JP2000275961A

JP2000275961A - 現像装置

Info

Publication number: JP2000275961A
Application number: JP11079824A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Aoki; 勝弘青木; Takatsugu Fujishiro; 宇貢藤城
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-10-06
Also published as: US6788913B1

Abstract

(57)【要約】【課題】地汚れが発生することなく、環境条件にかか
わらず経時においても安定した画像濃度を得ることがで
きる現像装置を提供する。【解決手段】現像剤として一成分現像剤を用い、感光
体ドラム１上のトナー付着量が飽和する飽和現像特性の
下で、感光体ドラム１に形成された潜像のトナー付着予
定部が現像領域を通過しているときに該現像領域を通過
している現像ローラ３上のトナーのほとんどが該トナー
付着予定部の２値現像に用いられるように、現像ローラ
２上のトナー付着量等の現像条件を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のデータ処理に用いられている電子
データのほとんどがデジタルデータであり、画像形成装
置としてもアナログの画像データではなく、デジタルの
画像データに基づいて画像を形成するデジタル方式の画
像形成装置が必要となってきている。このデジタルの画
像データを用いた画像形成では、そのデータの性質上、
画素の大きさ等は連続的ではなく、離散的（段階的）に
なる。特に、画像データの大きさやノイズに対する強さ
等の面から、各画素を２段階で制御するもの、すなわち
各画素を一定の画像濃度および大きさを有するドットが
あるかないかの２値で制御するものが好ましい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
に各画素をドット有無の２値で制御する画像形成装置に
用いる現像装置において、その現像特性によっては、潜
像担持体としての感光体上のトナー付着予定部に所定濃
度のトナーを付着できなかったり、該トナー付着予定部
の周辺に不要なトナーが付着して地汚れが発生したりす
るおそれがあった。また、上記現像装置の現像特性が、
該装置が設置されている場所の環境条件によって変化し
たり経時的に変化したりすることにより、上記ドットを
安定して形成することが得ることが難しい場合もあっ
た。

【０００４】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、地汚れが発生するこ
となく、環境条件にかかわらず経時においても安定した
画像濃度を得ることができる現像装置を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、潜像担持体に対向した現像領域に現像剤
を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に
担持された現像剤を均一な薄層に形成する薄層形成手段
とを備え、該潜像担持体の電位の閾値に応じた２値現像
を行なう現像装置であって、上記現像剤として一成分現
像剤を用い、上記潜像担持体上の該現像剤の付着量が飽
和する飽和現像特性の下で、該潜像担持体に形成された
潜像の現像剤付着予定部が上記現像領域を通過している
ときに該現像領域を通過している上記現像剤担持体上の
現像剤のほとんどが該現像剤付着予定部の２値現像に用
いられるように、現像条件を設定したことを特徴とする
ものである。

【０００６】本発明に係る現像装置においては、現像剤
付着量の変動が小さい上記飽和現像特性の下で２値現像
を行うことにより、環境条件の変動や経時変化により潜
像担持体の表面電位等の現像条件が変動したり現像剤の
帯電量等の現像剤特性が変動したりする場合でも、地汚
れが発生することなく、該潜像担持体上に現像剤を安定
して付着させることができる。また、潜像担持体に形成
された潜像の現像剤付着予定部が現像領域を通過してい
るときに該現像領域を通過している現像剤担持体上の現
像剤のほとんどが該現像剤付着予定部の２値現像に用い
られることにより、所定濃度の現像剤を該潜像担持体上
に付着させることができる。しかも、上記現像剤として
一成分現像剤を用いるため、二成分現像剤を用いた場合
とは異なり、現像剤担持体上に担持されている現像剤の
ほとんどをより確実に潜像担持体側に移行させ、該潜像
担持体上の潜像の現像に用いることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を２値作像プロセス
現像を行なう画像形成装置としての電子写真式複写機の
現像装置に適用した一実施形態について説明する。図２
は、２値作像プロセス現像を行なう複写機の現像装置の
概略断面図である。この現像装置は、潜像担持体として
の感光体ドラム１に対向した現像領域に１成分現像剤と
してのトナー２を担持して搬送する現像剤担持体として
の現像ローラ３と、該現像ローラ３に担持されたトナー
２を均一な薄層に形成する薄層形成部材としてのドクタ
ブレード４と、該現像ローラ３にトナー２を供給する現
像剤供給部材としてのトナー供給ローラ５と、該トナー
供給ローラ５により供給されるトナー２を収容する現像
剤収容ケースとしてのトナー容器６と、該トナー容器６
内に収容されたトナー２を撹拌しながら該トナー供給ロ
ーラ５に向けて送り込むアジテータ７とを備えている。

【０００８】本現像装置で用いたトナー２としては、例
えば、粒径が５〜７．５［μｍ］であり、材料樹脂がポ
リオール、ポリエステル、スチレンアクリルであり、ア
セチル酸等の帯電制御剤（ＣＣＡ）及びシリカ、酸化チ
タン等の外添剤を添加した非磁性トナーを用いることが
できる。

【０００９】上記現像ローラ３は、図２に示すように、
現像領域Ａで感光体ドラム１の表面と所定の現像ギャッ
プＧｐをおいて対向して、接触もしくは非接触現像を行
なうように配置されている。この現像ギャップＧｐの大
きさは１５０［μｍ］以下が好ましい。図３の実験結果
に示すように、現像ギャップＧｐが１５０［μｍ］より
も大きくなると、現像ポテンシャルが１５０［Ｖ］でド
ット幅が２０［pixel］を下回り、ドットが細った状態
になり、画像品質が劣化してしまう。なお、図３の実験
結果は、現像ローラ３に印加する現像バイアス電圧とし
て、直流電圧に、ピーク・ツー・ピーク電圧Ｖp-p＝１
２００［Ｖ］、周波数Ｆ＝２ｋＨｚの交流電圧（矩形
波）を重畳させてものを現像ローラ３に印加して得られ
たものであり、図中の「Ｖｐ」は現像ポテンシャルの値
を示している。

【００１０】また、本現像装置では、上記現像ギャップ
Ｇｐを所定の距離に維持する方法として、現像ローラ３
の半径よりも所望の現像ギャップＧｐだけ半径が大きく
形成された円盤状のスペーサコロ（不図示）を、感光体
ドラム１の潜像形成領域外の表面に当接させるように構
成されている。

【００１１】また、上記現像ローラ３としては、アルミ
等に均一な粒子の金属若しくはガラス粒子を高速で衝突
させるブラスト処理を行ったものなどが好適である。そ
して、この現像ローラ３の表面粗さはＲＺで１〜４［μ
ｍ］が好ましい。この表面粗さは、トナー粒径の１３〜
８０％となり、現像ローラ３の表面に埋没することなく
トナーが搬送される。また、現像ローラ３の表面は、経
時品質を安定化させるために樹脂で被覆してもよい。こ
の樹脂の材料としては、シリコン系、テフロン（登録商
標）系のものが好適である。前者の材料はトナー帯電が
良好になり、後者の材料は離型性優れている。また、コ
ート手段を変えることによって基材のアルミの金属部分
が一部露出するものでも良好に現像を行うことができ
る。

【００１２】また、上記現像ローラ３には、バイアス電
源（不図示）によりトナーに対して飛翔条件の良い現像
バイアス電圧が印加されている。この現像バイアス電圧
としては、直流電圧に交流電圧を重畳させたものを用い
た。この交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧Ｖp-pの
値は６００〜１２００［Ｖ］が好ましい。図４に示すよ
うに、交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧Ｖp-pの値
が６００［Ｖ］を下回ると現像ローラ３顕像のドット面
積が減少して画像品質が劣化する。また、交流電圧のピ
ーク・ツー・ピーク電圧Ｖp-pの値が１２００［Ｖ］を
越えると、パッシェンの放電則により空気中で放電が発
生してしまい現像バイアス電圧を印加できなくなり、画
像品質が著しく劣化する。

【００１３】上記ドクタブレード４は、現像ローラ３に
対してトレーリングで腹当て当接させている。このドク
タブレード４の材料としては、厚さが０．１〜０．１５
［ｍｍ］のＳＵＳ３０４などの金属を用いている。この
材料の他に、厚さが１〜２［ｍｍ］のポリウレタンゴム
等のゴム材料やシリコン樹脂等の樹脂材料も使用するこ
とができる。ドクタブレード４のブレードホルダからの
自由端長は１０〜１５［ｍｍ］が良好であり、上限を越
えると現像装置の寸法が大きくなりコンパクトに納める
ことができない。また、下限を下回ると、現像ローラ４
の表面と摩擦するときに振動が生じなくなりベタ画像を
出力すると横方向の段々ムラが発生する。ドクタブレー
ド４の当接圧は１０〜１５０［ｇ／ｃｍ］の範囲が良好
であり、上限を越えると、現像ローラ３上のトナー付着
量が減少し且つトナー帯電量が過剰になるので、結果的
に現像量が減少して画像濃度が低下する。また、下限を
下回ると、現像ローラ３上に薄層を均一に形成されずに
トナーの固まりがブレードを通過することもあり、画像
品質が著しく低下する。

【００１４】上記トナー供給ローラ５は、表面に弾性発
泡体層を備えており、この弾性発泡体層の少なくとも表
面近傍の内部にトナーを保持できるように、表面に多数
の空孔が開口している。

【００１５】上記アジテータ７は、現像剤容器３内のト
ナー２をトナー供給ローラ５の表面に供給すると共に、
該トナー２を撹拌するものであるが、現像剤容器３の形
状やトナーの流動性等によってトナーの自重でトナー供
給ローラ５の表面へのトナー供給が可能である場合に
は、省略しても良い。

【００１６】以上の構成において、トナー供給ローラ５
の表面に、アジテータ７によって現像剤容器３内部のト
ナー２が供給される。トナー供給ローラ５に供給された
トナー２は、トナー供給ローラ５の反時計方向の回転に
よって、トナー供給ローラ５と現像ローラ３との接触部
に向けて搬送される。この接触部では、トナー供給ロー
ラ５、トナー及び現像ローラ３の摩擦によって、トナー
が摩擦帯電されると共に現像ローラ３の表面に供給され
る。この現像ローラ３の表面に供給されたトナーは、層
厚規制板としてのドクタ４により、薄層化されると共に
摩擦帯電され、所望の帯電量と所望の層厚で現像ローラ
３の表面に付着し、該現像ローラ３の回転で感光体ドラ
ム１との対向部である現像領域Ａに搬送される。

【００１７】上記現像領域Ａでは、適切な電界を形成す
るバイアスが印加された現像ローラ３の表面のトナー
が、現像ローラ３と感光体ドラム１との間で往復運動を
することにより、感光体ドラム１の表面に形成されてい
る静電潜像を顕像化する。ここで、トナーの往復運動と
は、トナーが現像ローラ３と感光体ドラム１上の画像部
においても非画像部においても往復運動することである
が、厳密には、非画像部の間では往復運動するが画像部
ではトナーが現像ローラ３側から転移して戻ってこない
場合、つまり、現像領域Ａの通過中にトナーが感光体ド
ラム１側へしか移動しない場合も含むものである。ま
た、現像領域Ａの通過時に感光体ドラム１の表面に付着
せずに、現像ローラ３の表面に残留された非画像部に対
応する残トナーは、トナー供給ローラ５により現像ロー
ラ３の表面から機械的、電気的に掻き取られる。また、
現像ローラ３上の電荷もトナー供給ローラ５による摩擦
帯電により一定化されて、現像ローラ３の表面が初期化
される。

【００１８】ところで、この種の２値作像プロセス現像
を行なう現像装置では、前述したように、６００［ｄｐ
ｉ］で、１ドットの書き込みに対して２ドットの空きし
かないような密集ドットの場合には、その現像ポテンシ
ャルを変化させると、感光体上の顕像のドット面積が変
動してしまう。

【００１９】そこで、本実施形態に係る現像装置では、
現像ポテンシャルの増加に応じて感光体上のトナー付着
量が飽和する飽和現像特性の下で２値現像を行うように
現像条件を設定している。本現像装置においては、トナ
ーの着色度の関係から感光体ドラム１上のトナー付着量
が０．７［mg/cm^２］で画像濃度が目標値の１．５とな
る。図１は本現像装置における現像ポテンシャルと感光
体ドラム１上のトナー付着量との関係を示すグラフであ
る。図中の符号「□」及び「△」のデータはそれぞれ、
現像ローラ３上のトナー付着量ｍ／ａが０．５［mg/cm
^２］及び１．６［mg/cm^２］の場合の実験データを示し
ている。符号「□」のデータは、現像ローラ３上のトナ
ーの層厚がトナーの個数にして１〜１．５層と考えら
れ、現像ポテンシャルの増加に伴って感光体ドラム１上
のトナー付着量が飽和する飽和現像特性を示している。
この場合に、地汚れがなく所定の画像濃度が得られる理
想的な２値現像が行われる。これに対し、比較例として
の符号「△」のデータは、現像ローラ３上のトナーの層
厚がトナーの個数にして３〜４層となり、規定の現像ポ
テンシャルでは全層現像が不可能となり、現像ポテンシ
ャルを増加させていくに従って現像量が増加するので、
光学書き込み系の変動による感光体ドラム１上の電位変
動で現像量が変化してしまい、画像濃度が安定しない。

【００２０】図５は、トナーの帯電量が異なる場合の現
像ガンマ（γ）特性を示している。図中の符号「◇」及
び「□」のデータはそれぞれ、帯電量ｇ／ｍが−１３
［μＣ/ｇ］の高帯電量トナー及び帯電量ｇ／ｍが−８
［μＣ/ｇ］の低帯電量トナーについて測定したもので
ある。この図５の結果により、トナー帯電量が−１０
［μＣ/ｇ］より絶対値で低いときは現像ポテンシャル
が約１００［Ｖ］でトナー付着量が飽和するのに対し、
トナー帯電量が−１０［μＣ/ｇ］より絶対値で高いと
きは現像ポテンシャルが約３００［Ｖ］になるまで増加
している。このようにトナー帯電量が高くなると、感光
体ドラム１の電位変動の影響を受けて現像量が変化し、
最終的に画像濃度が変動する。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、飽和現像特性の下で、
潜像担持体に形成された潜像の現像剤付着予定部を一成
分現像剤で２値現像することにより、地汚れが発生する
ことなく、環境条件にかかわらず経時においても安定し
た画像濃度を得ることができるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る現像装置において現像ローラ上
のトナー付着量をパラメータとしたときの現像ガンマ特
性を示すグラフ。

【図２】同現像装置の概略構成図。

【図３】同現像装置において現像ポテンシャルをパラメ
ータとしたときの現像ギャップとドット幅との関係を示
すグラフ。

【図４】同現像装置において現像バイアス電圧のピーク
・ツー・ピーク電圧値をパラメータとしたときの現像ポ
テンシャルとドット面積との関係を示すグラフ。

【図５】同現像装置においてトナー帯電量をパラメータ
としたときの現像ガンマ特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１感光体ドラム２トナー３現像ローラ４ドクタブレード５トナー供給ローラ６トナー容器７アジテータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 EA04 EA05 ED09 ED10 2H073 AA02 AA03 BA04 BA13 CA02 2H077 AA12 AA14 AB04 AC04 AD06 AD13 AD17 AD36 AE03 DB08 DB25 EA14 EA15 EA16 FA03 FA13 FA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体に対向した現像領域に現像剤を
担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担
持された現像剤を均一な薄層に形成する薄層形成手段と
を備え、該潜像担持体の電位の閾値に応じた２値現像を
行なう現像装置であって、上記現像剤として一成分現像
剤を用い、上記潜像担持体上の該現像剤の付着量が飽和
する飽和現像特性の下で、該潜像担持体に形成された潜
像の現像剤付着予定部が上記現像領域を通過していると
きに該現像領域を通過している上記現像剤担持体上の現
像剤のほとんどが該現像剤付着予定部の２値現像に用い
られるように、現像条件を設定したことを特徴とする現
像装置。