JPH1165270A

JPH1165270A - 現像装置

Info

Publication number: JPH1165270A
Application number: JP21687697A
Authority: JP
Inventors: Akira Makabe; 晃眞壁; Tetsuo Nakajima; 哲郎中嶋
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】地カブリがなく、かつ、環境変動があっても色
再現性に優れた現像装置の提供を目的とする。【解決手段】感光体１に形成された静電潜像に現像剤２
を供給する現像装置であって、感光体１に所定間隙δを
介して対向する抵抗体からなる現像剤担持体３と、現像
剤担持体３に交番電圧を印加して感光体１と現像剤担持
体３間に交番電界を発生させる交番電圧印加手段４と、
前記交番電圧の周波数、振幅、デューティーの３要素を
所定範囲値に制御する制御部５とを有して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は現像装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真印刷装置において、感光ドラム
に形成された静電潜像にトナー等の現像剤を供給する方
法には、感光ドラムに現像器の現像ローラを接触させて
現像する接触現像法と、現像剤を感光ドラムに直接接触
させない非接触現像法があり、非接触現像法は暗部（画
像形成領域）のみに選択的に現像剤を供給することがで
きるために、明部（非画像形成領域）に現像剤が供給さ
れて発生する所謂地カブリを防止するために有効である
ことが知られている。

【０００３】一方、上記非接触現像法に得られた画像は
一般に階調性に乏しいという欠点を有し、かかる欠点を
解消するための現像方法が特公昭５８−３２３７５号公
報に開示されている。この方法は、第１の過程で感光ド
ラムと現像器との間のギャップに周波数２ＫＨｚ未満の
交番電圧を印加して現像器から感光ドラムへトナーを転
移させ、その後に続く第２の過程で、交番電圧を第１の
過程よりも減衰させることにより画像部においては一方
的にトナーの転移、非画像部では感光ドラムから現像器
への逆転移を行わせるもので、１ＫＨｚ以下の周波数領
域の交番電圧をバイアス電圧として使用した場合に極め
て良好な結果が得られるとの報告がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した特公
昭５８−３２３７５号公報記載の発明において、使用さ
れる交番電圧の周波数は比較的低いために、トナーの移
動量が多くなり、画像に地カブリが出やすいという欠点
を有する。

【０００５】また、交番電圧の振幅を高くすると放電が
起こり、トナーが画像背景部に付着する画像欠陥が生じ
やすくなる。さらに、非接触現像法は電界中での荷電粒
子に発生する力を利用してトナーを飛行させるものであ
るから、温度、湿度等の環境の変動により現像剤の比電
荷、あるいは現像担持体の抵抗が変化すると現像トナー
量が変化し、非磁性一成分現像剤を使用したカラー印刷
においては色相が一定しないという欠点を有する。

【０００６】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たもので、地カブリがなく、かつ、環境変動があっても
色再現性に優れた現像装置の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、感光体１に形成された静電潜像に現像剤２を供給す
る現像装置であって、感光体１に所定間隙δを介して対
向する抵抗体からなる現像剤担持体３と、現像剤担持体
３に低圧の交番電圧を印加して感光体１と現像剤担持体
３間に交番電界を発生させる交番電圧印加手段４と、前
記交番電圧の周波数、振幅、デューティーの３要素を所
定範囲値に制御する制御部５とを有する現像装置を提供
することにより達成される。

【０００８】現像剤担持体３には交番電圧印加手段４に
より交番電圧が印加されており、所定間隙δを介して対
峙する現像剤担持体３と感光体１との間には交番電界が
発生する。交番電界の作用により現像剤２は現像剤担持
体３から感光体１へ、あるいは感光体１から現像剤担持
体３に間隙δ中を飛行して移動する。現像剤２の移動方
向は電界の方向により決定され、移動量は概ね電界強度
と現像剤２の比電荷により決定される。

【０００９】一方、温度、湿度等の変化は現像剤担持体
３の抵抗値、あるいは現像剤２の比電荷を変化させ、と
りわけ湿度の上昇により現像剤２の水分量が増加する
と、比電荷が小さくなって非画像形成領域に現像剤２が
供給される地カブリが発生しやすくなる（図３（ｂ）参
照）。地カブリは、電界強度を十分に高くして、すなわ
ち、交番電圧を高くして現像剤２に十分な飛行力を与え
ることで解決することも可能であるが、電界強度が高く
なると、現像剤担持体３と感光体１間に放電が発生し、
現像剤２が画像背景部に付着する画像欠陥が発生するこ
ととなる。

【００１０】本発明は、交番電圧の周波数、およびデュ
ーティー（交番電圧１周期に対するピーク値の持続時間
の割合）を所定範囲内の値に制御することにより、放電
による画像欠陥を防止すると同時に地カブリを有効に防
止するものである。この場合、放電による画像欠陥には
印加電圧を１０００Ｖ以下、望ましくは５００Ｖ〜１０
００Ｖの低電圧範囲にするのが有効である。

【００１１】また、現像剤担持体３を低抵抗体により形
成することにより、温度変化による抵抗値の変動が小さ
くなるために、濃度変化を抑えることが可能になる。こ
こで低抵抗とは通常使用されている１０⁷〜１０⁸Ωより
低い値をさし、請求項３に記載されるように、１０³〜
１０⁵Ω程度が望ましい。

【００１２】さらに、請求項２に記載されるように、現
像剤担持体３を弾性を有する材料により形成した場合に
は、現像剤担持体３上での現像剤２の担持密度を高くす
ることができるために、十分な量の現像剤２を感光体１
に供給することが可能となり、感光体１としてドラム体
を使用する場合には、感光体１の回転速度を高め、印刷
時間を短縮することが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２に本発明に係る現像装置を組
み込んだ電子写真印刷装置を示す。図において６は給紙
部６０に集積して収容される印刷用紙であり、繰り出し
ローラ６１により順次繰り出されて搬送路６２によりプ
リンタ部７に搬送され、プリンタ部７での印刷後、スタ
ッカ６３に収容される。

【００１４】プリンタ部７は感光体１としての感光体ド
ラム１と、現像装置Ａとを有し、感光体ドラム１の周囲
には帯電器７０、光学ユニット７１、転写器７２、徐電
器７３、クリーナ７４、および定着器７５が配置され
る。以上の構成の下、帯電器７０により感光体ドラム１
の表面が一様に帯電され、光学ユニット７１から印刷情
報を光変調させたレーザ光が感光体ドラム１に照射さ
れ、その照射された箇所だけが電位が下がり静電潜像が
形成される。

【００１５】感光体ドラム１の静電潜像を現像するため
の現像装置Ａは、現像剤２（トナー）を収容するための
ホッパー８に装着され、繰り出しローラ６１の回転によ
り繰り出された用紙は転写器７２により感光体ドラム１
上のトナー像が転写され、定着器７５で、たとえば加熱
／加圧定着されてスタッカ６３に排出される。トナーに
は、体積平均径９μｍ、比電荷−５μＣ／ｇの非磁性一
成分現像剤２が使用される。

【００１６】上記現像装置Ａの詳細を図１に示す。現像
装置Ａは現像ローラ（現像剤担持体３）、スポンジゴム
で形成されたリセットローラ８０、攪拌機８１、８２、
およびドクターブレード８３から構成される。

【００１７】現像ローラ３は感光体ドラム１に所定間隙
δを介して対向し、リセットローラ８０、およびドクタ
ーブレード８３と接触しながら回転する。リセットロー
ラ８０は現像ローラ３へのトナー２の供給と、現像後の
現像ローラ３から残留トナーの回収を行う。上記現像ロ
ーラ３は環境の変動による抵抗の変動を少なくするため
に、抵抗１０³から１０⁵Ωの低抵抗ローラが使用され、
ウレタンゴム等の弾性材料で形成される。攪拌機８１
は、ホッパー８内のトナー２を攪拌するとともに、リセ
ットローラ８０の方向へトナー２を送出する。また、ド
クターブレード８３は現像ローラ３に供給されるトナー
２を一定の厚さに規制するもので、この実施の形態にお
いて、現像ローラ３上のトナー２はドクターブレード８
３によりトナー層厚２層（１７〜２５μｍ）程度に規制
される。

【００１８】上記現像ローラ３には、交番電圧印加手段
４により交番電圧が印加される。交番電圧印加手段４
は、−４００±２００Ｖ（本実施の形態においては−４
００Ｖ）の直流バイアス成分を有する交番電圧を出力す
る。この交番電圧印加手段４の出力電圧は制御部５によ
り制御されており、現像ローラ３には振幅５００〜１０
００Ｖ（ｐｅａｋｔｏｐｅａｋ）、周波数１．０〜
２．５ＫＨｚ、デューティー（Ｄｕｔｙ）４０〜６０％
の交番電圧が印加される。

【００１９】したがってこの実施の形態において、リセ
ットローラ８０の回転によって現像ローラ３との接触部
に供給されたトナー２は接触点で摩擦帯電して現像ロー
ラ３の表面に付着し、現像ローラ３の回転によってドク
ターブレード８３との接触点に運ばれる。現像ローラ３
に所定圧力で接触するドクターブレード８３により現像
ローラ３の表面には一定の厚さのトナー層が形成され
る。トナー２は現像ローラ３によって搬送され、順次現
像ローラ３に対向する感光体ドラム１の現像位置まで運
ばれ、交番電圧と感光体ドラム１の表面電位によって生
じる電界によってトナー２が飛翔して感光体ドラム１上
の静電潜像を現像し、現像後の現像ローラ３に残留した
トナー２はリセットローラ８０によって回収される。

【００２０】また、カラー印刷の場合は、例えば、各色
（例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック）の
トナー２を夫々有する複数の現像装置Ａ、Ａ・・を用い
て上記と同様の方法で感光体ドラム１上の静電潜像を現
像したトナー２像を中間転写部材上に重ねて全色転写し
てから印刷用紙に転写して定着する。

【００２１】

【実施例】

実施例１上述した現像装置において、現像ローラと感光体ドラム
との間の間隙δを１２５μｍ、感光体ドラムの回転速度
を９０ｍｍ／ｓｅｃに設定して温度、および湿度の変化
に対する現像状態の変化を測定した結果を図３に示す。
測定は、図中丸印を付した低温低湿（５℃、相対湿度１
０％）、三角印の常温常湿（２０℃、相対湿度５０
％）、菱形印の高温高湿（３２℃、相対湿度８０％）の
環境下で、周波数が２．０ｋＨｚの交番電圧を印加して
行った。

【００２２】（ａ）は交番電圧の振幅を４００〜２００
０Ｖの範囲で変化させ、感光体ドラム上に現像されたト
ナーの電位を表面電位計で測定した結果を示す。この結
果から感光体ドラムへのトナーの供給量を示す縦軸のト
ナー層電位は、温度、湿度の環境変化による変動は、交
番電圧の振幅により影響され、振幅を５００〜１２００
Ｖの範囲内に制御することにより、環境変動によるばら
つきを実用上の支障が生じないと考えられる±２Ｖの範
囲内に収めることができることが確認できた。

【００２３】また、（ｂ）は上述した条件下で感光体ド
ラム上に現像されたトナー像をメンディングテープで剥
離して用紙に貼り、画像背景部のカブリ濃度を光学濃度
計を用いて測定した結果を示すもので、背景部へのカブ
リ濃度も振幅が１０００Ｖを超えると急激に大きくな
り、５００〜１０００Ｖの範囲内ではすべての環境下で
実用上の支障が生じないと考えられる０．０３以内に収
めることができることが確認できた。

【００２４】以上の結果から、交番電圧発生手段からの
交番電圧の振幅を５００〜１０００Ｖの範囲に制御する
ことにより、必要十分な量のトナーを背景部へのカブリ
を生じさせることなく供給することが可能であることが
確認できた。実施例２交番電圧の振幅を１０００Ｖに、環境を常温常湿（２０
℃、相対湿度５０％）に各々固定し、周波数を５０Ｈｚ
から３０００Ｈｚまで変化させた時の感光体ドラム上に
現像されたトナーの表面電位、およびカブリ濃度の測定
結果を図４に示す。なお、この実施例において、交番電
圧としてデューティー５０％の方形波が使用され、現像
ローラと感光体ドラムとの間の間隙δ、感光体ドラムの
回転速度等の他の要素は上述した実施例と同一条件とし
た。

【００２５】この結果、（ａ）からも明らかなように、
トナー層電位は交番電圧の周波数が１０００Ｈｚから２
５００Ｈｚの範囲内で最高値を示し、この領域外では急
激に低下することが確認された。一方、（ｂ）に示すよ
うに、カブリ光学濃度は６００Ｈｚを超えると急激に低
下して安定することから、交番電圧発生手段からの交番
電圧の周波数を１０００〜２５００Ｈｚの範囲に制御す
ることにより、必要十分な量のトナーを背景部へのカブ
リを生じさせることなく供給することが可能であること
が確認できた。実施例３交番電圧の振幅を１０００Ｖに、環境を常温常湿（２０
℃、相対湿度５０％）に、周波数を２０００Ｈｚに各々
固定し、方形波のデューティーを２０％から８０％まで
変化させた時の感光体ドラム上に現像されたトナーの表
面電位、およびカブリ濃度の測定結果を図５に示す。な
お、この実施例において、現像ローラと感光体ドラムと
の間の間隙δ等の他の要素は上述した実施例と同一条件
とした。

【００２６】この結果、（ａ）からも明らかなように、
トナー層電位は交番電圧のデューティーが４０％を超え
ると急激に上昇して安定することが確認された。一方、
（ｂ）に示すように、カブリ光学濃度は８０％を下回る
と急激に低下し、さらに６０％を下回ると再び低下して
安定することから、交番電圧発生手段からの交番電圧の
デューティーを４０〜６０％の範囲に制御することによ
り、必要十分な量のトナーを背景部へのカブリを生じさ
せることなく供給することが可能であることが確認でき
た。

【００２７】さらに、上述した各実施例において、感光
体ドラムの回転速度は上述したように９０ｍｍ／ｓｅｃ
であるから、一周期分の波形が入るためには感光体ドラ
ム上に周波数が１．０ｋＨｚでは０．０９ｍｍ、周波数
が２．５ｋＨｚでは０．０３６ｍｍの領域を最低必要と
し、０．４波長程度の余裕を取ると、周波数の範囲は、
感光体ドラムの回転速度との関係で、０．０５０≦Ｖｐ／ｆ≦０．１２６の範囲にあることが望ましい。

【００２８】なお、ここでｆは周波数、Ｖｐは感光体ド
ラムの回転速度を示す。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、交番電圧の振幅、周波数、およびデューティ
ーを制御するだけでカブリを抑え、かつ、色相を安定さ
せることができる。

【００３０】また、交番電圧は低圧であるために現像担
持体と感光体間の放電が発生するおそれがなく、画像欠
陥の発生を確実に防止できる。さらに、現像担持体に低
抵抗体を使用するために、温度、湿度の環境変化による
抵抗値の変動が少なく、環境変動による現像状態の変化
を可及的に減少させることができる。

【００３１】その上、交番電圧の振幅、周波数、および
デューティーの制御は、温度、湿度の環境変化に追随し
て随時設定値を変化させる制御ではなく、所定の範囲内
に収まるようにする制御であるために、簡単な制御系に
より達成することが可能であり、装置の構造を簡単にす
ることができる。

【００３２】さらに、現像剤担持体を弾性を有する材料
により形成した場合には、現像剤担持体での現像剤の担
持量を増加させることができるために、装置の高速運転
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す図である。

【図２】電子写真印刷装置を示す図である。

【図３】実施例１の実験結果を示す図で、（ａ）は環境
変化による現像トナー量の変動を示す図、（ｂ）は環境
変化によるカブリ量の変動を示す図である。

【図４】実施例２の実験結果を示す図で、（ａ）は現像
トナー量への周波数の影響を示す図、（ｂ）はカブリ量
への周波数の影響を示す図である。

【図５】実施例３の実験結果を示す図で、（ａ）は現像
トナー量へのデューティーの影響を示す図、（ｂ）はカ
ブリ量へのデューティーの影響を示す図である。

【符号の説明】

１感光体２現像剤３現像剤担持体４交番電圧印加手段５制御部 δ 間隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体に形成された静電潜像に現像剤を供
給する現像装置であって、感光体に所定間隙を介して対向する抵抗体からなる現像
剤担持体と、現像剤担持体に交番電圧を印加して感光体と現像剤担持
体間に交番電界を発生させる交番電圧印加手段と、前記交番電圧の周波数、振幅、デューティーの３要素を
所定範囲値に制御する制御部とを有する現像装置。
【請求項２】前記現像剤担持体は、弾性を有する材料に
より形成される請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤担持体の抵抗が１０³〜１０⁵Ω
である請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】前記制御部は交番電圧の振幅を５００Ｖか
ら１０００Ｖに制御する請求項１、２または３記載の現
像装置。
【請求項５】前記制御部は交番電圧の周波数を１．０Ｋ
Ｈｚから２．５ＫＨｚに制御する請求項１、２、３また
は４記載の現像装置。
【請求項６】前記制御部は交番電圧のデューティーを４
０％から６％に制御する請求項１ないし５のいずれかに
記載の現像装置。デューティーを請求項１、２または３
記載の現像装置。