JP2000250293A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像担持体と所要間隔を介して対向する現像剤
担持体に交流電圧を印加させて現像を行う現像装置にお
いて、両者の間隔が変動した場合においても、形成され
る画像の濃度が変化するのを抑制する。 【解決手段】 現像剤２を現像剤担持体11により像担持
体１と所要間隔ｄを介して対向する現像領域に導き、現
像剤担持体に交流電圧を印加させて現像を行う現像装置
において、矩形波からなる交流電圧であってその平均電
圧値よりも現像剤を像担持体に送る方向に作用する電圧
の作用時間が５０％未満になった交流電圧を抵抗15を介
して現像剤担持体に印加させるようにし、或いはこの交
流電圧を印加させる現像剤担持体に抵抗層11a を設ける
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複写機やプリン
ター等の画像形成装置において、像担持体に形成された
静電潜像を現像するのに使用する現像装置に係り、特
に、現像剤を保持する現像剤担持体と、静電潜像が形成
された像担持体とを所要間隔を介して対向するように設
け、この現像剤担持体に交流電圧を印加して、現像剤担
持体と像担持体との間に交流電界を作用させ、現像剤担
持体に保持された現像剤を像担持体に形成された静電潜
像に供給して現像を行うようにした現像装置において、
現像剤担持体と像担持体との間の間隔が変動した場合で
あっても、形成される画像の濃度が大きく変動するとい
うことがなく、安定した画像濃度を有する良好な画像が
得られるようにした点に特徴を有するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機やプリンター等の画像
形成装置においては、像担持体に形成された静電潜像を
現像するのに様々な現像装置が使用されていた。

【０００３】そして、このような現像装置としては、現
像剤担持体を像担持体と接触するように設け、この現像
剤担持体によって現像剤を像担持体と接触する現像領域
に導いて現像を行うようにした接触現像方式の現像装置
と、現像剤担持体を像担持体と所要間隔を介して対向す
るように設け、この現像剤担持体により現像剤を像担持
体と対向する現像領域に導き、この現像剤担持体に交流
電圧を印加して現像剤担持体と像担持体との間に交流電
界を作用させ、これにより現像剤を像担持体に形成され
た静電潜像に供給して現像を行うようにした非接触現像
方式の現像装置とが知られている。

【０００４】ここで、上記の接触現像方式の現像装置の
場合、現像剤を像担持体と接触させて現像を行うため、
像担持体に形成された静電潜像の再現性に優れるが、現
像剤が静電潜像の形成されていない非画像部分にも付着
して、形成される画像にカブリが発生したり、像担持体
の表面が現像剤担持体によって摩耗される等の問題があ
った。

【０００５】一方、現像剤担持体を像担持体と所要間隔
を介して対向するように設けた非接触現像方式の現像装
置の場合、接触現像方式の現像装置における上記のよう
な問題は少なくなる。

【０００６】しかし、このような非接触現像方式の現像
装置の場合、例えば、像担持体や現像剤担持体の成形精
度やその取付精度等が悪くて、像担持体と現像剤担持体
との間隔が変動することがあり、現像剤担持体と像担持
体との間隔が小さくなると、現像剤担持体と像担持体と
の間に作用する交流電界が強くなって形成される画像の
濃度が高くなる一方、現像剤担持体と像担持体との間隔
が大きくなると、現像剤担持体と像担持体との間に作用
する交流電界が弱くなって形成される画像の濃度が低下
し、これにより形成される画像に濃度ムラ等が発生し
て、安定した画像濃度を有する良好な画像が得られなく
なるというの問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、現像剤を
現像剤担持体に保持させて、この現像剤を像担持体と所
要間隔を介して対向する現像領域に導き、この現像剤担
持体に交流電圧を印加させて、現像剤担持体から現像剤
を像担持体に形成された静電潜像に供給して現像を行う
ようにした現像装置における上記のような問題を解決す
ることを課題とするものである。

【０００８】すなわち、この発明においては、上記のよ
うな現像装置において、現像剤担持体と像担持体との間
の間隔が変動した場合において、形成される画像の濃度
が変化するのを抑制し、濃度ムラの発生が少なく、一定
した画像濃度を有する良好な画像が安定して得られるよ
うにすることを課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１にお
ける第１の現像装置においては、上記のような課題を解
決するために、現像剤を現像剤担持体に保持させて、こ
の現像剤を像担持体と所要間隔を介して対向する現像領
域に導き、この現像剤担持体に交流電圧を印加させて像
担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給する現像装
置において、矩形波からなる交流電圧であって、その平
均電圧値よりも現像剤を像担持体に送る方向に作用する
電圧の作用時間が５０％未満になった交流電圧を抵抗を
介して現像剤担持体に印加させるようにしたのである。

【００１０】また、この発明の請求項３における第２の
現像装置においては、上記のような課題を解決するため
に、現像剤を現像剤担持体に保持させて、この現像剤を
像担持体と所要間隔を介して対向する現像領域に導き、
この現像剤担持体に交流電圧を印加させて像担持体に形
成された静電潜像に現像剤を供給する現像装置におい
て、上記の現像剤担持体に抵抗層を設け、矩形波からな
る交流電圧であって、その平均電圧値よりも現像剤を像
担持体に送る方向に作用する電圧の作用時間が５０％未
満になった交流電圧を抵抗層が設けられた上記の現像剤
担持体に印加させるようにしたのである。

【００１１】ここで、この発明における第１及び第２の
現像装置のように、像担持体と所要間隔を介して設けら
れた現像剤担持体に抵抗を介して交流電圧を印加させる
場合や、現像剤担持体に抵抗層を設けた場合を等価回路
で表すと、図１に示すように、電源Ｓに抵抗素子Ｒと所
要間隔を介して対向する像担持体と現像剤担持体とで構
成されるコンデンサ素子Ｃとが直列に接続された回路と
して表される。

【００１２】そして、このような回路において、上記の
電源Ｓから矩形波からなる交流電圧を印加させると、上
記の現像剤担持体の表面における電位は時定数を持って
立ち上がることになる。

【００１３】ここで、像担持体と現像剤担持体とが対向
する間隔ｄが小さくなると、コンデンサ素子Ｃにおける
キャパシタンスが大きくなって時定数が大きくなる一
方、像担持体と現像剤担持体とが対向する間隔ｄが大き
くなると、コンデンサ素子Ｃにおけるキャパシタンスが
小さくなって時定数が小さくなる。

【００１４】そして、上記の第１及び第２の現像装置に
おいて、図２（Ａ），（Ｂ）に破線で示すように、矩形
波からなる交流電圧であって、その平均電圧値ＶL より
も現像剤を像担持体に送る方向に作用する現像側の電圧
の作用時間が５０％未満になった交流電圧を現像剤担持
体に印加させるにあたり、像担持体と現像剤担持体とが
対向する間隔ｄが小さいと、上記のように時定数が大き
くなって、現像剤担持体の表面における電位の立ち上が
りが大きく遅れ、現像剤担持体の表面に実際に作用する
交流電圧の波形は図２（Ａ）に実線で示すようになる。
ここで、上記のように現像剤担持体の表面における電位
の立ち上がりが大きく遅れると、その影響は、現像剤を
現像剤担持体に戻す方向に作用する回収側の電圧より
も、作用時間が短くて電圧変化が大きい現像側の電圧に
おいて大きくなる。このため、現像剤担持体の表面に実
際に作用する交流電圧の平均電圧値ＶL'は、電源Ｓから
出力される交流電圧の平均電圧値ＶL よりも回収側に移
動して現像が抑制されるようになり、像担持体と現像剤
担持体とが対向する間隔ｄが小さくなって、像担持体と
現像剤担持体との間に作用する交流電界が強くなった場
合においても、形成される画像の濃度が上昇するのが防
止される。

【００１５】一方、像担持体と現像剤担持体とが対向す
る間隔ｄが大きくなった場合には、上記のように時定数
が小さくなって、現像剤担持体の表面における電位の立
ち上がりの遅れが小さくなり、現像剤担持体の表面に実
際に作用する交流電圧の波形は、図２（Ｂ）に実線で示
すように電源Ｓから出力される交流電圧から殆ど変化せ
ず、上記の時定数による画像濃度の低下が少なくなる。

【００１６】このため、この発明における上記の第１及
び第２の現像装置においては、像担持体と現像剤担持体
との間隔ｄが変動した場合においても、形成される画像
の画像濃度が変化するのが抑制され、濃度ムラの発生が
少なく、一定した画像濃度を有する良好な画像が安定し
て得られるようになる。なお、この発明における第１及
び第２の現像装置においては、上記のように像担持体と
現像剤担持体とが対向する間隔ｄが小さくなった場合
に、形成される画像の濃度が所定濃度より上昇するのを
抑制する一方、像担持体と現像剤担持体とが対向する間
隔ｄが大きい場合における画像濃度低下を抑制して、両
者の濃度差を少なくするものであるため、十分な画像濃
度を有する画像を得る場合には、通常の現像条件より
も、現像剤担持体に印加させる交流電圧のピーク・ピー
ク値を大きくしたり、直流電圧を現像が促進される方向
に高く設定すること等が必要となる。

【００１７】ここで、この発明における上記の第１及び
第２の現像装置において、上記のような交流電圧を抵抗
を介して現像剤担持体に印加させたり、抵抗層を設けた
現像剤担持体に印加させるにあたり、上記の抵抗や抵抗
層における抵抗値が低いと、上記のような時定数による
影響が弱まって、形成される画像の画像濃度が変化する
のを十分に抑制することができなくなる一方、抵抗値が
高くなり過ぎると、現像剤担持体と像担持体との間に作
用する交流電界が弱くなって、十分な画像濃度を有する
画像が得られなくなるため、上記の抵抗や抵抗層におけ
る抵抗値を、請求項２，４に示すように１０³ 〜１０⁷
Ωの範囲にすることが好ましい。

【００１８】また、この発明の請求項１における第１の
現像装置のように、上記のような交流電圧を抵抗を介し
て現像剤担持体に印加させる場合において、上記の抵抗
に可変抵抗を用い、この現像装置により所定パターンの
現像を行ってその濃度を検知し、この検知結果に基づい
て、可変抵抗における抵抗値を調整し、像担持体と現像
剤担持体との間隔ｄが変動した場合における画像濃度の
変化をより適切に制御することが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態に係る
現像装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。

【００２０】（実施形態１）この実施形態における現像
装置においては、図３に示すように、像担持体１と所要
間隔ｄを介して対向するようにローラ状になった現像剤
担持体１１を設け、装置本体１０内に収容されたトナー
２を供給部材１２によりこの現像剤担持体１１に供給す
るようにしている。

【００２１】そして、このようにトナー２が供給された
現像剤担持体１１を回転させて、トナー２をこの現像剤
担持体１１によって搬送させると共に、この現像剤担持
体１１の表面に規制部材１３を圧接させ、この規制部材
１３により搬送されるトナー２の量を規制すると共にト
ナー２を摩擦帯電させるようにし、このように帯電され
たトナー２を像担持体１と所要間隔ｄを介して対向する
現像領域に導くようにしている。ここで、上記の現像剤
担持体１１としては、例えば、表面をブラスト処理して
十点平均粗さＲｚが７μｍ程度になった金属ローラが用
いられ、また規制部材１３としては、例えば、厚さが
０．０８ｍｍ〜０．２ｍｍのステンレスやリン青銅の板
材が用いられる。

【００２２】そして、この実施形態における現像装置に
おいては、上記の現像剤担持体１１と電源１４との間に
抵抗値が１０³ 〜１０⁷ Ωの範囲になった抵抗１５を設
け、上記の電源１４から矩形波からなる交流電圧であっ
て、その平均電圧値よりもトナー２を像担持体１に送る
方向に作用する電圧の作用時間が５０％未満になった交
流電圧を直流電圧に重畳させた現像バイアス電圧を出力
し、この現像バイアス電圧を上記の抵抗１５を介して上
記の現像剤担持体１１に印加し、これにより現像剤担持
体１１に保持されたトナー２を像担持体１に形成された
静電潜像に供給して現像を行うようにしている。

【００２３】また、このようにして現像を行った後は、
現像後におけるトナー２を現像剤担持体１１によって装
置本体１０に導き、除去部材１６によりトナー２を現像
剤担持体１１から除去して装置本体１０内に戻すように
している。

【００２４】ここで、この実施形態における現像装置の
ように、上記のような現像バイアス電圧を抵抗１５を介
して現像剤担持体１１に印加させて現像を行う場合と、
上記のような現像バイアス電圧を抵抗１５を介さずに現
像剤担持体１１に直接印加させて現像を行う場合とにお
いて、それぞれ上記の電源１４から印加させる直流電圧
の電圧値を変化させて、現像バイアス電圧の平均電圧を
変化させ、像担持体１と現像剤担持体１１との間隔ｄが
大きい場合と小さい場合とにおける現像特性を調べ、そ
の結果を図４に示した。なお、この図４においては、実
施形態の現像装置のように上記の現像バイアス電圧を抵
抗１５を介して現像剤担持体１１に印加させて現像を行
った場合における現像特性を実線で、上記の現像バイア
ス電圧を抵抗１５を介さずに現像剤担持体１１に直接印
加させて現像を行った場合における現像特性を破線で示
した。

【００２５】この結果、この実施形態における現像装置
のように、上記のような現像バイアス電圧を抵抗１５を
介して現像剤担持体１１に印加させて現像を行うと、抵
抗１５を介さずに現像剤担持体１１に直接印加させて現
像を行う場合に比べて、像担持体１と現像剤担持体１１
との間隔ｄが大きい場合と小さい場合とにおける画像濃
度の差が小さくなり、像担持体１と現像剤担持体１１と
の間隔ｄが変動した場合における画像濃度の変化が抑制
され、濃度ムラの発生の少ない安定した画像濃度を有す
る良好な画像が得られる。

【００２６】なお、この実施形態における現像装置にお
いては、上記の現像剤担持体１１と現像バイアス電圧を
供給する電源１４との間に抵抗値が１０³ 〜１０⁷ Ωの
範囲になった抵抗１５を設けるようにしたが、図５に示
す現像装置のように、現像剤担持体１１と上記の電源１
４との間に、抵抗値を変更できる可変抵抗１５ａを設け
ると共に、現像剤担持体１１に近接させて、現像剤担持
体１１に形成されたトナー像のトナー濃度を検出するセ
ンサ１６を設け、このセンサ１６により測定されたトナ
ー濃度に基づいて、制御装置１７により上記の可変抵抗
１５ａの抵抗値を変化させるようにすることも可能であ
る。

【００２７】（実施形態２）この実施形態の現像装置に
おいては、図６に示すように、現像剤担持体１１と現像
バイアス電圧を供給する電源１４との間に抵抗１５を設
けずに、現像剤担持体１１の表面に１０³ 〜１０⁷ Ωの
範囲になった抵抗層１１ａを設けている。

【００２８】そして、このように抵抗層１１ａが設けら
れた現像剤担持体１１に対して、電源１４から矩形波か
らなる交流電圧であってその平均電圧値よりもトナー２
を像担持体１に送る方向に作用する電圧の作用時間が５
０％未満になった交流電圧を直流電圧に重畳させた現像
バイアス電圧を印加させて現像を行うようにし、それ以
外は、上記の実施形態１の場合と同様にしている。

【００２９】ここで、この実施形態の現像装置において
は、上記の現像剤担持体１１として金属ローラ等の導電
性ローラを用い、この現像剤担持体１１の表面にＥＰＤ
Ｍ，シリコンゴム，ウレタンゴム等のゴム材料や、ポリ
スチレン，ポリオレフィン，ポリウレタン，ポリエステ
ル，ポリ塩化ビニル，ポリブタジエン、ポリアミド等の
樹脂材料で構成された抵抗層１１ａを設けるようにして
いる。

【００３０】そして、この実施形態における現像装置の
ように、抵抗層１１ａが設けられた現像剤担持体１１
に、電源１４から矩形波からなる交流電圧であってその
平均電圧値よりもトナー２を像担持体１に送る方向に作
用する電圧の作用時間が５０％未満になった交流電圧を
直流電圧に重畳させた現像バイアス電圧を印加させて現
像を行うようにした場合に、実施形態１の現像装置と同
様に、像担持体１と現像剤担持体１１との間隔ｄが変動
した場合における画像濃度の変化が抑制され、濃度ムラ
の発生の少ない安定した画像濃度を有する良好な画像が
得られる。

【００３１】

【実施例】次に、この発明における具体的な実施例に係
る現像装置と比較例の現像装置とを比較し、この発明の
実施例における現像装置においては、像担持体と現像剤
担持体との間隔が変動した場合においても画像濃度の変
化が抑制され、濃度ムラの発生の少ない良好な画像が得
られることを明らかにする。

【００３２】ここで、実施例１の現像装置においては、
図３に示した上記の実施形態１の現像装置において、上
記の現像剤担持体１１と電源１４との間に抵抗値が５０
０ｋΩの抵抗１５を設けるようにし、また実施例２の現
像装置においては、図６に示した上記の実施形態２の現
像装置において、上記の現像剤担持体１１の表面に抵抗
値が５００ｋΩの抵抗層１１ａを形成したものを用いる
ようにした。一方、比較例の現像装置においては、抵抗
層１１ａを設けていない現像剤担持体１１を用いると共
にこの現像剤担持体１１と電源１４との間に抵抗１５を
設けないようにした。

【００３３】そして、上記の実施例１，２及び比較例の
各現像装置において、電源１４から直流電圧と共に、ピ
ーク・ピーク値Ｖｐｐが１．３ｋＶ，周波数が２．６ｋ
Ｈｚの矩形波からなる交流電圧であって、その平均電圧
値よりもトナー２を像担持体１に送る方向に作用する電
圧の作用時間が３０％になった交流電圧を出力し、それ
ぞれ電源１４から印加させる直流電圧の電圧値を変化さ
せて、現像バイアス電圧の平均電圧を変化させ、像担持
体１と現像剤担持体１１との間隔ｄが０．１２ｍｍの場
合と、０．１７ｍｍの場合とにおける現像特性を調べ、
実施例１の現像装置を用いた場合の結果を図７に、実施
例２を用いた場合の現像装置の結果を図８に、比較例を
用いた場合の現像装置の結果を図９に示した。なお、図
７〜図９においては、像担持体１と現像剤担持体１１と
の間隔ｄが０．１２ｍｍの場合の結果を○と破線で、像
担持体１と現像剤担持体１１との間隔ｄが０．１７ｍｍ
の場合の結果を●と実線で示した。

【００３４】この結果、十分な濃度の画像が得られる画
像濃度１．５の付近において、像担持体１と現像剤担持
体１１との間隔ｄが０．１２ｍｍの場合と０．１７ｍｍ
の場合とにおける画像濃度を比較すると、比較例の現像
装置においては、上記の間隔が異なる両者の画像濃度差
が大きくなっていたが、実施例１，２の現像装置におい
ては、両者の画像濃度差が殆どなくなっており、実際に
現像を行う条件の下では、像担持体１と現像剤担持体１
１との間隔ｄが変動しても、形成される画像に濃度ムラ
が発生するということが殆どなく、一定した画像濃度を
有する良好な画像が安定して得られるようになった。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明の現像装
置においては、像担持体と所要間隔を介して設けられた
現像剤担持体に交流電圧を印加させて現像を行うにあた
り、この交流電圧として、矩形波からなる交流電圧であ
って、その平均電圧値よりも現像剤を像担持体に送る方
向に作用する電圧の作用時間が５０％未満になった交流
電圧を用い、この交流電圧を抵抗を介して現像剤担持体
に印加させるようにしたり、この交流電圧を印加させる
現像剤担持体に抵抗層を設けるようにしたため、現像剤
担持体の表面における電位が時定数を持って立ち上が
り、この時定数の影響により、像担持体と現像剤担持体
との間隔が変動した場合においても、形成される画像の
画像濃度が変化するのが抑制されるようになった。

【００３６】この結果、この発明における現像装置にお
いては、像担持体と現像剤担持体との間隔が変動した場
合においても、濃度ムラの発生が少なく、一定した画像
濃度を有する良好な画像が安定して得られるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における現像装置と像担持体とで構成
される回路の等価回路を示した図である。

【図２】この発明における現像装置において、現像剤担
持体に印加される交流電圧の波形と現像剤担持体の表面
に実際に作用する交流電圧の波形が、像担持体と現像剤
担持体とが対向する間隔によって変化する状態を示した
図である。

【図３】電源と現像剤担持体との間に抵抗を設けたこの
発明の実施形態１に係る現像装置の概略説明図である。

【図４】電源と現像剤担持体との間に抵抗を設けた実施
形態１の現像装置と、電源と現像剤担持体との間に抵抗
を設けていない現像装置とにおいて、像担持体と現像剤
担持体との間隔が大きい場合と小さい場合とにおける現
像特性の変化を比較した図である。

【図５】電源と現像剤担持体との間に可変抵抗を設けた
実施形態１の現像装置の変更例を示した概略説明図であ
る。

【図６】現像剤担持体に抵抗層を設けたこの発明の実施
形態２に係る現像装置の概略説明図である。

【図７】この発明の実施例１の現像装置において、像担
持体と現像剤担持体との間隔が大きい場合と小さい場合
とにおける現像特性の変化を示した図である。

【図８】この発明の実施例２の現像装置において、像担
持体と現像剤担持体との間隔が大きい場合と小さい場合
とにおける現像特性の変化を示した図である。

【図９】比較例の現像装置において、像担持体と現像剤
担持体との間隔が大きい場合と小さい場合とにおける現
像特性の変化を示した図である。

【符号の説明】 １ 像担持体 ２ トナー（現像剤） １１ 現像剤担持体 １１ａ 抵抗層 １４ 電源 １５ 抵抗 １５ａ 可変抵抗 ｄ 像担持体と現像剤担持体との間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 建樹 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H027 DA10 DE07 EA05 EC06 ED09 ZA07 2H073 AA02 BA04 BA06 BA13 BA41 BA45

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を現像剤担持体に保持させて、こ
   の現像剤を像担持体と所要間隔を介して対向する現像領
   域に導き、この現像剤担持体に交流電圧を印加させて像
   担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給する現像装
   置において、矩形波からなる交流電圧であって、その平
   均電圧値よりも現像剤を像担持体に送る方向に作用する
   電圧の作用時間が５０％未満になった交流電圧を抵抗を
   介して現像剤担持体に印加させることを特徴とする現像
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した現像装置において、
   上記の抵抗の抵抗値が１０³ 〜１０⁷ Ωの範囲であるこ
   とを特徴とする現像装置。
3. 【請求項３】 現像剤を現像剤担持体に保持させて、こ
   の現像剤を像担持体と所要間隔を介して対向する現像領
   域に導き、この現像剤担持体に交流電圧を印加させて像
   担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給する現像装
   置において、上記の現像剤担持体に抵抗層を設け、矩形
   波からなる交流電圧であって、その平均電圧値よりも現
   像剤を像担持体に送る方向に作用する電圧の作用時間が
   ５０％未満になった交流電圧を抵抗層が設けられた上記
   の現像剤担持体に印加させることを特徴とする現像装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載した現像装置において、
   上記の抵抗層の抵抗値が１０³ 〜１０⁷ Ωの範囲である
   ことを特徴とする現像装置。