非磁性１成分現像方式における画質向上技術
Image Quality Improvement from a Non-Magnetic, Mono-Component Development System

伊藤昇＊Ito, Noboru

要旨

後藤浩＊＊

Gotou, Hiroshi

現像スリーブに用いた接触現像方式１）を提案し、既にモ

非磁性非接触１成分（Ｓingle Ｍicro Ｔoning＝SMT現像

ノクロプリンター製品に展開している。この方式はエッ方式）について、高画質を達成するメカニズムを解析しジ強調効果を無くすことでトナー付着のフラットな画像た。 接触および非接触現像の潜像電界比較を計算によりを得ることを特徴としている１）。近年、カラープリンター行い、非接触では潜像付近のトナーは回収電界がかかっの普及とともに更に高品位な画像が求められるようになている時でも回収されず付着していることが明らかになり、高精細な網点画像の再現性の高い現像方式が必要にり、１ドット再現性が良好になることが示された。このなった。

結果は実際に実機実験においても実証された。また良好

我々は、従来困難であった微小ドット再現性を向上さなドット再現性故に現像特性がリニアとなり、グラデーせ、階調表現性に優れた非磁性１成分現像方式を開発しションが良好となることを示した。また潜像に正確に対た。

応するトナー現像量を得るための現像条件が検討され、べた画像はVDCが重要で、輪郭を正確に再現するためにはVMAXが重要であることが示唆された。

２実験装置

Fig.１に概略構成を示す。

Abstract

この方式では、感光体と所定の現像ギャップをもってIn comparing contact and non-contact development

現像ローラが配置され、その表面には供給ローラや規制systems, non-contact systems employing non-magnetic,ブレードによって荷電されたトナー薄層が形成される。

mono-component development were found to provide su-

現像ローラにはDCにACを重畳した現像バイアスが印加さ

perior image quality by such measures as one-dot image

れ、トナーを感光体表面へ飛翔させることによって潜像and image gradation. Calculation of the electrical fields ofを現像する。

latent images in both contact (DC bias only) and non-contact (cumulative AC bias) development systems revealed
that the high-quality images of non-contact systems aremade possible by the strong developing field at the onedot latent image even in the presence of an anti-development field. Because of this, good one-dot image reproduction is obtained and development is nearly linear, resulting
in good gradation. Further, DC and AC bias conditions wereidentified which obtain both good solid images and good
fringe images.

１

はじめに

1980年代後半より電子写真方式を用いたプリンターの小型低価格化が進み、簡単な構成で高品位のデジタル画像を得る方法として非磁性１成分現像方式が実用化されている。弊社ではフレキシブルな導電性薄膜チューブを＊コニカミノルタビジネステクノロジーズ㈱機器開発本部

機器第２開発センター

機器第 23 開発部＊＊コニカミノルタビジネステクノロジーズ㈱機器開発本部

機器第３開発センター

機器第 32 開発部

Fig.1 Schematic diagram of the investigateddevelopment system

Fig.２に本報告で用いる現像バイアス波形を定義した２）。
トナーを感光体へ移動させる方向の電圧VMAXが時間T1にて印加され、続いてトナーを感光体から引き戻す方向のKONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.1（2004）

11電圧VMINが時間T2にて印加される。この１周期の平均電

ここでρd はトナー層の体積電荷密度を、εd はトナー

圧VDCが電圧のオフセット成分すなわちDCバイアスの値層の誘電率を表す。また各領域の境界で電位は連続するとなる。

ので式 d f g が成り立つ。
…………

d…………

f…………

g

Fig.2 Wave form of developing bias

３

実験結果と考察３．１

潜像電界計算現像領域に供給されたトナーに作用する電界と現像ギャップや現像バイアスとの関係を調べるために、現像領域の潜像電界計算３）を行った。計算はFig.３に示すモデルの各領域にPoisson方程式を適用し境界条件式の解を求めた。現像領域内のトナーは均一に分散されているものと仮定し、感光体表面には電位コントラスト500Vで周期85µm の正弦波にてライン潜像を配置した。

Fig.3 Model for electric field calculation in the development area

感光体層内の電位をV1（ｙ，ｚ）
、トナークラウド内の電位をV 2（ｙ，ｚ）、現像バイアス電位をV bとすると、Poisson方程式は式 a s で与えられる。

Fig.4 Results of calculation for electric field with varied gap
and developing voltage applied………… a
さらに各領域の境界ではGaussの法則が成立する。計算………… s12の詳細は省略するが、これらの式を解くことによってトKONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.1（2004）ナークラウド中の電界分布が得られる。ｚ方向の電界がFig.５に拡大写真を示す。ドット再現の向上は階調再ゼロとなる点においてトナークラウドが分断されトナー現性の改善効果としても確認できる。現像ギャップを変の移動方向が決定されるとし、この分断点の位置分布を化させた時の階調再現性をFig.６に示す。接触現像では低求めた。計算結果をFig.４に示す。

濃度が殆ど再現できず、逆に現像ギャップを広げると低(A)は接触DC現像を、(B)(C)は非接触AC現像を想定して濃度領域が強調されたカーブとなった。現像ギャップをパラメータを与えた。 (B)と(C)の違いは現像ギャップ依存調節すれば全域でほぼ線形な階調再現を得ることが可能性を知るためのものである。 (B)−１と(C)−１はVMAX電圧となる。

印加時を、(B)−２と(C)−２はVMIN電圧印加時を示し、現像バイアスのAC位相が切り替わった時の様子を比較できるようにした。網掛で示した範囲では感光体方向への電界が作用するので、そこに存在するトナーが感光体方向へ移動するものとして考察した。 (A)の接触DC現像では感光体へ向かうトナーが少なく、潜像による拘束力も小さいために、ドット画像を再現するためのトナー付着量を確保し難い。それに比べて(B)の非接触AC現像では、殆どのトナーが一旦感光体方向に移動し、潜像近傍へ供給される。更に引き戻し時においても潜像近傍では(A)と同等のトナー拘束力が維持されるので、一旦潜像に付着したトナーが乱されずに忠実なドット再現を行うことに有利と考えられる。ただし現像ギャップを更に広げた(C)では、その効果が過剰となる。
３．２

実験結果

３．２．１

１ドット再現性および階調再現性

Fig.6 Results of experiments for gradation charac- teristicwith varying development gap

実際に600dpiのＬＤ光学系を装備したプリンター装置を用いて(A)(B)の条件での画像を出力し、電界計算結果が示すような微小ドット再現性の違いを確認できた。

３．２．２

現像バイアスの設定

感光体上の狙いどおりの位置に適正量のトナーを移動させるためには、現像バイアスの設定条件が重要となる。現像ギャップを固定したまま現像バイアスをFig.７に示すａ〜ｄの条件に変化させてプリントされた画像を約２倍の大きさに拡大撮影して並べたものがFig.８である。

Fig.7 Selected values of developing bias
for the following experiments
Fig.5 Comparison of optical micrographs of the print image
between (A) contact DC and (B) non-contact ACdevelopment using 600dpi LD printerKONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.1（2004）13関連する画像品質として、ベタとハーフトーンとが隣接する場合に境界付近のハーフトーンが白く抜けてしまうという現象がある。Fig.９は前述条件ｂとｄによって得た画像を約２倍の大きさに拡大撮影して並べたものである。ｄの画像はベタ隣接部のハーフトーンが薄くなっていたが、ｂの画像は完全に解消されていた。

４

まとめ非接触の非磁性１成分現像方式を開発し、カラープリンターに要求される高精細な網点画像の品質向上を達成した。本方式の特徴は、従来再現させることが困難であった微小なドット潜像を現像領域において電界強調す
Fig.8 Optical micrographs of the print image by varying
developing bias shown in Fig.7 (magnification x2)

ることによって入力データに対して直線的な階調特性を得る点である。我々は現像領域の電界計算と実験結果から比較的強いAC電界を作用させることでエッジ部へのトｃやｄのようにVMAXが小さい条件ではベタ潜像の輪郭が現像されずにボケ画像となった。この現象は、VMAXによる移動電界が弱いために潜像エッジに向かうはずのトナーが潜像エッジ付近の水平方向の電気力線に沿って潜像内側へと軌道を変えられることによるものと考えられる。一方、ａやｂのようにVMAXが大きい条件ではベタ潜ナー移動が可能であることを見出し、これらの知見より現像ギャップと現像バイアスの適正化を行った４）。
本システムは、Magi Color 等カラープリンタに広く搭載されている。
今後は現像電界の安定化についての検討を進め、本方式の信頼性を高めてきたい。

像の輪郭を強調することができた。この現象は、強い電界によって潜像エッジに一旦到達できたトナーが拘束力のもとで感光体上に残されたものと考えられる。
この実験から、ベタ部分の現像トナー量はVDCに依存するが、輪郭部分についてはVMAXによる電界の寄与が大きく、入力画像データに忠実な現像を行うためのポイントであることが解った。

５謝辞

本研究は、コニカミノルタビジネステクノロジーズ㈱機器開発本部機器第３開発センター第32開発部の現像技術開発メンバー全員の協力無しにはなし得なかったものである。我々はここに心より感謝の意を表する。
●参考文献
１）池側彰仁、後藤浩、岩佐英二、江ノ口祐次、電子写真学会誌、33、7（1994）２）古谷信正、済川健、安東滋仁、江連平和、勅使川原亨、JapanHardcopy'95 論文集、21（1995）
３）R.M.Schaffert, "Electrophotography", The Focal Press, London
and New York, 1975, P.187
４）中川秀一、後藤浩、河崎明博、井上龍次、Japan Hardcopy 2003
論文集、65（2003）

Fig.9 Optical micrographs of the print image byvarying developing bias shown in Fig.7

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KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.1（2004）