JPH08286475A

JPH08286475A - 現像装置

Info

Publication number: JPH08286475A
Application number: JP8688195A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sasahara; 慎司笹原; Takeshi Saikawa; 健済川; Nobumasa Furuya; 信正古谷; Shigehito Andou; 滋仁安東; Hirakazu Ezure; 平和江連
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-04-12
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】静電潜像担持体２に対して間隔をあけて配置
され、その静電潜像担持体表面に対して非接触状態とな
るように現像剤７を担持して搬送する現像剤担持体３
と、その静電潜像担持体３と現像剤担持体２との間に直
流電圧を重畳した交流電圧からなる現像バイアス電圧を
印加する現像バイアス用電源４とを備えた現像装置にお
いて、現像ギャップが変動しても濃度むらの発生を安価
に且つ迅速的確に防止して高品質な現像を行うことがで
きるようにする。【構成】現像バイアス電圧の交流成分の電流値を検出
する電流検知手段５と、その電流検知手段５からの検知
情報に基づいて現像条件を補正する現像制御手段６とを
具備させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単色あるいは多色画像
を形成する電子写真方式等を利用した複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装
置に係り、特に、非接触現像型の現像装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式複写機等の画像形成装置にお
いて静電潜像担持体上の静電潜像を現像するために使用
される現像装置としては、静電潜像担持体表面にトナー
及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を接触させるこ
とにより現像を行う所謂二成分ブラシ現像法による接触
型の現像装置が、画質特性、維持性が良好であるという
観点から主流となっている。しかしながら、上記のよう
な接触型二成分ブラシ現像方法では、静電潜像担持体の
表面を磁気ブラシが摺擦するため磁気ブラシによる所謂
刷毛あとや掃き寄せ等の画像欠陥が発生しやすいという
難点がある。

【０００３】そこで、従来においては、その磁気ブラシ
による画像欠陥の発生を回避するために、静電潜像担持
体表面に現像剤接触させずに現像を行う所謂非接触型の
現像方法が数多く提案されている。

【０００４】ところが、この非接触型の現像方法を用い
た現像装置は、現像を行うと、静電潜像担持体の回転軸
と同方向に縞状の濃度むらが発生するという問題があっ
た。特にこの濃度むらは、中間調の画像再現を重視した
画像形成装置において顕著に発生する傾向がみられた。
また、この濃度むらの主な発生原因は、現像装置の現像
剤担持体と静電潜像担持体との間隙即ち現像ギャップが
変動することにより静電潜像担持体上の静電潜像をトナ
ー現像する電界（以下、現像電界という）が変動するこ
とであると考えられている。そして、この濃度むらを低
減するための対応策としては静電潜像担持体や現像剤担
持体の加工精度や組み立て精度を向上させることにより
現像ギャップの変動を極力なくすことが有効であるが、
そのような加工精度や組み立て精度の向上には自ずと限
界があり、しかも、これらの精度を追求した場合にはコ
スト上昇の原因になる。そのため、近年においては、下
記のごとき別のアプローチによる対応策が提案されてい
る。

【０００５】例えば、特開平４−２０８９５７号公報に
は、現像ロールと感光体との間の静電容量をＬＣＲメー
タにより実測して、その静電容量より現像ギャップを算
出し、この現像ギャップに応じて現像ロールに印加され
る現像バイアスの電圧を調整することにより濃度むらを
低減せしめる非接触型の現像装置が開示されている。ま
た、特開平５−３３３６８５号公報には、感光体ドラム
と現像剤担持体とが対向する上下位置にそれぞれ配置し
た発光素子と受光素子により現像ギャップを光学的に検
出した後、その検出信号を一旦メモリに格納し、その格
納データに基づいて現像バイアス電圧、帯電電圧又はレ
ーザ光量を変化させることにより濃度むらを低減せしめ
る非接触型の現像装置が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た新たな現像装置においても、次のような問題点があ
る。すなわち、特開平４−２０８９５７号公報に開示さ
れた現像装置の場合には、現像ギャップの検出手段を別
途新たに設ける必要があり、コスト上昇の原因となる。
また、現像ギャップの検出手段としてＬＣＲメータを用
いると、現像ロールと感光体との間に接続されるＬＣＲ
メータの入力信号が現像バイアス電圧に干渉し、これに
より新たな濃度むらの原因となる可能性がある。

【０００７】また、特開平５−３３３６８５号公報に開
示された現像装置の場合には、現像ギャップ検出手段や
その検出信号を格納する格納手段を別途新たに設ける必
要があり、コスト上昇の原因となる。また、現像ギャッ
プ検出手段として前記のような光学系手段を用いると、
現像剤担持体が現像剤担持している状態において現像ギ
ャップを正確に測定することは困難であり、しかも、か
かる光学系手段を現像ギャップ付近に配置するためのス
ペースの確保が必要となり、装置の小型化に大きな障害
となる。更に、現像ギャップの測定値を一旦メモリに
（例えば感光体１周期分を順次）格納するため、現像ギ
ャップを保持するために現像剤担持体の両端部に同軸に
取付けられる補助ロールの磨耗や感光ドラム等の静電潜
像担持体の磨耗による現像ギャップの経時的な変動や、
外部からの振動等の外因による突発的な変動に追従した
的確な制御ができないという致命的な問題があった。

【０００８】従って、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を克服し、現像ギャップが変動しても濃度むらの
発生を安価に且つ迅速的確に防止して良好な現像を行う
ことができる現像装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、静
電潜像が形成される静電潜像担持体に対して間隔をあけ
て配置され、その静電潜像担持体表面に対して非接触状
態となるように現像剤を担持して搬送する現像剤担持体
と、その静電潜像担持体と現像剤担持体との間に直流電
圧を重畳した交流電圧からなる現像バイアス電圧を印加
する現像バイアス用電源とを備えた現像装置において、
前記現像バイアス電圧の交流成分の電流値を検出する電
流検知手段と、その電流検知手段からの検知情報に基づ
いて現像条件を補正する現像制御手段とを具備すること
を特徴とするものである。

【００１０】この技術的手段は、現像ギャップが変動す
ると現像バイアス電圧の交流成分の電流値の変化となっ
て現れることに着目したものであり、その交流成分の電
流値を検出した情報に基づいて現像条件を調整すること
により現像ギャップの変動に応じた現像条件の調整を迅
速的確に行うことができるものである。以下に、現像バ
イアス電圧の交流成分の電流値を検出することにより現
像ギャップが推測できる点について説明する。

【００１１】すなわち、まず、静電潜像担持体と現像剤
担持体との間の現像領域において両者が平行状態にある
平板であると仮定すると、その両者間における静電容量
Ｃ（単位：Ｆ）は、現像ギャップをｄ（単位：ｍ）、現
像領域面積をＡ（単位：ｍ²）、真空の誘電率をε₀（単
位：Ｆ／ｍ）とした場合、次式：Ｃ＝ε₀Ａ／ｄ …
（１）で表される。この（１）式より、現像ギャップｄ
が変動すると静電潜像担持体と現像剤担持体との間の静
電容量Ｃが変化することがわかる。次に、現像剤担持体
に周波数ｆ（単位：Ｈｚ）の現像バイアス電圧が印加さ
れるたときに流れる電流Ｉ（単位：Ａ）は、次式：Ｉ＝
ｋｆＣＶ_AC …（２）で表される。ここで、ｋは現像バ
イアス電圧の波形に依存する比例定数を、Ｖ_ACは現像バ
イアス電圧の交流成分の振幅をそれぞれ表す。この式
（２）より、Ｖ_ACを一定にした場合、電流Ｉは静電潜像
担持体と現像剤担持体との間の静電容量Ｃに比例するこ
とがわかる、そして、式（１）及び式（２）をまとめて
整理すると、次式：Ｉ＝（ｋｆε₀ＡＶ_AC）／ｄ …
（３）となり、この式（３）より、現像バイアス電圧の
交流成分の電流Ｉは現像ギャップｄと反比例の関係にあ
ることがわかる。以上のことから、現像バイアス電圧の
交流成分の電流Ｉを検出することにより現像ギャップｄ
を推測することが可能である。

【００１２】また、本発明の現像装置は、上記現像制御
手段について、電流検知手段からの検知情報に基づいて
現像バイアス電圧（直流成分）の平均値を制御するよう
に構成したものである。このように現像バイアス電圧の
平均値を制御して現像条件を制御する現像制御手段は、
検出する電流値が基準値よりも増加した（即ち、現像ギ
ャップが小さくなった）場合には現像バイアス電圧の平
均値を減少させ、反対に、検出する電流値が基準値より
も減少した（即ち、現像ギャップが大きくなった）場合
には現像バイアス電圧の平均値（絶対値）を増加させる
ように構成すればよい。

【００１３】また、上記現像制御手段について、電流検
知手段からの検知情報に基づいて現像バイアス電圧の交
流成分の電圧レベルが現像バイアス電圧の平均値以上で
ある時間の交流成分の一周期に占める比率（以下、デュ
ーティー比と称す）を制御するように構成したものであ
る。このようにデューティー比を制御して現像条件を制
御する現像制御手段は、検出する電流値が基準値よりも
増加した場合にはデューティー比を減少させ、反対に、
検出する電流値が基準値よりも減少した場合にはデュー
ティー比を増加させるように構成すればよい。

【００１４】更に、上記現像制御手段について、電流検
知手段からの検知情報に基づいて現像剤搬送速度を制御
するように構成したものである。現像剤搬送速度の制御
は、具体的には、例えば現像剤担持体の駆動速度を調整
することにより行うことができる。このように現像剤搬
送速度を制御して現像条件を制御する現像制御手段は、
検出する電流値が基準値よりも増加した場合には現像剤
搬送速度を低減させ、反対に検出する電流値が基準値よ
りも減少した場合には現像剤搬送速度を増加させるよう
に構成すればよい。

【００１５】また、本発明においては、現像制御手段に
ついて、現像バイアス電圧の平均値、現像バイアス電圧
の交流成分のデューティー比及び現像剤搬送速度のうち
の２つ以上を同時に制御するように構成してもよい。こ
の場合には、よりきめ細かい現像条件の調整を行うこと
ができるため濃度むらの発生をより的確に防止すること
が可能になる。また、本発明において使用し得る現像剤
は、非接触型の現像法が適用可能であれば、一成分現像
剤、二成分現像剤のいずれであってもよい。

【００１６】

【作用】本発明によれば、電流検知手段により現像バイ
アス電圧の交流成分の電流値を検出することは、前記し
たように当該電流値と現像ギャップの間には反比例の関
係が成り立つことから現像ギャップを間接的に検出して
いることになるため、電流検知手段からの検出情報に応
じて現像条件を適宜調整することにより、現像ギャップ
の変動による濃度むらの発生を防止することができる。

【００１７】そして、現像条件の制御を、電流検知手段
からの検知情報（つまり現像ギャップの変動量）に基づ
き現像バイアス電圧の平均値を制御することにより行う
場合には、例えば、その現像バイアス電圧の平均値を減
少させると、静電潜像担持体上の露光部電位が一定であ
れば、現像剤（トナー）を静電潜像担持体側に移動させ
るための現像電界が小さくなるため、現像される現像剤
の量が少なくなり現像される画像濃度を低下させること
ができる。反対に現像バイアス電圧の平均値を増加させ
ると、静電潜像担持体上の露光部電位が一定であれば、
現像される画像濃度を増加させることができる。

【００１８】また、現像条件の制御を、電流検知手段か
らの検知情報に基づき現像バイアス電圧の交流成分のデ
ューティー比を制御することにより行う場合には、ま
ず、デューティー比は現像剤が静電潜像担持体側に移動
する加速度が最大から最小に変化するまでの時間の交流
成分一周期に占める比率に対応しているため、例えば、
このデューティー比を減少させると現像に寄与する現像
剤量が減少して現像される画像濃度を低下させることが
できる。反対にデューティー比を増加させると、現像さ
れる画像濃度を増加させることができる。

【００１９】また、現像条件の制御を、電流検知手段か
らの検知情報に基づき現像剤搬送速度を制御することに
より行う場合には、例えば、現像剤の搬送速度を低減さ
せると、単位時間当たりに現像領域に供給される現像剤
の量が減少するため現像に寄与する現像剤が少なくなり
現像される画像濃度を低下させることができる。反対
に、現像剤搬送速度を増加させると、現像される画像濃
度を増加させることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。

【００２１】図１〜４は、本発明の現像装置の基本的な
構成を示すものであり、図１はその現像装置の全体構成
を、図２は現像剤担持体の周辺構成を、図３はその現像
装置を適用した画像記録装置の一例をそれぞれ概念的に
示すものである。

【００２２】図１において符号１は現像装置であり、こ
の現像装置１は、静電潜像担持体２に対して間隔をあけ
て配置される、現像剤担持体としての現像ロール３と、
静電潜像担持体２と現像ロール３との間に直流電圧を重
畳した交流電圧からなる現像バイアス電圧を印加する現
像バイアス用電源４と、現像バイアス用電源４における
交流成分の電流値を検出する電流検知手段５と、電流検
知手段５からの検知情報に基づいて所定の現像条件を調
整する現像制御手段６とを備えた構成からなる非接触型
の現像装置である。また、図１において符号７は現像
剤、４０は交流電圧発生部、４５は直流電圧発生部、８
は現像ロール３を駆動する駆動用モータ、８０は駆動用
モータ８の駆動を制御するドライバである。

【００２３】現像ロール３は、図２に示すように磁極が
適宜配され固定された磁石ロール３０の回りを回転する
非磁性円筒スリーブ３１により構成されている。また、
現像ロール３は、そのロール両端部に間隙保持用の補助
ロール３２が同軸に配設されており、これにより現像ロ
ール３（スリーブ３１）が静電潜像担持体２と一定の間
隔をあけて配置されるようになっている。そして、この
現像ロール３は、磁石ロール３０の磁力によりひきつけ
られて非磁性円筒スリーブ３１上に供給される現像剤７
を、層厚規制部材３３によって一定の厚さに規制した
後、スリーブ３１の駆動用モータによる回転に伴って静
電潜像担持体２と対向する現像領域Ｇに非接触状態でも
って搬送するようになっている。

【００２４】この現像装置１は、例えば、図３に示すよ
うな画像記録装置の現像手段として適用される。図３に
おいて、符号２は静電潜像担持体としての感光体ドラム
であり、この感光体ドラム２の周囲にはその回転方向に
沿って、電子写真記録手段としての、帯電器１０、潜像
形成手段１１、現像装置１、転写前コロトロン１２、転
写コロトロン１３、剥離コロトロン１４、クリーナー１
５及び光除電器１６が順次配設されている。また、図３
において符号１７は記録シートである。潜像形成手段１
１としては、例えば、レーザ書き込み装置が使用され
る。この画像記録装置は、帯電器１０により回転する感
光体ドラム２の表面を一様に帯電した後、そのドラム表
面に対して潜像形成手段１１により画像情報に応じた静
電潜像を形成し、次いで、その静電潜像を現像装置１に
より現像してトナー像とした後に、転写前コロトロン１
２による前処理を施してから転写コロトロン１３の作用
により記録シート１７に転写させ、定着することにより
画像記録を行うようになっている。

【００２５】また、この現像装置１における現像制御手
段６は、図４に示すように、減算器６０、増幅器６１及
び加算器６２とで構成されている。そして、この現像制
御手段６は、電流検知手段５により検出された交流成分
の電流値が電圧換算され、検知信号として入力端子ａか
ら減算器６０に入力される一方、感光体ドラム２と現像
ロール３の間隙（現像ギャップ）が所定の値である場合
における交流成分の基準電流値が、基準信号として入力
端子ｂから減算器６０に入力されるようになっている。
減算器６０では検知信号と基準信号の差が求められ、そ
の差分信号が増幅器６１に入力されて増幅された後、増
幅信号として加算器６２に入力される。また、この加算
器６２には、調整すべき現像条件に係る要素の標準設定
値が基準信号として入力端子ｃから入力されるようにな
っている。そして最後に、加算器６２において入力端子
ｃから入力される現像条件に係る要素の標準設定値に対
して増幅器６１からの増幅信号が加算され、それが現像
条件補正信号として出力端子ｄから現像条件制御対象で
ある部品に送られるようになっている。

【００２６】ここで、現像剤７として二成分現像剤を用
い、また画像記録装置及び現像装置を以下の条件内容に
設定した。

【００２７】二成分現像剤は、スチレンーアクリル共重
合体、マグネタイト及びニグロシンを溶融混練した後に
微粉砕してなる重量平均粒径５０μｍ、密度２．５ｇ／
ｃｍ ³の正帯電性の磁性粉分散型樹脂キャリアと、平均
粒径７．５μｍの負帯電性のポリエステル系トナーとか
らなるものを用いた。

【００２８】画像記録装置における感光体ドラム２とし
ては、導電性材料からなる円筒部材の表面に感光体層を
薄層に形成したものを使用し、また、その感光体層とし
て例えば負帯電の有機感光体（ＯＰＣ）を用い、ドラム
の外径を１００ｍｍに設定するとともに、その表面移動
線速度即ちプロセススピードを１６０ｍｍ／ｓに設定し
た。また、この画像記録装置は、反転現像を行うように
設定され、潜像形成手段１１により露光される感光体ド
ラム２の画像部は−３００Ｖ、露光されない非画像部は
−５５０Ｖになるように設定した。

【００２９】現像装置４において、１８ｍｍφの非磁性
スリーブ３１と１９ｍｍφの補助ロール３２を使用し、
現像ギャップが５００μｍとなるようように初期設定し
た（但し、この現像ギャップの値は補助ロールが感光体
ドラムの表面両端部に接し、すべての部品とその組み立
てが寸法誤差のない理想的な状態にある場合に得られる
ものである）。層厚規制部材３３により非磁性スリーブ
３１上に形成される現像剤７の層厚は、２００μｍにな
るように設定した。また、ドライバ８０は、非磁性スリ
ーブ３１が駆動用モータ８により例えば５．６６ｒｐｓ
で回転するように標準設定した。

【００３０】このような設定条件（標準設定）のもとで
は、現像バイアス電圧用電源４は、交流電圧発生部４０
から出力される周波数６ｋＨｚ、デューティー比０．
５、Ｖｐ−ｐ１．６ｋＶの矩形波からなる交流電圧に、
直流電圧発生部４５から出力される−５００Ｖの直流成
分を重畳した現像バイアス電圧を、現像ロール３に印加
するようになっている。そして、このとき交流電圧発生
部４０から出力される交流電圧の電流値は、理論上、２
８０ｍＡとなる。

【００３１】上記のような標準設定下において、まず、
現像ギャップと画像濃度の関係を調べた。すなわち、現
像制御手段６を作動させず、現像バイアス電圧を一定
（標準設定のまま）にし、補助ロール３２の直径を変更
することにより現像ギャップを強制的に変化させ、その
ときに得られた画像の反射濃度を測定し（測定器：商品
名Ｘ−Ｒｉｔｅ３１０）、その結果を図５に示した。こ
の図５は、現像ギャップがわずか２０μｍでも変化する
と、画像上で０．１程度の濃度変動が現れることを示し
ている。

【００３２】また、現像ギャップと現像バイアス電圧の
交流成分の電流の平均値との関係を調べた。すなわち、
上記のように現像ギャップを変化させたときの交流成分
の電流値を測定し（その平均値をとり）、その結果を図
６に示した。この図６は、交流成分の電流平均値は現像
ギャップが広がると減少し、反対に狭まると増加するこ
とを示している。また、現像ギャップが５０μｍの場
合、交流成分の電流平均値は約２８０ｍＶになることも
示している。

【００３３】従って、図５と図６の結果から、現像バイ
アス電圧の交流成分の電流値と、現像現像ギャップの変
動による画像濃度の変動との間には因果関係があり、そ
のため、その交流成分の電流値を検出し、その電流値の
変動に応じて所定の現像条件を調整すれば、現像現像ギ
ャップの変動による画像濃度の変動を防止できることが
予測される。

【００３４】次に、調整すべき現像条件を具体的に例示
した実施例を挙げて、本発明について更に詳述する。

【００３５】実施例１：図７は、前記の基本的構成から
なる現像装置１において、現像バイアス電圧の平均値を
制御することにより現像条件を調整するタイプの現像装
置例を示すものである。この実施例１に係る現像装置で
は、現像バイアス電圧用電源４における交流電圧発生部
４０が交流初期電圧パルス信号発生器４１と交流用高圧
アンプ４２とで、その直流電圧発生部４５が直流初期電
圧パルス信号発生器４６と直流用高圧アンプ４７とでそ
れぞれ構成されており、各アンプからの電圧を重畳した
電圧が現像ロール３（スリーブ３１）に印加されるよう
になっている。また、この実施例装置では、交流用高圧
アンプ４２に内蔵されている電流検知手段としての電流
測定器５の検知結果出力用端子が現像制御手段６の入力
端子ａと接続されているとともに、現像制御手段６の出
力端子ｄが直流初期電圧パルス信号発生器４６に接続さ
れている。更に、現像制御手段６の入力端子ｂには、現
像バイアス電圧の交流成分の標準電流値（２８０ｍＡ）
が電圧換算されて２８０ｍＶが基準信号として入力さ
れ、また、その入力端子ｃには、現像バイアス電圧の標
準電圧値（−５００Ｖ）が例えば５００ｍＶという基準
信号で入力されるようになっている。

【００３６】そして、この実施例１に係る現像装置は次
のように作動する。すなわち、現像制御手段６におい
て、電流測定器５で測定された現像バイアス電圧の交流
成分の電流値Ｘ（ｍＡ）が電圧換算（ＸｍＶ）されて入
力端子ａを介して減算器６０に入力される。この検出さ
れる電流値は、現像ギャップの変動に応じて変化する
が、前記した標準設定（現像ギャップが５００μｍ、交
流成分が周波数６ｋＨｚ、デューティー比０．５、Ｖｐ
−ｐ１．６ｋＶの矩形波）のときには、理論上は２８０
ｍＡとなる。そして、減算器６０では、入力端子ａから
の入力信号（ＸｍＶ）と入力端子ｂから入力される基準
信号（２８０ｍＶ）との差分Ｓ（＝Ｘ−２８０）が求め
られ、その差分信号が増幅器６１に入力される。この減
算器６０から出力される信号は現像ギャップ（５００μ
ｍ）に対する変動量に対応している。そして、増幅器６
１では減算器６０からの差分信号Ｓが増幅されて加算器
６２に入力され、その加算器６２では増幅器６１からの
増幅信号αＳ（α：増幅率）が入力端子ｃから入力され
る基準信号（５００ｍＶ）に加算され、その加算された
信号が出力端子ｄから現像補正信号として出力される。

【００３７】次いで、その現像補正信号は、現像バイア
ス用電源４の直流初期電圧パルス信号発生器４６に入力
されて補正後の電圧値からなるパルス信号に変換された
後、直流用高圧アンプ４７により例えば１０００倍に反
転増幅され、これが直流電圧として出力される。そし
て、この直流電圧を重畳した交流電圧が現像バイアス電
圧として現像ロール３のスリーブ３１に供給される。こ
れにより、現像バイアス電圧の平均値は、加算器６２で
加算された分が高圧アンプ４７により増幅された補正電
圧値（αＳ×１０００）（−Ｖ）だけ補正されることに
なる。実際には、現像バイアス電圧の直流成分の標準設
定値（−５００Ｖ）に対して現像ギャップの変動量に対
応した補正電圧値が付加されることになる。

【００３８】次に、この実施例１の現像装置における現
像バイアス電圧の平均値と画像濃度との関係について調
べた。すなわち、現像バイアス電圧の平均値を強制的に
変化させたときに得られる画像の反射濃度を測定し、そ
の結果を図８に示す。この図８は、現像バイアス電圧の
平均値を増加（低下）させると画像濃度は増加（低下）
する傾向を示しており、このことから、現像バイアス電
圧の平均値を適宜制御すれば現像ギャップの変動による
画像濃度の変動を防止できることが予測できる。

【００３９】そこで、この実施例１の現像装置を用い、
現像制御手段６を作動させた場合の画像濃度の変動特性
について調べた。すなわち、Ａ４版サイズの記録シート
に対して８０％の面積率となるベタ画像を記録し、その
ときの出力画像の濃度変動について走査型濃度計により
測定した。走査型濃度計は、その走査方向に対して垂直
に設定された寸法１０μｍ×５ｍｍの長方形アパチャを
有し、１０μｍ間隔の濃度測定が可能なものである。こ
れにより、記録シートの搬送方向（現像ロールの周方
向）に対して１０μｍ間隔で０〜２４０ｍｍの範囲にわ
たって反射濃度の測定を行い、その結果を図９に示し
た。比較のため、現像制御手段６を作動させない場合に
おける画像濃度の変動特性についても同様に調べ、その
結果を図１０に示した。

【００４０】その結果、両者を比較すると、現像制御手
段６を作動させた場合（図９）には濃度変動が大きく改
善されることが明白に認められる。実際、現像制御手段
６を作動させない場合（図１０）は濃度変動の最大濃度
差が０．３３でその標準偏差が０．０７であったのに対
し、現像制御手段６を作動させた場合は最大濃度差が
０．０９でその標準偏差が０．０２であった。また、濃
度変動について周波数解析を行ったところ、現像制御手
段６による現像条件を調整しない場合には得られる画像
の０．０３５Ｃｙｃｌｅ／ｍｍに特に大きな濃度変動の
ピークが現れるのに対し、現像条件を調整した場合には
その画像に特に目立った濃度変動のピークが現れなかっ
た。ここで、０．０３５Ｃｙｃｌｅ／ｍｍの周波数は現
像ロール３の１周分に相当するため、上記濃度変動のピ
ークは現像ギャップが現像ロールの軸偏心により現像ロ
ールの回転周期で変動することによって発生するものと
推測される。実際に現像ロール３（スリーブ３１）の軸
偏心を触針式変移計で計測したところ、最大振れ幅で２
０μｍ程度の振れ（軸偏心）があることが確認された。

【００４１】また、この実施例１の現像装置において
は、実際に現像ギャップが基準値の５００μｍから１０
μｍ広がった場合、現像バイアス電圧の平均値が基準値
−５００Ｖから約２２Ｖ減少する制御がなされることが
確認された。更に、現像制御手段６を作動させて出力し
た画像には、下地かぶり等の画質上問題となる画像欠陥
と特に発生しなかった。

【００４２】実施例２：図１１は、前記の基本的構成か
らなる現像装置１において、デューティー比を制御する
ことにより現像条件を調整するタイプの現像装置例を示
すものである。この実施例２に係る現像装置１は、現像
制御手段６の出力端子ｄが交流初期電圧パルス信号発生
器４１に接続され、また現像制御手段６の入力端子ｃに
現像バイアス電圧の交流成分の基準デューティー比
（０．５）に相当するパルス信号電圧（例えば２．５
Ｖ）が基準信号として入力される以外は実施例１と同じ
構成からなるものである。

【００４３】そして、この実施例２に係る現像装置は次
のように作動する。すなわち、現像制御手段６におい
て、電流測定器５で測定された現像バイアス電圧の交流
成分の電流値Ｘ（ｍＡ）が電圧換算（ＸｍＶ）されて入
力端子ａを介して減算器６０に入力されると、実施例１
と同様に、減算器６０で入力端子ａからの入力信号（Ｘ
ｍＶ）と入力端子ｂから入力される基準信号（２８０ｍ
Ｖ）との差分Ｓ（＝Ｘ−２８０）が求められ、その差分
信号Ｓが増幅器６１に入力されて増幅された後に加算器
６２に入力される。そして、加算器６２では増幅器６１
からの増幅信号αＳ（α：増幅率）が入力端子ｃから入
力される基準信号（２．５Ｖ）に加算され、その加算さ
れた信号が出力端子ｄから現像補正信号として出力され
る。

【００４４】次いで、その現像補正信号は、現像バイア
ス用電源４の交流初期電圧パルス信号発生器４１に入力
されて補正後のデューティー比からなるパルス信号に変
換された後、交流用高圧アンプ４２により増幅され、こ
れが交流電圧として出力される。そして、この交流電圧
に標準の直流電圧（−５００Ｖ）を重畳した交流電圧が
現像バイアス電圧として現像ロール３のスリーブ３１に
供給される。この実施例では、現像補正信号として２．
５Ｖの直流電圧信号が交流初期電圧パルス信号発生器４
１に入力されたときにデューティー比が標準設定である
０．５となり、５．０Ｖの直流電圧信号が入力されたと
きにデューティー比が１．０になるように設定した。こ
れにより、現像バイアス電圧の交流成分のデューティー
比は、加算器６２で加算された分（αＳ）に対応する比
率だけ補正されることになる。実際には、交流成分の基
準デューティー比（０．５）に対して現像ギャップの変
動量に対応した比率が付加されることになる。

【００４５】次に、この実施例２の現像装置における現
像バイアス電圧の交流成分のデューティー比と画像濃度
との関係について調べた。すなわち、交流成分のデュー
ティー比を強制的に変化させたときに得られる画像の反
射濃度を測定し、その結果を図１２に示す。この図１２
は、交流成分のデューティー比を増加（低下）させると
画像濃度は増加（低下）する傾向を示しており、このこ
とから、交流成分のデューティー比を適宜制御すれば現
像ギャップの変動による画像濃度の変動を防止できるこ
とが予測できる。

【００４６】そこで、この実施例２の現像装置を用い、
現像制御手段６を作動させた場合とさせなかった場合の
画像濃度の変動特性について実施例１と同じようにして
調べたところ、実施例１とほぼ同様の結果（図９及び図
１０参照）が得られた。また、この実施例２の現像装置
においては、実際に現像ギャップが基準値の５００μｍ
から１０μｍ広がった場合、デューティー比が約０．５
８になる制御がなされることが確認された。更に、現像
制御手段６を作動させて出力した画像には、下地かぶり
等の画質上問題となる画像欠陥と特に発生しなかった。

【００４７】実施例３：図１３は、前記の基本的構成か
らなる現像装置１において、現像剤の搬送速度（本例で
は現像ロールの回転速度）を制御することにより現像条
件を調整するタイプの現像装置例を示すものである。こ
の実施例３に係る現像装置１は、現像制御手段６の出力
端子ｄが現像ロール３（スリーブ３１）の駆動用モータ
８を制御するドライバ８０に接続され、また現像制御手
段６の入力端子ｃに現像ロール３の基準回転速度（５．
６６ｒｐｓ）に相当する速度設定用制御信号電圧（例え
ば１．８Ｖ）が基準信号として入力される以外は実施例
１と同じ構成からなるものである。

【００４８】そして、この実施例３に係る現像装置は次
のように作動する。すなわち、現像制御手段６におい
て、電流測定器５で測定された現像バイアス電圧の交流
成分の電流値Ｘ（ｍＡ）が電圧換算（ＸｍＶ）されて入
力端子ａを介して減算器６０に入力されると、実施例１
と同様に、減算器６０で入力端子ａからの入力信号（Ｘ
ｍＶ）と入力端子ｂから入力される基準信号（２８０ｍ
Ｖ）との差分Ｓ（＝Ｘ−２８０）が求められ、その差分
信号Ｓが増幅器６１に入力されて増幅された後に加算器
６２に入力される。そして、加算器６２では増幅器６１
からの増幅信号αＳ（α：増幅率）が入力端子ｃから入
力される基準信号（１．８Ｖ）に加算され、その加算さ
れた信号が出力端子ｄから現像補正信号として出力され
る。

【００４９】次いで、その現像補正信号は、ドライバ８
０の速度可変信号入力端子に入力されて補正後の速度設
定用制御信号に変換された後、駆動用モータ８に送られ
る。これにより、現像ロール３はモータ８により補正後
の速度設定用制御信号に応じた回転速度で回転する。こ
の実施例では、現像補正信号として１．８Ｖの直流電圧
信号がドライバ８０に入力されたときに現像ロール３の
回転速度が標準設定である５．６６ｒｐｓになるように
設定した。従って、現像ロール３の回転速度は、加算器
６２で加算された分（αＳ）に対応する電圧値の増減分
だけ補正されることになり、実際には、基準回転速度に
対して現像ギャップの変動量に対応した速度分が付加さ
れることになる。

【００５０】次に、この実施例３の現像装置における現
像ロールの回転速度と画像濃度との関係について調べ
た。すなわち、現像ロール３の回転速度を強制的に変化
させたときに得られる画像の反射濃度を測定し、その結
果を図１４に示す。この図１４は、現像ロールの回転速
度を増加（低下）させると画像濃度は増加（低下）する
傾向を示しており、このことから、現像ロールの回転速
度を適宜制御すれば現像ギャップの変動による画像濃度
の変動を防止できることが予測できる。

【００５１】そこで、この実施例３の現像装置を用い、
現像制御手段６を作動させた場合とさせなかった場合の
画像濃度の変動特性について実施例１と同じようにして
調べたところ、実施例１とほぼ同様の結果（図９及び図
１０参照）が得られた。また、この実施例３の現像装置
においては、実際に現像ギャップが基準値の５００μｍ
から１０μｍ広がった場合、回転速度が約６．０１ｒｐ
ｓになる制御がなされることが確認された。更に、現像
制御手段６を作動させて出力した画像には、下地かぶり
等の画質上問題となる画像欠陥と特に発生しなかった。

【００５２】なお、前記実施例では、現像制御手段６と
して、電流検知手段からの検知信号（電流値）をアナロ
グ信号のまま利用して制御補正信号を加工して出力する
構成例の場合について説明したが、本発明ではこれに限
定されず、例えば、上記検知信号をＡ／Ｄコンバータを
用いて一旦デジタル化してから制御補正信号を加工して
出力するように構成してもよい。この場合には、微妙な
現像条件の調整が可能となり、より一層的確な濃度むら
の防止ができる。

【００５３】また、前記実施例では、現像剤７として二
成分現像剤を使用する場合について説明したが、本発明
では一成分現像剤を使用することが可能であり、その場
合、一成分現像剤は磁性、非磁性のいずれも適用可能で
ある。更に、前記実施例では単色画像用の現像装置を例
示したが、本発明は多色画像用の現像装置であってもよ
い。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流検知手段により現像バイアス電圧の交流成分の電流
値を検出し、その検出情報に応じて現像条件（現像バイ
アス電圧の平均値、交流成分のデューティー比、現像剤
搬送速度など）を適宜調整することにより、現像ギャッ
プの変動による濃度むらの発生を防止することができ
る。また、本発明装置は、現像ギャップの変動を検知す
るための（高価であったり或いは現像電界に悪影響を与
えるような）検出手段を新たに増設する必要がなく、き
わめて簡易な構成で、しかも安価に提供できる。更に、
電流検知手段による電流値の検出とその検知情報に基づ
く現像条件の調整をリアルタイムで行うため、前記した
現像ギャップの経時的変動や突発的変動に対しても十分
に対応でき、現像ギャップの変動による濃度むらの発生
を迅速かつ的確に防止することができる。従って、本発
明の現像装置は、現像ギャップが変動したとしても濃度
むらのない高品質の現像ひいては画像形成を行うことが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の基本的な構成を示す概念
図である。

【図２】現像ロールの周辺部の構成を示す断面図であ
る。

【図３】現像装置を画像記録装置に適用した例を示す
概念図である。

【図４】現像制御手段の一例を示すブロック図であ
る。

【図５】標準設定時における現像ギャップと画像濃度
との関係を示すグラフである。

【図６】標準設定時における現像ギャップと現像バイ
アス電圧の交流成分の平均電流値との関係を示すグラフ
である。

【図７】実施例１に係る現像装置の現像制御手段の構
成を示すブロック図である。

【図８】実施例１における現像バイアス電圧の平均値
と画像濃度との関係を示すグラフである。

【図９】実施例１において現像制御手段を作動した場
合の画像濃度の変動特性を示す測定図である。

【図１０】実施例１において現像制御手段を作動させ
ない場合の画像濃度の変動特性を示す測定図である。

【図１１】実施例２に係る現像装置の現像制御手段の
構成を示すブロック図である。

【図１２】実施例２におけるデューティー比と画像濃
度との関係を示すグラフである。

【図１３】実施例３に係る現像装置の現像制御手段の
構成を示すブロック図である。

【図１４】実施例３における現像ロールの回転速度と
画像濃度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…現像装置、２…静電潜像担持体、３…現像剤担持
体、４…現像バイアス用電源、５…電流検知手段、６…
現像制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安東滋仁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 (72)発明者江連平和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

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成される静電潜像担持体に
対して間隔をあけて配置され、その静電潜像担持体表面
に対して非接触状態となるように現像剤を担持して搬送
する現像剤担持体と、その静電潜像担持体と現像剤担持
体との間に直流電圧を重畳した交流電圧からなる現像バ
イアス電圧を印加する現像バイアス用電源とを備えた現
像装置において、前記現像バイアス電圧の交流成分の電流値を検出する電
流検知手段と、その電流検知手段からの検知情報に基づ
いて現像条件を補正する現像制御手段とを具備すること
を特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、現像制御
手段が、電流検知手段からの検知情報に基づいて現像バ
イアス電圧の平均値を制御するものであることを特徴と
する現像装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、現像制御
手段が、電流検知手段からの検知情報に基づいて現像バ
イアス電圧の交流成分の電圧レベルが現像バイアス電圧
の平均値以上である時間の交流成分の一周期に占める比
率を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項１記載の装置において、現像制御
手段が、電流検知手段からの検知情報に基づいて現像剤
の搬送速度を制御するものであることを特徴とする現像
装置。