JP3006903B2 - 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、電子写真複写機、プリ
ンタあるいはファクシミリ等の画像形成装置に採用され
る現像装置に係り、詳しくは現像剤を現像剤担持体上に
担持し、静電潜像担持体と対向する現像部に搬送して現
像を行う現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の現像装置としては、表面に現像
剤の薄層を形成した現像剤担持体と静電潜像他事体と
を、現像部において対向させ、この現像部に現像剤担持
体上の現像剤を静電潜像担持体へ転移させうるような電
界を形成して、静電潜像担持体上の静電潜像を現像する
ものが知られている。そして、この現像装置においては
現像剤担持体から静電潜像担持体に現像剤が転移するた
めの閾値があり、この閾値を超える表面電位を有する画
像部には現像剤付着が生じるが、逆に閾値以下の表面電
位を有する画像部には殆ど現像剤が生じないので、所謂
γの立った階調性の悪い画像になるという不具合があ
る。

【０００３】しかし、この不具合は現像部に比較的周波
の交互電界を形成することによって解決できることが知
られている（例えば、特公昭６４ー１０１３号公報）。
ところが、単に現像部に低周波の交互電界を印加するだ
けでは交互電界の条件を、階調性を向上させ得るものに
すると画像濃度が低下し、逆に交互電界の条件を、画像
濃度を上げるものにすると画像の線部が太ってしまうと
いう問題点があった。

【０００４】また、この種の現像方法においては特に現
像剤として非磁性トナーを使用すると、トナーの往復運
動を生じさせた際、トナーがパウダークラウド化して画
像濃度の低下が著しいという問題点もあった（例えば、
特公平２ー１４７０６号公報参照）。

【０００５】ところで、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
に帯電したトナーを必要量現像部へ搬送し、かかるトナ
ーによって潜像を可視像化する必要がある。

【０００６】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、この改善
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、トナー担持体上に担持されて現
像部へ搬送されるトナーの量は、通常０．１ないし０．
３ｍｇ／ｃｍ²程度であるのに対し、黒トナーの場合、
転写紙上に例えば０．４ないし０．５ｍｇ／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
上に例えば０．６ないし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。

【０００７】そこで従来はトナー担持体の速度を高め、
その周速を潜像担持体の表面の周速担持体の表面の周速
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。

【０００８】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色違
いとなって現れるため、カラー現像の場合は特に大きな
問題となる。

【０００９】そこで、上述の現像を防止すべく、トナー
担持体表面の周速を潜像担持体表面の周速を潜像担持体
表面の周速に近付けなければ、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。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。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の有
するこのような問題点に鑑みなされたのであり、その目
的とするところは、階調性を維持しつつトナー量を増大
して画像濃度を向上させ、これにより、高画質の画像を
得ることを可能とするその装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の構成は、現像剤を現像剤担持体上に担持
し、その担持した現像剤の層厚を層厚規制手段によって
規制後、静電潜像を担持する静電潜像担持体と対向する
現像部に搬送し、該現像部にバイアスを印加して現像を
行う現像装置において、前記現像剤担持体が、導電体基
体と、該基体上に設けた１０ ^３ Ω・ｃｍ〜１０ ^６ Ω・ｃ
ｍの抵抗を有する導電性材料に絶縁性粒子を分散してな
る表面層とを備え、前記現像部にバイアスを印加するバ
イアス印加手段が、最大出力が１．０ｍＡである電源回
路を有し、前記現像剤担持体上の前記現像剤の搬送方向
における前記層厚規制手段の上流側に前記現像剤担持体
の表面層を摩擦帯電する部材を配設し、前記現像剤担持
体の表面の絶縁性粒子部を現像剤の極性と逆極性または
同極性に摩擦帯電することにより前記現像剤担持体の表
面に多数の微小電界を形成することを特徴とするもので
ある。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、現像剤担持体が表面に多数
の微小電界を形成するので多量の現像剤を現像部に搬送
でき、また現像剤担持体が１０³Ω・ｃｍ〜１０⁶Ω・ｃ
ｍの抵抗を有する導電性材料に絶縁性粒子分散してなる
表面層を有していてもバイアス印加手段が最大出力１．
０ｍＡであるので、バイアスのリークが発生することを
防止できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明に係る現像装置の一実施例
の全体図を示す図である。現像装置２のケーシングには
静電潜像担持体としての感光体ドラム３に対向する部分
に現像用の開口が設けられており、現像剤担持体として
の現像ローラ１はこの開口を介して感光体ドラム３に所
定間隙を保持してケーシング内に回転可能に設けられて
いる。現像ローラ１の周囲には該ローラ１に担持搬送さ
れるトナー層の層厚を規制する手段としてのブレード部
材４がローラ１の上方に弾発的に圧接するように設けら
れており、これによりケーシング内に形成されたトナー
タンク５からアジテータ６及び摩擦帯電する部材である
トナー供給ローラ８の回転８の回転にともない供給され
たトナー７を層厚規制するようにされている。このブレ
ード部材４に代え、規制ローラや規制ベルトを用いても
よい。アジテータ６は矢印で示す時計方向に回転し、そ
の先端部分の抵抗でトナー７を撹拌するとともに図にお
いて左方に移動させる。

【００１４】上記のトナー供給ローラ８は、ウレタンゴ
ムを発砲させて作られたスポンジ材料や、ポリエステ
ル、４弗化エチレン樹脂等を繊維にしてブラシ上にした
ものによリ構成される。このトナー供給ローラ８はアジ
テータ６により搬送されてきたトナー７を現像ローラ１
の表面に順方向あるいは逆方向にこすり付けて供給する
と共に、現像に使用されずに現像ローラ１上に残って戻
ってきたトナー７を掻き落す作用をするものである。

【００１５】トナー供給ローラ８により現像ローラ１の
表面に供給されたトナー７は、トナー供給８または現像
ローラ１との相互摩擦により発生する摩擦帯電作用によ
りトナー７自体も帯電して現像ローラ１の表面に静電的
に担持される。かくして現像ローラ１に担持搬送される
トナー７は、現像ローラ１の上方に弾発的に圧接するブ
レード部材４により層厚規制され、感光体ドラム３と現
像ローラ１とが対向する現像部に搬送される。ブレード
部材４は、弾性を有する板バネにウレタンゴム等のトナ
ー帯電性能を有する材料を貼り合わせて製作しても、あ
るいは弾性を有する部材をそのまま用いても良い。ブレ
ード部材４は、現像ローラ１の回転方向にたいして図に
示すごとくトレーリング方向に設けても良いし、逆方向
のリーディング方向に設けても良い。

【００１６】現像ローラ１及びトナー供給ローラ８に
は、電源回路を有する現像バイアス印加手段９が接続さ
れている。また、ブレード部材４にバイアス印加手段９
を接続しても良い。感光体ドラム３上に形成された静電
潜像の現像は、現像ローラ１にバイアス電圧印加の下に
静電潜像に応じて所要のトナー７を現像ローラ１から静
電潜像に応じて所要量のトナー７を現像トナー１から静
電潜像に転移させることにより行われる。現像ローラ１
は感光体ドラム３と実質に接触しない位置関係として３
０〜５００μｍ、好ましくは５０〜２５０μｍの間隙を
保持して配置されている。その結果、現像ローラ１を感
光体ドラム３に接触させて静電潜像を現像するときのよ
うな過大な負荷を必要としなくなり、駆動モータを小型
のものにすることが可能とになる。

【００１７】現像バイアス印加手段９の電源回路には、
図示していないが、バイアス電圧を印加する電源と、該
電源と現像ローラ１間に挿入した例えば抵抗よりなる最
大電流制限手段とを備えている。そして、最大電流制限
手段によって電源回路の最大出力１．０ｍＡになるよう
に制限している。また、現像バイアス印加手段９による
現像バイアスとしては、直流電界に加えて交流電界を組
み合わせて用いることができる。交流電界としては、例
えば矩形波のパルス電界を、低周波である２５０〜２０
００Ｈｚ、好ましくは５００〜１５００Ｈｚの範囲に設
定すると共に、その高電圧部の時間と低電圧部の時間と
の１サイクルの時間に対する比率を異なる比率とした波
形にして用いると、低電圧部分のシャープ性も良く、高
電圧部分の画像濃度が高く、しかも地肌汚れの少ない優
れた現像画像を得ることができる。上記の高電圧部の時
間と低電圧部の時間との比率（デューティー比という）
としては、静電潜像の極性とトナー７の極性によってそ
の最高比率が異なるが、例えば負の静電潜像を負極性ト
ナー７で反転現像する場合、高電圧部（−１００Ｖ以
上）の時間と低電圧部（−８００Ｖ以下）の時間との比
率を５〜１８：２〜８とすれば良い。正規現像の際は、
概ねこの比率を逆転して用いれば同様の低電位部分のシ
ャープ性も良く、高電位部分の画像濃度が高く、しかも
地肌汚れの少ない優れた現像画像を得ることができる。

【００１８】本発明の現像ローラ１は、導電性基体であ
る金属ローラ１０上に絶縁性粒子１２を分散した導電性
材料１１からなる表面層が形成されているという構成に
なっている。この場合、導電性材料１１としては、１０
³Ω・ｃｍ〜１０⁶Ω・ｃｍのものが使用できる。具体的
に言うと、有機ポリマー類に導電性付与剤を添加したも
のが上げられる。この場合、有機ポリマー類としては樹
脂材料（プラストマー）とゴム材料（エラストマー）が
あり、その具体例として以下のものが挙げられる。

【００１９】ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、
ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸
ビニル、ポリビニルホルマールなどのビニル系樹脂；ポ
リスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ア
クリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などの
ポリスチレン系樹脂；ポリエチレン、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体などのポリエチレン系樹脂；ポリメチルメ
タクリレート、ポリメチルメタクリレート−スチレン共
重合体などのアクリル系樹脂；その他ポリアセタール、
ポリアミド。セルロース、ポリカーボネート、フェノキ
シ樹脂、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリウレタン。フ
ェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などのプ
ラストマー材料。

【００２０】スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブ
タジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ニト
リル−プタジエンゴム（ＮＢＲ）、ニトリル−イソプレ
ンゴム（ＮＩＲ）、ニトリル−イソプレンゴム（ＮＩ
Ｒ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム；
ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンープロピレンゴム（Ｅ
ＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（Ｃ
ＳＭ）などのオレフィン系ゴム；エピクロルヒドリンゴ
ム（ＣＨＲ、ＣＨＣ）などのエーテル系ゴム；その他シ
リコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴ
ム更にはスチレン系、オレフィン系、ポリ塩化ビニル
系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ
素系、塩素化ポリエチレン系などの熱可塑性エラストマ
ーなどのエラストマー材料。

【００２１】また、導電性付与剤としては、Ｎｉ、Ｃｕ
などの金属粉；ファーネスブラック、ランプブラック、
サーマルブラック、アセチレンブラック、チャンネルブ
ラックなどのカーボンブラック；酸化スズ、酸化亜鉛、
酸化モリブデン、酸化アンチモン、チタン酸カリなどの
導電性酸化物；酸化チタン、雲母等にめっきを施した無
電界めっき物；グラファイト、金属繊維、炭素繊維など
の無機系充填剤や界面活性剤などが挙げられる。

【００２２】更に、ポリエチレンオキサイドやポリシロ
キサンなどのポリマーマトリックスに金属イオンを配位
させた有機イオン伝導体なども用いることができる。

【００２３】なお、導電性材料１１として前記有機ポリ
マー類中、エラストマーを用いた場合には、現像ローラ
１の表面層が弾性を有するものとなり、接触現像装置の
場合には剛性のドラム状感光体との当接が容易になっ
て、接触現像が非常に容易になるので、導電性エラスト
マーの使用は特に好ましい。

【００２４】一方、絶縁性粒子１２の材料としては、１
０¹³Ω・ｃｍ以上のものが使用される。また、その平均
粒径としては、５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上が
良い。５μｍ未満では、マイクロフィルドが形成しがた
く、安定してトナーの付着や帯電が得られない。なお、
定形、不定形を問わない。

【００２５】これらの具体的な材料としては、アルミ
ナ、ベリリア、マグネシア、窒化けい素、窒化ほう素、
ムライト、ステアタイト、フォルステライト、ジルコ
ン、コージェライトなどの無機粒子や、エポキシ樹脂、
フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン
樹脂、ポリエチレン樹脂などの有機粒子が挙げられる。

【００２６】なお、導電性材料１１として前記導電性エ
ラストマーを使用した場合には、更にその低硬度を促進
するために、絶縁性粒子１２としてエラストマーを用い
ることが好ましい。この場合のエラストマーとしては、
導電性エラストマーに用いるエラストマーとして例示さ
れたと同様の材料が使用される。絶縁性エラストマー粒
子を製造するには、エラストマーをドライアイスなどで
凍結した後、粉砕し粉末化する方法、グラインダーにか
けて粉砕し粉末化する方法、界面活性剤などを用いて水
性エマルジョンを形成した後、硬化する方法など、公知
の方法が採用される。

【００２７】なお、導電性材料１１や絶縁性粒子１２に
使用するエラストマーとしては、低硬度、耐環境性、離
型性などの点から、特にシリコーンゴムが好ましい。

【００２８】導電性材料１１に対する絶縁性粒子１２の
添加量は、導電性材料１００重量部に対して、１０〜２
００重量部の範囲で適宜選択される。現像ローラ１の表
面絶縁部の面積は、２０〜６０％の範囲が好ましく、該
ローラ作製後この範囲内になるように、絶縁性粒子添加
量を適宜調節する。

【００２９】次に、本発明に用いる現像ローラ１の作製
方法について説明する。図２に現像剤ローラ１の表面の
代表的な構成例（表面の拡大部分断面図）を示す。図２
に示される表面を有する現像ローラ１は、前記の導電性
材料１１に前記の絶縁性の粒子１２を、ボールミル、練
り込みなど通常の分散方法に基づいて添加した後、該混
合材料を射出性成型、押出し成型、スプレーコーテイン
グ、ディッピングなどの工法により、ＳＵＳ、鉄、Ａｌ
などの金属ローラに代表される導電性基体上に形成し、
その後表面が平滑になるように研磨を施すことによって
作成された例である。なお、導電性材料１２と金属ロー
ラ１０との接着性を向上するために、プライマーを使用
することも可能であり、この場合、プライマーは導電性
であることが好ましい。

【００３０】以下、現像ローラ１を実例を用いて更に詳
細に説明する。なお、部は重量部を示す。 現像ローラの実例１ 導電性塗料 １００部 （商品名ＥＩｅｃｔｒｏｄａｇ４４０；日本アチソン社製） （固形分７０％；Ｎｉ粒子含有アクリル樹脂） アクリル樹脂粒子 ５０部 （平均粒径 ８０μｍ） 希釈剤 ２００部 （商品名ＳＢ−１；日本アチソン社製） 上記処方の塗工液を、ＳＵＳ製金属ローラにスプレーコ
ーティングにより塗工し、８０℃／１時間乾燥後、研磨
して、膜厚１００μｍの現像ローラ１を作製した。

【００３１】現像ローラの実例２ シリコーン樹脂 １００部 （商品名ＳＲ−２４１１；トーレ・シリコーン社製） ケッチェンブラツクＥＣ １０部 （アクゾシミー社製） 上記処方により、７２時間ボールミリングを行い、カーボンブラックマスター バッチを製造した。 マスターバッチ １００部 シリコーン樹脂 １００部 （商品名ＳＲ−２４１１；トーレ・シリコーン社製） 絶縁性シリコーン粒子 ５０部 （商品名トレフィルＲ−９０１；トーレ・ダウコーニング・シリコーン社製 ） （平均粒径１０μｍ） トルエン １００部 上記処方の塗工液を用いて、実例１と同様にして現像ロ
ーラ１を作成した。

【００３２】現像ローラの実例３ メチルビニルシロキサン生ガム １００部 フルオロシロキサン生ガム １００部 乾式シリカ （商品名Ｒ−９７２；日本アエロジル社製） ３０部 フッ素系界面活性剤 （商品名ＤＳ−４０１；ダイキン工業社製） ２部 絶縁性シリコーン粒子 １００部 （商品名Ｅ−５０１；トーレ・ダウコーニング・シリコーン社製） （平均粒系１０μｍ） 上記混合物を２本ロールで混練した後、混合物１００部
に対し架橋剤（２，４−ジメチル−２，４−ジーターシ
ャリーブチルペルオキシヘキサン；商品名ＲＣ−４：ト
ーレ・シリコーン社製）１．５部を添加し、成型用コン
パウンドを調製した。

【００３３】予め導電プライマー（商品名ＤＹ３９−０
１１；トーレ・シリコーン社製）が塗布されたＳＵＳ製
金属ローラ上に、上記処方の成型用コンパウンドを塗布
し、一次加硫：１７０℃／１０分、１２０ｋｇｆ／ｃｍ
²、二次加硫：２００℃／４時間の条件下でプレス成型
して表面層を形成した後、研磨して、現像ローラ１を作
成した。

【００３４】現像ローラの実例４ 実例３で用いた絶縁性シリコーン粒子の代りに、絶縁性
シリコーンラバー粒子（商品名トレフィルＥ−８５０；
トーレ・シリコーン社製）を用いた以外は、実例３と同
様にして現像ローラ１を作成した。

【００３５】評価 実例１及び２で得られた現像ローラ１を図１に示される
現像装置に装着し、その帯電量及びトナーの付着量を測
定した。それらの結果を表１に示す。

【００３６】なお、上記現像装置において、トナー薄層
化ブレードはウレタンゴム製のものを、トナー供給ロー
ラは導電性ウレタンスポンジ製のものを、トナーは正帯
電トナーを、感光体は支持体に有機電荷発生層と有機電
荷移動層とを順次設けてなるベルト状感光体を、装填し
た。

【００３７】

【表１】

【００３８】第１表の結果から、実例１及び２によって
作製された現像ローラは、安定したトナー付着量とトナ
ー帯電量を得ることができることが分かる。

【００３９】続いて、実例３及び４でえられた現像ロー
ラについて、前記現像装置を使用し、ただ感光体として
ドラムＯＰＣを装着して、同様にトナーの帯電量及びト
ナーの付着量を測定した。それらの結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】 表２の結果から、実例３及び４によって
作製された現像ローラは、安定したトナー付着量とトナ
ー帯電量を得ることができる上に、ドラム感光体を使用
し接触現像装置に容易に使用できることが分かる。

【００４２】現像ローラ１の構造をこのようにすること
によって、トナー供給ローラ８でトナー７を現像ローラ
にこすり付けるときに生ずる摩擦帯電作用によりトナー
ー７を帯電し現像ローラ１の表面に充分な量のトナー７
を担持することが出来る。

【００４３】この点について更に詳述する。図２及び図
３において、現像ローラ１表面におけるの絶縁粒子１２
の面を絶縁性領域面２２とし、導電性材料１１の面を導
電性領域面２１とする。絶縁性領域面２２は、トナー供
給ローラ８との摩擦によってトナー７の帯電極性と反対
の正極性に帯電される。一方、トナー供給ローラ８の周
囲に接触しながら現像ローラ１に運ばれるトナー７は、
トナー供給ローラ８との摩擦によって負極性に摩擦帯電
され、現像ローラ１に供給されるが、この時この現像ロ
ーラ１、特にその絶縁性領域面２２との摩擦により更に
負極性に強く摩擦帯電され、現像ローラ１の周囲に静電
的に付着する。

【００４４】この時、現像ローラ１の絶縁性領域面２２
は正極性に摩擦帯電していて、各絶縁性領域面２２に接
して導電性領域面２１が存在するので、現像ローラ１の
表面は、多数の絶縁性領域面２２のところだけに選択的
に正極性の電荷が付与された状態となっている。これに
より図２に示すように、正に帯電した各絶縁性領域面２
２とそれに接した導電性領域面２１との間に閉電界が形
成され、現像ローラ１の表面の近傍には無数の微小閉電
界（マイクロフィールド）が形成される。即ち、電界の
状態を示す電気力線を考えた場合、現像ローラ１の表面
近傍の空間には、図３に円弧状の多数の線で表したよう
に現像１から出て同一の現像ローラに戻る電気力線が形
成され、各絶縁性領域面２２と導電性領域面２１との間
に閉電界が形成されるのである。

【００４５】各絶縁性領域面２２の面積は前述のように
微小であるため、各閉電界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、負に帯電したトナーは絶縁性領域面２２に
特に強く引かれ、該ローラ１上に多量に離れがたい状態
で保持される。従って、現像ローラ１の周囲と感光体ド
ラム１の周速とを１：１に近づけられる。

【００４６】しかも、現像ローラ１に保持されたトナー
７がブレード部材４によって層厚を規制されるとき、帯
電に充分なトナー７は微小閉電界によって現像ローラ１
の表面に強く保持されるが、帯電量の小さなトナー７は
ブレード部材４との接触圧によって除去され、結局、帯
電量大なるトナー７、例えば、５ないし２０（好ましく
は１０ないし１５）μＣ／ｇ程度に帯電されたトナー７
だけが現像部へ運ばれる。

【００４７】次に、本発明により具体例について説明す
る。この具体例は、感光体ドラム３としてのＯＰＣを用
い、地肌部の表面電位を−９００Ｖ、露光部の電位を−
１００Ｖとして、図２に示す表面形状を備えた現像ロー
ラ１を感光体ドラム３の表面と１００μｍの間隙をおい
て対向配置して反転現像を行ったものである。この現像
ローラ１の表面の絶縁性領域面２２は、トナー供給ロー
ラ８でこすられて接地を基準とした電位が＋２００Ｖに
なる量の電荷を保持し、これにより、負極性に帯電した
トナー７を約１．０〜１．２ｍｇ／ｃｍ²担持した。そ
して、この現像ローラ１に現像バイアス印加手段９でピ
ーク・ツウ・ピーク１０００Ｖ、最高電位ＯＶ、電流２
０μＡ、周波数５００Ｈｚ、デューテイー比３０％の矩
形のパルス電圧を印加した。

【００４８】図４は設置を基準とした現像ローラ１の表
面電位の時間変化を示したものであり、（ａ）は絶縁性
領域面２２の表面電位、（ｂ）は導電性領域面２１の表
面電位について示している。これらの図中には、感光体
ドラム３表面の地肌部の表面電位のレベル−９００Ｖ及
び露光部の表面電位のレベル−１００Ｖを水平線として
それぞれ示している。図４（ａ）中の絶縁性領域面２２
の表面電位の時間的変化を示す矩形連続線から判るよう
に、絶縁性領域面２２の表面電位は、その保持した電荷
＋２００Ｖにより現像バイアス印加手段９による印加電
圧が＋２００Ｖだけ偏倚された電位になる。一方、導電
性領域面２１の表面電位は図４（ｂ）から判るように保
持電荷がないため、現像バイアス印加手段９による印加
電圧そのものになる。

【００４９】次に以上のように現像ローラ１の表面電位
が変化する場合における現像ローラ１と感光体ドラム３
との間の電界について説明する。この電界は、現像ロー
ラ１の絶縁性領域面２２上または導電性領域面２１上と
の何れかであるかによって、更にそれぞれの導電性領域
面２１、絶縁性領域面２２に対向する感光体ドラム３の
部分が画像部と地肌部との何れのの部分であるかによっ
て異なる。

【００５０】図５は、これらのうち図４（ｂ）に示すよ
うな表面電位の時間的変化を生じる導電性領域面２１上
の電界を説明するためのものであり、そのうち（ａ）は
この領域面２１が感光体ドラム３の画像部（露光部）に
対向している場合における両者間の電位差の時間的変化
を示し、（ｂ）は導電性領域面２１が感光体ドラム３の
非画像部（未露光部９に対向している場合の両者間の電
位差の時間的変化を示す。一方、図６は図４（ａ）に示
すような表面電位の時間的変化を生ずる絶縁性領域面２
２上の電界を説明するためのものであり、そのうち
（ａ）は絶縁性領域面２２が感光体ドラム３の画像部
（露光部）に対向している場合の両者間の電位差の時間
的変化を示し、（ｂ）は絶縁性領域面２２が感光体ドラ
ム３の非画像部（未露光部）に対向している場合の両者
間の電位差の時間的変化を示す。

【００５１】これらの図においては、電界が現像ローラ
２０または感光体ドラム３の表面に担持されたトナー７
に静電気力を及ぼすことから、この静電気力の方向を区
別するためにトナー７が感光体ドラム３に向かう方向の
電界に対応する電位差を正、現像ローラ１に向かう方向
の電界に対応する電位差を負として表している。また、
現像ローラ１上のトナー７が感光体ドラム３へ転移する
電位差の閾値＋１００Ｖのレベルと、感光体ドラム３上
のトナー７が現像ローラ１の方へ転移する電界の閾値−
１００Ｖのレベルとをそれぞれ水平線で示し、且つ、こ
の閾値を越えてトナー７の転移に寄与する電界に対応す
る電位差の部分を斜線で表している。なお、閾値＋１０
０Ｖ及び−１００Ｖは実験によって求められた値であ
る。

【００５２】この実験では現像ローラ１に直流電圧を印
加し、この直流電圧の値を変化させながらトナー７の転
移を観察したものである。そして、この例では現像電界
の閾値は１Ｖ／μｍであることが判った。また、この時
用いたトナー７の帯電電荷量は約１０μＣ／ｇであっ
た。

【００５３】現像ローラ１の導電性領域面２１上に存在
するトナー７は、感光体ドラム３の画像部と対向する場
合には、図５（ａ）の斜線部で示されるように＋９００
Ｖの電位差に対応する現像電界（以下、現像電界とい
う）が発生したときに感光体ドラム３の地肌部と対向す
る場合には、図５（ｂ）の斜線部で示されるように−９
００Ｖの現像電界が発生したときに現像ローラ１の方向
に転移する。そして、これらの場合には画像部のトナー
７は現像ローラ２側に逆転移することはなくまた非画像
部のトナーが感光体ドラム３側へ転移することもない。

【００５４】一方現像ローラ１の絶縁性領域面２２上に
存在するトナー７は、この絶縁性領域面２２が元々＋２
００Ｖだけ偏倚した電位になっているので、感光体ドラ
ム３の画像部と対向する場合には図６（ａ）の斜線部で
示されるように−３００Ｖの負電界と＋７００Ｖの正電
界が交互に現れるため、正電界のときは現像ローラ１か
ら感光体ドラム３ヘ、負電界のときは感光体ドラム３か
ら現像ローラ１へ転移する。また、感光体ドラム３の地
肌部と対向する場合には、図６（ｂ）の斜線部で示すよ
うに、−１１００Ｖの負の電界で感光体ドラム３から現
像ローラ１ヘ転移するのみで、非画像部のトナー７が感
光体ドラム３側へ転移することはない。

【００５５】上記のごとく、本発明はバイアスによる電
界と、感光体ドラム３の画像部及び非画像部の電位と、
現像ローラ１における導電性領域面２１及び絶縁性領域
面２２の電位との相互関係で決定される電界により、選
択的にトナーを転移させることが出来る。即ち、これら
の相互関係を実例のごとく適宜な条件に定めることによ
り、例えば導電性領域面２１では画像部に対して現像ロ
ーラ１から感光体ドラム３のみにトナー７を転移させて
逆転移をさせず、トナー７が多層に付着した絶縁性領域
面２２では画像部に対してはトナー７を交互に転移させ
てトナー７の転移量を電位差に対応した量にし、画像の
階調性を得ることが出来る。そして、導電性領域面２１
および絶縁性領域面２２が非画像部に対向するときは、
感光体ドラム３の非画像部に付着したトナー７が逆転移
することにより、地汚れがなく、画像のシャープ差も向
上される。その結果、トナーの転移率９０％以上とな
り、充分な画像濃度でシャープ性、階調性の良い画像が
得られる。、ところで、現像ローラ１は抵抗として１０
^３Ω・ｃｍ〜１０^６Ωｃｍの導電性領域面２１を備えて
いるため、バイアス電圧がある値以上になると、バイア
スのリークが発生し、実質的にバイアスを印加しない状
態になってしまう。そして、リークが発生すれば、上記
したが像品質が向上する種々の効果が失われてしまう。

【００５６】しかし。本発明では先に説明したようにバ
イアス印加手段９の電源回路が最大でも１．０ｍＡに制
限しているため、最も小さい抵抗となる１０³Ω・ｃｍ
となる導電性領域面２１を採用したとしても、上記リー
クの発生を防止することが出来る。

【００５７】

【発明の効果】上記構成によれば、本発明は現像剤担持
体が表面に多数の微小電界を形成するので多量の現像剤
を現像部に搬送でき、また現像剤担持体が１０³Ω・ｃ
ｍ〜１０⁶Ω・ｃｍの抵抗を有する導電性材料に絶縁性
粒子分散してなる表面層を有していてもバイアス印加手
段が最大出力１．０ｍＡであるので、バイアスを印加し
てもリークの発生を確実に防止できる。更に、現像ロー
ラは導電体基体と導電性材料に絶縁性粒子を分散して成
る表面層から成るので、その製造コストが安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る現像装置の一実施例の全体
概略を示す側断面図である。

【図２】図２はその現像ローラとトナー補給ローラの部
分拡大図である。

【図３】図３は絶縁性領域面近傍に形成される微小閉電
界の電気力線を示す説明図である。

【図４】図４は現像ローラの表面電位の時間的変化を示
したものであり、、（ａ）は絶縁性領域面についての電
位の変化を、（ｂ）は導電性領域面についての電位の変
化を示したものである。

【図５】図５は導電性領域面上の現像電界の説明図であ
り、（ａ）は感光体ドラム上の画像部に対向する場合の
時間的変化を、（ｂ）は感光体ドラム上の地肌部に対向
する場合の時間的変化を示したものである。

【図６】図６は絶縁性領域面上の現像電界の説明図であ
り、（ａ）は感光体上の画像部に対向する場合の時間的
変化を、（ｂ）は感光体上の地肌部に対向する場合の時
間的変化を示したものである。

【符号の説明】

１ 現像ローラ ２ 現像装置 ３ 感光体ドラム ４ ブレード部材 ５ トナータンク ６ アジテータ ７ トナー ８ トナ供給ローラ ９ 現像バイアス印加手段 １１ 導電性材料 １２ 絶縁粒子 ２１ 導電性領域面 ２２ 絶縁性領域面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎木 繁和 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 冨田 潤子 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 平２−214874（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−68974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−173273（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−30005（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−269963（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−231375（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−45040（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/09 G03G 15/06 101 G03G 15/00 303

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を現像剤担持体上に担持し、その
   担持した現像剤の層厚を層厚規制手段によって規制後、
   静電潜像を担持する静電潜像担持体と対向する現像部に
   搬送し、該現像部にバイアスを印加して現像を行う現像
   装置において、 前記現像剤担持体が、導電体基体と、該基体上に設けた
   １０ ^３ Ω・ｃｍ〜１０ ^６ Ω・ｃｍの抵抗を有する導電性
   材料に絶縁性粒子を分散してなる表面層とを備え、前記
   現像部にバイアスを印加するバイアス印加手段が、最大
   出力が１．０ｍＡである電源回路を有し、前記現像剤担
   持体上の前記現像剤の搬送方向における前記層厚規制手
   段の上流側に前記現像剤担持体の表面層を摩擦帯電する
   部材を配設し、前記現像剤担持体の表面の絶縁性粒子部
   を現像剤の極性と逆極性または同極性に摩擦帯電するこ
   とにより前記現像剤担持体の表面に多数の微小電界を形
   成することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記バイアス印加手段によって形成され
   る電界が、周波数２５０〜２０００Ｈｚの交互電界であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。