JP3301404B2 - 現像装置 - Google Patents

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】この発明における現像装
置においては、上記のような課題を解決するため、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
剤担持体に電源から矩形波からなる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、上記の電源と現像剤担持体との間に
コンデンサと抵抗と整流素子とを並列に接続させると共
に、この整流素子を上記の矩形波からなる交流電圧にお
いて現像剤を像担持体に送る方向の電圧による電流を遮
断する方向に接続させるようにしたのである。

【００１０】ここで、この発明における現像装置のよう
に、像担持体と所要間隔を介して対向する現像剤担持体
に対して電源から矩形波からなる交流電圧を印加させる
にあたり、電源と現像剤担持体との間にコンデンサと抵
抗と整流素子とを並列に接続させると共に、この整流素
子を上記の矩形波からなる交流電圧において現像剤を像
担持体に送る方向の電圧による電流を遮断する方向に接
続させた場合を等価回路で表すと、図１に示すように、
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Ｃｄと電源Ｓとの間に、コン
デンサ素子Ｃと抵抗素子Ｒと上記の方向に接続された整
流素子Ｒｅとが並列に接続された回路として表される。

【００１１】そして、このような回路において、上記の
電源Ｓから図２（Ａ），（Ｂ）に破線で示すような矩形
波からなる交流電圧を出力すると、上記の整流素子Ｒｅ
を上記の矩形波からなる交流電圧において現像剤を像担
持体に送る方向、すなわち現像方向の電圧による電流を
遮断する方向に接続させているため、現像剤を現像剤担
持体に戻す方向、すなわち回収方向の電圧が作用する場
合においては、電流が上記の整流素子Ｒｅを通して流
れ、上記のコンデンサ素子Ｃｄの両端にかかる電圧Ｖｄ
は電源Ｓから出力される回収方向の電圧ピーク値Ｖp1と
等しくなる。

【００１２】一方、現像剤を現像剤担持体に送る方向、
すなわち現像方向の電圧が作用する場合においては、コ
ンデンサ素子Ｃｄの両端にかかる電圧Ｖｄは、電源Ｓか
ら出力される現像方向の電圧ピーク値Ｖp2と、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Ｃｄのキ
ャパシタンスＣ₁ と、コンデンサ素子Ｃのキャパシタン
スＣ₂ とにより次の式で表される。 Ｖｄ＝Ｖp2×Ｃ₂ ／（Ｃ₁ ＋Ｃ₂ ）

【００１３】ここで、像担持体と現像剤担持体との間隔
ｄが狭くなると、コンデンサ素子Ｃｄにおけるキャパシ
タンスＣ₁ の値が大きくなり、図２（Ａ）に実線で示す
ように、コンデンサ素子Ｃｄの両端にかかる電圧Ｖｄは
電源Ｓから出力される現像方向の電圧ピーク値Ｖp2より
も小さくなる。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 よりも回収方向に移動
して現像が抑制されるようになる。この結果、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。

【００１４】一方、像担持体と現像剤担持体との間隔ｄ
が広くなると、コンデンサ素子Ｃｄにおけるキャパシタ
ンスＣ₁ の値が小さくなり、図２（Ｂ）に実線で示すよ
うに、コンデンサ素子Ｃｄの両端にかかる電圧Ｖｄと電
源Ｓから出力される現像方向の電圧ピーク値Ｖp2との差
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と殆ど変化せず、形成される画像
の画像濃度が低下するのが少なくなる。

【００１５】このため、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なり、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が大きくなった場合に、形成さ
れる画像の画像濃度が低下するのを少なくして、両者の
濃度差を小さ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。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【００１８】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、上記の像担持体１と現像剤担持体１１と
の間隔ｄは一般に１５０〜２５０μｍの範囲に設定され
る。

【００１９】ここで、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、静電容量が１００〜１０００ｐＦの範囲になったコ
ンデンサ１５と抵抗値が１０⁶ 〜１０⁹ Ωの範囲になっ
た抵抗１６とダイオード等の整流素子１７とを並列に接
続させるようにすると共に、この整流素子１７について
は、トナー２を像担持体１に送る方向、すなわち現像方
向の電圧による電流を遮断する方向に接続させている。

【００２０】そして、この実施形態における現像装置に
おいては、上記の電源１４から矩形波からなる交流電圧
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並列に接続されたコンデン
サ１５や抵抗１６や整流素子１７を通して上記の現像剤
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。

【００２１】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１８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。

【００２２】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並列に接続さ
れたコンデンサ１５や抵抗１６や整流素子１７を通して
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直接現像剤担持体１１に印
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更させて現
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並列に接続されたコンデンサ
１５や抵抗１６や整流素子１７を通して現像剤担持体１
１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直接現像剤担持体１１
に印加させて現像を行った場合における現像特性を破線
で示した。

【００２３】この結果、この実施形態における現像装置
のように、上記の現像バイアス電圧を並列に接続された
コンデンサ１５や抵抗１６や整流素子１７を通して現像
剤担持体１１に印加させて現像を行うと、上記の現像バ
イアス電圧を直接現像剤担持体１１に印加させて現像を
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た。

【００２４】

【実施例】次に、この発明における具体的な実施例の現
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。

【００２５】ここで、実施例の現像装置においては、図
３に示した上記の実施形態における現像装置において、
上記の現像剤担持体１１と電源１４との間に静電容量が
２００ｐＦのコンデンサ１５と抵抗値が１００ＭΩの抵
抗１６と整流素子１７とを並列に接続させ、整流素子１
７がトナー２を像担持体１に送る方向の電圧による電流
を遮断するようにした。一方、比較例の現像装置におい
ては、上記の電源１４と現像剤担持体１１との間にコン
デンサ１５や抵抗１６や整流素子１７を設けずに、電源
１４を直接に現像剤担持体１１に接続させるようにし
た。

【００２６】そして、上記の実施例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、実施例に
おいてはピーク・ピーク値Ｖｐｐが２．０ｋＶ，比較例
においてはピーク・ピーク値Ｖｐｐが１．５ｋＶで、そ
れぞれ周波数が２．６ｋＨｚの矩形波からなる交流電圧
を出力し、それぞれ電源１４から出力させる直流電圧の
電圧値を変更させて、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
０．１５ｍｍの場合と、０．２０ｍｍの場合とにおける
現像特性を調べ、実施例の現像装置を用いた場合の結果
を図５に、比較例の現像装置を用いた場合の結果を図６
に示した。なお、図５及び図６においては、像担持体１
と現像剤担持体１１との間隔ｄが０．１５ｍｍ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０．２０ｍｍの場合の結果を●と実線で示し
た。

【００２７】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０．１５ｍｍの場合と０．２０ｍｍ
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１１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。

【００２８】

【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対向する現
像剤担持体に対して電源から矩形波からなる交流電圧を
印加させるにあたり、電源と現像剤担持体との間にコン
デンサと抵抗と整流素子とを並列に接続させると共に、
この整流素子が上記の矩形波からなる交流電圧において
現像剤を像担持体に送る方向に作用する電圧による電流
だけを遮断するようにしたため、現像剤担持体の表面に
おいて、現像剤を像担持体に送る方向すなわち現像方向
に作用する電圧だけが上記のコンデンサの影響を受け、
像担持体と現像剤担持体との間隔が小さくなって作用す
る交流電界が強くなるに従って現像が強く抑制されるよ
うになり、像担持体と現像剤担持体との間隔が変動した
場合における画像濃度の変化が抑制されるようになっ
た。

【００２９】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なり、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】現像剤担持体と電源との間に抵抗と整流素子と
を並列に接続させたこの発明の実施形態に係る現像装置
の概略説明図である。

【図４】上記の実施形態の現像装置と、電源から交流電
圧を直接現像剤担持体に印加させるようにした現像装置
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】この発明の実施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。

【図６】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 １４ 電源 １５ コンデンサ １６ 抵抗 １７ 整流素子 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 (56)参考文献 特開 昭58−68757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−94074（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−271102（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/06 101

Claims (1)

(57)【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電源から矩形波からなる
   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、上記の電源と現像
   剤担持体との間にコンデンサと抵抗と整流素子とを並列
   に接続させると共に、この整流素子を上記の矩形波から
   なる交流電圧において現像剤を像担持体に送る方向の電
   圧による電流を遮断する方向に接続させたことを特徴と
   する現像装置。