として、文字部のトナーの飛び散り(ブラー)やコピ
ーtoコピーでのライン幅の太りの改善である。
【0004】これに対しては上記従来の技術では不可で
ある。その理由は、現像ロールのスリーブの電気抵抗値
の制約である、すなわち電気抵抗として上記従来の技術
では、106 〜1012Ω・cmとしたが、その当時での
抵抗値の制御範囲は109 Ω・cmが限界であった。そ
して、主として現像ロールの製造安定性の問題から、こ
のスリーブ抵抗値にて、他のパラメータの造り込みに対
して対処せぜるを得なかった。現像特性として、静電像
電位に対する画像濃度の特性曲線の勾配(γ)がより低
いものが欲しいもののスリーブ抵抗値が高いため、これ
が得られなかった。
【0005】このスリーブの電気抵抗値以外の解決手段
としては、特開昭63−146064号公報に示された
ものがあるが、これは、現像ロールと像担持体に印加す
る交互電界の波形に注目しており、交互電界の現像促進
方向(現像ロールから像担持体)への立ち上がり速度
と、現像抑制方向(像担持体から現像ロール)への立ち
上がり速度との関係を変えている。
【0006】しかしながら、この場合、スリーブ材質は
半導電性樹脂フェノールではない、主に、金属(AI,
SUS等)が用いられるため、耐リーク性(現像ロール
と像担持体のギャップが広めと、交互電界のピークto
ピークが低め)とのからみで十分な解決手段ではなかっ
た。
【0007】また他の従来の技術として特開平4−97
177号公報に示されたものがあるが、これでは、スリ
ーブ材質は半導電性樹脂フェノールを用いて、交互電界
の波形周期Tに対して交互電界の現像促進方向(現像ロ
ールから像担持体)への立ち上がり時間taとの関係を
ta/T≦2/5としており、さらに現像ロールと像担
持体のギャップgと交互電界のピークtoピーク(Vp
−p)の関係を、 2.5g+750≦Vp−p≦5g+2000 として実施例にて述べている。これにより、文字部のト
ナーの飛び散り(ブラー)やコピーtoコピーでのライ
ン太りの改善がはかられた。
【0008】本発明者らは、上記従来の技術として種々
検討した結果、さらなる高画質化と現像ロールのスリー
ブ改善について興味深いことをつきとめた。すなわち、
上記従来の技術のうち、特開昭61−223769号公
報及び特開平4−97177号公報に示された構成を基
本仕様にして、ベタ黒部の再現レベルを落とさずに、よ
り網点やライン画像の再現レベルを上げて、さらなる高
画質化を図ると共に、現像ロールのスリーブに起因する
濃度ムラや耐リーク性等のトラブル改善を図ることがで
きるようにした一成分現像装置を提供することを目的と
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る一成分現像装置は、一成分磁性現像剤
を現像剤担持体上に均一薄層に保持させて像担持体との
接近位置に移送し、上記現像剤担持体と像担持体との間
に印加される交互電界によって現像剤担持体上の一成分
磁性現像剤を像担持体へ飛翔させて、上記像担持体上の
潜像を現像する現像装置において、上記交互電界のピー
クtoピーク(Vp−p)と、現像領域での暗現像電位
D の関係が、 11×105 /Vp−p≦VD ≦13×105 /Vp−
p (単位V) となり、また、上記現像剤担持体と像担持体との間隙G
(μm)が、 3×105 /Vp−p≦G≦5×105 /Vp−p の関係となるようにした。また現像剤担持体は、軸体の
外周に半導電層が円周に沿って形成され内部に磁石ロー
ルを有し、この半導電層の電気抵抗値Rが、 105 ≦R≦107 (単位Ωcm) となるようにした。
【0010】
【作 用】現像剤担持体と像担持体との間に印加され
る交互電界のピークtoピーク(Vp−p)と、現像領
域での暗現像電位Dvの関係に、上記現像剤担持体と像
担持体との間隙(μm)の関係において、それぞれが所
定の範囲にあることにより、ベタ黒の再現性が維持さ
れ、網点やライン画像の再現性に優れ、濃度ムラや耐リ
ーク性がよくなる。
【0011】
【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は本発明の一成分磁性トナーを用いた一成分現
像装置を概略的に示すものであり、図中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(静電
潜担持体で以下感光ドラムと略称する)であり、図示し
ない帯電手段により全面を一様に帯電された後に露光さ
れるようになっている。このとき表面電位は、例えば、
マイナス600V、背景部の電位はマイナス120Vで
ある。
【0012】図中3は一成分磁性トナー(以下トナーと
略称する)2を収容するホッパであり、トナー2は磁性
粉48wt%含んでいる。4はスリーブ5内に位置し、
円周方向にN極とS極に交互に配置して設けたマグネッ
トロールで図示しないフレームに固定されている。スリ
ーブ5は比抵抗値4.2×106 Ω・cmのフェノール
樹脂を肉厚1.5mmの円筒状に形成し、その表面がJ
ISの10点平均粗さでRz=8.5μm以上の半導電
性スリーブ(トナー担持体)であり、上記感光ドラム1
に所定の隙間をあけて対向して回転自在に軸支されてい
る。
【0013】図中6は厚さ0.1mmの非磁性ステンレ
ス(SUS304CSP3/4H材を使用)にて構成さ
れ、先端部にゴム硬度50°厚さ1mmのシリコーング
ム7を加硫接着してなる現像剤規制部材であり、シリコ
ーンゴム7がスリーブ5に90g/cmの力で、3時の
位置(スリーブ表面の鉛直方向)で当接している。
【0014】このように、スリーブ5の表面粗さと現像
剤規制部材のスリーブ圧接力をバランスさせることによ
り、規制部材6(7)により規制されるトナー付着量は
半導性のスリーブ5の単位面積にあたり1.2mg/c
2 を提供できる。
【0015】上述した構成の一成分現像装置をその半導
性のスリーブ5と感光ドラム1との間隙幅が250μm
以下となるように複写機内に配設した状態で、交流電源
8及び直流電源9により周波数2.4kHz、ピークt
oピーク電圧2000V、直流成分マイナス250Vの
直流重量交流電圧をスリーブ5に印加している。
【0016】上記パラメータを決定した経緯を以下に説
明する。図2に示すような飛翔観察装置にて、現像過程
でのトナーが飛翔する様子を、実体顕微鏡を通して、カ
メラ撮影、VTRに記録し、画像解析装置を用いた。こ
れにより、各種パラメータ変更での貴重は挙動解析のデ
ータが得られた。
【0017】現像工程において、トナーは約50〜30
0μmの鎖状(トナーチェーン)となって飛翔を行な
う。図3に現像領域でのトナー飛翔の概念図を示す。種
々の条体での観察の結果、このトナーチェーンが長い物
程、コピー上での文字にニジミ、飛び散りが悪い。また
短い物程ソリッド濃度ムラ、文字のカスレに影響するこ
とが判明した。
【0018】すなわち、(1)トナーチェーンを所定範
囲に制約することが、本件で改善しようとする文字のニ
ジミ、飛び散りに対する有効策となることがわかった。
図4にその適性領域と、従来(正弦波形ケース)のトナ
ーチェエーン長さの関係を示した。 (2)現像工程での最終的な飛翔トナー重量の適正化
(像担持体上の現像トナー重量)によりソリッド濃度値
が主に決定づけられる。そして次のステップとして、こ
のトナーチェーン長さを決定する要因と好ましい水準を
実験により確認した。これを以下に述べる。
【0019】(a)現像スリーブ上からトナーを飛翔さ
せるための制御をする手段として、現像バイアスの波形
と、スリーブの電気抵抗値が有効である。現像バイアス
において、現像促進速度(ta)を制御速度より速くす
る鋸波形である。鋸波形の1周期をTとするデューティ
(Duty)はta/T≦2/5がよい。これを図に示
すと図5に示すようになる。そしてこの鋸波形の現象バ
イアスを用いて従来の現像ロールのスリーブ(抵抗値1
9 Ω)と、特開平3−284771号公報で示された
スリーブ(抵抗値106 Ωで、電気抵抗値がより均一、
耐リーク性、寸法安定性が優れている)ので現像特性γ
を比較したデータを図6に示す。この図によれば、後者
のスリーブ(抵抗106 Ω)の場合aは、画像濃度中間
部での傾きが緩やかとなり、飽和画像濃度では前者のス
リーブ(抵抗109 Ω)の場合bと同じレベルを有して
いる。
【0020】また図6において、抵抗Rが1010Ω以上
のスリーブの場合cでは階調性が悪く(現像特性γが高
い)、低電位で飽和濃度となり、一方、抵抗Rが104
Ω以下のスリーブの場合dでは飽和濃度が低く、バイア
スリークが発生しやすい。このことから、スリーブの抵
抗Rは105 以上、107 以下が適当であることがわか
った。
【0021】(b)感光ドラム1上に飛翔トナーを必要
十分な量を付着させる手段として、暗現像電位VD が有
効である。これは図7に示した線図にて詳細に説明す
る。今、ソリッド部濃度を低コントラストから高コント
ラストに揃えた原稿コピーをとるときに、(イ)各ソリ
ッド部の静電像電位、(ロ)感材上の現像トナー重量、
(ハ)コピー上に転写トナー重量、(ニ)ソリッド画像
濃度の各データを4象限グラフにまとめた。そして、暗
部電位DV を従来のマイナス720Vと、本発明の実施
例で使用したマイナス600Vの条件(鋸波形、106
Ωスリーブを含めて)にて実験を行なった。
【0022】その結果、ソリッド部濃度の画質スペック
としてグラフで示した(イ)の入力画像濃度(上から3
番目のソリッド部)について、順次(ロ)、(ハ)、
(ニ)のデータ値を追尾する。まず(ロ)では暗部電位
の大小にて感材上の現像トナー重量差がでている。
(ハ)では、この差が縮まり、(ニ)での出力画像濃度
は両者ともスペック下限値をクリアしている。
【0023】このことは、本発明条件にすることで、従
来のような過剰現像を抑制しても((ロ)感材上の現像
トナー重量を落とす)、転写工程、定着固定での大きな
影響を及ぼさせずに、最終コピーにてもソリッド部濃度
の画質スペックを満足することができたことを証明して
いる。
【0024】さらに、トナーチェーンの飛翔観察の結果
でも、暗部電位DV がマイナス600Vの方が、図3で
示した適性領域内にあることがわかった。さらに、本発
明での使用条件として、現像バイアスのピークtoピー
ク(Vp−p)がある。この値は2000Vがよく、現
像スリーブの耐リーク性と画質との両立できる値をと
る。本発明使用のスリーブは寸法安定性に優れたことで
よりギャップを狭く設定でき、さらに鋸波形により同一
ピークtoピーク値でもAC成分での実行性が低いこと
でも耐リーク性に有利にできた。
【0025】本発明は上記条件に基づいて種々実験し
た。図8はその結果を示すもので、暗現像電位DV が、
13×105 /Vp−pを越えると現像画像の地カブリ
が生じ、また11×105 /Vp−pより低いと画像濃
度が低下してしまうことがわかった。また光導電性ドラ
ム1とスリーブ5との間の間隙Gが、3×105 /Vp
−pより狭いとバイアスリークが生じてしまい、また5
×105 /Vp−pを越えてしまうと広すぎてトナーチ
ェーンが生じなくなり複写不能となることがわかった。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、ベタ黒部の再現を維持
し、網点やライン画像の再現性に優れ、濃度ムラや耐リ
ーク性等の良い現像機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例による磁性一成分現像装置を
示す断面図である。
【図2】 現像領域でのトナー飛翔観察装置を示す説明
図である。
【図3】 現像領域でのトナー飛翔の概念図である。
【図4】 鋸波のデュティとトナーチューンを示す線図
である。
【図5】 本発明の実施例で用いた現像バイアス波形
(鋸波)を示す線図である。
【図6】 現像スリーブの電気抵抗の違いでの現像特性
を示す線図である。
【図7】 暗部電位でのソリッド部静像電位と感材上現
像トナー重量とコピー上転写トナー重量とソリッド画像
濃度を4象限グラフにまとめて示す線図である。
【図8】 暗現像電位及び光導電性ドラムとスリーブと
の間隙の現像画像に対する影響を示す図面である。
【符号の説明】
1…光導電性ドラム、2…一成分磁性トナー、3…ホッ
パ、4…マグネットロール、5…スリーブ、6…現像剤
規制部材、7…シリコーンゴム、8…交流電源、9…直
流電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 英明 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一成分磁性現像剤を現像剤担持体上に均
    一薄層に保持させて像担持体との接近位置に移送し、上
    記現像剤担持体と像担持体との間に印加される交互電界
    によって現像剤担持体上の一成分磁性現像剤を像担持体
    へ飛翔させて、上記像担持体上の潜像を現像する現像装
    置において、上記交互電界のピークtoピーク(Vp−
    p)と、現像領域での暗現像電位VD の関係が、 11×105 /Vp−p≦VD ≦13×105 /Vp−
    p (単位V) となり、また、上記現像剤担持体と像担持体との間隙G
    (μm)が、 3×105 /Vp−p≦G≦5×105 /Vp−p の関係にあることを特徴とする一成分現像装置。
  2. 【請求項2】現像剤担持体は、軸体の外周に半導電層が
    円周に沿って形成され内部に磁石ロールを有し、この半
    導電層の電気抵抗値Rが、 105 ≦R≦107 (単位Ω・cm) であることを特徴とした請求項1記載の一成分現像装
    置。
JP6000093A 1994-01-05 1994-01-05 一成分現像装置 Pending JPH07199664A (ja)

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