JP2627689B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転駆動されるトナー
担持体の表面にトナーを担持して搬送し、潜像担持体と
前記トナー担持体が互いに対向した現像領域において、
該潜像担持体に形成された静電潜像をトナー担持体に担
持されたトナーによって可視像化する現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】潜像担持体に形成された静電潜像を可視
像化して記録画像を得る電子複写機、レーザプリンタ或
いはファクシミリ等の画像形成装置において、必要に応
じて補助剤を外添したトナー、すなわち一成分系現像剤
を用いる上記形式の現像装置を採用することは従来より
周知である。この形式の現像装置は、キャリアを含む二
成分系現像剤を用いた現像装置に比べ、装置の維持管理
を簡素化でき、装置の構造を小型化できる利点が得られ
る。

【０００３】ところで、一成分系現像剤を用いる現像装
置において、所定濃度の高品質な可視像を形成するに
は、必要な程度まで充分に帯電したトナーを必要量現像
領域へ搬送し、かかるトナーによって潜像を可視像化す
る必要がある。

【０００４】磁性トナーを用いた場合には、トナー担持
体に内設した磁石の磁力を利用して、該担持体にトナー
を担持できるので、従来より上述の要求を満たすことが
可能であったが、トナー担持体に磁石を内設する必要が
あるため、その構成が複雑となる不具合を免れなかっ
た。

【０００５】一方、非磁性の一成分系現像剤を用いたと
きは、これを磁力によってトナー担持体に担持させるこ
とはできないため、上述の要求を満たすことは特に難し
い。

【０００６】そこで従来はトナー担持体の速度を高め、
トナー担持体の表面線速を潜像担持体の表面線速の３乃
至４倍程度に設定し、現像領域へ搬送されるトナー量を
増大させ、可視像の濃度低下を防止していた。

【０００７】ところがこの構成によると、潜像担持体に
形成されたベタ画像の該担持体移動方向の後端側だけ
が、他の部分に比べて濃度が異常に高くなる「後端トナ
ー寄り」と称せられている現象が発生し、その画質が低
下する。この後端トナー寄り現象は、カラー画像の場
合、画像濃度が異常に高くなった部分と他の部分とが色
違いとなって現われるため、カラー現像の場合は特に大
きな問題となる。

【０００８】トナー担持体の表面に凹凸を形成し、これ
らの凹凸にトナーを充填させて担持し、現像領域へ搬送
されるトナーの量を増大させた現像装置も提案されてい
るが、この構成によると、搬送できるトナー量は増大す
るものの、搬送されるトナー中には帯電不足のトナーが
多量に含まれているため、これによって形成された可視
像の画質が低下する恐れがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可視
像の品質劣化を防止しつつ、上述した従来の欠点を除去
することの可能な現像装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、冒頭に記載した形式の現像装置において前
記トナー担持体として、導電面と誘電体の表面が混在露
出すると共に、表面に選択的に電荷を保持せしめること
によって微小閉電界を形成し、該閉電界により帯電トナ
ーをトナー担持体表面に吸引して該トナーを担持搬送す
るトナー担持体を用い、該トナー担持体と潜像担持体と
の間の現像領域にて、潜像担持体に形成された静電潜像
に、トナー担持体に担持されたトナーが静電的に飛翔し
て静電潜像を可視像化するように、トナー担持体を潜像
担持体に対して現像ギャップをあけて配置し、該トナー
担持体の導電面と誘電体表面がパターンをなしてトナー
担持体表面に露出し、トナー担持体の回転方向における
前記パターンのピッチをＰ_１、トナー担持体の回転方向
における現像領域幅をＤとしたとき、Ｐ_１＜Ｄを満たす
ように、ピッチＰ_１と幅Ｄを設定したことを特徴とする
現像装置を提案する（請求項１）。

【００１１】また上記請求項１に記載の現像装置におい
て、トナー担持体の直径をｒ、潜像担持体の直径をＲ、
トナー担持体と潜像担持体の間の最小間隙である現像ギ
ャップをｄとしたとき、 を満たすように構成することもできる（請求項２）。

【００１２】さらに、上記請求項１又は２に記載の現像
装置において、誘電体をトナーの帯電極性と逆極性に帯
電し、現像に用いられるトナーを該誘電体の表面に引き
付けて担持させると共に、誘電体の表面と導電面をパタ
ーンをなしてトナー担持体表面に露出させ、前記導電面
の幅を１_２、トナー担持体と潜像担持体の間の最小間隙
である現像ギャップをｄとしたとき、ｄ＞１_２／２を満
たすように構成すると特に有利である（請求項３）。

【００１３】また、上記請求項１又は２に記載の現像装
置において、誘電体をトナーの帯電極性と同極性に帯電
し、現像に用いられるトナーを導電面に引き付けて担持
させると共に、誘電体の表面と導電面をパターンをなし
てトナー担持体表面に露出させ、前記誘電体表面の幅を
１_１、トナー担持体と潜像担持体の間の最小間隙である
現像ギャップをｄとしたとき、ｄ＞１_１／２を満たすよ
うに構成することもできる（請求項４）。

【００１４】さらに、上記請求項１乃至３のいずれかに
記載の現像装置において、誘電体をトナーの帯電極性と
逆極性に帯電し、現像に用いられるトナーを該誘電体の
表面に引き付けて担持させると共に、トナー担持体表面
における前記誘電体表面が占める面積率を４０乃至９５
％の範囲に設定することが望ましい（請求項５）。

【００１５】また、上記請求項１、２又は４に記載の現
像装置において、誘電体をトナーの帯電極性と同極性に
帯電し、現像に用いられるトナーを導電面に引き付けて
担持させると共に、トナー担持体表面における導電面が
占める面積率を４０乃至９５％の範囲に設定すると有利
である（請求項６）。

【００１６】また、本発明は、前記目的を達成するた
め、冒頭に記載した形式の現像装置において、前記トナ
ー担持体として、その表面に電荷パターンが形成され、
該パターンにより形成される微小閉電界によって帯電ト
ナーを吸引して該トナーを担持するトナー担持体を用
い、該トナー担持体表面の移動方向における前記電荷パ
ターンのピッチをＰ_１、トナー担持体の軸線方向におけ
る電荷パターンのピッチをＰ_２としたとき、Ｐ_１≧２Ｐ
_２を満たすように各ピッチＰ_１，Ｐ_２を設定したことを
特徴とする現像装置を提案する（請求項７）。

【００１７】また、上記請求項１乃至７のいずれかに記
載の現像装置において、トナー担持体表面の導電面と誘
電体の表面の上に誘電層を積層することもできる（請求
項８）。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に
説明する。

【００１９】図１は本発明に係る現像装置の一例を示す
概略図であり、先ずその全体構成と作用を明らかにす
る。

【００２０】図１において、潜像担持体の一例であるド
ラム状の感光体１は矢印Ａ方向に回転駆動され、これに
対向して現像装置２が設けられている。現像装置２のト
ナー容器３内には、必要に応じて補助剤が混合された非
磁性トナー４、すなわち非磁性の一成分系現像剤が収容
されている。トナーの体積固有抵抗率は例えば１０^７〜
１０^１２Ωｃｍ程度である。

【００２１】トナー容器３の前後の側板には、該容器の
開口から一部を露出した状態で現像ローラ５が支持さ
れ、該ローラ５は感光体１に対向して、図における反時
計方向（矢印Ｙ方向）に回転駆動される。現像ローラ５
はトナー担持体の一構成例をなすものであり、かかるロ
ーラ５の代りに無端ベルト状のトナー担持体を用いるこ
ともできる。また、トナー容器３の前後の側板にはトナ
ー供給部材の一例であるトナー供給ローラ６が支持さ
れ、該ローラ６は現像ローラ５に接触しながら例えば反
時計方向に回転駆動される。トナー容器３内のトナー４
は、時計方向に回転するアジテータ７により撹拌されつ
つ、トナー供給ローラ６に運ばれ、次いでこのローラ６
によって現像ローラ５に供給される。この供給時にトナ
ーはプラス又はマイナスの所定の極性（本例ではマイナ
ス極性）に摩擦帯電され、現像ローラ５の周面に静電的
に付着し、現像ローラ５に担持される。これに関連する
構成と作用については後に詳しく説明する。

【００２２】上述のように現像ローラ５の周面に供給担
持されたトナーは、該ローラ５の回転によって搬送さ
れ、トナー層厚規制部材の一例であるドクターブレード
８によってならされ、厚さを規制される。ブレード８に
代え、例えばローラ又はベルトなどから成るトナー層厚
規制部材を用いることもできる。次いでこのトナーは感
光体１と現像ローラ５が互いに対向した現像領域９へ搬
送され、ここで、現像ローラ５上のトナーが感光体１に
形成された静電潜像に静電的に移行し、該潜像を可視像
化する。このとき感光体１と現像ローラ５は、その最接
近部において同じ向きに移動する。現像に供されずに現
像領域９を通過したトナーは、現像ローラ５に担持され
たままトナー供給ローラ６のところに戻される。また感
光体１上に形成された可視像は図示していない転写紙に
転写され、定着装置によって転写紙上に定着される。

【００２３】上述のように、図示した現像装置２は、回
転駆動される現像ローラ５として構成されたトナー担持
体の表面にトナーを担持して搬送し、感光体１より成る
潜像担持体とトナー担持体が互いに対向した現像領域９
において、潜像担持体に形成された静電潜像をトナー担
持体に担持されたトナーによって可視像化する。かかる
構成自体は従来の現像装置と変りはない。このような従
来の現像装置においては、充分に帯電した多量のトナー
を現像領域へ搬送することが難しかった。

【００２４】そこで図示した現像装置においては、その
現像ローラ５が図２乃至図４に模式的に拡大して示すよ
うに、例えばアルミニウム等の導電性ローラ１０より成
る導電性の基体と、該ローラ１０の表面に形成された溝
１００に埋設固定された誘電体１１を具備し、現像ロー
ラ５の表面には導電性ローラ表面の導電面１２と、溝１
００に埋設された誘電体１１の表面が規則的又は不規則
に露出している。本例では図３に示すように導電面１２
と誘電体１１の表面が規則性を有するパターンをなして
露出し、その表面は平滑に形成されている（図６も参
照）。

【００２５】外部に露出した誘電体１１の表面形状は後
にも説明するように適宜設定できるが、図３に示した例
では同一幅の誘電体１１が現像ローラ５の表面にアヤメ
状をなして矢印Ｚ，Ｗ方向に延びている。図３における
Ｘは現像ローラの軸線方向、Ｙは現像ローラ５の回転方
向、即ちその表面の移動方向（周方向）を示している。
このような誘電体１１と導電面１２の幅１_１，１_２は、
例えば１ｍｍよりも小なる大きさ、通常は３０乃至５０
０μｍ程度の微小な大きさであり、かかる誘電体１１の
表面と導電面１２が現像ローラ５の表面に微小面積で混
在露出している。

【００２６】なお、図３においては、誘電体１１の表面
と導電面１２とを識別しやすくするため、誘電体１１に
対して縦線を付してある（図７及び図８、並びに図２６
及び図２７においても同様に横線又は縦線を付し、図１
３乃至図１９においては斜線を付してある）。

【００２７】本例では、誘電体１１としてトナーの帯電
極性と反対の極性、すなわちプラス極性に摩擦帯電され
る材質のものが選択されている。

【００２８】一方、現像ローラ５に接するトナー供給ロ
ーラ６は、現像ローラ５の誘電体１１に接触して、これ
をトナーの帯電極性と逆極性のプラス極性に摩擦帯電さ
せ、かつトナーをマイナス極性に摩擦帯電させる材料か
ら構成されている。図１及び図２に示した例では、トナ
ー供給ローラ６が導体の芯部材１４とそのまわりに積層
された円筒状の発泡体１５より成り、この発泡体１５が
弾性変形しながら現像ローラ５に圧接している。このよ
うなトナー供給ローラ６を用いた場合、発泡体１５を上
述のように誘電体１１をプラスに摩擦帯電させ、トナー
をマイナスに摩擦帯電させる材料によって構成すればよ
い。発泡体１５の代りに、例えばファーブラシ等、それ
自体公知のものを用いることもできる。

【００２９】上記構成のより詳細な作用を説明すると以
下の通りである。

【００３０】図１を参照して先に説明したように、現像
領域９を通過した現像ローラ部分はトナー供給ローラ６
のところに移動して該ローラ６に接触する。ここで現像
ローラ５上に担持されている、現像に供されなかったト
ナーはトナー供給ローラ６により機械的、電気的に掻き
落される。同時に、現像ローラ５の誘電体１１が、トナ
ー供給ローラ６と接触し、その摩擦によってトナーの帯
電極性と反対のプラスの極性に帯電され、その電荷が誘
電体１１に蓄積保持される。その際、現像領域９を通過
した現像ローラ周面の誘電体１１に、感光体１の静電潜
像の影響による静電的な残像が残っていても、トナー供
給ローラ６との摩擦により、誘電体１１をほぼ飽和状態
まで帯電させ、その電荷量を均一にして残像をなくし、
現像ローラ５を初期化することが可能である。

【００３１】一方、トナー供給ローラ６の周面に接触し
ながら現像ローラ５に運ばれるトナー４は、図２に模式
的に示すように、トナー供給ローラ６との摩擦によって
マイナスに摩擦帯電され、現像ローラ５に供給される
が、このときこの現像ローラ５の誘電体１１との摩擦に
よりさらにマイナスの極性に強く摩擦帯電される。

【００３２】このとき、現像ローラ５の誘電体１１はト
ナー供給ローラ６との摩擦によってプラスに帯電してい
て、この誘電体１１に隣接して、後述する如くアースさ
れ又はバイアス電源に接続された微小面積の多数の導電
面１２が存在し、該導電面１２と誘電体１１の表面が混
在している。このような状態で現像ローラ５の表面の誘
電体１１のところに選択的にプラス極性の電荷が保持さ
れた状態となっていて、現像ローラ５の表面には、誘電
体１１の表面形状に対応した電荷パターンが形成されて
いる。

【００３３】このため、図５に示すように各導電面１２
と誘電体１１の表面の間に大きな電位差ができ、これら
の間に閉電界が形成される。すなわち、現像ローラ５の
表面近傍には、上述の電荷パターンによって微小閉電界
（マイクロフィールド）が形成されるのである。より詳
しく説明すると、電界の状態を表わす電気力線を考えた
場合、現像ローラ５の表面近傍の空間には、図５に円弧
状の多数の線で表わしたように電気力線Ｅが形成され、
その電気力線は現像ローラ５から出て同一の現像ローラ
５に戻る。このように電界傾度の大なる電界が現像ロー
ラの表面近傍に形成されるのである。

【００３４】誘電体１１の表面と導電面１２は微小面積
で隣接しているので、各微小閉電界は所謂エッジ効果な
いしはフリンジング効果（周辺電場効果）によってその
強度が大変強くなる。かかる閉電界によって、マイナス
に帯電したトナーは、誘電体１１の表面にクーロン力に
よって強く引かれ現像ローラ５上に多量に離れ難い状態
で保持される。このときトナーはトナー供給ローラ６と
現像ローラ５との摩擦によって強く摩擦帯電しており、
しかも現像ローラ５の表面に強い微小閉電界の作用で保
持されるので、現像ローラ５上には高い電荷を持った多
量のトナーが担持される。しかも、現像ローラ５に担持
されたトナーがドクターブレード８によって弾性的に押
圧され、層厚を規制されるとき、帯電の充分なトナーは
微小閉電界によって現像ローラ５の表面に強く保持され
るが、かかるトナーに帯電量の小なるトナーが混在して
いても、これはドクターブレード８との接触圧によって
除去され、結局、帯電量の大なるトナーだけが、従来よ
りも多量に現像領域９へ搬送され、前述の如く静電潜像
を可視像化する。

【００３５】現像領域９での現像ローラ５と感光体１と
の間の電界は、電極効果が大きくなり、現像ローラ５上
のトナーが感光体１に付着しやすい状態となり、効率的
に現像動作が行われる。

【００３６】トナー供給ローラ６を通過した現像ローラ
５の表面近傍には、図５に模式的に示したようにその全
体に亘って微小閉電界だけが形成される場合と、閉電界
でない電界が閉電界に混在する場合とが考えられるが、
いずれにしても閉電界が存在するので、その強度が高め
られ、トナーを多量に担持することができる。一例を示
すと、可視像の地汚れを防止しかつそのシャープネスを
高めるべく、８乃至１５μｃ／ｇ程に帯電した０．６乃
至２．０ｍｇ／ｃｍ^２以上、好ましくは０．８乃至１．
２ｍｇ／ｃｍ^２の多量のトナーを現像領域９に搬送でき
る。このようにしてトナーが黒トナーのときも、また黒
以外のカラートナーであるときも高品質な可視像を得る
ことができる。従来の現像ローラでは、その表面に通常
０．１乃至０．３ｍｇ／ｃｍ^２程度のトナーを担持して
これを現像領域へ搬送できるにすぎなかった。

【００３７】上述のように現像ローラ５上に充分に帯電
した多量のトナーを担持して現像領域９へ搬送できるの
で、従来のように現像ローラの線速を速める必要がなく
なり、現像ローラ５の表面の線速を感光体１の表面の線
速に近づけ、或いはこれらを等しく設定しても、現像領
域９へ搬送されるトナーの量が不足せず、可視像の濃度
不足を阻止できる。感光体１と現像ローラ５の表面線速
をこのように設定すれば、前述の後端トナー寄りの発生
を抑制ないしは防止することができ、可視像の品質を一
段と高めることができる。

【００３８】なお、現像ローラの表面に露出する誘電体
１１の形態は、図３のアヤメ状以外にも適宜形成でき、
例えば図７に示すように、各誘電体１１を現像ローラ５
の軸線方向Ｘに平行に延ばし、これらの間に導電面１２
を配置してストライプ状に形成したり、図８に示すよう
に各誘電体１１を現像ローラ５の回転方向Ｙと、軸線方
向Ｘに延ばして格子状に形成することもできる。これら
の実施例においても、これらの各パターンに応じた電荷
パターンが現像ローラの表面に形成され、これによって
微小閉電界が形成される。勿論、その他にも各形態の誘
電体１１と導電面１２とのパターンを現像ローラ表面に
形成することができ（図２６及び図２７を参照）、要は
多量のトナーを担持する微小閉電界を形成できればよい
のである。

【００３９】上述のように、本例の現像装置において
は、そのトナー担持体として、導電面と誘電体の表面が
混在露出すると共に、表面に選択的に電荷を保持せしめ
ることによって微小閉電界を形成し、該閉電界により帯
電トナーをトナー担持体表面に吸引して該トナーを担持
搬送するトナー担持体を用いるのである。

【００４０】ところで、前述のように現像ローラ５の表
面線速を感光体１の表面線速に近づけ、又はこれらを等
しく設定すると、後端トナー寄り現象を防止できる利点
が得られるが、その反面次のような新たな問題が発生す
る恐れがある。

【００４１】図２に示した現像装置では、前述のように
現像ローラ５の誘電体１１の表面には、マイクロフィー
ルドの作用により、多量のトナーが付着し、そのトナー
層が通常３乃至５層となるのに対し、導電面１２には全
く、或いはほとんどトナーが付着しないか、又は付着し
てもその付着量は少なく、例えば１層程度である。すな
わち現像ローラ５上に完全に均一にトナーを付着させる
ことは難しく、トナーが現像ローラ表面の誘電体１１と
導電面１２のパターンに対応したむらをもって付着する
のである。このため、現像ローラ５を感光体１と同一の
表面線速又は感光体１の表面線速に近い線速で回転させ
つつ現像動作を行うと、感光体１上に形成された可視像
のベタ画像面には、現像ローラ５上のトナーの付着状態
のむらに対応した極く微小な「あと」ができる恐れがあ
る。

【００４２】このような「むら」は、現像ローラ５表面
に露出した誘電体１１と導電面１２を不規則に配置する
と目立たたなくなるが、現像ローラ５の製造コストを下
げ、部品精度を上げるには、導電性ローラ１０の表面に
例えばローレット角溝加工によって溝１００を形成し、
ここに誘電体１１を埋め込むことが望ましい。ところ
が、このような方法によって現像ローラを製作すると、
図３、図７及び図８に示したように、溝１００、すなわ
ち誘電体１１が現像ローラ５の表面に規則性をもって現
われるため、可視像のベタ画像面に、極く微小なローレ
ット加工に対応するパターンがそのまま「むら」として
現われてしまう恐れがある。このように、誘電体１１の
表面や導電面１２が規則的に現われていると、特に可視
像にそのあとが現われやすい。可視像にむらがあると、
これが転写紙に転写され、定着されたあともむらとして
残り、画像の画質が低下する。

【００４３】特に最近のプリンタや複写機には小型化が
要求され、これに応じて感光体１と現像ローラ５の径を
小さくする必要があり、また画像の鮮明さを向上させる
には、現像ローラ５と感光体１との間の現像間隙を小さ
くすることが望ましいが、このような構成を採用すると
現像ローラ上のパターンが可視像のベタ画像面に「む
ら」ないしは「あと」として強調して現われる傾向が強
まる。

【００４４】そこで本例における現像装置においては、
前述のトナー担持体の構成に加え、以下の構成が採用さ
れている。

【００４５】前述のように、現像ローラ５より成るトナ
ー担持体と感光体１より成る潜像担持体との間の現像領
域９において静電潜像の可視像化が行われるが、このと
き、この現像領域９において、感光体１より成る潜像担
持体に形成された静電潜像に、現像ローラ５より成るト
ナー担持体に担持されたトナー４が静電的に飛翔して付
着し、該潜像を可視像化するように、現像ローラ５より
成るトナー担持体が感光体１より成る潜像担持体に対し
て微小な現像ギャップｄをあけて配置されている。所
謂、非接触現像が行われるのである。

【００４６】上述のように現像ローラ５上のトナー４を
感光体１に向けて飛翔させると、その飛翔中に現像ロー
ラ５上の誘電体１１の表面に担持されていたトナーは分
散する（図９の矢印を参照）。このため、トナーが付着
していないか、又は付着量の少ない導電面１２に対応す
る感光体１上の静電潜像にもトナーが向かい、ここに付
着する。すなわち現像領域９の空間を飛翔するトナー
は、既にトナーが付着して表面電位が弱まった感光体部
分に重なって付着するよりも、トナーの付着していない
表面電位の高い静電潜像の部分に付着しようとするの
で、現像ローラ５上にはトナーの付着量にはむらがある
が、静電潜像には均一にトナーが付着し、可視像にあと
ができる不具合を防止できるのである。このようにし
て、現像ローラ５の表面線速を感光体１の表面線速に近
づけ又はこれらを等しくしても、可視像、特にそのベタ
画像中に現像ローラ表面のパターンがむらとして現われ
ることを防止できる。

【００４７】なお、上述のように非接触現像が行われる
とき、現像ローラ５の導電性ローラ１０をアースしても
よいが、該ローラ１０に対して直流電圧、交番電圧（交
流、パルス電圧など）、又は両者の重畳電圧を印加し、
可視像の画質を高めるようにしてもよい。図１の例で
は、電源５０によって直流と交番電圧の重畳電圧が現像
ローラ５に印加されており、トナー供給ローラ６に対し
ても同様である。その際、現像ローラ５に対して、感光
体１上の静電潜像の電荷極性と同一極性の直流電圧に、
周波数３００乃至２０００Ｈｚ、好ましくは５００乃至
１５００Ｈｚの矩形波のパルス電圧を重畳したものを印
加すると、鮮明度の高い画像が得られる。このように現
像ローラ５にバイアス電圧を印加する構成は、後述する
各実施例においても採用することが有利である。

【００４８】また、可視像の「むら」ないしは「あと」
をより効果的になくすには、上述した非接触現像の構成
に加え、次の構成を採用するとよい。

【００４９】図９は現像ローラ５の誘電体１１の表面に
多量に付着したマイナス極性のトナー４が、現像領域９
において、感光体１に形成されたプラスの電荷より成る
静電潜像Ｌに向けて飛翔し、この潜像を可視像化する様
子を模式的に示しているが、ここに現像領域９とは、感
光体１と現像ローラ５との間の電界によって、現像ロー
ラ５上のトナー４が、感光体１の静電潜像Ｌに向けて飛
翔可能な領域であり、図９に鎖線で囲んだ部分が現像領
域９となる。

【００５０】ここで、現像ローラ５の回転方向Ｙにおけ
る現像領域９の幅をＤとすると、図９に示した状態で、
この幅Ｄ中に誘電体１１の複数の部分が存在している。
このように現像領域９の幅Ｄ内に１よりも多数の誘電体
部分が存在し、誘電体１１の表面と導電面１２が現像領
域９の範囲内に混在していれば、現像ローラ５の表面か
ら感光体１の静電潜像Ｌに向けて飛翔するトナー４が、
飛翔中に適度に分散する。このため、トナーが付着して
いないか、又は付着量の少ない導電面１２に対応した感
光体上の静電潜像部分にもトナーが積極的に向かい、こ
こに付着する。

【００５１】現像領域９の幅Ｄ内に１より多数の誘電体
部分が存在するようにするには、誘電体１１と導電面１
２により形成されるパターンの、現像ローラ回転方向に
おけるピッチを図３、図７、図８、図２６及び図２７に
も示すようにＰ_１としたとき、Ｐ_１＜Ｄを満たすよう
に、ピッチＰと現像領域の幅Ｄを設定し、現像領域幅Ｄ
に比してパターンピッチＰを小さくすればよい。トナー
担持体の導電面と誘電体表面がパターンをなしてトナー
担持体表面に露出しているが、そのトナー担持体の回転
方向におけるパターンのピッチをＰ_１、トナー担持体の
回転方向における現像領域幅をＤとしたとき、Ｐ_１＜Ｄ
を満たすように、ピッチＰ_１と幅Ｄを設定するのであ
る。以上が請求項１に対応する実施例である。

【００５２】ここで、前述のＰ_１とＤに関し、特にＰ_１
≦Ｄ／２に設定すると、飛翔するトナーの分散効果をよ
り高めることができる。そこで、現像領域幅Ｄとパター
ンピッチＰ_１を、このように特に好ましいＰ_１≦Ｄ／２
に定める際のより具体的な例を説明する。

【００５３】現像領域９において現像ローラ５上のトナ
ーを静電潜像に飛翔させるには、両者間に、トナーが飛
翔するだけの電界が形成されていなければならず、かか
る電界は、現像ローラ５に印加するバイアス電圧、現像
ローラ５と感光体１の間隙、或いは静電潜像の表面電位
などによって定まるものである。

【００５４】一方、現像ローラ５と感光体との間の現像
領域９の幅Ｄは、これが小さすぎても、また逆に大きす
ぎても高画質の可視像を形成することはできない。実験
によると、図１０に示した如く感光体１と現像ローラ５
の最接近部における両者の最小間隙、すなわち現像ギャ
ップｄが通常の非接触現像において要求されるように
０．０５乃至０．５ｍｍの範囲にあるとき、現像ローラ
５と感光体１の間隙が、現像ギャップの１．５倍、すな
わち１．５ｄとなる範囲を現像領域９とし、その幅Ｄに
おいて、現像ローラ５上のトナーが飛翔するように構成
したとき、高品質な可視像が得られた。このような現像
領域幅Ｄは次のようにして計算によって求めることがで
きる。

【００５５】図１０に示すように現像ローラ５の直径を
ｒ、ドラム状感光体１の直径をＲ、現像領域幅Ｄを包含
する、感光体１と現像ローラ５の中心角をそれぞれ２
ψ、２θとする。Ｏ_１，Ｏ_２は感光体と現像ローラの中
心をそれぞれ示している。現像領域９の、図１０におけ
る上下の端部では、感光体１と現像ローラ５の間隙は
１．５ｄであって、これは現像ギャップｄよりも、図１
０にＳ_１とＳ_２で示した距離だけ大きい。すなわち、 となる。

【００５６】また図から明らかなように、 が得られる。

【００５７】また図１０から が得られる。

【００５８】ここでｄ《Ｒ，ｒであり、従ってｄ^２≒０
であるから、（４），（５）式より と近似して、現像領域幅Ｄは と表わされる。

【００５９】このようにして求められる現像領域幅Ｄと
パターンのピッチＰ_１が前述のようにＰ_１≦Ｄ／２を満
たせばよいので、結局、 を満たすことにより、例えば１０乃至２００ｍｍ程の直
径の感光体１を用い、その表面線速と現像ローラ５の表
面線速をほぼ等しくしても、現像ローラ上の誘電体１１
と導電面１２のパターンが可視像のベタ画像面上に「む
ら」ないしは「あと」として現われることを阻止でき
る。

【００６０】図１１に示すように、トナー担持体として
無端ベルト１０５を用いたときも、その導電性のシート
状基体に誘電体を図３、図７及び図８に例示したように
埋設することにより、微小閉電界を形成できるが、図１
１のように無端ベルト１０５が感光体１に対して平面状
をなして対向しているときは、図１０に示した現像ロー
ラ５の半径ｒ／２に相当する、ベルト１０５の半径は無
限大となるので、（６）式は と表わされる。

【００６１】逆に図１２のように感光体１がベルト状に
形成され、これが現像ローラ５に対して平面をなして対
向しているときは、感光体１の半径が無限大となるの
で、（６）式は と表わされる。

【００６２】感光体とトナー担持体が共にベルトより成
るときも、Ｐ_１＜Ｄ、好ましくはＰ_１≦Ｄ／２を満たす
ように構成することにより同じ効果が得られるのであ
る。

【００６３】上述のように、先に説明した現像装置の各
構成において、トナー担持体の直径をｒ、潜像担持体の
直径をＲ、トナー担持体と潜像担持体の間の最小間隙で
ある現像ギャップをｄとしたとき、 を満たすように、その各値を設定することが好ましく、
これが請求項２に対応する実施例である。

【００６４】可視像のベタ画像面上に、現像ローラ５又
はベルト１０５上のパターンが「あと」として現われる
ことをより確実に阻止するには、上述の条件のほかに、
次の条件を満たすことが望ましい。

【００６５】図９に示したように、互いに隣り合う誘電
体１１の間の領域、すなわちトナーが付着していない
か、その付着量が少ない導電面１２の面積が大きくなる
と、前述の式Ｐ_１＜Ｄ、特にＰ_１≦Ｄ／２を満足させて
も、導電面１２に対応する静電潜像部分にトナーを付着
させ難くなる。上記式を満たすことにより、現像ローラ
５から飛翔したトナーを分散させることができるが、こ
のように分散しても、導電面１２の面積が大きいと、こ
れに対応する静電潜像部分に多量のトナーを付着させる
ことが困難となるのである。このような観点から、現像
ローラ５（又はベルト１０５）の全表面に対して誘電体
１１の表面が占める面積比率を４０乃至９５％、好まし
くは６０乃至８０％の範囲に設定し、各誘電体１１の間
の導電面１２があまり大きくならず、しかも好ましい微
小閉電界が形成されるようにするのである。

【００６６】上述した各構成は、感光体表面をトナーの
帯電極性と同極性に帯電し、これを選択的に露光してそ
の電荷量を落し、この露光部を静電潜像とし、この潜像
にトナーを飛翔させてこれを可視像化する反転現像を行
う現像装置にも適用でき、これは後述する各実施例にお
いても同様である。

【００６７】次に、上述した構成のより具体的な実施例
を説明する。

【００６８】ドラム状の感光体１として有機感光体を用
い、図９の場合と異なり、感光体表面を負極性に帯電さ
せ、これを露光してその露光部を静電潜像とし、これを
負に帯電したトナーによってネガーポジ現像を行うもの
とする。現像ローラ５と感光体１の間隙を０．１２ｍ
ｍ、両者の表面線速を共に１５０ｍｍ／ｓｅｃとする。
現像ローラ５と、トナー供給ローラ６と、ドクターブレ
ード８とには、これらが同電位となるように電源５０に
よってパルスバイアス電圧が印加されており、その波形
は０．８ｍｓｅｃ間の０Ｖの電圧部分と、０．８ｍｓｅ
ｃ間の−９００Ｖの電圧部分から成る。現像領域９に運
ばれたトナー４の帯電量（Ｑ／Ｍ）は−１２μｃ／ｇで
あり、現像領域９においてトナーの移転が起こるスレッ
シュホールド電界は５０００Ｖ／ｍｍ以上である。感光
体１の直径は２８ｍｍ、現像ローラ５の直径は１４ｍｍ
であって、このときの現像領域の幅Ｄ（図１０）は、ほ
ぼ１．５ｍｍである。現像ローラ５の導電性ローラ１０
はアルミニウムパイプより成り、その表面に溝幅０．１
５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝１００を角溝ローレット加
工により０．３ｍｍのピッチで図３のようにアヤメ状に
形成し、各溝１００と現像ローラ５の軸線方向Ｘとのな
す角度θ_１（図３）を４５゜とした。その上にフッ素樹
脂を塗布した後、表面を切削加工して導電面１２と誘電
体１１の表面を露出させた。このときの現像ローラ５の
回転方向ＹのパターンピッチＰ_１は０．４２ｍｍである
ので、Ｐ_１≦Ｄ／２となっている。また現像ローラ５の
全表面に対する誘電体１１の面の面積率は７５％であ
る。

【００６９】このような条件で、可視像のベタ画像面に
現像ローラ表面のパターンに対応するむらの発生を効果
的に抑え、後端トナー寄りもない高品質な可視像が得ら
れた。

【００７０】以上説明した各実施例においては、現像ロ
ーラ５又はベルト１０５より成るトナー担持体表面の誘
電体１１をトナー４と逆極性に帯電させたが、誘電体１
１をトナーの帯電極性と同極性に帯電し、現像に用いら
れるトナーを導電面１２に引き付けてこれを担持するよ
うに構成することもできる。この場合も、パターンピッ
チＰ_１と現像領域幅Ｄを先に説明と全く同じく設定する
ことにより、前述の実施例と同じ効果が得られる。この
例では誘電体１１の面ではなく、導電面１２にトナーが
多量に付着するので、これに対応させて、トナー担持体
５，１０５の導電面１２が占める面積率を４０乃至９５
％、好ましくは６０乃至８０％にすることが望ましい。

【００７１】以上、可視像にむらが発生することを防止
する構成例を図９乃至図１２を参照して説明したが、次
の構成によっても可視像にむらができることを防止でき
る。

【００７２】この実施例における基本構成は図１乃至図
８を参照して先に説明したところと変りはない。図３、
図７及び図８に示したように、誘電体１１の表面と導電
面１２が規則的なパターンをなして現像ローラ５の表面
に露出し、誘電体１１をトナーの帯電極性と逆極性に帯
電し、現像に用いられるトナーを誘電体１１の表面に引
き付け、これを現像領域９へ担持搬送して非接触現像を
行うことも変りはない。

【００７３】異なるところは、図３、図７及び図８に示
したように、導電面１２の幅１_２と、図１に示した現像
ギャップｄ、すなわち感光体１と現像ローラ５の間の最
小間隙とをｄ＞１_２／２を満たすように設定した点であ
る。この構成により、現像ローラ５と感光体１を同一の
表面線速又はこれに近い線速で回転させたときも、現像
ローラ５のパターンに対応するむらが可視像に形成され
る不具合を防止できる。その理由を本発明者の行った実
験経過を説明しながら明らかにする。

【００７４】実験では図８に示したパターンを有する現
像ローラ５を用いた。ここで先に説明したように１_２は
導電面１２の幅であり、また１_１は誘電体１１の表面の
幅であるが、ここに言う幅１_１，１_２は、誘電体面と導
電面１２の最小間隔である。これは、図３及び図７の場
合も同様であり、これらの図において、幅１_１，１_２を
示す矢印に対して直角を示す記号を記入したのはこのこ
とを意味している。

【００７５】図１３は図８に示した現像ローラ表面の誘
電体１１と導電面１２とにより形成されるパターンの１
単位となる部分、すなわち図８に鎖線の斜め線を付した
部分を取り出して示した説明図であり、この図における
ピッチＰは１_１＋１_２を示している。

【００７６】このようなパターンを有する現像ローラ５
であって、その１_１，１_２と、ピッチＰと、上記１単位
の全表面に対する誘電体表面の面積比率Ｓとがそれぞれ
互いに相違する多数の現像ローラ５を用意した。すなわ
ち、ローレット加工によって現像ローラ５の導電性ロー
ラに０．５ｍｍ、０．４ｍｍ及び０．３ｍｍのピッチＰ
の溝を形成し、ここに誘電体１１を埋設してその表面と
導電面１２を露出させた３種の現像ローラ５のそれぞれ
に、誘電体表面の面積率Ｓが４０％と７５％に設定した
合計６種類の現像ローラ５を用意した。図１４乃至図１
９はそのそれぞれの現像ローラにおける表面パターンの
１単位を示している。図１４はＰ＝０．５ｍｍ、１_１＝
０．１１ｍｍ、１_２＝０．３９ｍｍ、Ｓ＝４０％の現像
ローラを示し、これを第１現像ローラとする。図１５は
Ｐ＝０．４ｍｍ、１_１＝０．０９ｍｍ、１_２＝０．３１
ｍｍ、Ｓ＝４０％の現像ローラであり、これを第２現像
ローラとする。図１６はＰ＝０．５ｍｍ、１_１＝０．２
５ｍｍ、１_２＝０．２５ｍｍ、Ｓ＝７５％の現像ローラ
であり、これを第３現像ローラとする。図１７はＰ＝
０．３ｍｍ、１_１＝０．０７ｍｍ、１_２＝０．２３ｍ
ｍ、Ｓ＝４０％の現像ローラを示し、これを第４現像ロ
ーラとする。同じく図１８はＰ＝０．４ｍｍ、１_１＝
０．２ｍｍ、１_２＝０．２ｍｍ、Ｓ＝７５％の現像ロー
ラであり、これを第５現像ローラとする。また図１９は
Ｐ＝０．３ｍｍ、１_１＝０．１５ｍｍ、１_２＝０．１５
ｍｍ、Ｓ＝７５％の現像ローラであり、これを第６現像
ローラとする。

【００７７】このような各現像ローラを用い、かつ現像
ギャップｄを各種変えてベタ画像より成る可視像を形成
し、これを転写紙に転写すると共に、転写紙上に定着し
てコピー紙を得た。

【００７８】次いで、その各コピー紙の画像のパターン
むらを、ヤーマン製ＲＴ１１００装置によって１００μ
ｍおきに画像濃度を測定することによって解析した。測
定点の大きさは０．１ｍｍ×０．１ｍｍである。これは
コピー紙上のベタ画像を３ｃｍ以上の長さにわたって測
定点を直線状に移動させ、３００点以上の画像濃度を測
定するものである。ここで、画像濃度（反射濃度）をＧ
とすると、この画像濃度は次のように定義される。すな
わち測定点に光を当てたときの、その照射光量をＨ_１、
反射光量をＨ_２とすると、Ｈ＝Ｈ_２／Ｈ_１は反射度を示
すが、かかる反射度Ｈと画像濃度Ｇは、Ｇ＝ｌｏｇ_１０
（１／Ｈ）なる関係を有している。

【００７９】上記画像濃度データからフーリエ変換によ
り、現像ローラ５上のパターンによる画像濃度むらに相
当する振幅の大きさを求め、平均濃度からのずれによ
り、現像ローラ表面のパターンによるむら発生の寄与率
を求めた。ここに寄与率は、現像ローラ表面のパターン
による振幅変動を全体の振幅変動で除算し、これに１０
０を乗じた値である。この寄与率が１０％以下であれ
ば、現像ローラ表面のパターンによる画像のむらは極め
て少なく、目視ではこれを確認できない。また寄与率が
１０〜２０％であると、パターンによるむらを目視では
ほとんど確認できず、さらに寄与率が２０％以上である
と、パターンによる画像むらが目立ち、これを目視でき
る。

【００８０】そこで、寄与率が１０％以下であったとき
の結果には「○」、寄与率が１０〜２０％であったとき
を「△」、寄与率が２０％以上であったときを「×」で
示し、その実験結果をまとめたところ、次の表１の通り
であった。

【００８１】

【表１】

【００８２】上述の実験経過を整理すると、 （１）第１乃至第６現像ローラをそれぞれ用い、他の条
件を一定にして現像ギャップｄを変化させ、ベタ画像の
コピー紙を得る。 （２）目視で現像ローラ表面のパターンによる「むら」
が確認できる寄与率値に応じて、画像むらの確認できな
いものに「〇」、できるものに「×」、臨界的なものに
「△」を付与し、これを表１に示す。

【００８３】ここで、この表１を詳しく検討すると、現
像ローラ表面のパターンのピッチＰの変化のみでは、寄
与率、すなわち画像のむらは左右されないことが判る。
例えば（イ）の第１現像ローラと（ハ）の第３現像ロー
ラは共にＰ＝０．５ｍｍであるが、結果は大きく異なっ
ている。

【００８４】また誘電体表面の面積率Ｓの変化のみでも
結果は左右されないことも理解できる。例えば（イ）の
第１現像ローラと（ロ）の第２現像ローラと共にＳ＝４
０％であるが結果は異なっている。

【００８５】そこで現像ギャップｄの大きさに注目して
みると、この値の変化によって結果は大きく相違し、最
適な現像ギャップ値を定めると、画像むらを防止できそ
うであることが判る。

【００８６】一方、（ハ）の第３現像ローラと（ニ）の
第４現像ローラを見ると、その結果は同一である。これ
らの現像ローラの共通しているところは幅１_２の値がほ
ぼ等しいことである。そうしてみると、幅１_２の値も、
画像むらの発生又はその防止に大きな影響を及ぼしてい
るものと推測できる。

【００８７】そこで、本発明者は横軸に現像ギャップｄ
の値をとり、縦軸に幅１_２の値をとったグラフを作成
し、表１に示した結果をそのままこのグラフに記入して
みた。これが図２０である。このグラフを検討すると、
１_２＝２×ｄの直線を境として、画像むらが目立つ領域
Ｗ１と、むらが目立たない領域Ｗ２とに分けられること
が判る。

【００８８】以上の考察から、ｄ＞１_２／２を満たせ
ば、現像ローラ５の誘電体１２の表面に付着している３
〜５層の多量のトナーを、現像領域９において分散させ
て飛翔させ、感光体１の静電潜像に均一に付着させ、可
視像にパターンによる「あと」ができることを防止でき
ることを理解することができる。また、図３及び図７、
或いはその他の形態のパターンを有する現像ローラにお
いても、上述したところと同じ結果が得られることは明
らかである。

【００８９】上述のように、前述の現像装置の各構成に
おいて、誘電体をトナーの帯電極性と逆極性に帯電し、
現像に用いられるトナーを該誘電体の表面に引き付けて
担持させると共に、誘電体の表面と導電面をパターンを
なしてトナー担持体表面に露出させ、導電面の幅を
１_２、トナー担持体と潜像担持体の間の最小間隙である
現像ギャップをｄとしたとき、ｄ＞１_２／２を満たすよ
うに各値を設定するのである。これが請求項３に対応す
る実施例である。

【００９０】この実施例においても、現像ローラ５の表
面の誘電体表面が占める面積率を４０乃至９５、好まし
くは６０乃至８０の範囲に定めることが望ましい。すな
わち、前述の現像装置の各構成において、誘電体をトナ
ーの帯電極性と逆極性に帯電し、現像に用いられるトナ
ーを該誘電体の表面に引き付けて担持させると共に、ト
ナー担持体表面における前記誘電体表面が占める面積率
を４０乃至９５％の範囲に設定するのである。これが請
求項５に対応する実施例である。

【００９１】また、上述した構成も、誘電体表面と導電
面がパターンをなして現像ローラ表面に露出していて、
誘電体１１をトナーの帯電極性と同極性に帯電し、現像
に用いられるトナーを導電面１２の方に引き付けて担持
させる場合にも適用でき、この場合には、誘電体表面の
幅を１_１、現像ギャップをｄとして、ｄ＞１_１／２を満
足させればよい。すなわち、前述の現像装置の各構成に
おいて、誘電体をトナーの帯電極性と同極性に帯電し、
現像に用いられるトナーを導電面に引き付けて担持させ
ると共に、誘電体の表面と導電面をパターンをなしてト
ナー担持体表面に露出させ、誘電体表面の幅を１_１、ト
ナー担持体と潜像担持体の間の最小間隙である現像ギャ
ップをｄとしたとき、ｄ＞１_１／２を満たすように、そ
の各値を定めるのである。これが請求項４に対応する実
施例である。

【００９２】またこの場合には、現像ローラの導電面１
２が占める面積率を４０乃至９５％、好ましくは６０乃
至８０％に設定することが望ましい。すなわち、前述の
現像装置の各構成において、誘電体をトナーの帯電極性
と同極性に帯電し、現像に用いられるトナーを導電面に
引き付けて担持させると共に、トナー担持体表面におけ
る導電面が占める面積率を４０乃至９５％の範囲に設定
するのである。これが請求項６に対応する実施例であ
る。

【００９３】上述したｄ＞１_２／２又はｄ＞１_１／２の
構成と、先に説明したＰ_１＜Ｄ、好ましくはＰ_１≦Ｄ／
２の構成を組合せることにより特に良好な結果が得られ
る。

【００９４】ところで、上述した各実施例において、現
像ローラ５の表面線速を感光体１の表面線速に近づけ、
又はこれらを等しく設定すると、後端トナー寄り現象を
防止できることは先に説明したが、この構成によると、
次のような問題も発生する恐れがある。

【００９５】図２１は微小間隙をあけて互いに平行に位
置する現像ローラ５と感光体１を示し、両者間の現像領
域９を通過した感光体１の表面に、軸線方向Ｘに平行な
ライン状の可視像（以下、横ライン像と言う）Ｔ_１と、
感光体１の回転方向Ａに延びるライン状の可視像（以
下、縦ライン像と言う）Ｔ_２が形成されたものとする。
このとき、矢印Ｙ方向に回転する現像ローラ５上に多量
のトナーを担持させ、現像領域９において現像ローラ５
と感光体１の表面線速をほぼ等しく設定して非接触現像
により、横ライン像Ｔ_１と縦ライン像Ｔ_２を形成する
と、縦ライン像Ｔ_２の画像濃度が、横ライン像の画像濃
度よりも薄くなる恐れがある。

【００９６】図２２及び図２３はその理由を示す説明図
であり、図２２は横ライン像Ｔ_１とその静電潜像（以
下、横潜像と言う）Ｌ_１を示し、図２３は縦ライン像Ｔ
_２とその静電潜像（以下、縦潜像と言う）Ｌ_２を示して
いる。図２２において、矢印Ａ方向に回転する感光体１
に形成された横潜像Ｌ_１が現像領域９に至ったとき、矢
印Ｙ方向に回転する現像ローラ５の主として誘電体１１
の表面に担持され、マイナスに帯電したトナー４は、横
潜像Ｌ_１に接触せず、現像ローラ５と感光体１との間の
電界の作用で、プラスの電荷より成る横潜像Ｌ_１に飛翔
し、横ライン像Ｔ_１を形成する。このように非接触現像
が行われるのであるが、このとき現像ローラ５上のトナ
ー４は、図２２に矢印を付して示したように、遠心力に
よって現像ローラ表面の上下の部分からも横潜像Ｌ_１に
対して飛翔し、多量のトナーが付着する。このため形成
された横ライン像Ｔ_１の画像濃度は高くなる。

【００９７】これに対して図２３に示したように縦潜像
Ｌ_２に対しては、その左右（図２３の上下）から余分な
トナー４が飛翔しないため、形成された縦ライン像Ｔ_２
の画像濃度は比較的薄くなる。

【００９８】上述のようにして、図２４に示す如く横ラ
イン像Ｔ_１と縦ライン像Ｔ_２の画像濃度に差ができ、こ
れが解像度を劣化させ、画像品質を低下させる要因とな
る。図２２及び図２３には、静電潜像Ｌ_１，Ｌ_２の極性
をトナー４の帯電極性に対して逆極性とし、所謂正規現
像を行う場合について示したが、感光体をトナーと同極
性に帯電させ、所謂反転現像を行ったときも、全く同じ
現像が発生する。

【００９９】そこで、この実施例においては、先に説明
した各実施例の構成に加え、現像ローラ５の表面に形成
される電荷パターンのピッチを次のように設定する。

【０１００】すなわち、現像ローラ５の表面には例えば
図３に示したように、導電面１２と誘電体１１の表面が
現われ、これらが規則的なパターンをなし、これに対応
した規則的な電荷パターンが形成されるのであるが、こ
のパターンの、現像ローラ表面移動方向Ｙにおけるピッ
チをＰ_１、現像ローラ軸線方向Ｘにおけるパターンピッ
チをＰ_２としたとき、Ｐ_１≧２Ｐ_２を満たすように、各
ピッチＰ_１，Ｐ_２が設定されている。図３のように誘電
体１１が矢印Ｚ，Ｗで示したようにアヤメ状に延びてい
るときは、その各方向と現像ローラ５の軸線方向Ｘとの
成す角度θ_１を６０°以上に設定する。このようにすれ
ば、トナーが全く或いはほとんど付着しないか、又はそ
の付着量が少ない導電面１２の部分が、現像ローラ表面
の移動方向Ｙに長く、その軸線方向Ｘに短くなる。

【０１０１】上述した構成によると、現像領域９におい
て、横潜像Ｌ_１を可視像化するとき、現像ローラ５上の
トナーは、図２２における上下の方向に飛翔しにくくな
り、逆に縦潜像Ｌ_２を可視像化するときは、この潜像の
左右方向（図２３の上下方向）に飛翔しやすくなる。こ
のため、図２５に示すように横ライン像Ｔ_１と縦ライン
像Ｔ_２の画像濃度の差を小さくし、或いはなくすことが
可能となる。よって、最小幅ライン潜像に合せて、解像
度が最もよくなる周波数のバイアス電圧を現像ローラ５
に印加することも可能となる。

【０１０２】また図２６に示すように、各誘電体１１を
現像ローラ５の回転方向（表面の移動方向）Ｙと、軸線
方向Ｘに平行に延ばして格子状に形成し、或いは図２７
に示すように矩形や円形やその他の適宜な形態のドット
状の誘電体１１を現像ローラ５の表面移動方向Ｙと軸線
方向Ｘに規則性をもって配列し、その各パターンに応じ
た電荷パターンを現像ローラの表面に形成し、これによ
って微小閉電界を形成できるように構成した場合にも、
全く同様に、その誘電体１１、従って電荷パターンのピ
ッチＰ_１，Ｐ_２をＰ_１≧２Ｐ_２に設定することにより、
上述したところと同じ効果が得られる。

【０１０３】この実施例においても、トナー４と誘電体
１１の帯電極性を同極性とし、主に導電面１２にトナー
を付着させてこれを現像に供するように構成することも
でき、この場合には、例えば、図３及び図２６及び図２
７に示した誘電体１１の方を導電面とし、これらの図に
おける導電面１２を誘電体面とし、この誘電体面をトナ
ーと同極性に帯電して導電面にトナーを付着させ、その
電荷パターンのピッチＰ_１，Ｐ_２をこれらの図に示した
通りにＰ_１≧２Ｐ_２とすることにより、前述したところ
と同じ作用効果を得ることができる。

【０１０４】このように、この実施例では、回転駆動さ
れるトナー担持体の表面にトナーを担持して搬送し、潜
像担持体とトナー担持体が互いに対向した現像領域にお
いて、該潜像担持体に形成された静電潜像をトナー担持
体に担持されたトナーによって可視像化する現像装置に
おいて、トナー担持体として、その表面に電荷パターン
が形成され、該パターンにより形成される微小閉電界に
よって帯電トナーを吸引して該トナーを担持するトナー
担持体を用い、該トナー担持体表面の移動方向における
電荷パターンのピッチをＰ_１、トナー担持体の軸線方向
における電荷パターンのピッチをＰ_２としたとき、Ｐ_１
≧２Ｐ_２を満たすように各ピッチＰ_１，Ｐ_２を設定する
のである。これが請求項８に対応する実施例である。

【０１０５】またこの実施例においては、現像ローラ５
の全表面積に対する、全導電面１２の面積比率を、例え
ば２０乃至８０％、特に３０乃至６０％程度にすること
もできる。このように、現像ローラ５の表面に規則的に
微小面積で混在している誘電体１１と導電面１２の大き
さ等に関する各数値は、トナーの粒径や、微小閉電界の
電界強度などを考慮してその都度適宜選択される。

【０１０６】以上説明した各実施例において、トナー担
持体表面の導電面と誘電体の表面の上にさらに誘電層を
積層したトナー担持体を用いることもできる。これが請
求項７に対応する実施例である。かかる現像ローラを用
いたときも、誘電体１１とその上の誘電層の厚みが、誘
電層だけの部分の厚みと相違し、その静電容量が異なる
ことになり、従ってトナー供給ローラ６によって表面の
誘電層を帯電させれば、上記静電容量の相違に応じて現
像ローラ表面に電位差ができ、その表面近傍に多数の微
小閉電界を形成できる。

【０１０７】また前述の各実施例では、誘電体１１又は
その上に積層された誘電層を所定の極性に帯電させる帯
電手段としてトナー供給ローラ６を用いたが、これ以外
の独立した摩擦帯電部材や、コロナ放電器や、トナー担
持体に接して電荷を注入する部材など、それ自体公知な
適宜な帯電手段を用いてもよい。

【０１０８】また以上の実施例では、特にカラー現像に
最適な非磁性トナーの一成分系現像剤を用いた現像装置
を示したが、本発明は必要に応じて補助剤を外添した磁
性トナーより成る一成分系現像剤を用いる現像装置にも
適用できるものである。

【０１０９】

【発明の効果】請求項１に記載の現像装置によれば、充
分に帯電したトナーを必要量現像領域へ搬送でき、所望
する濃度の可視像を形成でき、しかも現像領域において
トナーを分散させることができるので、トナー担持体表
面の誘電体と導電面のパターンに対応するむらが可視像
に形成される不具合を防止できる。

【０１１０】請求項２に記載の現像装置によれば、可視
像にむらができる不具合をより確実に防止できる。

【０１１１】請求項３及び４に記載の構成によれば、ト
ナー担持体の誘電体表面と導電面のパターンに対応する
むらが可視像に形成される不具合をより効果的に防止で
きる。

【０１１２】請求項５及び６に記載の構成によっても、
上記効果をより確実に奏することができる。

【０１１３】請求項７に記載の構成によれば、充分に帯
電したトナーを必要量現像領域へ搬送でき、所望する濃
度の可視像を形成でき、しかもトナー担持体表面の移動
方向におけるライン像と、その軸線方向のライン像の画
像濃度が大きく相違する不具合を阻止することができ
る。

【０１１４】請求項８に記載の構成によっても、トナー
担持体の誘電体表面と導電面のパターンに対応するむら
が可視像に形成される不具合を簡単な構成によって防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】現像装置の一例を示す概略断面図である。

【図２】現像ローラの誘電体と、トナー粒子を模式的に
拡大して示した説明図である。

【図３】現像ローラ表面の拡大図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。

【図５】現像ローラ表面の近傍に形成される微小閉電界
の電気力線を示した説明図である。

【図６】現像ローラの斜視図であって、その表面に現わ
れる誘電体と導電面の一部を拡大して模式的に示した図
である。

【図７】誘電体の形態の他の例を示す、図３と同様な拡
大図である。

【図８】誘電体の形態の他の例を示す、図７と同様な拡
大図である。

【図９】トナーの飛翔状況を示す図である。

【図１０】現像領域幅を計算により求めるときの説明図
である。

【図１１】トナー担持体がベルト状に形成されたときの
概略図である。

【図１２】潜像担持体がベルト状に形成されたときの概
略図である。

【図１３】現像ローラ表面のパターンの１単位を示す図
である。

【図１４】実験に用いた現像ローラ表面のパターンの１
単位を示す図である。

【図１５】実験に用いた現像ローラ表面のパターンの１
単位を示す図である。

【図１６】実験に用いた現像ローラ表面のパターンの１
単位を示す図である。

【図１７】実験に用いた現像ローラ表面のパターンの１
単位を示す図である。

【図１８】実験に用いた現像ローラ表面のパターンの１
単位を示す図である。

【図１９】実験に用いた現像ローラ表面のパターンの１
単位を示す図である。

【図２０】実験結果を示すグラフである。

【図２１】感光体に形成されたライン像を説明する図で
ある。

【図２２】横ライン像と縦ライン像の画像濃度に相違が
生じる理由を説明する図である。

【図２３】図２２と同様の図であって、図２２の上方よ
り見た図に相当する図である。

【図２４】ライン潜像の表面電位と、これを可視像化し
たときの画像濃度の関係を示す図である。

【図２５】図２４と同様にライン潜像の表面電位とこれ
を可視像化したときの画像濃度の関係を示す図である。

【図２６】誘電体表面の他の形態例を示す、図３と同様
な平面図である。

【図２７】誘電体表面の他の形態例を示す、図３と同様
な平面図である。

【符号の説明】

２ 現像装置 ４ トナー ９ 現像領域 １１ 誘電体 １２ 導電面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高嶋 洋志 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 上野 祐一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭59−181372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−123071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−159664（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−93773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−185364（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動されるトナー担持体の表面にト
   ナーを担持して搬送し、潜像担持体と前記トナー担持体
   が互いに対向した現像領域において、該潜像担持体に形
   成された静電潜像をトナー担持体に担持されたトナーに
   よって可視像化する現像装置において、前記トナー担持
   体として、導電面と誘電体の表面が混在露出すると共
   に、表面に選択的に電荷を保持せしめることによって微
   小閉電界を形成し、該閉電界により帯電トナーをトナー
   担持体表面に吸引して該トナーを担持搬送するトナー担
   持体を用い、該トナー担持体と潜像担持体との間の現像
   領域にて、潜像担持体に形成された静電潜像に、トナー
   担持体に担持されたトナーが静電的に飛翔して静電潜像
   を可視像化するように、トナー担持体を潜像担持体に対
   して現像ギャップをあけて配置し、該トナー担持体の導
   電面と誘電体表面がパターンをなしてトナー担持体表面
   に露出し、トナー担持体の回転方向における前記パター
   ンのピッチをＰ_１、トナー担持体の回転方向における現
   像領域幅をＤとしたとき、Ｐ_１＜Ｄを満たすように、ピ
   ッチＰ_１と幅Ｄを設定したことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 トナー担持体の直径をｒ、潜像担持体の
   直径をＲ、トナー担持体と潜像担持体の間の最小間隙で
   ある現像ギャップをｄとしたとき、 を満たす請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記誘電体をトナーの帯電極性と逆極性
   に帯電し、現像に用いられるトナーを該誘電体の表面に
   引き付けて担持させると共に、誘電体の表面と導電面を
   パターンをなしてトナー担持体表面に露出させ、前記導
   電面の幅を１_２、トナー担持体と潜像担持体の間の最小
   間隙である現像ギャップをｄとしたとき、ｄ＞１_２／２
   を満たす請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 【請求項４】 前記誘電体をトナーの帯電極性と同極性
   に帯電し、現像に用いられるトナーを導電面に引き付け
   て担持させると共に、誘電体の表面と導電面をパターン
   をなしてトナー担持体表面に露出させ、前記誘電体表面
   の幅を１ _１ 、トナー担持体と潜像担持体の間の最小間隙
   である現像ギャップをｄとしたとき、ｄ＞１ _１ ／２を満
   たす請求項１又は２に記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記誘電体をトナーの帯電極性と逆極性
   に帯電し、現像に用いられるトナーを該誘電体の表面に
   引き付けて担持させると共に、トナー担持体表面におけ
   る前記誘電体表面が占める面積率を４０乃至９５％の範
   囲に設定した請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装
   置。
6. 【請求項６】 前記誘電体をトナーの帯電極性と同極性
   に帯電し、現像に用いられるトナーを導電面に引き付け
   て担持させると共に、トナー担持体表面における導電面
   が占める面積率を４０乃至９５％の範囲に設定した請求
   項１、２又は４に記載の現像装置。
7. 【請求項７】 回転駆動されるトナー担持体の表面にト
   ナーを担持して搬送し、潜像担持体と前記トナー担持体
   が互いに対向した現像領域において、該潜像担持体に形
   成された静電潜像をトナー担持体に担持されたトナーに
   よって可視像化する現像装置において、前記トナー担持
   体として、その表面に電荷パターンが形成され、該パタ
   ーンにより形成される微小閉電界によって帯電トナーを
   吸引して該トナーを担持するトナー担持体を用い、該ト
   ナー担持体表面の移動方向における前記電荷パターンの
   ピッチをＰ _１ 、トナー担持体の軸線方向における電荷パ
   ターンのピッチをＰ _２ としたとき、Ｐ _１ ≧２Ｐ _２ を満た
   すように各ピッチＰ _１ ，Ｐ _２ を設定したことを特徴とす
   る現像装置。
8. 【請求項８】 トナー担持体表面の導電面と誘電体の表
   面の上に誘電層を積層した請求項１乃至７のいずれかに
   記載の現像装置。