JP2954649B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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にトナーを供
給し、該トナー担持体の表面に前記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
現像領域にて、トナー担持体表面の移動方向と順方向に
移動する当該潜像担持体に形成された静電潜像を、トナ
ー担持体に担持したトナーによって可視像化する現像装
置に関する。

〔従来の技術〕

潜像担持体に形成し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。

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、充分に
帯電した多量のトナーを現像領域へ搬送し、かかるトナ
ーによって潜像を可視像化する必要がある。

ところが、従来のこの種の現像装置によっては、この
要求を満足させることが容易でなく、従来よりその改善
が望まれていた。すなわち従来の一成分系現像剤を用い
た現像装置においては、トナー担持体上に付着させるこ
とのできるトナーの量は、通常0.1乃至0.3mg/cm²程度で
あるのに対し、黒トナーの場合、転写紙上に0.4乃至0.5
mg/cm²程度のトナーを付着させる必要があるため、トナ
ー量が不足する。またカラートナーを用いた場合には、
トナー担持体上に0.6乃至1.2mg/cm²程度のトナーを付着
させる必要があり、トナー量不足は一層著しくなる。

そこで従来はトナー担持体の速度を高め、その表面の
線速を潜像担持体の表面の線速の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。

ところが、この構成によるとトナー担持体表面の線速
が高まるため、トナーが飛散しやすくなるばかりか、ト
ナーに作用するストレスが高まり、これが疲労しやすく
なる。しかもトナーが経時的にトナー担持体に薄い膜状
に固着するトナーフィルミングも発生しやすくなる。ま
た、特に接触現像を行った場合には、潜像担持体の横方
向のライン像が縦方向のライン像よりも細くなり、画質
が低下する恐れを免れない。さらに、高速画像形成装置
においては、潜像担持体の速度を高める必要があるが、
このようにすると、トナー担持体の表面の線速を増々大
きなものにしなければならず、かかる画像形成装置に従
来の現像装置を採用することは困難であった。

またトナー担持体の表免の線速を潜像担持体の表面の
線速の３乃至４倍の大きな値に設定すると、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像が発生し、その画質が低
下する。この後端トナー寄り現像は、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。

そこで上述の現像を防止すべく、トナー担持体表面の
線速を潜像担持体表面の線速に近づければ、前述のよう
にトナー量不足を招き、所定濃度の可視像を得ることが
できない。のみならず、両者の線速が等しくなる程、ト
ナー担持体の回転数を落すと、潜像担持体の地肌部に地
汚れを生じ、画質が低下するなどの新たな問題も発生す
る。

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。

〔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
供することにある。

〔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、前記トナー担持体に接触しなが
ら、該トナー担持体にトナーを供給するトナー供給ロー
ラを有し、 前記トナー担持体として、誘電体の表面と、接地又は
バイアス電圧の印加された導電面とが表面に露出し、か
つ該誘電体又は導電面が、トナー担持体表面の移動方向
に対して30゜乃至60゜の角度をなして格子状に延びてい
て、前記トナー供給ローラによって誘電体を摩擦帯電さ
せることにより、該誘電体の表面と前記導電面との間に
微小閉電界を形成し、この閉電界により帯電トナーを表
面に担持するトナー担持体を用い、 該トナー担持体の表面の線速をv_d、潜像担持体の表面
の線速をv_pとしたとき、 を満たすように、各線速を設定したことを特徴とする現
像装置を提案する。

〔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。

第１図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。

第１図において、潜像担持体の一例であるベルト状の
感光体１は矢印Ａ方向に駆動され、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外添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10⁷〜10¹²Ωcm程
度である。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るが、かかるローラ５の代りにベ
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約100mm/secの表面線速（ト
ナー供給ローラの表面における移動速さ）で反時計方向
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所定の極性、本例では
感光体１の静電潜像と逆極性の正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。

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、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、均一な厚さに規制される。次いでこのトナーは感光
体１と現像ローラ５の対向した現像領域９へ搬送され、
ここで、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。

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。

現像領域９における現像ローラ表面の移動方向と、感
光体表面の移動方向は順方向である。順方向とは、第１
図から判るように現像領域９における感光体１と現像ロ
ーラ５との最接近部において両者の移動方向が実質的に
同じ向きになることを意味する。これとは逆に、現像ロ
ーラが反時計方向に回転し、感光体１が矢印Ａと反対方
向に移動するとき、或いは現像ローラ５が時計方向に、
感光体が矢印Ａ方向に移動するときは、両者の移動方向
は「逆方向」となる。このような関係は、感光体がドラ
ムより成り、或いはトナー担持体がベルトより成るとき
も同様である。

以上のように、図示した現像装置２は、回転駆動され
るトナー担持体の一例である現像ローラ５にトナー４を
供給し、該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９にて、トナー担持体表面の移動方向と順方向に移動
する潜像担持体に形成された静電潜像を、トナー担持体
に担持したトナーによって可視像化するように構成され
ている。

上述した構成自体は従来の現像装置と変りはなく、か
かる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く、このため、
現像ローラの表面の線速を感光体の表面の線速の３乃至
４倍に設定していたが、これにより先に示した各種の不
都合が発生していた。

そこで図示した現像装置においては、その現像ローラ
５が第２図乃至第４図に模式的に拡大して示したよう
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100に埋設され
た誘電体11の表面が第３図に示すように規則的に（又は
不規則に）露出し、その表面は平滑に形成されている。
溝100の平面形状、すなわち外部に露出した誘電体11の
面形状は適宜設定できるが、第３図及び第４図の例で
は、誘電体11が現像ローラ５の表面に格子状をなして延
びている。このような誘電体11、すなわち溝100のピッ
チＰは、例えば0.1乃至1.0mm、好ましくは0.2乃至0.4mm
程度に設定され、現像ローラ５の全表面積に対する、導
電面12の全面積の比率は、例えば20乃至80％、好ましく
は30乃至60％程度である。このように、現像ローラ５の
表面には誘電体11の表面と、微小面積と導電面12が混在
している。

上に例示した各数値は、後述する閉電界の電界強度を
高め、現像ローラ５上に最適な量のトナーを付着させる
ことができるようにその都度適宜選択される。

また、現像ローラ５の導電性ローラ10に対しては、必
要に応じて直流、交流、直流重畳交流、パルスなどのバ
イアス電圧を印加し、可視像の画質を高めるようにして
もよいし、また導電性ローラ10を直に接地しておくよう
に構成することも可能である。トナー供給ローラ６に対
しても同様である。

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、すなわち負極性に摩擦帯電される材質のものが選
択されている。

一方、現像装置２は、現像ローラ５より成るトナー担
持体に接触しながら、そのトナー担持体にトナーを供給
するトナー供給ローラ６を有しているが、本例のトナー
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反対の極性（負極性）に摩擦
帯電させ、かつトナーを正極性に摩擦帯電させる材料か
ら構成されている。第１図及び第２図に示した例では、
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を負極性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。

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。

第１図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
反対の負極性に帯電される。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がほぼ飽和状態まで
帯電し、その電荷量が均一となるため、残像はなくな
り、現像ローラ５が初期化される。

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、第２図に模式的に示す
ように、トナー供給ローラ６との摩擦によって正極性に
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正極
性に強く摩擦帯電され、現像ローラ５の周面に静電的に
付着する。

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との摩擦によって負極性に帯電していて、この誘電
体11に隣接して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
に、現像ローラ５の表面の誘電体11のところに選択的に
負極性の電荷が保持された状態となっていて、その電荷
による静電誘導によって現像ローラ５の他の表面部分、
すなわち導電面12が正極性に帯電する。

このため、第５図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。現像ローラ５の表面近傍には微小閉電界
（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、第５図に円
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に戻り、該ローラ５の表面の近傍に閉電界が形成
される。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。

誘電体11の表面と誘電面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、正に帯電したトナーは、
誘電体11の表面に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例えばウ
レタンよりなるドクターブレード８によって層厚を規制
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。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。

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、第５図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、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/cm²、好ましくは0.8乃至1.
2mg/cm²の多量のトナーを現像領域９に搬送できる。

本発明の理解のため、現像ローラ５の表面と、第１図
に示したドクターブレッド８を通過し、現像領域へ達す
る前の現像ローラ表面に付着したトナーの状態を撮影し
た参考写真１、２を別途物件提出書により提示する。

上述のように、本例の現像装置においては、トナー担
持体として、その表面が選択的に帯電されて第１の極性
の電荷を保持すると共に、当該電荷による静電誘導によ
って他の表面部分が第１の極性と逆極性の第２の極性に
帯電され、第１の極性の電荷と第２の極性の電荷の間に
形成された微小閉電界により、表面に帯電トナーを保持
するトナー担持体が用いられている。より一般的に示す
と、トナー担持体として、その表面に選択的に電荷を保
持せしめることにより該担持体表面の近傍に微小閉電界
を形成し、この閉電界により帯電トナーを吸引して該ト
ナーを表面に担持するトナー担持体が用いられる。

なお、第１図の例では現像領域９において接触現像を
行っているが、非接触現像方式により潜像を可視像化し
てもよい。また上述した例では、誘導体11をトナーと逆
極性に帯電させたが、トナーの帯電極性と同極性に誘電
体11を帯電させ、特に導電面12上に多量のトナーを付着
させることもできる。

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
ように現像ローラ表面の線速を速める必要がなくなる。
すなわち、現像ローラ５の表面の線速をv_d、感光体１の
表面の線速をv_pとしたとき、その比v_d/v_pを1.5以下に設
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。例えば、第１図に
示した装置において、感光体１の表面の線速を120mm/se
c、現像ローラ５の表面の線速を約170mm/secに設定する
ことができるのである。

なお、現像ローラの表面の線速v_dとは、現像領域にお
ける現像ローラ表面の接線方向の速さ、すなわちローラ
表面の移動方向の速さ（周速）である。トナー担持体が
ベルトより成るときも同様であり、現像領域における感
光体に面した側のトナー担持体表面の移動方向速さがそ
の表面の線速である。また、ベルト状の感光体１の表面
の線速v_pも、現像領域におけるトナー担持体に面した側
の感光体表面の移動方向速さであり、感光体がドラムよ
り成るときも同様であって、現像領域における感光体表
面の接線方向の速さ、すなわちその周速が感光体の表面
の線速である。

以上のように、従来はv_d/v_pを３乃至４程度に設定し
なければならなかったが、本例の構成ではこの比の値を
1.5以下に抑えることができる。

v_d/v_pを上述のように設定することにより、従来発生
していた各種の欠点、例えばトナーの飛散、トナーの早
期の疲労、現像ローラ上へのトナーフィルミング、横ラ
イン像の細化現像などを防止でき、かつ高速画像形成装
置にも支障なく本例の現像装置を採用することが可能と
なる。

なお、実験によると、v_d/v_pを1.5まで下げずに、これ
を2.5以下に設定すれば、上述のトナー飛散などの不具
合を防止できることが判明しているが、本例のようにv_d
/v_pを1.5以下に設定すると、先に説明した後端トナー寄
り現象の発生も次に説明するように実質的に阻止するこ
とができる。

第８図は可視像Ｉの後端部に幅ａで形成されたトナー
寄りを示し、この部分の画像濃度は他の画像部分の濃度
よりも高くなっている。第９図は縦軸に後端トナー寄り
の幅ａをとり、横軸にv_d/v_pをとって、両者の関係の一
例を示したグラフである。後端トナー寄りの幅ａは、一
般に0.5mm以下であれば、これを目視距離で観察したと
き目立たず、看者に後端トナー寄りを意識させることは
ない。そして第９図から判るようにv_d/v_pが1.5より大で
あると、幅ａは0.5mmより大きくなり、後端トナー寄り
が顕著となるが、v_d/v_pが1.5以下であると、幅ａは0.5m
m以下となり、後端トナー寄りは問題とならず、v_d/v_pを
１にすれば後端トナー寄り現象を完全に阻止できる。

上述のようにv_d/v_pを1.5以下に設定でき、この値を例
えば１、すなわちv_d＝v_pに設定しても現像領域における
トナー不足を阻止でき、可視像の濃度低下を防止でき
る。

ところが、両線速v_dとv_pを等しくすると次のような問
題が発生する。

図示した実施例では、前述のように現像ローラ５の誘
電体11の表面に多量のトナーが付着する。誘電体11とト
ナー４を同極性に帯電させたときは導電面12にトナーが
多量に付着する。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いのである。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。

このような不具合は、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、生じ難くなる
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加工
によって溝100が形成し、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、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表われるため、現像ロ
ーラ５と感光体１の表面の線速比v_d/v_pを１に設定する
と、可視像の画像面に、極く微小ではあるがローレット
加工のパターンがそのまま「むら」として現われてしま
うのである。このように、誘電体11の表面や誘電面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。

またv_dとv_pを等しくすると、感光体１上の地肌に地汚
れが発生しやすくなる。すなわち、現像ローラ５の表面
の線速v_dを感光体１の表面の線速v_pよりも大きくする
と、現像ローラ５上のトナーが感光体１の地肌部に対し
てスキャベンジング作用を及ぼし、これにより地汚れが
低減するのであるが、v_dとv_pを等しくすると、スキャベ
ンジング効果を期待できず、地汚れが発生しやすくな
る。

そこで本例の現像装置では、現像ローラ５と感光体１
の表面の線速v_d、v_pの比v_d/v_pを1.2以上、好ましくは1.
3以上に設定した。

このようにv_dをv_pよりも大きくすれば、現像領域９に
おいて、現像ローラ表面の誘導体11と導電面12が感光体
１に対して等速で対向することはなくなり、両者間に相
対速度ができるので、誘電体11や導電面12のパターンが
可視像に「むら」ないしは「あと」として現われる不具
合を阻止できる。

またv_d/v_p≧1.2とすることにより、感光体11の地肌部
に対するスキャベンジング効果が発揮され、地肌汚れを
抑制することができる。第10図は縦軸に地汚れランクを
とり、横軸にv_d/v_pの値をとって示したグラフであり、
ランクが３以上であれば明視距離で画像を見たとき、地
汚れは目立たず、実用上問題はない。このグラフからも
判るように、v_d/v_pを1.2以上、特に1.3以上に設定すれ
ば地汚れの問題は生じない。

結局、第１図に示した現像装置においては、現像領域
９で順方向に移動する現像ローラ５より成るトナー担持
体の表面の線速をv_d、感光体１より成る潜像担持体の表
面の線速をv_pとたとき、 好ましくは を満たすように、各線速が設定され、これによって、ト
ナーが黒トナーであるときも、またカラートナーである
ときも、トナー飛散やトナーフィルミング、或いは後端
トナー寄りなどの発生を抑えつつ、地汚れのない所定濃
度の高品質な可視像を得ることができる。感光体がドラ
ム状に形成され、またトナー担持体がベルトにより構成
されているときも、その線速比v_d/v_pは上述したところ
と同じく設定される。

ところで、現像ローラ表面に現われる誘電体表面ない
しは導電面の形状は前にも説明したように適宜設定でき
るが、誘電体11が第３図に示した如く現像ローラ５の周
方向（ローラ５の表面の移動方向Ｙ）に対して30゜乃至
60゜、好ましくは45゜の角度θをもって延びる格子状に
すると、誘電体11の表面に付着したトナーが、現像領域
９において現像ローラ５の軸線方向に亘って均一になら
された状態で存在することになるので、誘電体11や誘電
面12のパターンに対応した「むら」が可視像の画像面中
に現われる不具合をより確実に防止できる。

導電面が現像ローラの表面に格子状に延びるように現
われ、すなわち第３図における導電面12と誘電体11を入
れ換えて、主として導電面12の方にトナーを多量に付着
させるようにしたときも、格子状の導電面の延びる方向
と、現像ローラの移動方向のなす角度θを30゜乃至60゜
に設定することによって、上述したところと同じ利点が
得られる。

上述のように、トナー担持体として、誘電体の表面
と、接地又はバイアス電圧の印加された導電面とが表面
に露出し、かつ該誘電体又は導電面が、トナー担持体表
面の移動方向に対して30゜乃至60゜の角度をなして格子
状に延びていて、前述のトナー供給ローラによって誘電
体を摩擦帯電させることにより、該誘電体の表面と前記
導電面との間に微小閉電界を形成し、この閉電界により
帯電トナーを表面に担持するトナー担持体が用いられて
いる。

上述のような現像ローラ５を含む現像装置のより具体
的な例を以下に示す。

（Ｉ）現像ローラ 第６図に示した現像ローラ５の径D1は25.4mmで、その
表面にローレット加工により溝100が形成され、該溝100
のピッチは0.4mm、深さD2（第４図）は0.1mm、溝幅W1
（第３図）は0.15mmで、格子状に延びる溝100、ないし
は誘電体11の現像ローラ移動方向Ｙに対する角度θは45
゜である。なお、第３図及び第５図における符号Ｘは現
像ローラ５の軸線方向を示している。

現像ローラ表面に露出した誘電体11の面積比率は61
％、導電面は39％。導電面12の幅は0.15mmである。

（II）トナー供給ローラの発泡体 材料は発泡ポリウレタンカーボン処理したもので、そ
の外径は14mmであり、感光体１に対する食い込み量は1m
mである。そして発泡体15の表面抵抗10⁷Ωである。

（III）ドクターブレード 厚さ0.1mmの燐青銅より成る弾性部材に、弗素系樹脂P
TFEシート（PTFE樹脂テープ200μ：ニチヤス（株）製）
を固定。

（IV）現像ローラへAC500V（P/P）、250Hz、DC−250V重
畳の電圧を印加。トナー供給部材へDC−250Vの電圧印
加。

（Ｖ）感光体 OPC感光体。

（VI）トナー 非磁性スチレンアクリル系プラス帯電トナー。極性制
御剤ニグロシン、外添剤SiO₂微粉末0.5wt％。

次に現像ローラ５の作製方法について簡単に説明す
る。

（Ｉ）先ず第７図（ａ）に示すように表面に角溝加工し
た金属ローラ（導電性ローラ10）を作る。格子状の角溝
100は角溝ローレット加工で形成し、例えばそのピッチ
を0.2乃至1.0mm、深さＤを0.1乃至0.5mmとし、現像ロー
ラの周方向に対して30゜乃至60゜、特に45゜の角度で延
ばす。

（II）次に第７図（ｂ）に示す如く、例えば弗素系樹脂
（旭硝子製ルミフロンLF200など）の誘電体11を、角溝1
00を形成したローラ10の表面にコーティングし、100℃
で約30分乾燥する。塗布厚みは溝100が完全に埋まる状
態にする。

（III）さらに第７図（ｃ）に示す如くローラの表面を
切削又は研磨加工して、導電面12と誘電体11の表面を混
在状態で露出させ、導電面12の面積が例えば20乃至80％
となるようにする。このようにして表面がほぼ平滑な現
像ローラ５が完成する。

なお、ベルト状のトナー担持体の場合には、第７図
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した導電性ローラ10の代り
に導電性のシートよりなる基体を用い、その表面に溝を
形成し、ここに誘電体を埋設固定すればよく、その製造
方法は第７図に示したところと実質的に異なるところは
ない。

他の各種の方法によっても、誘電体と導電面が表面に
露出した各種形態のトナー担持体を構成できることは明
らかである。

なお第７図（ｃ）に示した如く製作した現像ローラ５
の誘電体11及び導電面12上にさらに所定厚みの誘電層を
積層してもよい。このような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、現像ローラの
溝100に対応して相違し、その静電容量が異なることに
なる。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。このように、トナー担持体として、前
述の表面上に、さらに誘電層が積層され、該誘電層を帯
電させることにより、表面近傍に微小閉電界を形成する
トナー担持体を用いることにより、現像ローラに交流又
は交流に直流を重畳したバイアス電圧を印加したとき
も、現像ローラ５と感光体１との間の電荷のリークを防
止でき、リークによる静電潜像の乱れを防止できる。ベ
ルト状のトナー担持体についても同様に構成できる。

また第１図および第２図に示した実施例では、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
せることにより、トナー担持体表面の近傍に微小電界を
形成し、潜像の可視像化に用いられるトナーを閉電界に
よってトナー担持体に付着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。

次に、参考としてトナーと現像装置の主要部材の材質
をさらに追加的に例示する。

トナーとしては、一般にポリエステル、BMA、ポリス
チレン、エポキシ、フェノールなどの樹脂が基本とな
り、トナーに内添又は外添する極性制御剤によりその帯
電極性及び帯電量を制御できる。なお、外添とは極性制
御剤などの補助剤をトナー粒子と混合することであり、
内添とは各トナー粒子自体に練り込んだ状態で一体化す
ることである。

また現像装置の各部材も、トナーの帯電極性、トナー
との離型性、耐久性などを考慮して、例えば次に例示す
る如きものが適宜使用される。

以上、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例示したが、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。

〔発明の効果〕

請求項１に記載の発明によれば、従来のようにトナー
担持体を高速で回転させることなく、充分に帯電した多
量のトナーを現像領域へ搬送でき、所望する濃度の可視
像を形成できると共に、トナー飛散や後端トナー寄りな
どの、トナー担持体を高速回転させることに伴う欠点を
抑え、しかも可視像の画像面中にむらができる不具合
と、地汚れの発生を効果的に抑制することができる。し
かも、誘電体又は導電面が、トナー担持体表面の移動方
向に対して30゜乃至60゜の角度をなして格子状に延びて
いるので、トナー担持体を低コストで製作でき、かつ可
視像の画像面中にむらができる不具合をより一層効果的
に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像装置の一例を示す概略断面図、第２図は現
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、第３図は現像ローラ表面の拡大平面図、第
４図は第３図のIV−IV線拡大断面図、第５図は現像ロー
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、第６図は現像ローラの斜視図であって、その
溝の一部を拡大して模式的に示した図、第７図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は現像ローラの製造方法の一例を示す模
式拡大断面図、第８図は後端トナー寄りを説明する図、
第９図は現像ローラ及び感光体の線速比と、後端トナー
寄りの関係の一例を示すグラフ、第10図は地汚れと、現
像ローラ及び感光体の線速比との関係の一例を示すグラ
フである。 ２……現像装置、４……トナー、６……トナー供給ロー
ラ、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 古田 秀哉 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 木村 則幸 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55−62409（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−54150（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/09

Claims (1)

(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にトナーを供
   給し、該トナー担持体の表面に前記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
   現像領域にて、トナー担持体表面の移動方向と順方向に
   移動する当該潜像担持体に形成された静電潜像を、トナ
   ー担持体に担持したトナーによって可視像化する現像装
   置において、 前記トナー担持体に接触しながら、該トナー担持体にト
   ナーを供給するトナー供給ローラを有し、 前記トナー担持体として、誘電体の表面と、接地又はバ
   イアス電圧の印加された導電面とが表面に露出し、かつ
   該誘電体又は導電面が、トナー担持体表面の移動方向に
   対して30゜乃至60゜の角度をなして格子状に延びてい
   て、前記トナー供給ローラによって誘電体を摩擦帯電さ
   せることにより、該誘電体の表面と前記導電面との間に
   微小閉電界を形成し、この閉電界により帯電トナーを表
   面に担持するトナー担持体を用い、 該トナー担持体の表面の線速をv_d、潜像担持体の表面の
   線速をv_pとしたとき、 を満たすように、各線速を設定したことを特徴とする現
   像装置。