JPH0926691A

JPH0926691A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0926691A
Application number: JP17494095A
Authority: JP
Inventors: Jun Abe; 純安部
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】現像像の濃度低下やかぶりを抑えた良好な画質
の現像像を安定して形成できる現像装置を提供する。【構成】感光体ドラム１４が、第１の電位Ｖ₁ （＝３６
０（Ｖ））に一様に帯電され、この感光体ドラム１４上
に画像情報を担持した光が照射されることにより第１の
電位Ｖ₁ と第２の電位Ｖ₂ （＝４０（Ｖ））との間の電
位分布を有する静電潜像が形成されるものとしたとき
に、バイアス電源２４によって現像スリーブ２２に、第
３の電位Ｖ₃ （＝２００（Ｖ））及びこの第３の電位Ｖ
₃ よりも大きい第４の電位Ｖ₄ （＝７００（Ｖ））双方
の間でパルス列状に変化する現像バイアスを印加した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像担持体に形成された
静電潜像を現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真複写機や電子写真プ
リンタ等の画像形成装置では、像担持体に形成された静
電潜像を現像剤で現像する現像装置が使われている。現
像装置には各種のタイプがあるが、その一つとして、現
像剤を表面に担持して回転し、像担持体に近接した現像
位置に現像剤を搬送する現像スリーブと、この現像スリ
ーブに現像バイアスを印加するバイアス電源とを備え、
現像スリーブに現像バイアスを印加することにより静電
潜像を現像するタイプのものが知られている。現像スリ
ーブに印加される現像バイアスにも各種のものがあり、
例えば、特開昭５４−５１８４８号公報には、交流電圧
を直流電圧に重畳させた現像バイアスが開示されてい
る。

【０００３】図６にこの現像バイアスの一例を示す。図
６にこの現像バイアスは、像担持体上の非画像部（現像
剤を付着させない部分、いわゆる背景部）の電位Ｖ_HIGH
（非画像部電位Ｖ_HIGH）と画像部（現像剤を付着させる
部分）の電位Ｖ_LOW （画像部電位Ｖ_LOW ）との間の電位
をもつ直流成分Ｖ_DCに、ピークツーピーク電圧Ｖ_PPを有
する交流成分Ｖ_ACが重畳した波形を有する。

【０００４】この現像バイアスでは交流成分Ｖ_ACを用い
るため、現像スリーブに現像バイアスが印加されると、
交流電圧Ｖ_ACの周期に応じてトナーが現像スリーブと像
担持体との間を往復する。また、通常、現像装置に収納
されたトナーの粒径には分布があり、また、トナーの帯
電量にも分布がある。これらの分布と、上記のトナーが
現像スリーブと像担持体との間を往復することとに起因
して、現像像に、いわゆるゴーストが発生し易いという
問題がある。

【０００５】そこで、ゴーストの発生を防止するために
現像バイアスとして交流成分Ｖ_ACを用いずに直流成分Ｖ
_DCのみを用いる方法が考えられる。この方法では、ゴー
ストの発生を防止できるものの、直流成分Ｖ_DCの電位と
画像部電位Ｖ_LOW との電位差（現像コントラスト）が小
さいと、現像濃度が低下する。特に、現像スリーブへの
付着力が大きい一成分現像剤を用いた場合では、現像コ
ントラストを大きくして現像剤を像担持体に移動させな
ければ、充分な現像濃度が得られない。ところが、現像
コントラストを大きくするために直流成分Ｖ_DCの電位を
非画像部電位Ｖ _HIGHよりも大きくすると、非画像部にか
ぶりが発生する。このため、現像コントラストを非画像
部電位Ｖ_HIGHよりも大きくすることはできず、このた
め、現像効率の向上には限界がある。また、現像バイア
スとして直流成分Ｖ_DCのみを用いた場合には、現像領域
における現像剤の飛翔方向は、現像スリーブから像担持
体への一方向となり、磁性一成分現像剤では現像剤がチ
ェーンの状態で像担持体表面に付着し、このため、画像
部と非画像部との境界の周辺においてブラーや尾引き等
が発生するという問題もある。

【０００６】そこで、十分な現像コントラストを得るこ
とができる現像バイアスとして、図７に示されるような
現像バイアスが考えられる。この現像バイアスは、直流
電圧を微小周期でスイッチングしたようなパルス列状に
変化する現像バイアスであり、そのパラメータとして
は、像担持体と現像スリーブとの間の最小間隙ｄ（ｍ
ｍ）、像担持体上の非画像部電位Ｖ_HIGH（Ｖ）及び画像
部電位Ｖ_LOW （Ｖ）、現像バイアスの最大電圧値Ｖｍａ
ｘ（Ｖ）、スイッチングの周波数ｆ（Ｈｚ）、スイッチ
ングのオン時間ｘとオフ時間ｙの和に対するオン時間ｘ
の比ａ（デューティ＝ｘ／（ｘ＋ｙ））があり、画像部
電位Ｖ_LOW を、現像バイアスの最大電圧値Ｖｍａｘと最
小電圧値との間の範囲内の値としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示す現
像バイアスを用いる現像方法では、次のような問題があ
る。現像コントラストを大きくして現像濃度を高くする
ために現像バイアスの最大電圧値Ｖｍａｘ（Ｖ）を大き
くすると、非画像部にかぶりが発生し易くなる。一方、
非画像部のかぶりを抑えるために現像バイアスの最大電
圧値Ｖｍａｘ（Ｖ）を低くすると、現像コントラストが
小さくなり現像濃度が低くなる。そこで、現像濃度及び
かぶり双方を満たす現像バイアスを求めるために、上記
した現像バイアスのパラメータのうち最大電圧値Ｖｍａ
ｘとデューティとを変えて現像バイアスの平均電圧Ｖ
_meanを変え、画像部及び非画像部双方の濃度を測定し
た。この結果を図８に示す。

【０００８】図８の横軸は現像バイアスの平均電圧Ｖ
_meanを表し、縦軸は濃度を表す。この濃度の測定は限度
見本との比較により行った。また、曲線１０は画像部の
濃度を示し、曲線１２は非画像部の濃度（かぶりの程
度）を示す。また、破線Ｄ１は画像部の濃度の許容下限
値、破線Ｄ２は非画像部の濃度の許容上限値（かぶりの
限界）を示す。

【０００９】図８に示すように、画像部の現像濃度を許
容下限値以上にするために、Ｖｍａｘやデューティを大
きくして平均電圧Ｖ_meanを増大させると、現像バイアス
が非画像部電位を超えてしまいかぶりが顕著になる。一
方、かぶりを抑えるために平均電圧Ｖ_meanを減少させる
と、画像部の現像濃度が許容下限値以下になる。現像濃
度及びかぶり双方を満たす現像バイアスの平均電圧Ｖ
_meanは図８のラチチュードＷで示される範囲内の電圧で
あるものの、この程度のラチチュードでは狭く、現像装
置の使用環境や製造上のばらつきによって、画像部の現
像濃度が許容下限値以下になったり、かぶりの濃度が許
容上限値以上になったりするおそれがある。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑み、現像像の濃度
低下やかぶりを抑えた良好な画質の現像像を安定して形
成できる現像装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の現像装置は、所定の第１の電位Ｖ₁ に一様に
帯電された像担持体に画像情報を担持した光を照射する
ことにより、この像担持体上に、上記第１の電位Ｖ₁ と
所定の第２の電位Ｖ₂ との間の電位分布を有する静電潜
像を形成し、この静電潜像を現像剤を用いて現像し現像
像を被転写材に転写する画像形成装置における、上記現
像剤を表面に担持して回転することにより、上記像担持
体に近接した現像位置に上記現像剤を搬送する現像スリ
ーブと、この現像スリーブに、所定の第３の電位Ｖ₃ 及
びこの所定の第３の電位Ｖ₃ の絶対値よりも大きい絶対
値を有する所定の第４の電位Ｖ₄ 双方の間でパルス列状
に変化する現像バイアスを印加するバイアス電源とを備
え、上記現像スリーブに上記現像バイアスを印加するこ
とにより上記静電潜像を現像する現像装置において、上
記バイアス電源が、上記現像スリーブに、上記現像バイ
アスの平均電位をＶ_meanとしたときに、｜Ｖ₂ ｜＜｜Ｖ
₃ ｜＜｜Ｖ₁ ｜＜｜Ｖ₄ ｜、かつ、｜Ｖ_mean｜＜｜Ｖ₁
｜を満たす現像バイアスを印加するものであることを特
徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明の現像装置によれば、上記の条件を満た
す現像バイアスが現像スリーブに印加される。現像バイ
アスの最大電位が時間によってＶ₃ とＶ₄ に変化し、｜
Ｖ₂ ｜と｜Ｖ₃ ｜との電位差、及び｜Ｖ₂ ｜と｜Ｖ₄ ｜
との電位差が現像コントラストとなり、これらの電位差
によって、トナーが現像スリーブから像担持体の画像部
に移動し、これにより十分な濃度の現像像が得られる。
一方、｜Ｖ₁ ｜と｜Ｖ₄ ｜との電位差によりトナーが現
像スリーブから像担持体の非画像部に移動してかぶりの
原因となるものの、｜Ｖ_mean｜が｜Ｖ₁ ｜よりも小さい
ため、像担持体の非画像部に移動したトナーは現像スリ
ーブに戻る。これにより、かぶりをその許容上限値以下
の濃度に抑えることができる。この結果、現像像の濃度
低下やかぶりを抑えた良好な画質の現像像を安定して形
成できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の現像装置の一
実施例を説明する。図１は、磁性一成分現像剤を用いる
現像装置を示す模式図である。現像装置２０は、現像剤
を表面に担持して矢印Ａ方向に回転することにより、矢
印Ｂ方向に回転する感光体ドラム１４に近接した現像位
置１６に磁性一成分現像剤３０を搬送する現像スリーブ
２２と、この現像スリーブ２２に、後述するパルス列状
に変化する現像バイアスを印加するバイアス電源２４を
備えており、現像スリーブ２２に現像バイアスを印加し
て磁性一成分現像剤３０を感光体ドラム１４に飛翔させ
ることにより、感光体ドラム１４に形成された静電潜像
が現像される。現像スリーブ２２は、肉厚０．６ｍｍの
円筒状のアルミニウム製であり、カートリッジ（図示せ
ず）に回転自在に保持されている。現像装置２０は、さ
らに、Ｎ及びＳで示したような磁気パターンを有し、現
像スリーブ２２内に設置されカートリッジ（図示せず）
に固定された磁石ロール２６を備えている。また、現像
装置２０は、現像スリーブ２２に担持された現像剤の量
を規制するトナー量規制部材２８を備えており、このト
ナー量規制部材２８は、厚さ１．０ｍｍ、幅１０ｍｍの
シリコンゴムを厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ板材に接着した
ものである。トナー量規制部材２８は、現像位置１６と
磁石ロール２６の中心とを結ぶ基準線上で現像スリーブ
２２に当接しており、自由端２８ａを現像スリーブ２２
の回転方向（矢印Ａ方向）に対向させて設置されてい
る。尚、現像装置２０は、さらに、磁性一成分現像剤３
０を撹拌して現像スリーブ２２に供給するアジテータ３
２と、磁性一成分現像剤３０を収容するホッパー３４を
備えている。また、磁性一成分現像剤３０には磁性粉が
４０ｗｔ％含まれている。

【００１４】図２を参照して、バイアス電源２４によっ
て現像スリーブ２２に印加される現像バイアスの一例を
説明する。ここでは、感光体ドラム１４は、第１の電位
Ｖ₁（＝３６０（Ｖ））に一様に帯電され、この感光体
ドラム１４上に画像情報を担持した光が照射されること
により第１の電位Ｖ₁ と第２の電位Ｖ₂ （＝４０
（Ｖ））との間の電位分布を有する静電潜像が形成され
るものとする。また、導電性スリーブ２２と感光体ドラ
ム１４との間の間隙を１２０μｍとした。

【００１５】バイアス電源２４によって現像スリーブ２
２に印加される現像バイアスは、第３の電位Ｖ₃ （＝２
００（Ｖ））及びこの第３の電位Ｖ₃ よりも大きい第４
の電位Ｖ₄ （＝７００（Ｖ））双方の間でパルス列状に
変化するものであり、平均電位Ｖ_meanは２５０Ｖであ
る。また、現像バイアスのパルス幅ｔ₁ は５０μｓｅｃ
であり、パルスとパルスとの間の時間間隔ｔ₂ は４５０
μｓｅｃである。これらの各条件で、静電潜像を現像し
用紙にプリントしたところ、ゴーストは確認できなかっ
た。また、パルス幅ｔ₁ を変えて実験を行った結果、良
好な画質が得られるパルス幅ｔ₁ としては、５０μｓｅ
ｃから１００μｓｅｃまでの範囲内が好ましいことが判
明した。また、良好な画質が得られる第３の電位Ｖ₃ と
しては、５０Ｖから２５０Ｖまでの範囲内が好ましいこ
とが判明した。

【００１６】上記した現像バイアスのうち第４の電位Ｖ
₄ とデューティ（（パルス幅ｔ₁ ）／（１周期の時
間））とを変えて現像バイアスの平均電圧Ｖ_meanを変え
たときの、画像部及び非画像部双方の濃度を測定した結
果を図３に示す。図３の横軸は現像バイアスの平均電圧
Ｖ_meanを表し、縦軸は濃度を表す。この濃度の測定は、
限度見本との比較により行った。また、曲線４０は画像
部の濃度を示し、曲線４２は非画像部の濃度（かぶりの
程度）を示す。また、破線Ｄ１は画像部の濃度の許容下
限値、破線Ｄ２は非画像の濃度の許容上限値（かぶりの
限界）を示す。尚、図３の縦軸及び横軸は図８の縦軸及
び横軸と同一のスケールである。

【００１７】図３に示すように、現像濃度及びかぶりの
濃度双方を満たす現像バイアスの平均電圧Ｖ_meanは図３
のラチチュードＬ₁ で示される範囲内の電圧であり、図
８に示すラチチュードに比べ広いラチチュードが得ら
れ、現像装置の使用環境や製造上のばらつきを考慮して
も、画像部の現像濃度が許容下限値以下になったりかぶ
りが許容上限値以上になったりすることを防止でき、良
好な画質の現像像が安定して得られる。

【００１８】上記した現像バイアスの第４の電位Ｖ₄ を
変えたときの、画像部及び非画像部双方の濃度を測定し
た結果を図４に示す。図４の横軸は第４の電位Ｖ₄ を表
し、縦軸は濃度を表す。また、曲線５０は画像部の濃度
を示し、曲線５２は非画像部の濃度（かぶりの程度）を
示す。また、破線Ｄ１は画像部の濃度の許容下限値、破
線Ｄ２は非画像の濃度の許容上限値（かぶりの限界）を
示す。

【００１９】図４に示すように、現像濃度及びかぶりの
濃度双方を満たす第４の電位Ｖ₄ はラチチュードＬ₂ で
示される範囲内の電圧であり、現像装置の使用環境や製
造上のばらつきを考慮しても、画像部の現像濃度が許容
下限値以下になったりかぶりが許容上限値以上になった
りすることを防止でき、良好な画質の現像像が安定して
得られる。

【００２０】上記した現像バイアスのうちパルス幅ｔ₁
を変えたときの、画像部及び非画像部双方の濃度を測定
した結果を図５に示す。図５の横軸はパルス幅ｔ₁ を表
し、縦軸は濃度を表す。また、曲線６０は画像部の濃度
を示し、曲線６２は非画像部の濃度（かぶりの程度）を
示す。また、破線Ｄ１は画像部の濃度の許容下限値、破
線Ｄ２は非画像の濃度の許容上限値（かぶりの限界）を
示す。

【００２１】図５に示すように、現像濃度及びかぶりの
濃度双方を満たすパルス幅ｔ₁ はラチチュードＬ₃ で示
される範囲内の幅であり、現像装置の使用環境や製造上
のばらつきを考慮しても、画像部の現像濃度が許容下限
値以下になったりかぶりの濃度が許容上限値以上になっ
たりすることを防止でき、良好な画質の現像像が安定し
て得られる。尚、図４、図５に示すラチチュードは、現
像装置のシステム構成に左右されるため一概に規定でき
るものではないが、ラチチュードの広さの傾向が確認で
きる。また、上記実施例では、Ｖ₁ ＝３６０Ｖ，Ｖ₂ ＝
４０Ｖ、Ｖ₃ ＝２００Ｖ，Ｖ₄ ＝７００Ｖ，Ｖ_mean＝２
５０Ｖとしたが、これら電位の大小の比較は絶対値で行
い、例えばＶ₁ ＝−３６０Ｖ，Ｖ₂ ＝−４０Ｖ、Ｖ₃ ＝
−２００Ｖ，Ｖ₄ ＝−７００Ｖ，Ｖ_mean＝−２５０Ｖに
してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置に
よれば、所定の条件を満たす現像バイアスが現像スリー
ブに印加されるため、現像像の濃度低下やかぶりを抑え
た良好な画質の現像像を安定して形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す模式図であ
る。

【図２】バイアス電源によって現像スリーブに印加され
る現像バイアスの一例を示すグラフである。

【図３】現像バイアスのうち第４の電位Ｖ₄ とデューテ
ィ（（パルス幅ｔ₁ ）／（１周期の時間））とを変えて
現像バイアスの平均電圧Ｖ_meanを変えたときの、画像部
及び非画像部双方の濃度を測定した結果を示すグラフで
ある。

【図４】現像バイアスのうち第４の電位Ｖ₄ を変えたと
きの、画像部及び非画像部双方の濃度を測定した結果を
示すグラフである。

【図５】現像バイアスのうちパルス幅ｔ₁ を変えたとき
の、画像部及び非画像部双方の濃度を測定した結果を示
すグラフである。

【図６】ジャンピング現像法における現像バイアスの一
例を示すグラフである。

【図７】従来の現像バイアスの一例を示すグラフであ
る。

【図８】図７に示す現像バイアスのパラメータのうち現
像バイアスの最大電圧値Ｖｍａｘとデューティとを変え
て現像バイアスの平均電圧Ｖ_meanを変え、画像部及び非
画像部双方の濃度を測定した結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１４感光体ドラム１６現像位置２０現像装置２２現像スリーブ２４バイアス電源Ｖ₁ 第１の電位Ｖ₂ 第２の電位Ｖ₃ 第３の電位Ｖ₄ 第４の電位Ｖ_mean 平均電位

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の第１の電位Ｖ₁ に帯電された像担
持体に画像情報を担持した光を照射することにより、該
像担持体上に、前記第１の電位Ｖ₁ と所定の第２の電位
Ｖ₂ との間の電位分布を有する静電潜像を形成し、該静
電潜像を現像剤を用いて現像し現像像を被転写材に転写
する画像形成装置における、前記現像剤を表面に担持し
て回転することにより、前記像担持体に近接した現像位
置に前記現像剤を搬送する現像スリーブと、該現像スリ
ーブに、所定の第３の電位Ｖ₃及び該所定の第３の電位
Ｖ₃ の絶対値よりも大きい絶対値を有する所定の第４の
電位Ｖ₄ 双方の間でパルス列状に変化する現像バイアス
を印加するバイアス電源とを備え、前記現像スリーブに
前記現像バイアスを印加することにより前記静電潜像を
現像する現像装置において、前記バイアス電源が、前記現像スリーブに、前記現像バイアスの平均電位をＶ_meanとしたときに、｜
Ｖ₂ ｜＜｜Ｖ₃ ｜＜｜Ｖ₁ ｜＜｜Ｖ₄ ｜、かつ、｜Ｖ
_mean｜＜｜Ｖ₁ ｜を満たす現像バイアスを印加するもの
であることを特徴とする現像装置。