JP2576688B2

JP2576688B2 - 一成分現像装置

Info

Publication number: JP2576688B2
Application number: JP33080590A
Authority: JP
Inventors: 純安部; 政昭福原; 真広田; 繁稲葉; 光雄山本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JPH04204578A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子写真複写機やレーザープリンタ等に用
いる一成分系現像装置に関し、詳しくは、当該装置に印
加する現像バイアス電圧の波形の改良に関する。

［従来の技術］従来、この種の一成分現像装置としては、例えば、第
１図に示すように、磁性トナー10を収容するホッパー１
と、回動自在な円筒状スリーブ21内に複数の磁極を着磁
したマグネットロール22を固定配置し、磁力により磁性
トナー10をスリーブ21上に吸着する現像剤担持体２（以
下、現像ロール）と、この現像ロール２に圧接して現像
領域へ搬出される磁性トナー10を所定の層厚に薄層化す
る現像剤規制部材３とから構成されたものが知られてい
る。

このように構成された一成分現像装置において、ホッ
パー１内に収容された磁性トナー10は、先ず、回動する
スリーブ21上に担持され、次いで、磁性トナー10の搬送
経路途中に位置する現像剤規制部材３でスリーブ21への
トナー付着量が0.5乃至2.0mg/cm²となるように薄層化さ
れた後、静電潜像担持体４に面した現像領域へ搬送され
る。尚、搬送される磁性トナー10は、ホッパー１内にお
ける現像ロール２との摺擦及びスリーブ21上における現
像剤規制部材３との摺擦によって、所定の電荷を帯びて
いる。スリーブ21には、現像バイアス電源として正弦波
形の交流電圧を出力する交流高圧電源５及び直流電源６
が接続されており、静電潜像担持体４と現像ロール２と
の間に形成する電界により帯電しているトナー10を静電
潜像担持体４に向け飛翔させ、静電潜像７に対応したト
ナー像８を形成する仕組みとなっている。

ところで、第11図に示すような正弦波形を有する直流
重畳交流電圧を現像バイアス電圧として印加した場合、
上記のように磁性トナーを用いる一成分現像装置では、
現像領域に対して現像ロールに内包されたマグネットロ
ールの磁力が作用するので、現像ロールから静電潜像担
持体へ飛翔したトナーが当該担持体上で磁力線に沿って
チェーン状に連なる所謂トナーチェーンが発生し易い。

このトナーチェーンはトナー像を記録シートに転写し
た際に、例えば第９図（Ａ）に示すようにトナー像端部
に多数のスジが発生する所謂“尾引き”となって現れた
り、転写工程で飛び散って第９図（Ｂ）に示すような所
謂“ブラー”となって現れ、転写画像に画像欠陥を生じ
なせるという問題点があった。

そこで、本願発明者らはこのような問題点を解決すべ
く、現像バイアス電圧の時間波形が第10図に示すような
鋸刃形状をした一成分現像装置を提案している（特願平
2-210422号）。

この提案によれば、現像時のトナーチェーンの形成を
効果的に抑止することができ、上述した“尾引き”や
“ブラー”等の画像欠陥を防止することができた。

［発明が解決しようとする課題］しかし、本願発明者らの提案によっては、新たに以下
に示すような問題点が生じてきた。

すなわち、現像バイアス電圧を第11図に示す正弦波形
から第10図に示す鋸刃状に変化させたので、第11図及び
第10図の斜線部分の面積で表現される現像の実効値が低
下してしまい、現像ロール上のトナーに印加されるエネ
ルギの減少から画像濃度の再現に必要な量のトナーを静
電潜像担持体側へ飛翔させることができなかったのであ
る。このため、上記提案の一成分現像装置においては、
記録画像に濃度低下が見られ、原稿画像の濃度を充分に
再現することができなかった。

本発明はこのような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、“尾引き”や“ブラー”
等の画像欠陥を生じることが無く、且つ、十分な画像濃
度を得ることが可能な一成分現像装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明の一成分現像装置
は、所定の間隙を保って静電潜像担持体に対向する現像
剤担持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給する現像
剤供給手段と、上記現像剤担持体に圧接して現像剤を薄
層化する現像剤規制部材とを備え、上記現像剤担持体に
印加される交流電圧により薄層化された現像剤を上記静
電潜像担持体へ飛翔させ、静電潜像担持体上の静電潜像
を現像する一成分現像装置を前提とし、上記交流電圧
は、現像促進方向への電圧の立上がり又は立ち下がり時
間をT_F、現像抑制方向への電圧の立下がり又は立上がり
時間をT_Rとした時にT_R≧T_Fの関係を満たし、且つ、上記
T_Rにおける交流電圧の波形が、現像促進方向へ突出した
凸状曲線となっていることを特徴とするものである。

この様な技術的手段において、上述した本願発明の効
果を十二分に享受するためには、現像領域に搬送される
トナーが充分に帯電されていることが必要である。それ
故、本発明では上記トナー量規制部材を回動する現像ロ
ールの外周面に圧接させ、現像剤の帯電量の増加を図っ
ている。尚、後述する比較例において、帯電量が不十分
な場合の現像について説明する。

［作用］上記技術的手段によれば、第２図にその現像バイアス
電圧の波形を示すように、鋸刃状の波形となって現像領
域におけるトナーチェーンの形成が効果的に防止される
他、斜線部分の面積が第10図に示す従来の現像バイアス
電圧よりも拡大して現像の実効値が向上する。

［実施例］以下、添付図面に基づいて本発明の一成分現像装置を
詳細に説明する。

◎ 第一実施例本実施例は正帯電系の磁性トナーを現像剤として使用
する一成分現像装置に本発明を適用したものであり、外
観構成は第１図に示す従来の一成分現像装置と同一であ
る。すなわち、静電潜像担持体４に対向配置された現像
ロール２と、先端部が上記現像ロール２に圧接するよう
配設された現像剤規制部材３とから構成され、これらが
磁性トナー10を収容するホッパー１内に配設されてい
る。又、現像ロール２には現像バイアス電圧を印加する
ための交流高圧電源５と直流電源６が接続されている。

上記現像ロール２は、極性及び磁力の異なる複数の磁
極（Ｎ…,S…）が着磁され、ケーシング（図示せず）に
固定支持されたマグネットロール22と、このマグネット
ロール22の周囲を回動する円筒状スリーブ21とからな
り、スリーブ21の回動に伴って磁性トナー10の吸着、搬
送、及びスリーブ21からの解放がマグネットロール22の
磁気パターンに応じて行われるようになっている。尚、
この実施例において上記スリーブ21は、抵抗値4.2×10
¹⁰Ω・cmのフェノール樹脂を肉厚1.0mmの円筒状に成形
し、その表面をJISの10点平均粗さでR_Z＝4.3μｍとなる
よう長手方向に研磨した反導電性スリーブを用いた。

又、上記ホッパー１は、現像ロール２の下方から側方
を覆うように配設されており、収容した磁性トナー10が
現像ロール２背面側に堆積して、現像領域通過後のスリ
ーブ21表面に対し連続的に磁性トナー10を供給できる構
造となっている。尚、本実施例においてこのホッパー１
内に収容される磁性トナー10としては、磁性粉を50重量
％含んだものを使用している。

一方、上記現像剤規制部材３は、厚さ0.1mmの非磁性
ステンレス（SUS3043/4H材）からなるバネ板部材31の先
端に、ゴム硬度50°厚さ1mmのシリコンゴムからなる軟
弾性部材32を加流接着して構成されている。そして、当
該規制部材３は自由端の方向が上記スリーブ21の回転方
向と対向するように、且つ、軟弾性部材32がスリーブ21
に100g/cmの線圧で当接するようにホルダー９に支持さ
れている。尚、実測してみたところ、この規制部材３で
薄層化された磁性トナー10のスリーブ21に対する付着量
は10mg/cm²であった。

本実施例において特徴的なことは、上記交流高圧電源
５及び直流電源６によってスリーブ21に印加される現像
バイアス電圧の波形である。この直流重畳交流電圧は、
第２図に示すような波形を有しており、周波数ｆ＝2.4k
Hz、ピーク・ツー・ピーク電圧VPP＝2kV、直流成分200
V、現像促進方向への電圧の立上がり時間T_Fが周期Ｔに
対して1/6に設定され、且つ、現像抑制方向への電圧立
ち下がり時間をT_Rにおける波形が現像促進方向へ突出し
た凸状曲線となっている。

本願発明者らは、以上のように構成された本実施例の
一成分現像装置の性能を確認すべく、当該装置を複写機
内に配設してコピーを採取する実験を行なった。実験に
用いた静電潜像担持体４は、負帯電系の有機感光体から
る表面を有する光導電性ドラムであり、帯電器（図示せ
ず）で外周面を所定の電位（例えば−600V）に一様に帯
電した後、露光によって背景部の電位を所定の電位（例
えば−200V）まで低下させて静電潜像７を形成してい
る。そして、上記静電潜像担持体４と現像ロール２のス
リーブ21との間隙が230μｍとなるように現像装置を複
写機内に配設した。

以上の条件の下にコピーを採取したところ、“尾び
き”や“ブラー”のない非常に鮮明な画像が得られ、画
像濃度に関しても第10図に示す鋸刃状波形の現像バイア
ス電圧を印加した場合に比較して極めて良好な画像濃度
が得られた。

この点に関し、静電潜像担持体４に形成されたトナー
チェーンの長さを、正弦波形の現像バイアス電圧（第11
図参照）を印加した場合と比較したところ、本実施例に
より形成されたトナーチェーンは極めて短いことが判明
した。

次に、本願発明者らは画像濃度の向上を確認すべく、
第10図に示すところの従来の現像バイアス電圧と本実施
例の現像バイアス電圧との両者に関して、原稿の画像濃
度を変化させ、これに伴なうコピーの画像濃度の変化を
観察した。第３図に本実施例を実線で、従来技術を破線
で示す。この結果から明らかなように、本実施例は従来
技術に比較して画像濃度が向上したものとなっている。

◎ 第二実施例本実施例が現像剤として負帯電系の磁性トナーを用い
る一成分現像装置に本発明を適用した例を示すものであ
り、外観構成は第１図に示す第一実施例の現像装置と全
く同一である。

但し、負帯電系のトナーで現像を行なうため、現像ロ
ールのスリーブに印加する現像バイアス電圧の波形は、
第４図に示すように、交流成分の正負が第一実施例のも
のと逆転している。すなわち、本実施例の現像バイアス
電圧は、周波数ｆ＝2.4kHz、ピーク・ツー・ピーク電圧
V_PP＝2kV、直流成分が−200Vとすると共に、現像促進方
向に電圧が立ち下る時間をT_Fとしてこれを周期Ｔの1/6
に設定し、且つ、現像抑制方向に電圧が立上がる時間T_R
における波形が現像促進方向へ突出した凸状曲線となっ
ている。

又、この現像装置が所定の間隙を保って配設される静
電潜像担持体４は、第一実施例と同様、負帯電系の有機
感光体ドラムであるが、静電潜像７の形成に当っては、
担持体４の表面を一様に帯電した後、露光によって画像
部の電位を低下させて潜像を形成した。このときの画像
部の電位は、例えば、150V、背景部の電位は−450Vであ
る。

以上のような装置で実際にコピーを採取したところ、
第一実施例と同様に“尾引き”の無い鮮明な記録画像を
得ることができ、又、その画像濃度も良好なものとなっ
た。

◇ 比較例次に、本発明におけるトナー量規制部材の有効性を確
認すべく、第５図示す現像装置、すなわち、現像ロール
２のスリーブ21に非接触のトリマーバー11を用いて磁性
トナー10を薄層化する現像装置に本発明を適用した場合
についてトナーチェーンの形成を観察する実験を行なっ
た。

装置の構成は第一実施例における現像剤規制部材３を
上記トリマーバー11に置き換えた以外は、第一実施例の
装置と全く同一である。従って、同一の機能を果たす部
材については第５図中に同一の符号を付して説明は省略
する。

実験では第２図に示す波形の現像バイアス電圧を現像
ロール２のスリーブ21に印加し、T_F/Tを変化させた場合
に静電潜像担持体４に付着するトナーチェーンの長さが
どのように変化するかを観察した。第６図に結果を示
す。この結果によれば、比較例の現像装置においては本
発明の効果が薄いことが判明した。

この現像はトナーの帯電分布の違いから説明すること
ができる。第７図及び第８図は、夫々、比較例における
トナーの帯電分布、本発明におけるトナーの帯電分布を
示すものである。これによれば、トリマーバーを用いる
比較例のトナーは平均帯電量が0.71μC/gと低く、帯電
不良のトナーを28重量％も含んでいるのに対し、現像剤
規制部材を用いる本発明のトナーは平均帯電量が10.48
μC/g、帯電不良のトナーは４重量％しか含んでいな
い。すなわち、第一及び第二実施例では現像剤規制部材
が現像ロールに圧接してトナーを薄層化するので、トナ
ーへの電荷付与能力が高いが、トリマーバーを用いた比
較例ではトナーの帯電をスリーブとの摺擦にのみ頼って
いるので、トナーの帯電が充分に行われないのである。
トナーの電荷が低い場合は当然のことながら電界から受
ける力も小さい。従って、比較例では本発明に係る電圧
波形の効果も現れ難いと考えられる。以上のことから、
本発明は、現像ロールに圧接して現像剤を薄層化する現
像剤規制部材を備えた現像装置に極めて有効であること
が確認された。

尚、上記各実施例においては、現像ロール２のスリー
ブ21として半導電性スリーブを用いたが、金属等の導電
性のものでも良く、又、スリーブ表面に酸化物、セラミ
ック、樹脂等をコートしたスリーブであっても差支えな
い。

又、現像剤規制部材３の配設方向は、現像ロール２の
回転方向と対向している必要は無く、当該回転方向と順
方向であっても差支えない。

［発明の効果］以上説明してきたように、本発明の一成分現像装置に
よれば、静電潜像の現像時に生じるトナーチェーンの形
成が抑止されるので、“尾びき”や“ブラー”等の無い
高品位の記録画像を形成することが可能となる他、現像
の実効値が向上するので、従来に比較して画像濃度が向
上した良好な記録画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一成分現像装置の第一実施例を示す概
略図、第２図は第一実施例に係る現像バイアス電圧の波
形を示すグラフ、第３図は第一実施例に係る画像濃度の
実験結果を示すグラフ、第４図は本発明の第二実施例の
現像バイアス電圧の波形を示すグラフ、第５図は比較例
の一成分現像装置を示す概略図、第６図は比較例の実験
結果を示すグラフ、第７図及び第８図は夫々比較例又は
本発明のトナー帯電分布を示すグラフ、第９図（Ａ）及
び（Ｂ）は夫々従来の現像装置において発生した記録画
像の“尾びき”又は“ブラー”を示す図、第10図及び第
11図は従来の現像バイアス電圧の波形を示す図である。［符号の説明］ 2:現像ロール（現像剤担持体） 3:現像剤規制部材 4:静電潜像担持体 5:交流高圧電源 6:直流電源 7:静電潜像 8:トナー像 10:トナー（現像剤）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲葉繁神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者山本光雄神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の間隙を保って静電潜像担持体に対向
する現像剤担持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給
する現像剤供給手段と、上記現像剤担持体に圧接して現
像剤を薄層化する現像剤規制部材とを備え、上記現像剤
担持体に印加される交流電圧により薄層化された現像剤
を上記静電潜像担持体へ飛翔させ、静電潜像担持体上の
静電潜像を現像する一成分現像装置において、上記交流電圧は、現像促進方向への電圧の立上がり又は
立ち下がり時間をT_F、現像抑制方向への電圧の立下がり
又は立上がり時間をT_Rとした時にT_R≧T_Fの関係を満た
し、且つ、上記T_Rにおける交流電圧の波形が、現像促進
方向へ突出した凸状曲線となっていることを特徴とする
一成分現像装置。