(57)【要約】【課題】現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部後端部が前端部より濃くするデジタル画像の現像装置を提供することである。【解決手段】現像ローラに印加するパルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー非現像側バイアスＶＬ と印加時間ＴＬ 内で、予め設定する現像バイアスのレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、かつ パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ直前側バイアスＶＬ１との差を、 次パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直後側ＶＬ２との差より大きくすることを特徴とするデジタル画像の現像装置である。【選択図】図９
2004295148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を無端移動可能に担持する現像ローラと、現像ローラにより現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラと感光体間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう電源を具備するデジタル画像の現像装置において、感光体の移動方向に対し現像ローラの現像領域での対向部分が同方向で、且つより早く移動させ、パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー非現像側バイアスＶＬ の印加時間ＴＬ 内で、現像バイアスのレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、かつパルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ の印加時間ＴＨ 直前側バイアスＶＬ１との差を、次パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ の印加時間ＴＨ 直後側ＶＬ２との差より大きくすることを特徴とするデジタル画像の現像装置。
【請求項２】
現像剤を無端移動可能に担持する現像ローラと、現像ローラにより現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラと感光体間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう電源を具備する現像装置において、感光体の移動方向に対し現像ローラの現像領域での対向部分が反対方向に移動させ、パルス状の交流現像バイアス１周期内トナー非現像側バイアスＶＬ を印加時間ＴＬ 内で現像バイアスレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、かつパルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直後側バイアスＶＬ２との差を、次パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直前側ＶＬ１との差より大きくすることを特徴とするデジタル画像の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式現像剤を薄層担持する回動部材である現像ローラを用いて像担持体表面の静電潜像を現像するデジタル画像の現像装置に関する、さらに詳細には、レーザ光などで像担持体表面にドットにより形成される潜像を現像剤により顕像化するためのデジタル画像の現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方法による静電潜像の画像情報を顕像化する方法は、現在様々の分野で利用されている。電子写真方法においては、帯電、露光工程により感光体上に静電潜像を形成し、トナーを含む現像剤で静電潜像を現像し、転写し、定着する工程により顕像化される。ここで用いられる現像剤には、トナーとキャリアからなる２成分現像剤と、磁性体を含む磁性トナー等のようにトナー単独で用いられる１成分現像剤と、さらに磁性体を含まないが単独で用いられる非磁性１成分現像剤がある。いずれの現像剤も、現像ローラとして磁石を配置するロール部材を用いる磁気ブラシ現像法によって現像工程に供される。電子写真方式を用いた画像形成装置では、近年カラー画像やモノクロ画像の区別無く、高画質画像の要求が強くなっている。画像形成装置では、通常、帯電、露光、現像、転写の工程を繰り返すが、この工程の中で、現像工程がとくに、画像の品位に大きく影響するために、静電潜像に忠実な現像方法及び現像装置が求められている。
【０００３】
このような問題を解消するために、ロール部材を現像剤搬送担体として用い、潜像担持体と現像剤を非接触状態に保持しながら交流電界を作用させて現像を行う方法と、直流電界のみを作用させて現像を行う方法があるが、ライン画像の画質、特に細線再現性の点から、前者の交流電界を作用させて現像を行う方法が有利であるとされている。さらに、この現像方法では、現像剤により形成される磁気ブラシ層を潜像担持体に対して非接触状態に保つためには、従来の接触現像法と比較して、磁気ブラシ層をより薄層にするために、現像空間に供給できるトナー量を相対的に少なくなり、現像空間中のトナーを接触現像法よりも高効率で潜像に移行させなければ画像濃度が高く、かつ高品位の画像を得ることができない。 また、例えば、特許文献１には、良好なハーフトーンの画像が得られ、また画像にカブリが発生する事がなく、適切な画像濃度を有すると共にきめの良い画像を得るために、交流電界作用期間と交流電界休止期間を交互に繰り返す態様で、且つ交流電界作用期間の最初と最後の電界の方向を逆にすると共に、休止期間を経過した後の次の作用期間における交流電界の最初の電界の方向を先の作用期間における交流電界の最後の電界の方向と同方向になるようにし、該交流電界の作用期間の長さを休止期間の長さの２／３倍以上の長さになるようにする現像装置が提案されている。また、特許文献２には、安価な構成で、適切に濃度を調整するために、現像濃度の基準運を示す濃度基準に応じて、所定レベルの現像バイアスを供給する時間とゼロレベルを供給する時間の割合を調整する手段を備える画像記録装置及び方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７８６９４号公報
【特許文献２】特開平１０−９７１１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような現像装置等では以下に示すような問題点がある。上記現像装置では、カブリがなく、適切な濃度で、きめの細かい良好な画像が得られ、また上記画像記録装置では、安価な構成で、適切に濃度調整を行うことができるが、これらのデジタル画像形成装置における交流（ＡＣ）バイアス現像では、静電潜像よりトナー顕像の方が広がり気味になり、副走査方向については画像の高解像度化の画像が得られないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部後端部が前端部より濃くするデジタル画像の現像装置を提供することである。また、現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部前端部が後端部より濃くするデジタル画像の現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、現像剤を無端移動可能に担持する現像ローラと、現像ローラにより現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラと感光体間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう電源を具備するデジタル画像の現像装置において、 感光体の移動方向に対し現像ローラの現像領域での対向部分が同方向で、且つより早く移動させ、パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー非現像側バイアスＶＬ と印加時間ＴＬ 内で、予め設定する現像バイアスのレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、かつ パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ直前側バイアスＶＬ１との差を、 次パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直後側ＶＬ２との差より大きくすることを特徴とするデジタル画像の現像装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、 現像剤を無端移動可能に担持する現像ローラと、現像ローラにより現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラと感光体間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう電源を具備する現像装置において、 感光体の移動方向に対し現像ローラの現像領域での対向部分が反対方向に移動させ、 パルス状の交流現像バイアス１周期内トナー非現像側バイアスＶＬ を印加時間ＴＬ 内で現像バイアスレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、かつ パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直後側バイアスＶＬ２との差を、 次パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直前側ＶＬ１との差より大きくすることを特徴とするデジタル画像の現像装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、画像部後端部が前端部より濃くなるようにし、現像方向の前後差に起因する濃度ムラを防止することができるデジタル画像の現像装置を提供することができる。また、本発明は、画像部前端部が後端部より濃くなるようにし、現像方向の前後差に起因する濃度ムラを防止することができるデジタル画像の現像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、現像剤５を無端移動可能に担持する現像ローラと、現像ローラにより現像剤５を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラと感光体間にパルス状の交流バイアスを作用させて現像を行なう電源６を具備するデジタル画像の現像装置において、 現像ローラ２に印加するパルス状の交流現像バイアスの１周期内でトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ を、ドットの副走査方向最小径ｄｙ の現像ローラ通過時間Ｔ１ 以下にし、かつデューティーηが０．５ＫＬ≦η≦１．５ＫＨ の関係を満足するデジタル画像の現像装置である。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態である１成分現像装置を示す概略構成図である。ここでは、本発明を一成分現像装置により説明するが、本発明は以下の説明する条件に限定するものではない。この１成分現像装置は、表面に帯電させる静電電荷による電位の差により静電潜像を形成することができる像担持体（以下、「感光体ドラム」と記す。）と対向する位置に設けられ、１成分現像装置内に、現像剤５を貯蔵し、必要により現像ローラ２にトナーを供給する現像剤収納部４と、表面にトナーを付着させて搬送し、感光体ドラム１に近接する現像ローラ２と、この現像ローラ２表面に付着させるトナー量を規制して現像剤５層を形成させる現像剤薄層ブレード３と、さらに、感光体ドラム１の表面に形成した静電潜像を直流及び交流の現像バイアス印加することができる現像バイアス回路を有している。現像ローラ２は、回転可能に支持され、現像バイアス回路から感光体ドラム１と現像ローラ２間に電圧が印加される。これにより、現像ローラ２と感光体ドラム１との間に電界が形成され、現像剤５が感光体ドラム１の静電潜像を現像し顕像化することができる。このとき、印加される電圧は直流と交流が重畳されているものである。また、とくに、ここでは、現像剤層を長期にわたり安定に維持する為、現像ローラ２表面を微粒子によるブラスト加工で適度に且つ均等に粗面化処理することができ、以下ではブラスト加工処理した現像ローラ２が抱えている表面削れによる現像ローラ２の現像剤搬送能力の経時低下問題を、簡単且つ安価な現像ローラ加工方法、条件を付加することにより改良した現像ローラ２を使用することができる。
【００１２】
この一成分現像装置に用いられる現像剤５は、磁性一成分現像剤５で、スチレン系樹脂、アクリ系樹脂、ポリエステル系樹脂又はこれらの混合された樹脂等の熱可塑性樹脂中に磁性体、顔料、ワックス等を適宜選択して含有することができる。また、この他に現像剤５の帯電性に合わせて、負帯電用のアゾ系含金属染料、正帯電用のニグロシン系染料を含有するものであってもよい。また、５〜２０μｍに粉砕された後に、疎水化処理されたシリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子を含するものであってもよい。また、この一成分現像装置では、上述した磁性１成分現像剤５のうち磁性体を除いた非磁性磁性一成分現像剤５も用いることができる。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態を模式的に示す図である。図２（ａ）は、感光体ドラム上に形成される静電潜像を示す図であり、図２（ｂ）は、現像バイアス回路により、感光体ドラムと現像ローラとの間に印加される交流バイアスを模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、感光体ドラム上に現像された現像剤を模式的に示す図である。この１成分現像装置では、以下のように動作し顕像８を形成する。現像剤収納部４から供給される現像剤５が現像ローラ２表面に付着し、現像ローラ２の回転により、付着している現像剤５の一部が現像剤薄層ブレード３の押圧力を受けながら、現像剤薄層ブレード３と現像ローラ２間を通過し現像ローラ２上に現像剤５層を形成する。このとき、現像剤薄層ブレード３表面をフッ素樹脂、シリコーン樹脂で被覆しておくことにより現像剤５を所望の極性に摩擦帯電させることができる。現像ローラ２上に形成された現像剤５層は、現像ローラ２の回転により感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。このとき、感光体ドラム１上には、図２（ａ）に示すように、レーザ発光素子によるレーザ光線によって、副走査方向の１ドットに相当する静電潜像が形成されている。また、感光体ドラム１と現像ロール間には、図２（ｂ）に示すように、現像バイアスが印加されている。ここで、Ｖ０−ＶＨは直流流のみ同レベル現像バイアス印可時現像ローラ２上トナーの大半（６７％以上）が感光体ドラム１に付着するレベルの電位差に設定する。しかし、用いる現像剤５、現像ローラ２の磁界、感光体ドラム１と現像ローラ２の間隙等を考慮として設定することが必要である。ＶＤ−ＶＬは直流のみ同レベル現像バイアス印可時現像ローラ２上トナーの大部分（９５％以上）が現像ローラ２に留まるレベルの電位差に設定する。上記同様に、用いる現像剤５、現像ローラ２の磁界、感光体ドラム１と現像ローラ２の間隙等を考慮して設定することが必要である。
【００１４】
現像バイアスは、現像ローラ２に印加するパルス状の交流バイアスで、１周期内でトナー現像側バイアスＶＨ の印加時間ＴＨ をドットの副走査方向最小径ｄｙ の現像ローラ通過時間Ｔ１ 以下にし、デューティーη（交流バイアスの１周期に対するＴＨ の比率）を０．５ＫＬ≦η≦１．５ＫＨとすることにより、最小ドット画像パターンは潜像パターンに忠実に過不足無く現像できた。このときに、η＜０．５ＫＬのときは、最小ドットトナー顕像パターンは潜像パターンより濃度不足や面積不足になり易く、η＞１．５ＫＨのときは、最小ドットトナー顕像パターンは潜像パターンより濃度過多や面積過大になり易い。また、より好ましくはデューティーηは、ＫＬ≦η≦ＫＨとの範囲がよい。
【００１５】
但し、現像ローラ通過時間Ｔ１は、次の式（１）
Ｔ１ ＝ｄｙ ／｜ＶＲ−ＶＰ ｜ −−−−−−（１）
で表され、ここで、ＶＲは、現像ローラ線速を、ＶＰは、感光体線速を表している。また、ＴＬ は、パルス状の交流バイアスの１周期内でトナーを現像しないバイアスＶＬ の印加時間を表し、 ＴＨ は、パルス状の交流バイアスの１周期内でトナーを現像するバイアスＶＨ の印加時間を表し、ＴＬ＋Ｈ は、交流バイアスの１周期の時間を表し、つぎの式（２）
ＴＬ＋Ｈ＝ ＴＬ＋ＴＨ −−−−−−（２）
表される。デューティーηは、次の式（３）
η＝ ＴＨ／ＴＬ＋Ｈ＜１−−−−−−（３）
で表される。また、符号ＫＬは、次の式（４）
ＫＬ ＝（ｍＰ−ＭＩＮ×ＶＰ）／（ｍＲ−ＭＡＸ×ＶＲ）−−−（４）
で表され、ここで、ｍＰ−ＭＩＮは、感光体ドラム上の単位面積当ソリッド部許容最少付着量を、ｍＲ−ＭＡＸは、現像直前の現像ローラ上単位面積当許容最多トナー付着量を、表している。また、符号ＫＨは、次の式（５）
ＫＨ＝（ｍＰ−ＭＡＸ×ＶＰ）／（ｍＲ−ＭＩＮ×ＶＲ）−−−（５）
で表され、ここで、ｍＰ−ＭＡＸは、感光体ドラム上の単位面積当ソリッド部許容最多付着量を、ｍＲ−ＭＩＮは、現像直前の現像ローラ上単位面積当許容最少トナー付着量を、表している。
【００１６】
これは、以下のように考え方の基づくものである。感光体ドラム１上には、トナー付着量は少なすぎると画像濃度が低くなって画質が悪くなり、多すぎると盛り上がったり、定着工程で拡がって画質が低下するために、高品位の画質を得るには、ある一定の量のトナー付着量が必要である。この一定のトナー付着量を得るのは、現像ローラ２上の搬送されるトナー量とともに現像条件を考慮しなければならない。この現像条件として、現像バイアスのトナーを感光体ドラム１上に現像させる現像側バイアスの印加時間が最も重要である。この印加時間はさらに、再現する１ドットの大きさを考慮する必要があり、１ドットに対して少なくとも１パルス以上であって、現像ローラ２上のトナーが現像されるに十分な現像バイアスを印加することが必要である。そこで、本発明は、ドットにより画像を構成するデジタル画像で高品位な画質を得るために、必要な付着トナー量と現像ローラ２により搬送される搬送トナー量とさらに印加するパルス周期との関係を規定するものである。
【００１７】
一成分現像剤５により画像を検討したところ、高品位の画像を得るには、感光体ドラム１上の単位面積当ソリッド部許容最少付着量（ｍＰ−ＭＩＮ）としては、０．６ｍｇ／ｃｍ２ 、感光体ドラム１上の単位面積当ソリッド部許容最多付着量（ｍＭ−ＭＡＸ）としては、０．８ｍｇ／ｃｍ２ が必要であることがわかった。さらに、上記デジタル画像の現像装置の現像性能を確認するために、次に記載する条件で画像出し試験を行う。
感光体ドラム 画像部表面電位 Ｖ０＝−１００Ｖ、 非画像部表面電位 ＶＤ＝−８００Ｖ、   画像部１ドット ｄｙ＝２２μｍ（１２００ｄｐｉ相当）、周速 ＶＰ＝２００ｍｍ／ｓｅｃ、 現像ローラ 周速 ＶＲ＝３００ｍｍ／ｓｅｃ、 交流バイアス ＶＬ＝−０Ｖ、ＶＨ＝−１０００Ｖまた、現像ローラ２上で１成分現像剤５を１〜１．５層程度にして搬送の安定性を得るためには、現像直前の現像ローラ２上単位面積当許容最少トナー付着量（ｍＲ−ＭＩＮ ）としては、０．８ｍｇ／ｃｍ２ であり、かつ、現像直前の現像ローラ２上単位面積当許容最多トナー付着量（ｍＲ−ＭＡＸ）としては、１．０ｍｇ／ｃｍ２である。
【００１８】
トナー現像側バイアスＶＨ の印加時間ＴＨ は、感光体ドラム１の周速ＶＰと現像ローラ２の周速ＶＲを考慮すると、０．２２０ｍｓｅｃ以下になり、またデーティーηは、ＫＬが０．４００で、ＫＨが０．６７７であるから、０．２以上で１．０以下となる。これから、交流バイアスの１周期の時間ＴＬ＋Ｈは、０．２２ｍｓｅｃから１．１ｍｓｅｃで、周波数としては０．９ｋＨｚから４．５ｋＨｚに相当する。そこで、周波数３．０ｋＨｚで、デューティーηを、０．３にして画像出しを行うと、高品位の画像を得ることができる。また、図１に示すように、感光体ドラム１に所定の大きさのソリッド部を設け、このソリッド部に現像された付着トナー量を光センサー９で検知して、制御部（図示せず）に送信して処理し、デューティーηを補正することにより、感光体ドラム１への現像されるトナー付着量を制御するものであってもよい。
【００１９】
また、本発明は、上記現像装置において、 感光体上に形成する感光体上付着トナー量を検出して、 デューティーηを補正するデジタル画像の現像装置である。図３は、デューティーηと画像濃度の関係を示す図である。ここでは、感光体ドラム１の露光部（画像部）電位Ｖ０ の現像量が現像パルスバイアスのＶＨ 部デューティーηが０．３で不足の場合現像バイアス側の印加時間ＴＨ を変える事なくデューティーηを周波数は上げるこで調整して現像される付着トナー量を増すことができる。現像される付着トナー量補正の前後にもかかわらず、１ドットの画像パターンは潜像パターンに忠実に、かつ付着トナー量の過不足無く現像できて、高品位の画質を得ることができる。
【００２０】
また、本発明は、上記デジタル画像の現像装置において、 前記現像剤５が一成分系現像剤５であり、かつ 現像直前の現像ローラ２上の単位面積当許容最多トナー付着量ｍＲ−ＭＡＸが、トナー体積平均粒径２ｒｔ とトナー真比重ρｔ 及び単位面積の積の１．５倍以下にするデジタル画像の現像装置である。図４は、現像ローラ上のトナー付着量と現像直前のトナー帯電量との関係を示す図である。これは、一成分用現像装置の現像ローラ２上に過度のトナー層を形成するとトナー帯電量が不足となり、トナー飛散、地汚れ等の諸問題を引き起こす。このために、現像ローラ２上の１成分現像剤５のトナーとしては、許容下限の｜−１０｜μＣ／ｇ以上のトナー帯電量を維持する必要がある。そこで、現像ローラ２上のトナー付着量を１．５層以内にすることにより、｜−１０｜μＣ／ｇ以上のトナー帯電量を維持することができる。これにより、トナー帯電量の低下による非画像部の地肌汚れ、トナー飛散を防止し、潜像パターンに忠実に、かつ付着トナー量の過不足無く現像できて、高品位の画質を得ることができる。また、本発明のデジタル画像の現像装置は一成分現像剤５に限定されるものではなく、二成分現像剤１５においても適用することが可能である。
【００２１】
また、本発明は、上記デジタル画像の現像装置において、前記現像剤が二成分系現像剤１５であり、かつ 現像直前の現像ローラ１２上のキャリア表面に形成するトナー層を、１層以下にするデジタル画像の現像装置である。図５は、上記二成分現像装置を示す概略構成図である。この二成分現像装置は、表面に帯電させる静電電荷による電位の差により静電潜像を形成することができる感光体ドラム１１と対向する位置に設けられ、二成分現像装置内に、現像剤１５を貯蔵し、必要により攪拌ローラにトナーを供給する現像剤収納部１４と、表面にトナーを付着させたキャリアを現像剤１５として搬送し、感光体ドラム１１に近接する現像ローラ１２と、この現像ローラ１２表面に付着させる現像剤１５量を規制して現像剤１５層を形成させる現像剤薄層ブレード１３と、さらに、感光体ドラム１１の表面に形成した静電潜像を直流及び交流の現像バイアス印加することができる現像バイアス回路を有している。ここで、現像剤薄層ブレード１３は、アルミニウム又はステンレス鋼に表面にトナー等を帯電させるために荷電制御剤等を含む樹脂をコーティーングしてある。
【００２２】
また、この二成分現像装置に用いられる現像剤１５は、キャリアとトナーから構成されている。二成分現像剤１５のうちトナーは、熱可塑性樹脂、顔料、ワックス、荷電制御剤からなっている。熱可塑性樹脂としては、スチレン−アクリル系、ポリエステル系、エポキシ系から選択することができる。顔料としては、カーブンブラック、染料、顔料の中から選択することができる。また、トナーを粉砕後に、疎水化処理されたシリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子を含するものであってもよい。キャリアとしては、フェライト、マグネタイト、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の磁性体に表面に樹脂をコーティングしたものを用いる。コーティングする樹脂は、スチレン−アクリル系、しコーン系、フッ素系の中らから選択することができる。トナーの重量平均粒径としては５〜２０μｍ、キャリアの重量平均粒径としては、２０〜１００μｍの範囲内で用いることができる。トナー濃度Ｃが完全被覆トナー濃度ＣＭＡＸ（重量％）まで被覆して、キャリアと接触させると摩擦帯電させることができるが、一定の超えると未帯電トナーが急増しトナー飛散等の問題が顕著になる。このため、キャリア表面に対してトナー層の１層以下のトナー濃度Ｃ（重量％）にしなければならない。
【００２３】
図６は、二成分現像剤１５でキャリア表面をトナーが一層完全に被覆するときのモデル図である。その際の完全被覆トナー濃度ＣＭＡＸ（重量％）は、次の式（６）、
ＣＭＡＸ＝１００×Ｎｒ３ρｔ／（Ｎｒ３ρｔ＋Ｒ３ρＣ）−−−（６）
で、表される。ここで、Ｎは、二成分現像剤１５のうちキャリア表面をトナー１層が完全に被覆するときのトナー個数を表している。トナー個数Ｎは、次の式（７）、 但し、
Ｎ＝２π（ｒｔ＋Ｒ）２／３１／２ｒｔ２ −−−−（７）
で、表され、符号はそれぞれρｔ ：トナーの真比重ρＣ ：キャリアの真比重ｒｔ ：トナーの体積平均半径Ｒ ：キャリアの体積平均半径を表している。トナーの体積平均半径ｒｔ が、５μｍ、トナーの真比重ρｔ が、１．１５で、キャリアの体積平均半径Ｒが、３０μｍ、キャリアの真比重ρＣ が、５の場合は、トナーがキャリア表面を一層で完全に被覆するとすれば、式（６）と式（７）より、トナー濃度ＣＭＡＸ（重量％）は、１５．９wt.％になる。さらに、好ましくは、トナー濃度Ｃ（重量％）は、キャリア表面積に対して７０％以下がよい。したがって、トナー濃度Ｃ（重量％）としては、１２．４wt.％以下にすることが好ましい。これにより、トナーとキャリアの接触を確保し、帯電量を一定に保ち、帯電量分布の狭いトナーを得ることができ、これにより高品位の画質を得ることができるからである。
【００２４】
また、本発明は、上記デジタル画像の現像装置において、感光体が現像可能領域を通過する間に、パルス状の交流現像バイアスを（１／η）周期以上作用させるデジタル画像の現像装置である。図７は、本発明の一実施形態を示す図であり、図７（ａ）は、感光体ドラムと現像ローラとの関係を示す図であり、図７（ｂ）は、交流現像バイアスの波形を示す図である。感光体ドラム１が現像可能領域（トナーを付着させる静電潜像部分を所定の現像バイアスで現像できる範囲）を通過する間にパルス上の交流現像バイアスを（１／η）周期以上で作用させ現像ローラ２上の現像剤５を現像させるものである。これにより、現像バイアスの脈動に起因する現像ムラは完全に防止できる。
【００２５】
上記デジタル画像の現像装置の現像性能を確認するために、一成分現像剤により次に記載する条件で画像出し試験を行う。
感光体ドラム 画像部表面電位 Ｖ０＝−１００Ｖ、 非画像部表面電位 ＶＤ＝−８００Ｖ 画像部１ドット ｄｙ＝２２μｍ（１２００ｄｐｉ相当）、周速 ＶＰ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ 現像ローラ 周速 ＶＲ ＝３００ｍｍ／ｓｅｃ 交流バイアス ＶＬ＝−０Ｖ、ＶＨ＝−１０００Ｖ 現像領域 ｌ＝０．５ｍｍ、現像領域は、感光体ドラム１ドラム１と現像ローラ２間の距離及び交流現像バイアスの電圧を調整することにより制御することができる。また、デューティーηは、０．３とし、交流現像バイアスのパルスＴＬ＋Ｈは、０．３６７ｍｓｅｃにする。これで、感光体ドラム１上の１点が現像領域を通過する時間は５ｍｓｅｃで、現像側バイアスの印加時間ＴＨは、０．１１０ｍｓｅｃで、印加回数は約１３回である。これにより、１ドットの画像パターンは潜像パターンに忠実に、かつ付着トナー量の過不足無く現像できており、高品位の画質を得ることができる。なお、交流現像バイアスのパルスＴＬ＋Ｈを調整して、デューティー比（１／η）以上で、交流現像バイアスを潜像に印加すると高品位の画質を得られる。ここで、デューティーηは、０．３とすると、現像側バイアスの印加時間ＴＨは少なくとも３回以上印加すると高品位の画質を得ることができる。
【００２６】
また、本発明は、上記デジタル画像の現像装置において、パルス状の交流現像バイアスが、予め設定するレベルとゼロレベルの間を往復する現像バイアスであるデジタル画像の現像装置である。図８は、本発明のパルス状の交流現像バイアスの波形を示す図である。現像バイアスは全てゼロボルトと負極性側の予め設定されるレベルの間を往復させることにより現像バイアスの発生手段構成は正負両極性の出力を必要とする現像バイアス発生手段に比べ簡略で、かつ安価にすることができる。
【００２７】
また、本発明は、現像剤５を無端移動可能に担持する現像ローラ２と、現像ローラ２により現像剤５を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラ２と感光体ドラム１間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう現像バイアス回路６を具備するデジタル画像の現像装置において、感光体ドラム１の移動方向に対し現像ローラ２の現像領域での対向部分が同方向で、且つより早く移動させ、パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー非現像側バイアスＶＬ と印加時間ＴＬ 内で、予め設定する現像バイアスのレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、かつ パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨと印加加時間ＴＨ 直前側バイアスＶＬ１との差を、次パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直後側ＶＬ２との差より大きくするデジタル画像の現像装置である。
図９は、本発明の一実施形態を示す図であり、図９（ａ）は、交流現像バイアスの波形を示す図であり、図９（ｂ）は、感光体上に現像されるトナーにより顕像化された状態を模式的に示す図である。
【００２８】
図１に示す画像形成装置のように、感光体ドラム１の移動方向に対し現像ローラ２の現像領域での対向部分が同方向であって、且つより早く移動させ、現像パルス・バイアス１周期内トナー非現像側ＶＬ 印可時間ＴＬ 内で現像バイアスレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、現像パルス・バイアス１周期内トナー現像側ＶＨ 印可時間ＴＨ 直前側ＶＬ１とＶＨの差を次パルスのＴＨ 直後側ＶＬ２とＶＨ の差より大きくすることにより画像部後端のＶ０ −ＶＨ なる現像ポテンシャルの山部に搬送されるトナーが全てＶＤ −ＶＬ１なる現像ポテンシャルの深い谷部を通過する様にして現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部後端部が前端部より濃くするデジタル画像の現像装置である。これは、パルスの立ち上がり、立ち下がりの早いパルス状交流バイアスを印加する現像バイアス回路６であっても、現像バイアス回路６の特性、また現像バイアス回路６と現像ローラ２間の抵抗等によって立ち下がりが鈍って、現像バイアスがかかる状態が続いてしまう。そこで、ソリッド部を現像する最後に、立ち下がりをさらに、遅くすることにより、現像ローラ２上にあるトナーが多く現像されるようにして、後端部の画像濃度を高くすることにより濃度ムラを目立たなくし、高品位の画像を得ることができる。
【００２９】
本発明は、現像剤５を無端移動可能に担持する現像ローラ２と、 現像ローラ２により現像剤５を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラ２と感光体ドラム１間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう現像バイアス回路６を具備する現像装置において、感光体ドラム１の移動方向に対し現像ローラ２の現像領域での対向部分が反対方向に移動させ、パルス状の交流現像バイアス１周期内トナー非現像側バイアスＶＬ を印加時間ＴＬ内で現像バイアスレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、かつ パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直後側バイアスＶＬ２との差を、次パルス状の交流現像バイアス１周期内のトナー現像側バイアスＶＨ と印加時間ＴＨ 直前側ＶＬ１との差より大きくするデジタル画像の現像装置である。図１０は、本発明の一実施形態を示す図であり、図１０（ａ）は、交流現像バイアスの波形を示す図であり、図１０（ｂ）は、感光体上に現像されるトナーにより顕像化された状態を模式的に示す図である。
【００３０】
感光体ドラム１の移動方向に対し現像ローラ２の現像領域での対向部分が反対方向に移動させ、現像パルス・バイアス１周期内トナー非現像側ＶＬ 印可時間ＴＬ 内で現像バイアスレベルを二段階ＶＬ１、ＶＬ２とし、現像パルス・バイアス１周期内トナー現像側ＶＨ 印可時間ＴＨ 直前側ＶＬ１とＶＨ の差を、次パルスのＴＨ直後側ＶＬ２とＶＨ の差より小さくする事により画像部先端のＶ０ −ＶＨ なる現像ポテンシャルの山部に搬送されるトナーが全てＶＤ −ＶＬ２なる現像ポテンシャルの深い谷部を通過する様にして現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部前端部が後端部より濃くするデジタル画像の現像装置である。これは、パルスの立ち上がり、立ち下がりの早いパルス状交流バイアスを印加する現像バイアス回路６であっても、現像バイアス回路６の特性、また現像バイアス回路６と現像ローラ２間の抵抗等によって立ち上がり鈍ってしまう。しかしながら、現像初期においては、現像ローラ上にトナーが十分なるために、立ち上がりが鈍っても現像過多になりやすい。そこで、ソリッド部を現像する最初に、立ち上がりをさらに、遅くすることにより、現像ロ−ラ上にあるトナーが少なく現像されるようにして、前端部の画像濃度を低くすることにより濃度ムラを目立たなくし、高品位の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態である一成分現像装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を模式的に示す図である。図２（ａ）は、感光体ドラム上に形成される静電潜像を示す図であり、図２（ｂ）は、現像バイアス回路により、感光体ドラムと現像ローラとの間に印加される交流バイアスを模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、感光体ドラム上に現像された現像剤を模式的に示す図である。
【図３】デューティーηと画像濃度の関係を示す図である。
【図４】現像ローラ上のトナー付着量と現像直前のトナー電荷量との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態である二成分現像装置を示す概略構成図である。
【図６】二成分現像剤でキャリア表面をトナーが一層完全に被覆するときのモデル図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す図であり、図７（ａ）は、感光体ドラムと現像ローラとの関係を示す図であり、図７（ｂ）は、交流現像バイアスの波形を示す図である。
【図８】本発明のパルス状の交流現像バイアスの波形を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態を示す図であり、図９（ａ）は、交流現像バイアスの波形を示す図であり、図９（ｂ）は、感光体上に現像されるトナーにより顕像化された状態を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態を示す図であり、図１０（ａ）は、交流現像バイアスの波形を示す図であり、図１０（ｂ）は、感光体上に現像されるトナーにより顕像化された状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１、１１ 感光体ドラム
２、１２ 現像ローラ
３、１３ 現像剤薄層ブレード
４、１４ 現像剤収納部
５、１５ 現像剤
６、１６ 現像バイアス回路
６−１、１６−１ 直流電源
６−２、１６−２ 交流電源
７ 静電潜像
８ 顕像
９ 光センサー
【図１】
2004295148.tif 000003
【図２】
2004295148.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004295148.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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