JPH07333957A

JPH07333957A - 現像装置

Info

Publication number: JPH07333957A
Application number: JP14861694A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sakaizawa; 勝弘境澤; Yukihiro Ozeki; 行弘大関; Kiyonari Ogawa; 研也小川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 1995-12-22
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JP3363593B2

Abstract

(57)【要約】【目的】振動バイアス電圧の印加下に二成分現像剤に
より静電潜像を現像して、現像剤の磁気ブラシによる掃
き目ムラや感光ドラムへのキャリア付着等による欠陥の
ない、高品質画像を得ることである。【構成】現像時、現像スリーブに現像バイアスとして
振動バイアス電圧を印加した。振動バイアス電圧は、電
圧レベルが感光ドラム上の静電潜像の可視部電位ＶL と
背景部電位ＶD の間にある、トナーを現像スリーブから
可視部に向かう方向に付勢する第１のピーク電圧と、電
圧レベルが可視部電位ＶL に関して第１ピーク電圧Ｖ１
と逆の側の位置ある、トナーを可視部から現像スリーブ
に向かう方向に付勢する第２のピーク電圧Ｖ２とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法或いは静電
記録法等により形成された静電潜像を現像する現像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、画像のフルカラー化、或いは画像
出力のシステム化に伴って、複写機やプリンタのデジタ
ル化が進んでいる。例えばレーザ光を走査し、このレー
ザ光のＯＮ、ＯＦＦにより感光ドラム上に静電潜像を形
成して、所望の画像を記録するレーザビームプリンタや
複写機等の画像形成装置が広く知られるようになって来
ている。

【０００３】図５に、画像形成装置としてデジタル式電
子写真複写機の概略構成図を示す。先ず、原稿台１１０
上に原稿Ｇの複写すべき面を下側にしてセットする。次
にコピーボタンを押すことにより複写が開始される。原
稿照明用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサが
一体のユニット１０９となって原稿を照射しながら走査
することにより、その照明走査光の原稿面反射光が、短
焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサに入
射される。ＣＣＤセンサは受光部、転送部、出力部より
構成されている。ＣＣＤ受光部において光信号電気信号
に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出
力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に
変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。この
ようにして得られたアナログ信号を周知の画像処理を行
なってデジタル画像信号に変換し、デジタル画像信号を
プリンタ部に送る。

【０００４】プリンタ部においては上記の画像信号を受
け、半導体レーザを発生させるレーザ露光部１００を用
いて、以下に示すように静電潜像を形成する。感光ドラ
ム１０１は中心支軸を中心に所定の周速度で回転駆動さ
れ、その回転過程で一次帯電器１０３により負極性に一
様な帯電処理を受ける。その感光ドラム１０１の一様帯
電面上に画像信号に対応してＯＮ、ＯＦＦ発光されるレ
ーザ光を走査することにより、感光ドラム１０１の面上
に原稿画像に対応した静電潜像が順次形成されて行く。

【０００５】感光ドラム１０１の回転に伴い静電潜像が
現像装置１０４との対向位置に来ると、潜像はトナーに
よって現像されてトナー像として可視化される。感光ド
ラム１０１上に形成されたトナー像は、転写帯電器１０
７によって転写材上に静電転写される。その転写材は分
離帯電器１０８によって静電分離されて定着器１０６へ
搬送され、そこで熱定着されて画像が出力される。トナ
ー像転写後の感光ドラム１０１は、クリーナ１０５によ
ってその面上の転写残りトナー等の付着物を除去した
後、前露光ランプ１０２で露光して除電し、電気的に初
期化して、次の画像形成に供される。

【０００６】図６に従来の現像装置１０４の構成を示
す。図６に示すように、現像装置１０４は、二成分現像
剤１１９を収容した現像容器１１６を有し、その容器１
１６の感光ドラム１０１に面した開口部内に現像スリー
ブ１１１が回転自在に設置され、現像スリーブ１１１内
には現像スリーブ１１１上に現像剤を担持させるマグネ
ットローラ１１２が、現像スリーブ１１１の回転に対し
て非回転に固定配置されている。現像容器１１６の現像
スリーブ１１１の上方位置には、現像スリーブ１１１上
に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層に形成す
る規制ブレード１１５が設置されている。現像容器１１
６内の奥側には、その略下半部に仕切り壁１１７により
区画された現像室Ｒ₁ 及び撹拌室Ｒ₂ が設けられ、その
上方の略上半部には補給用のトナー１１８を収容した補
給室Ｒ₃ が設けられている。補給室Ｒ₃ の下端部内に
は、トナー１１８を補給する補給ローラ１２０が設置さ
れている。

【０００７】現像剤１１９はトナーとキャリアとを主体
としてなっており、トナーは負帯電性である。先ず、現
像スリーブ１１１の回転に伴いマグネットローラ１１２
の磁極Ｎ₂ によって現像室Ｒ₁ 内の現像剤が汲み上げら
れ、現像スリーブ１１１上に担持される。その現像剤は
マグネットローラ１１２の磁極Ｓ₂ →磁極Ｎ₁ と搬送さ
れ、その搬送過程においてトナーが負に帯電されると共
に、現像剤が現像スリーブ１１１に対し垂直に配置され
た規制ブレード１１５により規制され、薄層の現像剤層
に形成される。薄層の現像剤層に形成された現像剤は、
感光ドラム１０１と対向した現像領域へ搬送されると、
マグネットローラ１１２の現像領域に位置された現像主
極Ｓ₁ の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシ
が形成される。この磁気ブラシで感光ドラム１０１の面
上を擦ると共に、現像スリーブ１１１にバイアス電源１
２１により現像バイアス電圧を印加することにより、磁
気ブラシの穂を構成するキャリアに付着しているトナー
が静電潜像の可視部（レーザ光による露光部）に付着し
て現像し、感光ドラム１０１上にトナー像が形成され
る。

【０００８】現像スリーブ１１１上の現像に供されずに
残った現像剤は、現像スリーブ１１の回転に伴い現像容
器１１６内に戻され、マグネットローラ１１２の磁極Ｎ
₃ 及びＮ₂ による反撥磁界により現像スリーブ１１１上
から剥ぎ取られ、容器１１６内に回収される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の現像スリーブ１
１１に印加する現像バイアスとして、従来は、主とし
て、図７に示すような直流バイアス、或いは図８に示す
ような直流と交流を重畳したバイアスが使用されてい
る。

【００１０】図７において、符号ＶD は静電潜像の背景
部電位、ＶL は静電潜像の可視部電位であり、ＶA は現
像スリーブ１１１に印加される直流バイアスである。現
像スリーブに直流バイアスが印加されると、負に帯電し
たトナーは現像スリーブ又はその上のキャリアから飛翔
して、電位ＶL の可視部領域に付着しトナー像が形成さ
れる。

【００１１】しかしながら、図７に示した直流バイアス
を使用すると、以下のような問題が生じた。即ち白部と
ベタ画像の中間領域のハーフトーン画像の場合、単位面
積当たりのトナーの付着力がベタ画像より弱まるため
に、ハーフトーン画像の現像中、感光ドラムに付着した
トナーが現像スリーブ上の磁気ブラシにより掻き取ら
れ、このため所謂掃き目ムラと云われる縦スジが発生し
てしまった。このような掃き目ムラは、グラフィック画
像や高精細な画像では大きな欠陥となる。

【００１２】図８において、電位ＶD 、ＶL 及びＶA は
図７の場合と同じである。図８の現像バイアスでは、現
像スリーブ又はその上のキャリアからトナーを、感光ド
ラム上の静電潜像の可視部にも背景部にも向かう方向に
付勢する電圧Ｖ51と、感光ドラム上の静電潜像の可視部
からも背景部からもトナーを、現像スリーブ又はその上
のキャリアに向かう方向に付勢する電圧Ｖ52とが繰り返
される振動電圧が印加され、トナー像が形成される。

【００１３】上記の電圧Ｖ51は、振動バイアス電圧の１
周期Ｃにおいて時間Ｔ51だけ現れ、電圧Ｖ52は時間Ｔ51
だけ現れる。静電潜像の可視部電位ＶL 、背景部電位Ｖ
D は、電圧Ｖ51のレベルと電圧Ｖ52のレベルの間にあ
る。換言すれば、電圧Ｖ51のレベルは、背景部電位ＶD
に関して可視部電位ＶL の逆の側に位置しており、電圧
Ｖ51のレベルは、可視部電位ＶL に関して背景部電位Ｖ
D の逆側に位置している。

【００１４】従って時間Ｔ51の間に、負に帯電したトナ
ーは現像スリーブ又はキャリアから飛翔して、静電潜像
の可視部（電位ＶL ）にも背景部（電位ＶD ）にも付着
する。但し、背景部に付着する単位面積当たりのトナー
量は、可視部に付着する単位面積当たりのトナー量に比
べて少量である。一方、時間Ｔ52の間に、静電潜像の可
視部（ＶL ）に付着していたトナーの一部と、背景部
（ＶD ）に付着していたトナーの大部分が現像スリーブ
又はキャリア上に戻って来る。以上が繰り返されて、静
電潜像が現像される。

【００１５】図８に示したような重畳バイアスを使用し
た場合、直流バイアス印加時の掃き目ムラの縦スジは、
時間Ｔ52の間に印加される電圧Ｖ52により可視部（ＶL
）から現像スリーブへ引き戻されるトナーの引き戻し
量の均一化により軽減される。

【００１６】しかし、以下に述べるような問題が生じ
た。即ち電圧Ｖ51のレベルが背景部電位ＶD に関して、
可視部電位ＶL の逆の側に位置しているために、トナー
を現像スリーブ又はキャリアから感光ドラム上の可視部
電位ＶL に対し付勢する力が強く、トナーだけでなくキ
ャリアも感光ドラム上に付着させてしまう所謂キャリア
付着が発生し、出力画像に悪影響を与えてしまう。

【００１７】又現像に寄与しないトナーまで現像スリー
ブと感光ドラム間を行き来するため、トナーやキャリア
にかかるストレスが大きく、長期間使用して行くうちに
トナーの流動性や凝集性を保持する外添剤がトナーに埋
め込まれ、トナーやキャリアが劣悪化してしまう所謂耐
久劣化の問題を起こした。耐久劣化、つまり長期間の使
用による劣化を生じると、転写効率が低下したり、被画
像部にトナーが付着する所謂カブリが発生して画質が低
下する。

【００１８】以上は負極性の静電潜像を負に帯電したト
ナーで反転現像する場合の例を示したが、正極性の静電
潜像を正に帯電したトナーで反転現像する場合にも同様
な問題を生じる。又静電潜像を正規現像する場合にも同
様である。

【００１９】上記において、反転現像とは、静電潜像の
極性と同極性に帯電したトナーを、潜像の電位の絶対値
の小さい領域に付着させて可視化する現像方式である。
従って電子写真感光体の画像光で露光された領域、所謂
明部電位領域にトナーが付着する。正規現像とは、静電
潜像の極性と逆極性に帯電したトナーを、潜像の電位の
絶対値の大きい領域に付着させて可視化する現像方式で
ある。従って電子写真感光体の画像光で露光されなかっ
た領域、所謂暗部電位領域にトナーが付着する。

【００２０】本明細書において、静電潜像の可視部と
は、反転現像の場合、潜像の電位の絶対値が最小である
部分を言い、正規現像の場合、潜像の絶対値が最大であ
る部分のことを言う。つまり、可視部というのは、潜像
の最も高濃度に現像されるべき部分を指す。

【００２１】本発明の目的は、振動バイアス電圧の印加
下に二成分現像剤により静電潜像を現像して、現像剤の
磁気ブラシによる掃き目ムラや感光ドラムへのキャリア
付着等による欠陥のない、高品質画像を得ることが可能
な現像装置を提供することである。

【００２２】本発明の他の目的は、振動バイアス電圧の
印加下に二成分現像剤によって静電潜像を現像し、その
際、長期間の使用による現像剤のトナー及びキャリアの
劣化を抑制することを可能とした現像装置を提供するこ
とである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、磁界発
生手段を内蔵した現像剤担持体上に、トナーとキャリア
とからなる二成分現像剤を担持して、像担持体と対向し
た現像領域へ搬送し、前記搬送された現像剤により像担
持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置におい
て、前記トナーを現像剤担持体から静電潜像可視部に向
かう方向に付勢するピーク電圧であって、その電圧レベ
ルが静電潜像可視部の電位と静電潜像背景部の電位の間
のレベルである第１のピーク電圧と、トナーを静電潜像
可視部から現像剤担持体に向かう方向に付勢するピーク
電圧であって、その電圧レベルが前記静電潜像可視部の
電位に関して第１のピーク電圧の電圧レベルとは逆の側
に位置する第２のピーク電圧とを有する振動バイアス電
圧を現像剤担持体に印加することを特徴とする現像装置
である。

【００２４】本発明によれば、前記振動バイアス電圧の
時間平均電圧値は、前記静電潜像可視部の電位と静電潜
像背景部の電位の間の値とすることができる。現像前記
振動バイアス電圧のデューティ比は１よりも大とするこ
とができる。前記振動バイアス電圧のデューティ比を変
化させることができる。前記振動バイアス電圧の周波
数、第１のピーク電圧及び第２のピーク電圧をそれぞれ
一定にしたまま、前記デューティ比を変化させることが
できる。又前記磁界発生手段は複数の磁極を有し、その
うちの２つの磁極が互に異極性であって、前記磁界発生
手段の前記現像領域を中心とした上流側及び下流側に配
置することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、煩雑を
避けるために、トナーとキャリアを混合した二成分現像
剤を使用し、負極性の静電潜像を負に帯電したトナーで
反転現像する例について示す。しかしながら、本発明は
これに限られず、正極性の静電潜像を正に帯電したトナ
ーで反転現像する場合にも適用でき、又正規現像する場
合にも適用できる。

【００２６】実施例１図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図
である。現像装置４は、トナーとキャリアとからなる二
成分現像剤１９を収容した現像容器１６を有し、その現
像容器１６内に現像スリーブ１１が配設されている。現
像スリーブ１１は、円筒状の電子写真感光ドラム１上に
形成された静電潜像２４に現像剤１９を供給する現像領
域２２において、感光ドラム１と対向するように配置さ
れている。感光ドラム１は矢印ｂ方向に回転する。

【００２７】現像スリーブ１１は、非磁性且つ導電性の
円筒からなっており、矢印ａ方向に回転する。この現像
スリーブ１１内にはマグネットローラ１２が非回転に固
定設置され、マグネットローラ１２はＳ１、Ｓ２、Ｎ
１、Ｎ２、Ｎ３の磁極を有する。

【００２８】現像容器１６の現像スリーブ１１上の位置
には、これと所定の小間隙を開けて規制ブレード１５が
配設され、この規制ブレード１５は、現像スリーブ１１
上に担持された現像剤１９を規制して、現像スリーブ１
１上に現像剤１９の薄層を形成する。現像スリーブ１１
には、現像バイアスを印加する現像バイアス電源２１が
接続されている。

【００２９】又現像容器１６内の奥側には、仕切り壁１
７により区画された現像室Ｒ₁ 及び撹拌室Ｒ₂ が設けら
れ、その上方には補給用のトナー１８を収容した補給室
Ｒ₃が設けられている。補給室Ｒ₃ の下端部内には、ト
ナー１８を補給する補給ローラ２０が設置されている。

【００３０】感光ドラム１は、その外周の表面近くに配
設された一次帯電器３に帯電バイアスを印加することに
より、表面が極性に一様に帯電される。この感光ドラム
１の表面に対し、被記録画像信号に応じて変調されたレ
ーザ光２３が走査され、感光ドラム１の表面が露光され
て前記の静電潜像２４が形成される。

【００３１】現像剤１９は、上述したように、トナーと
キャリアとを主体としてなっている。このトナーは負帯
電性とされている。現像は次のように行なわれる。

【００３２】先ず、現像スリーブ１１の回転に伴いマグ
ネットローラ１２の磁極Ｎ₂ によって現像室Ｒ₁ 内の現
像剤が汲み上げられ、現像スリーブ１１上に担持され
る。その現像剤はマグネットローラ１２の磁極Ｓ₂ →磁
極Ｎ₁ と搬送され、その搬送過程においてトナーが負に
帯電されると共に、現像剤が現像スリーブ１１に対し垂
直に配置された規制ブレード１５により規制され、薄層
の現像剤層に形成される。薄層の現像剤層に形成された
現像剤は、感光ドラム１と対向した現像領域２２へ搬送
されると、マグネットローラ１２の現像領域に位置され
た現像主極Ｓ₁ の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁
気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光ドラム１
の面上を擦ると共に、現像スリーブ１１にバイアス電源
２１により現像バイアス電圧を印加することにより、磁
気ブラシの穂を構成したキャリアに付着しているトナー
が静電潜像２４の可視部（レーザ光２３による露光部）
に付着して現像し、感光ドラム１上にトナー像２５が形
成される。

【００３３】現像スリーブ１１上の現像に供されずに残
った現像剤は、現像スリーブ１１の回転に伴い現像容器
１６内に戻され、マグネットローラ１２の磁極Ｎ₃ 及び
Ｎ₂による反撥磁界により現像スリーブ１１上から剥ぎ
取られ、容器１６内に回収される。

【００３４】本実施例によれば、現像スリーブ１１には
現像バイアスとして、図２に示したような振動バイアス
電圧Ｖ（ｔ）が印加される。この振動バイアス電圧Ｖ
（ｔ）は、第１ピーク電圧Ｖ１と第２ピーク電圧Ｖ２が
交互に繰り返される振動電圧になっている。第１ピーク
電圧Ｖ１は時間Ｔ１だけ持続し、次に第２ピーク電圧が
Ｖ２が時間Ｔ２だけ持続し、この時間Ｔ１及びＴ２で振
動バイアス電圧Ｖ（ｔ）の１周期Ｃが終了する。

【００３５】第１ピーク電圧Ｖ１は、現像スリーブ１１
又はその上のキャリアからトナーを感光ドラム１上の静
電潜像２４の可視部（電位ＶL ）に向かう方向に付勢、
つまり、その方向の力をトナーに付与する電界を形成す
る。従って時間Ｔ１において、トナーは現像スリーブ１
１から飛翔して、感光ドラム１上の静電潜像２４の可視
部（ＶL ）に付着する。しかし、潜像２４の背景部（Ｖ
D ）における電界の方向は、可視部における電界の方向
とは逆向きになるので、この背景部に対し、負極性に帯
電したトナーが現像スリーブ１１から飛翔して到達する
ことは実質上ない。

【００３６】第２ピーク電圧Ｖ２は、その電圧レベルが
潜像２４の可視部電位ＶL に関して、第１ピーク電圧Ｖ
１のレベル位置と逆の側に位置している（可視部電位Ｖ
L は、振動バイアス電圧Ｖ（ｔ）の第１ピーク電圧Ｖ１
と第２ピーク電圧Ｖ２間の電圧レベルにある）。第２ピ
ーク電圧Ｖ２は、トナーを潜像２４の可視部（ＶL ）か
ら現像スリーブ１１に向かう方向に付勢する電界、つま
り、その方向の力をトナーに付与する電界を形成する。
従って時間Ｔ２において、時間Ｔ１で潜像２４の可視部
（ＶL ）に付着したトナーの一部がそこから離脱し、現
像スリーブ１１に戻って来る。

【００３７】本発明では、現像領域２２において磁気ブ
ラシに以上のようなトナーの動きが繰り返されて、感光
ドラム１上の潜像２４の可視部にトナー像が形成され
る。これによれば、時間Ｔ１の間に、トナーが背景部
（ＶD ）に到達することが実質的にない、即ち現像に寄
与しないトナーが感光ドラム１に到達することがないこ
とから、長期間の使用によるトナー及びキャリアの劣化
が防止される。又磁気ブラシによって可視部のトナー像
に掃き目ムラが形成されたとしても、時間Ｔ２の間に、
可視部（ＶL ）に付着したトナーの一部が離脱すること
から、トナーが可視部と現像スリーブ１１間を往復する
間に、可視部に付着するトナー量が均一化されて、トナ
ー像の掃き目ムラが消失する。

【００３８】又第１ピーク電圧Ｖ１の電圧レベルは、背
景部電位ＶD よりも可視部電位ＶLの側に位置している
ので、可視部の周囲からトナーを可視部に寄せ集める力
は弱く、従ってこれによっても、長期間の使用によるト
ナー及びキャリアの劣化防止が図られる。更にトナーが
潜像２４の可視部（ＶL ）に付着し、離脱する運動を繰
り返すことから、可視部の端部の線により忠実に対応す
るように整えられた線の端部を有するトナー像が形成さ
れ、端部の線が鮮明な画像が得られる。

【００３９】以上において、第２ピーク電圧Ｖ２は静電
潜像と同符号の極性の電圧となっているが、異符号の極
性の電圧であっても構わない。但し、第２ピーク電圧Ｖ
２は、時間Ｔ１において潜像の可視部（ＶL ）に付着し
たトナーを、そこから離脱させるように作用するので、
可視部に付着したトナーを均一化させることはするが、
トナーの全部までは離脱させることのない電圧値に設定
することが好ましい。そのためには、第２ピーク電圧Ｖ
２と潜像の可視部電位ＶL との差の絶対値｜Ｖ２−ＶL
｜を、第１ピーク電圧Ｖと潜像の可視部電位ＶL との差
の絶対値｜Ｖ１−ＶL ｜よりも小さくすることが好まし
い。

【００４０】第１ピーク電圧Ｖ１の方は、十分な量のト
ナーを現像スリーブ１１から可視部（ＶL ）に飛翔させ
ることができるようにするために、その電圧レベルを可
視部電位ＶL よりも背景部電位ＶD に近い値に設定する
ことが好ましい。そしてその十分な量のトナーを可視部
（ＶL ）に付着させることができるようにするために、
第１ピーク電圧Ｖ１を現像スリーブ１１に印加したとき
に現像スリーブと潜像可視部との間に形成される電界の
強さ、即ちｄ（μｍ）を現像領域２２における現像スリ
ーブ１１と感光ドラム１の最小間隙として、｜Ｖ１−Ｖ
L ｜／ｄの値が２．０Ｖ／μｍ以上であるようにするこ
とが好ましい。

【００４１】しかしながら、いずれにせよ、本発明で
は、トナーを現像スリーブ１１から潜像２４の可視部
（ＶL ）に飛翔させる電界強度が、先の図８に示した振
動バイアス電圧で得られる電界強度よりも小さく、得ら
れるトナー像の濃度が低くなり易いことは免れない。そ
こで、時間Ｔ１の可視部に付着するトナー量を多くし、
時間Ｔ２の可視部からの付着トナーの離脱量を減少する
ことによって、トナー像の濃度を高めるようにすること
が好ましい。このためには、振動バイアス電圧のデュー
ティ比Ｔ１／Ｔ２を１よりも大にすることが推奨され
る。デューティ比Ｔ１／Ｔ２を１よりも大にすると、ト
ナーが潜像の可視部に付着するのに当てる時間を相対的
に長くし、トナーが可視部から離脱するのに当てる時間
を相対的に短くできるから、トナー像の濃度向上を図る
ことができる。

【００４２】本明細書において、デューティ比は次の通
り定義される。時間ｔの関数の振動バイアス電圧Ｖ
（ｔ）について、振動１周期Ｃの分だけ時間積分する。
その積分値を振動１周期の時間Ｔ（＝Ｔ１＋Ｔ２）で割
った値を、便宜上、振動バイアス電圧の時間平均電圧Ｖ
A と呼ぶ。すると、時間平均電圧ＶA は式１のようにな
る。

【００４３】

【数１】

【００４４】時間平均電圧ＶA の電圧レベルに関して、
振動１周期内で振動バイアス電圧Ｖ（ｔ）の電圧レベル
が、背景部電位ＶD の側に存在している状態である第１
位相の継続時間を一般にＴ１、可視部電位ＶL の側に存
在している状態である第２位相の継続時間を一般にＴ２
とすると、デューティ比は次のように表される。

【００４５】デューティ比＝Ｔ１／Ｔ２尚、上記の時間平均電圧ＶA の電圧レベルは、実用的濃
度のトナー像を得るために、静電潜像の可視部電位ＶL
と背景部電位ＶD の間の値に設定されている。

【００４６】本実施例における具体例を以下に述べる。
現像装置４を現像に供し、画像形成実験を行なった。使
用した感光ドラム１は、有機感光体（ＯＰＣ）により表
面を形成した導電性ドラムからなり、帯電器３で外周面
を負極性に一様帯電した。その後レーザ光２３により感
光ドラム１を露光して可視部の電位を低下させ、感光ド
ラム１上に可視部電位が−１５０Ｖ、背景部電位が−７
００Ｖの静電潜像を形成した。現像装置４はプリンタ内
に、その現像スリーブ１１と感光ドラム１との最小間隙
が２００μｍとなるように配設した。

【００４７】マグネットローラ１２の現像磁極Ｓ１によ
る現像スリーブ１１表面の法線方向磁束密度は、現像領
域２２において９５０ガウス（９５ｍＴ）であり、現像
スリーブ１１上に担持された現像剤の磁気ブラシの長さ
は２５０μｍであった。

【００４８】現像スリーブ１１に印加した現像バイアス
は、次の振動バイアス電圧である：第１ピーク電圧Ｖ１：−６９０Ｖ第２ピーク電圧Ｖ２：−９０Ｖピーク間電圧Ｖｐｐ：６００Ｖ時間平均電圧ＶA ：−４４０Ｖ周波数ｆ：１７００Ｈｚデューティ比：７／５

【００４９】二成分現像剤のトナーには、次の原料組成
のものを使用した：スチレン−アクリル系樹脂１００重量部低分子量エチレン−プロピレン共重合体３重量部負荷電制御剤（アゾ染料系金属錯体）１重量部カーボンブラック４重量部

【００５０】上記の原料を１４０℃に加熱された２軸エ
クストルーダーで溶融混練し、混練物を冷却した後、ハ
ンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉
砕し、得られた微粉砕物を風力分級して、重量平均粒径
（Ｄ４）が７．０μｍの黒色微粉を得た。この黒色微粉
の１００重量部に対し、流動性、凝集性の保持のために
外添剤として疎水性シリカ微粉の１．４重量部を加え、
その混合物をヘンシェルミキサーで乾式混合してトナー
とした。トナーの重量平均粒径（Ｄ４）は、実質上黒色
微粉と変わらず７．０μｍであった。このトナー１００
重量部に、重量平均粒径（Ｄ４）が６０μｍのフェライ
トキャリアの５重量部で混合し、二成分現像剤とした。

【００５１】以上の条件下に現像を行ない画像形成し
て、得られた画像を調査したところ、縦スジ状の磁気ブ
ラシによる掃き目ムラがなく、又キャリア付着も改善さ
れて従来よりもよい結果が認められた。又Ａ４縦画像を
５００００枚現像するのに相当する長時間分、現像装置
４を空回転さたところ、外添剤がトナーに埋め込まれる
ことによるトナー及びキャリアの劣化が発生せず、良好
な結果であった。

【００５２】掃き目ムラがよい結果となったのは、磁気
ブラシによる掃き目ムラ、つまり可視部上に付着したト
ナー量のムラが形成されても、振動バイアスの時間Ｔ２
おいて、潜像の可視部（ＶL ）から現像スリーブ１１に
向かう方向にトナーを付勢する電界が形成されるので、
トナーが可視部と現像スリーブ間を往復し、可視部に付
着するトナー量が均一化されて、掃き目ムラが解消され
たことによる。

【００５３】キャリア付着及び長期間使用によるトナー
とキャリアの劣化がなかったのは、時間Ｔ１の間に、ト
ナーが背景部（ＶD ）に実質的に到達しないこと、及び
可視部にその周囲からトナーを寄せ集める力が弱いこ
と、つまり現像に寄与しないトナーが感光ドラム１に到
達することがないために、キャリア付着の量が少なく、
トナーにストレスがかからなかったことによる。

【００５４】実施例２一般に、画像形成装置において画像のトナー濃度を調整
する方法として、振動バイアス電圧の波形を上又は下に
平行にシフトしたり、ピーク間電圧（ピーク・ツウ・ピ
ーク電圧）の値を変化させたりする手法が知られてい
る。しかし、これらの方法では、画像の濃度上昇と共に
キャリア付着が増大したり、トナー像のがさつきも目立
つようになったりする欠点がある。

【００５５】本実施例では、上記の不都合を防止しつ
つ、画像のトナー濃度を高めることができるようにし
た。先の図１を参照して本実施例を説明する。

【００５６】図１において、符号２６はデューティ比変
更装置を示し、本実施例では、この変更装置２６を現像
バイアス電源２１に設置し、変更装置２６をオペレータ
により手動操作するか、或いは原稿の画像濃度検知装置
からの濃度検知信号により自動操作して、デューティ比
の設定値を変更する。これにより電源２１を制御して、
現像スリーブ１１に印加する振動バイアス電圧のデュー
ティ比を変更するようにした。

【００５７】例えば画像のトナー濃度を低めにするには
制御装置２６を操作して、図３（ａ）に示す振動バイア
ス電圧Ｖ₁ （ｔ）を現像スリーブ１１に印加し、画像の
トナー濃度を高めにするには、操作により図３（ｂ）に
示す振動バイアス電圧Ｖ₂ （ｔ）を印加する。

【００５８】図３（ａ）及び（ｂ）から分かるように、
振動バイアス電圧Ｖ₁ （ｔ）とＶ₂（ｔ）は、振動バイ
アス電圧の第１ピーク電圧Ｖ１、第２ピーク電圧Ｖ２、
振動周期Ｃのそれぞれを一定にしたまま、デューティ比
のみが変化している。この振動バイアス電圧Ｖ₁ のデュ
ーティ比（Ｔ11／Ｔ12）は１、振動バイアス電圧Ｖ₂の
デューティ比（Ｔ21／Ｔ22）は３である。

【００５９】上記のように、濃度を高めるためにデュー
ティ比をＴ11／Ｔ12（＝１）からＴ21／Ｔ22（＝３）に
変更すると、図３（ａ）及び（ｂ）から分かるように、
振動バイアス電圧の時間平均電圧値がＶA1からＶA2に上
昇する。つまり、振動バイアス電圧の時間平均電圧値の
レベルがＶA1からＶA2というように、静電潜像の可視部
ＶL から遠ざかるほど、得られるトナー像の濃度が高く
なることが分かる。

【００６０】本実施例における具体例を示す。潜像の可
視部電位ＶL ：−７００Ｖ、背景部電位ＶD ：−１５０
Ｖ、現像スリーブと感光ドラム間の最小間隙：２００μ
ｍとした。振動バイアス電圧Ｖ₁ （ｔ）、振動バイアス
電圧Ｖ₂ （ｔ）共、第１ピーク電圧Ｖ１：−６９０Ｖ、
第２ピーク電圧Ｖ２：−９０Ｖ、周波数ｆ：１０００Ｈ
ｚ、振動周期：１ｍｓｅｃとした。振動バイアス電圧Ｖ
₁ （ｔ）のデューティ比：１、時間平均電圧ＶA1：−３
９０Ｖ、振動バイアス電圧Ｖ₂ （ｔ）のデューティ比：
３、時間平均電圧Ｖ2 ：−５４０Ｖである。

【００６１】本実施例によれば、以上のような条件を設
定することにより、キャリア付着及び画像のがさつきを
防止しつつ、画像の濃度を高めることができた。

【００６２】以上の実施例では、振動バイアス電圧の波
形として矩形波を例示したが、サイン波的な曲線波或い
は三角波等も採用できる。

【００６３】実施例３図４は、本発明の現像装置の更に他の実施例を示す概略
構成図である。本実施例の現像装置では、現像スリーブ
１１内のマグネットローラ１２の磁極配置を変えた点
が、図１の現像装置と異なる。即ち本実施例では、マグ
ネットローラ１２の現像領域２２を中心とした上流側及
び下流側近くに、互に異極性の磁極Ｎ₁ 、Ｓ₁ を配置し
た。本実施例のその他の構成は図３の現像装置と基本的
に同じで、図４において図３と同じ部材は同一の符号を
付してその説明を省略する。

【００６４】本実施例における現像工程もほぼ同様であ
り、現像剤１９は、トナーとキャリアとを主体としてな
り、このトナーは負帯電性とされている。先ず、現像ス
リーブ１１の回転に伴いマグネットローラ１２の磁極Ｎ
₂ によって現像室Ｒ₁ 内の現像剤が汲み上げられ、現像
スリーブ１１上に担持される。その現像剤はマグネット
ローラ１２の磁極Ｓ₂ →磁極Ｎ₁ と搬送され、その搬送
過程においてトナーが負に帯電されると共に、現像剤が
現像スリーブ１１に対し垂直に配置された規制ブレード
１５により規制され、薄層の現像剤層に形成される。薄
層の現像剤層に形成された現像剤は、感光ドラム１と対
向した現像領域２２へ搬送されると、マグネットローラ
１２の現像領域２２に位置された現像主極Ｎ₁ とＳ₁ の
磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成さ
れる。

【００６５】このとき本実施例では、マグネットローラ
１２の現像領域２２の上流側及び下流側近くの位置に異
極性の磁極Ｎ₁ 、Ｓ₁ を配置したため、現像領域２２に
おける磁力線は、現像スリーブ１１の面に対して平行に
働き、磁力線により形成される磁気ブラシは、実施例１
のときのと異なって現像スリーブ１１の面に対し平行に
なる。現像時、この平行に形成された磁気ブラシが感光
ドラム１の面上を擦り、又現像スリーブ１１にバイアス
電源２１により現像バイアス電圧が印加される。現像ス
リーブ１１に印加する現像バイアス電圧は、図１の第１
ピーク電圧Ｖ１と第２ピーク電圧Ｖ２とが交互に繰り返
される振動バイアス電圧Ｖ（ｔ）とした。

【００６６】これにより磁気ブラシの穂を構成したキャ
リアに付着しているトナーが静電潜像２４の可視部に付
着して現像し、感光ドラム１上にトナー像２５が形成さ
れる。その後、現像スリーブ１１上の現像に供されずに
残った現像剤は、現像スリーブ１１の回転に伴い現像容
器１６内に戻され、マグネットローラ１２の磁極Ｎ₃及
びＮ₂ による反撥磁界により現像スリーブ１１上から剥
ぎ取られ、容器１６内に回収される。

【００６７】本実施例によれば、上記のように、磁気ブ
ラシが現像スリーブ１１の面に対して平行に形成される
ために、磁気ブラシの感光ドラム１を摺擦する力が弱
く、このため縦スジ状の掃き目ムラが発生しずらい。又
トナー及びキャリアの感光ドラム１への当接がソフトで
あるので、長期間使用によるトナー及びキャリア劣化の
防止効果が更に向上する。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像バイアスとして振動バイアス電圧を用いた現像にお
いて、縦スジ状の掃き目ムラ及びキャリア付着を低減
し、長期間に亙って安定してトナー濃度の十分な画像を
得ることができる。又マグネットローラの磁極配置につ
き、現像領域の上流及び下流側に異極性の磁極を配置し
たものとすることにより、キャリア付着を更に低減し、
安定した画像をより長期間に亙って得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例の概略構成図であ
る。

【図２】図１の現像装置において使用した振動バイアス
電圧の説明図である。

【図３】本発明の他の実施例において使用した振動バイ
アス電圧の説明図である。

【図４】本発明の更に他の実施例に係る現像装置の構成
図である。

【図５】従来の画像形成装置の概略構成図である。

【図６】図５の画像形成装置に設置された従来の現像装
置の概略構成図である。

【図７】従来の現像装置において使用した直流バイアス
電圧の説明図である。

【図８】従来の現像装置において使用した直流と交流を
重畳したバイアス電圧の説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム４現像装置１１現像スリーブ１２マグネットローラ１９二成分現像剤２１現像バイアス電源２４静電潜像２６デューティ比変更装置Ｖ１第１ピーク電圧Ｖ２第２ピーク電圧ＶL 潜像可視部電位ＶD 潜像背景部電位ＶA 時間平均電圧値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界発生手段を内蔵した現像剤担持体上
に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を担持し
て、像担持体と対向した現像領域へ搬送し、前記搬送さ
れた現像剤により像担持体上に形成された静電潜像を現
像する現像装置において、前記トナーを現像剤担持体か
ら静電潜像可視部に向かう方向に付勢するピーク電圧で
あって、その電圧レベルが静電潜像可視部の電位と静電
潜像背景部の電位の間のレベルである第１のピーク電圧
と、トナーを静電潜像可視部から現像剤担持体に向かう
方向に付勢するピーク電圧であって、その電圧レベルが
前記静電潜像可視部の電位に関して第１のピーク電圧の
電圧レベルとは逆の側に位置する第２のピーク電圧とを
有する振動バイアス電圧を現像剤担持体に印加すること
を特徴とする現像装置。
【請求項２】前記振動バイアス電圧の時間平均電圧値
は、前記静電潜像可視部の電位と静電潜像背景部の電位
の間の値である請求項１の現像装置。
【請求項３】前記振動バイアス電圧のデューティ比は
１よりも大である請求項１又は２の現像装置。
【請求項４】前記振動バイアス電圧のデューティ比を
変化させる請求項１又は２の現像装置。
【請求項５】前記振動バイアス電圧の周波数、第１の
ピーク電圧及び第２のピーク電圧をそれぞれ一定にした
まま、前記デューティ比を変化させる請求項４の現像装
置。
【請求項６】前記磁界発生手段は複数の磁極を有し、
そのうちの２つの磁極が互に異極性であって、前記磁界
発生手段の前記現像領域を中心とした上流側及び下流側
に配置される請求項１の現像装置。