JP3011283B2 - 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
像を行な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担持体と
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得るような電
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ほとんど現像剤付着が生じ
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。しかし、この不具合は、現像部に比較
的低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６４−１０１３号
公報参照）。

【０００３】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
てしまう等の問題点があった。そして、近年、画像形成
装置で作成される画像の出力情報が多様化するに伴い、
従来よりも更に高画質化が望まれている。

【０００４】

【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ものであり、その
目的とするところは、階調性を維持しつつ画像濃度を向
上させることが出来、これにより、高画質の画像を得る
ことを可能とする現像装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、静電潜像を担持する静電潜像担持体と
現像剤を担持した現像剤担持体とを現像部において対向
させ、現像部に電圧印加手段でバイアスを印加して現像
をおこなう現像装置において、上記現像剤担持体とし
て、互いに帯電性の異なる第１の物質と第２の物質が規
則的または不規則に表面に混在露出すると共に、該表面
における該第１の物質と第２の物質の少なくとも一方の
露呈部が摩擦帯電手段で所定極性に摩擦帯電されて該表
面に多数の微小電界を形成するものを用い、上記電圧印
加手段として、現像部に交互電界を形成するバイアスを
印加するものを用い、上記現像剤として、帯電状態で上
記微小電界により上記現像剤担持体に担持されるものを
用い、該静電潜像担持体上の電位と該バイアスによる電
界と該現像剤担持体上の電界との相互関係で決定される
電界により現像剤の移動を制御することを特徴とするも
のである。ここで帯電性とは所定の摩擦帯電手段によっ
て電荷を付与された後に上記現像部に移動してきたとき
の電位を決定する特性であり、摩擦帯電手段によって電
荷を付与された際の電荷極性と量を左右する摩擦帯電系
列上の位置、及び、現像部に移動する期間中の電位減衰
を左右する抵抗率が相当する。

【０００６】

【作用】本発明は、現像剤を担持する現像剤担持体は、
表面における該第１の物質と第２の物質の少なくとも一
方の露呈部が所定極性に摩擦帯電されて該表面に多数の
微小電界を形成し、これにより、該表面に多数の電界配
置を形成する。そして、この現像剤担持体と静電潜像担
持体が互いに対向する現像部に電圧印加手段で交互電界
を形成して、該静電潜像担持体上の電位と、該現像剤担
持体上の電位と、該電圧印加手段によって形成される電
界との相互関係で決定される電界により現像剤の移動を
制御し、これにより、静電潜像担持体上の静電潜像に適
量の現像剤を付着させるように作用するものである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を電子複写機の現像装置に適用
した実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。図
１において、静電潜像保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の現像容器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よ
り成る一成分系現像剤が収容されている。トナーの体積
固有抵抗値は例えば１０⁷〜１０¹²Ωcm程度である。現
像容器３の前後の側板には、該容器の開口から一部を露
出した状態で現像剤担持体である現像ローラ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は現像剤保持体
の一構成例であり、かかる現像ローラ５の代りにベルト
状の現像剤保持体を用いることもできる。又現像容器３
の前後の側板には帯電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
がら反時計方向に回転駆動される。現像容器３内のトナ
ーは、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の一様帯電極性と
同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に保持される。これに関連する構
成と作用については後に詳述する。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、均一な所定の厚さに規制される。
この所定の厚さは感光体１表面と現像ローラ５表面との
間の現像間隙に一致させても良いし、これより薄くして
現像剤層と現像ローラ５表面との間に空間を設けるよう
にしても良い。後者の場合は所謂非接触現像を行なうこ
とになる。次いでこのトナーは感光体１と現像ローラ５
の対向した現像部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、該静電潜像が可視
像化される。層規制部材としては、ドクターブレード８
のほかに、規制ローラや規制ベルトなどを用いることも
できる。現像に供されずに現像部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。又感光体１上に形成された可視像
は図示し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。

【０００８】ここで、図３に示す現像ローラ５におい
て、アルミニウム又は鉄又は銅などの導電性基体１０の
表面には、第１の誘電体１１が層状に一定の厚さで形成
され、この第１の誘電体１１には第２の誘電体１２が埋
設されて、この第２の誘電体が第１の誘電体１１の表面
に多数にわたり、微小面積で規則的に又は不規則に分散
露呈されている。第１の誘電体１１と第２の誘電体１２
は互いに帯電性が異なり、両者は摩擦帯電系列上におい
て十分に離れた誘電体となっている。例えば、第１の誘
電体１１をポリスチレン樹脂とし、これを導電性基体１
０の上に５００μｍ程度の厚さに塗布した上、この表面
に、摩擦帯電系列上ポリスチレン樹脂から大きく離れた
シリコン樹脂よりなる第２の誘電体１２を、例えば２０
０μｍ角、厚さ５０μｍ程度にして熱融着して現像ロー
ラ５が作製される。尚、一方の誘電体に他方の誘電体を
埋没させるのに代え、上に例示したものと同じ材料より
成る第１の誘電体１１と第２の誘電体１２を、規則的又
は不規則に導電性基体１０の上に配列固定し、その表面
を微小面積で露呈させてもよい。図２は現像ローラ５の
表面を外部から見た拡大図であり、この例では、第２の
誘電体１２が正方形状を成し、又、それらが規則的に所
定のピッチで配列されている。表面に露出した各誘電体
１１，１２の表面形状やそのサイズなどは後述する微小
閉電界の電界強さなどを考慮して適宜設定することがで
き、特に、後述するトナーを反発する部分の総表面積が
現像ローラ５の全表面積の５乃至４０％になるように設
定することが望ましい。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の表面に接触して、
第１及び第２の誘電体１１，１２を、共に互いに逆極性
に帯電させ、正又は負に帯電したトナー（本例では負に
帯電したトナー）をこれらに付着させる。この為に現像
ローラ５の表面は、摩擦帯電系列上、第１及び第２の誘
電体１１，１２を構成する材料の間の材料で構成する。
この例では、図３に示すようにトナー供給ローラ６が導
体の芯部材１４とそのまわりに積層された円筒上の発泡
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、上述のように摩擦帯
電系列上、第１及び第２の誘電体１１，１２を構成する
材料の間の材料で構成する。例えば摩擦帯電系列上、例
えば第１及び第２の誘電体１１，１２を構成するポリス
チレン樹脂とシリコン樹脂の間のポリウレタン樹脂で構
成する。この場合、ポリウレタン樹脂に対してポリスチ
レン樹脂は負に帯電し、シリコン樹脂は正に帯電するの
で、トナー供給ローラ６によって、現像ローラ表面の第
１の誘電体１１は負極性に、又第２の誘電体１２は正極
性に摩擦帯電される。又発泡体１５の代りに、例えばポ
リウレタン繊維よりなるファーブラシ等、それ自体公知
のものを用いることもできる。

【０００９】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。図１を参照して先に説明したように、
現像部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部材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から受けるスキャベンジング
力によって掻き落される。同時に、現像ローラ５の第１
の誘電体１１と第２の誘電体１２は、トナー供給ローラ
６との摩擦によって互いに逆極性に帯電される。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
に運ばれるトナーは、トナー供給ローラ６との摩擦によ
って負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との摩擦により更に負極
性に強く摩擦帯電される。ここで、現像ローラ５の第１
及び第２の誘電体１１，１２は互いに逆極性に摩擦帯電
しているので、第１及び第２の誘電体１１，１２間に電
位差を生じ、この電位差が微小領域中に無数に生じる。
この電位差に従って、第１及び第２の誘電体１１，１２
間に図４において符号Ｅで示すような閉電界が形成され
る。すなわち、現像ローラ５の表面には無数と言える程
多数の微小閉電界（マイクロフィールド）が形成され、
第１の誘電体１１と第２の誘電体１２の表面は互いに微
小面積で隣接しているので、各微小閉電界はエッジ効果
ないしは周辺電場効果によってその強度が大変強くな
る。所定極性に帯電したトナーは、かかる閉電界によっ
て現像ローラ５の表面に吸引され、特に図６（ａ）に示
すようにトナーと逆極性に帯電している誘電体（この例
ではシリコン樹脂からなる第２の誘電体１２）に強く引
かれ、該ローラ５上に多量に離れ難い状態で保持される
（同図においては、第１の誘電体１１と第２の誘電体１
２を、規則的又は不規則に導電性基体１０の上に配列固
定し、その表面を微小面積で露呈させて現像ローラ５を
構成した例で示している）。その際、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。尚、この実施例
では第２の誘電体の露呈部がトナーを吸着する部分にな
り、第１の誘電体１１の露呈部がトナーを反発する部分
になるが、第１の誘電体１１の露呈部であっても、図６
（ａ）に示すようにその中央部などにはトナーが付着す
ることもある。トナー供給ローラ６は、現像ローラ５の
誘電体１２とトナーを帯電させると同時に、トナーを現
像ローラ５上に供給する役目も兼ねている。このとき、
現像ローラ５上には、第１及び第２の誘電体１１，１２
間に形成される閉電界によってトナーが強く保持される
のである。尚、現像ローラ５に担持されたトナーが例え
ばポリウレタン樹脂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、
帯電量の小なるトナー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部９へ搬送され、前述の如く
静電潜像を可視像化する。一例を示すと、可視像の次汚
れを抑制し、かつそのシャープネスを高めるべく、−５
〜２０（好ましくは８〜１５）μc/g程に帯電した多量
のトナー（例えば０．８〜１．２mg/cm2又はそれ以上）
を現像部９へ搬送できる。よって現像ローラ５の表面線
速を感光体１の表面線速に近づけ、或いはこれらを等し
く設定しても、可視像の画像濃度の低下を防止できる。
これは、トナーが黒色のときも、又有彩色のカラートナ
ーであるときも同様である。更に、トナー供給ローラ６
の発泡体１５やファーブラシなどの、現像ローラ表面に
接する部分に対して、導電性処理を施すと共に、図１に
示したように電源５０によってトナー供給ローラ６にバ
イアス電圧を印加し、現像ローラ５の表面に対し電荷注
入ないしは放電によって電荷を付与するように構成する
と、現像ローラ５上に前述の如くして形成される微小閉
電界の電界強度を制御できる。これにより現像ローラ５
上に担持しつつ現像部９へ搬送できるトナーの量を自由
に制御することができ、所望する画質の可視像を形成す
ることが可能となる。例えば、現像ローラ５に接するト
ナー供給ローラ６のファーブラシを前述の例のようにポ
リウレタン繊維により構成した場合、この繊維に対して
予め導電性処理を施し、その体積固有抵抗率を例えば１
０⁴乃至１０⁵Ωcm程度としてこれを導電性とし、これに
電源５０によってバイアス電圧を印加するのである。
又、図１に符号５１で示したものは、現像ローラ５の導
電性基体１０に対してバイアス電圧を印加する電源であ
り、このバイアスは可視像の地汚れを防止すべく、直
流、或いはこれに交流を重畳したものが採用される。

【００１０】以下、図７乃至図９を用いて、電源５１に
よる現像ローラ５０へのバイアス印加の一例について説
明する。この例においては、感光体１として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、負極性のトナーを用いて反転現像を行
なう。現像ローラ５としては、第１の誘電体１１として
ポリスチレン樹脂を用い、第２の誘電体をシリコン樹脂
を用い、トナー供給ローラ５の表面をポリウレタン樹脂
で構成したものを用いている。前述の図６（ａ）に示す
ように、第１の誘電体１１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マイナス８０Ｖになる量
の電荷を保持し、一方第２の誘電体１２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プラス２０
０Ｖになる量の電荷を保持する。そして、この現像ロー
ラ５に電源５１でピーク・ツウ・ピーク（以下、Ｐ−Ｐ
という）１０００Ｖ、最高電位０Ｖ、周波数５００Ｈ
ｚ、デューティー比３０％（Ｔ2／Ｔ1）のパルス電圧を
印加した。

【００１１】図７は接地を基準とした現像ローラ５の表
面電位の時間的変化を示したものであり、（ａ）は第２
の誘電体１２の表面電位について、（ｂ）は第１の誘電
体１１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１表面の地肌部の表面電位のレベル（−９０
０Ｖ）及び露光部の表面電位のレベル（−１００Ｖ）を
水平線として夫々示している。図７（ａ）中の第２の誘
電体１２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、第２の誘電体１２の表面電位は、電源５１
による印加電圧が保持した電荷で＋２００Ｖだけ偏倚さ
れた電位になる。一方、第１の誘電体１１の表面電位
は、図７（ｂ）中のこの誘電体１１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、電源５１による
印加電圧が保持した電荷で−８０Ｖだけ偏倚された電位
になる。

【００１２】次に以上のように現像ローラ５表面の電位
が変化する場合の現像ローラ５表面と感光体１との間の
電界について説明する。この電界は現像ローラ５表面の
第２の誘電体１２上と第１の誘電体１１上との何れであ
るかによって、更に、夫々の誘電体１１，１２について
感光体１の画像部と地肌部との何れに対向しているかに
よって異なる。図８は、これらのうち図７（ｂ）に示す
ような表面電位の時間的変化を生じる第１の誘電体１１
上の電界を説明するためのものであり、図８（ａ）はこ
の誘電体１１が感光体１の画像部（露光部）に対向して
いる場合の両者の電位差の時間的変化を示し、図８
（ｂ）はこの誘電体１１が感光体１の地肌部（未露光
部）に対向している場合の両者の電位差の時間的変化を
示す。又、図９は図７（ａ）に示すような表面電位の時
間的変化を生じる第２の誘電体１２上の電界を説明する
ためのものであり、図９（ａ）はこの誘電体２２が感光
体１の画像部（露光部）に対向している場合の両者の電
位差の時間的変化を示し、図９（ｂ）はこの誘電体２２
が感光体１の地肌部（未露光部）に対向している場合の
両者の電位差の時間的変化を示す。これらの図８及び図
９においては、電界が現像ローラ５表面に担持されたト
ナーあるいは感光体１の表面に担持されたトナーに静電
気力を及ぼすものであることから、この静電気力の方向
を区別するためにトナーが感光体１に向かう方向の電界
に対応する上記電位差を正、現像ローラ５に向かう方向
の電界に対応する上記電位差を負として表わしている。
又、実験によって確認された、現像ローラ５上のトナー
が感光体１へ転移する上記電位差の閾値＋１００Ｖのレ
ベルと、感光体１上のトナーが現像ローラ５の方へ転移
する電界の閾値−１００Ｖのレベルとを夫々水平線で示
し、且つ、この閾値を越えてトナーの転移に寄与する電
界に対応する部分を斜線で表している。尚、上記の実験
は現像ローラ５と感光体１との間隙を１００μｍとし
て、現像ローラ５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の転移を観察したものであ
る。この例では現像電界の閾値は１Ｖ／μｍであること
が判った。又、この時用いたトナーの帯電電荷量を調べ
たところ約１０μＣ／ｇであった。

【００１３】現像ローラ５の第１の誘電体１１上に存在
するトナーは、感光体１の画像部と対向する場合には、
図８（ａ）の斜線部で示されるように＋９８０Ｖの電位
差に対応する現像電界（以下、現像電界という）になっ
たときに感光体１の方向に転移するものと考えられ、感
光体１の地肌部と対向する場合には、図８（ｂ）の斜線
部で示されるようにトナーの転移に寄与する電界とし
て、−８２０Ｖの負電界と＋１８０Ｖの正電界が交互に
現われ、正電界のときは現像ローラ５から感光体１へ、
負電界のときは感光体１から現像ローラ５へ転移する
が、負電界による感光体ドラム１から現像ローラ５への
転移が生じている期間の方が充分長く、且つ、転移力も
大きいので、正電界で感光体１に転移するトナーが発生
したとしても、このようなトナーは再び現像ローラ５へ
転移してるものと考えられる。同様に、現像ローラ５の
第２の誘電体１２上に存在するトナーは、この第２の誘
電体１２が元々＋２００Ｖに帯電しているので、感光体
１の画像部と対向する場合には、図９（ａ）の斜線部で
示されるように−３００Ｖの負電界と＋７００Ｖの正電
界が交互に現われ、正電界のときは現像ローラ５から感
光体１へ、負電界のときは感光体１から現像ローラ５へ
転移しているものと考えられる。又、感光体１の地肌部
と対向する場合には、図９（ｂ）の斜線部で示すよう
に、−１１００Ｖの負の電界で感光体１から現像ローラ
５へ転移し、交互に転移することはないと考えられる。

【００１４】本実施例によれば、現像ローラ５の表面に
異なる電荷を保持する領域が混在し、現像部において局
部的に異なる現像バイアスを作用させるので、静電潜像
を有する感光体１と表面にトナーを担持した現像ローラ
５との間にバイアスを印加して現像を行なうときに、現
像ローラ５によって選択的にトナーの転移が制御でき
る。例えば、上記の例において、第２の誘電体１２上に
存在するトナーには、その電界が図９（ａ）に示される
ように、閾値を超える正負の電界が作用しており、過剰
なトナー付着が抑制される一方、第１の誘電体１１上に
存在するトナーは、その電界が図８（ａ）に示されるよ
うにトナーの現像能力は第２の誘電体１２に比べて高く
することができる。そして、このようなバイアスを第１
及び第２誘電体の材料変更等により、各誘電体が保持す
る電荷を変更して所望の画像を得ることが出来る条件に
設定することが出来る。

【００１５】尚、上記の実施例における第１の誘電体を
ポリスチレン樹脂に代えテフロン（商品名、以下同様）
樹脂を用いて構成しても良い。この場合にも、このテフ
ロン樹脂からなる第１の誘電体は、ポリウレタン樹脂か
らなるトナー供給ローラ６によって、シリコン樹脂から
なる第２の誘電体の摩擦帯電極性とは逆の極性である負
極性に摩擦帯電され、負極性のトナーが主にシリコン樹
脂からなる第２の誘電体上に引き付けられる。又、上記
実施例と同様にトナーを負極性に帯電させ、第１の誘電
体としてポリカーボネイト樹脂を用い、第２の誘電体１
２としてテフロン樹脂を用い、トナー供給ローラ６の例
えば発泡体等として、ポリウレタン樹脂、又はポリスチ
レン樹脂を用いることもできる。この例では、ポリカー
ボネイト樹脂からなる誘電体が正極性に帯電され、且
つ、テフロン樹脂からなる誘電体が負極性に帯電され
て、両誘電体間に弊電界が形成され、該閉電界によって
負極性トナーが正極性に摩擦帯電されているポリカーボ
ネイト樹脂からなる第１の誘電体１１上に主に引き付け
られる。この例とは逆に第１の誘電体としてテフロン樹
脂を用い、第２の誘電体としてポリカーボネイト樹脂を
用い（トナー供給ローラ６は上記の例と同様にポリウレ
タン樹脂又はポリスチレン樹脂を用いる）、正極性に帯
電されるトナーを用いることもできる。図６（ｂ）はこ
のような現像ローラ５表面におけるトナー担持の状態を
示すものであり、正極性のトナーは負極性に摩擦帯電さ
れているテフロン樹脂からなる第１の誘電体上に主に引
き付けられる。

【００１６】以上の実施例においては、第１の誘電体１
１と第２の誘電体１２を互いに逆極性に摩擦帯電し、こ
れにより、現像ローラ５の表面に無数と言える程多数の
微小閉電界（マイクロフィールド）を形成したが、これ
に代え、第１の誘電体１１と第２の誘電体１２の何れか
一方のみを正又は負に摩擦帯電して現像ローラ５の表面
に無数と言える程多数の微小閉電界（マイクロフィール
ド）を形成することもできる。例えば第２の誘電体１２
のみを摩擦帯電する場合には、第１の誘電体１１と第２
の誘電体１２を、互いに帯電性が異なり摩擦帯電系列上
において充分に離れた誘電体で構成し、現像ローラ５に
接するトナー供給ローラ６を、第２の誘電体１２に対し
帯電系列上大きく離れ、且つ第１の誘電体１１とは帯電
系列上同じか、又は略同じ材質のもので構成する。これ
によれば、トナー供給ローラ６と帯電系列において差が
ある第２の誘電体１２を摩擦帯電系列で決まる所定の極
性に強く摩擦帯電する一方、トナー供給ローラ６と帯電
系列上において同一又は略同一の物質である第１の誘電
体１１を全く又はほとんど摩擦帯電させずに、第１及び
第２の誘電体１１，１２間に電位差を生じ、この電位差
が微小領域中に無数に生じる。よって、第１及び第２の
誘電体１１，１２間に上記実施例と同様に図４において
符号Ｅで示すような閉電界が形成され、現像ローラ５の
表面には無数と言える程多数の微小閉電界（マイクロフ
ィールド）が形成され、第１の誘電体１１と第２の誘電
体１２の表面は互いに微小面積で隣接しているので、各
微小閉電界はエッジ効果ないしは周辺電場効果によって
その強度が大変強くなる。例えば、第１の誘電体１１と
してポリスチレン樹脂を用い、第２の誘電体１２として
ポリカーボネイト樹脂を用い、トナー供給ローラ６の発
泡体１５を発泡性のポリウレタン樹脂又はポリスチレン
樹脂で構成する。発泡体１５の代りに、例えばウレタン
繊維よりなるファーブラシ等を用いることもできる。こ
の例では、第２の誘電体１２のみを正極性に摩擦帯電
し、これにより図６（ｃ）に示すように、負極性に帯電
したトナーを、かかる閉電界によって誘電体１２に強く
引き付けて該ローラ５上に多量に離れ難い状態で保持す
ることが出来る。尚、同図（ｃ）における第１の誘電体
１１中の、第２の誘電体１２との境界近傍に示す「−」
は、第２の誘電体１２が摩擦帯電されたことによって第
１の誘電体１１の該境界面部分に誘起された少量の負電
荷を示すものであり、この電荷と第２の誘電体１２の摩
擦帯電電荷との間で閉電界が形成されている。又、トナ
ーは第１の誘電体１１の中央部にも吸着され、現像ロー
ラ５上には、第２の誘電体１２上の強く吸着されたトナ
ーと、第１の誘電体１１上の比較的弱く吸着されたトナ
ーとが担持される。

【００１７】上記実施例において、トナーを正極性に帯
電させ、このトナーを主として第１の誘電体１１の表面
に引き付けて現像ローラ５上に担持させてもよい。又、
上記実施例においては、トナー供給ローラ６に関して、
これを、第１の誘電体１１と略同じ帯電系列上の物質
で、かつ第２の誘電体１２と、それが異なる物質のもの
で構成したのであるが、これを逆にして、トナー供給ロ
ーラ６を、第２の誘電体１２と略同じ帯電系列上の物質
で、第１の誘電体１１とは、それが異なる材料のもので
構成するようにしても良い。例えば、トナーが正極性に
帯電されるものとして、トナー供給ローラ６として、ポ
リウレタン繊維より成るブラシ、又は同じ材質のローラ
などを用い、第１の誘電体１１としてテフロン樹脂を用
い、第２の誘電体１２として帯電系列上ポリウレタンと
近接しているポリスチレン樹脂を用いる。これによれ
ば、テフロン樹脂からなる第１の誘電体の外表面への露
呈部は負極性に帯電される一方、ポリスチレン樹脂から
なる第２の誘電体１２の露呈部は帯電系列がトナー供給
ローラ６と近接しているので、実質的に帯電せず、これ
により、現像ローラ５の表面にある第１及び第２の誘電
体１１，１２との間に微小閉電界が形成されることにな
り、前述した実施例と同様な機能を達成することが出来
る。この例の場合、トナー供給ローラ６としてポリスチ
レン樹脂からなるローラ等を用いても良い。又、トナー
が負極性に帯電されるものとして、例えば、トナー供給
ローラ６としてテフロン樹脂からなるファーブラシロー
ラ等を用い、一方の誘電体としてシリコン樹脂、他方の
誘電体としてテフロン樹脂を用い、これにより、テフロ
ン樹脂からなるトナー供給ローラ６で正極性に摩擦帯電
されるシリコン樹脂からなる誘電体と、実質的に摩擦帯
電されないテフロン樹脂からなる誘電体との間に微小電
界を形成し、主にシリコン樹脂からなる誘電体の露呈部
にトナーを引き付けて担持することができる。要は帯電
性の異なる２種の誘電体の少なくとも一方を、帯電部材
によって帯電させればよいのである。

【００１８】更に、第１の誘電体１１と第２の誘電体１
２を互いに同極性に摩擦帯電し、これにより、現像ロー
ラ５の表面に無数と言える程多数の微小閉電界（マイク
ロフィールド）を形成することもできる。第１及び第２
の誘電体を例えば正極性に摩擦帯電する場合には、第１
の誘電体１１と第２は誘電体１２を、互いに帯電性が異
なり摩擦帯電系列上において充分に離れた誘電体で構成
し、現像ローラ５に接するトナー供給ローラ６を、第１
及び第２の誘電体に対し帯電系列上負極性側に位置する
材質のもので構成する。これによれば、両誘電体の摩擦
帯電による電荷の極性が同極性であっても、その電荷量
に差が生じて両誘電体間に電位差が生じ、該電位差によ
って上記各実施例と同様に両誘電体間に閉電界を形成で
きるのである。例えば、トナーとして正極性に帯電した
トナーを用い、第１の誘電体１１としてポリスチレン樹
脂を用い、第２の誘電体１２としてポリプロピレン樹脂
を用い、トナー供給ローラ６として発泡体のポリウレタ
ン樹脂を用いる。これによれば、図６（ｄ）に示すよう
に、ポリウレタン樹脂からなるトナー供給ローラ６によ
って両誘電体とも負極性に摩擦帯電されるものの、ポリ
ウレタン樹脂から帯電系列上比較的大きく離れているポ
リプロピレン樹脂からなる第２の誘電体１２の方が、第
１の誘電体よりも多くの摩擦帯電電荷を保持し、これに
より、両誘電体間で閉電界が形成され、正極性のトナー
が主に第２の誘電体上に強く引き付けられる。

【００１９】次に、図４及び図５を用いて、互いに帯電
性が異なる誘電体を微小面積で規則的又は不規則的に表
面に露呈させた現像ローラ５の変形例を用いた現像装置
について説明する。図４は変形例にかかる現像ローラ５
を用いた現像装置を示すものであり、（ａ）は現像ロー
ラ５の各誘電体と、トナー粒子を摸式的に拡大して示し
た説明図、（ｂ）は各誘電体を摸式的に拡大して示した
現像ローラの平面図、（ｃ）は（ａ）のIV−ＩＶ線断面
図、（ｄ）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すした説明図である。図４（ａ）に
摸式的に拡大して示したように、現像ローラ５として、
例えばＡｌ、Ｆｅ、Ｃｕ等の金属性の導電性ローラ１０
より成る基体と、その周囲表面に固着された中抵抗体１
２及び高抵抗体１１とを具備するローラが用いられてい
る。この中抵抗体と高抵抗体は少なくとも抵抗率が互い
に異なる誘電体から構成され、帯電性が互いに異なるも
のとなっている。中抵抗体１２の抵抗率は導電性の基体
表面（本例では導電性ローラ１０）の抵抗率よりも高
く、高抵抗体１１の抵抗率は中抵抗体１２の抵抗率より
もさらに高く設定される。例えば両抵抗体の抵抗率を１
０⁸Ωcm以上、好ましくは１０¹⁰Ωcm以上に設定する。
図４（ｂ）では両抵抗体１１と１２を識別しやすくする
ため、高抵抗体１１に対して横線を付して示してあるが
（図５（ａ）乃至（ｄ）も同じ）、この図並びに図４
（ａ）及び図４（ｃ）から判るように、高抵抗体１１と
中抵抗体１２は規則的に（又は不規則状態であってもよ
い）に配置され、これらが現像ローラ５の表面に露出し
ている。各中抵抗体１２と高抵抗体１１の形状は適宜設
定できるが、その表面形状を図４（ｂ）に例示する如く
矩形とした場合は、その一辺の長さＤ１、Ｄ２は例えば
１０乃至５００μｍ程度の適宜な値に設定することがで
きる。このような抵抗体１１，１２のサイズに関する値
や、その抵抗率は、前述の実施例と同様に閉電界の強度
を高め、現像ローラ５上に最適な量のトナーを担持させ
ることができ、且つ、現像部に所望の電界を形成するよ
うに、適宜選択される。又、本例では、トナーとして正
極性に帯電しているものを用い、高抵抗体１１と中抵抗
体１２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。更に、必要に応じて現像ローラ５の導電性ローラ１
０に直流、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こともでき、又ロ
ーラ１０をアース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。トナ
ー担持体がベルトから成るときは、このベルトの導電性
の基体表面に中抵抗体と高抵抗体が前述の状態で積層固
定される。一方、現像ローラ５に接するトナー供給ロー
ラ６の発泡体１５は例えばポリウレタン発泡体で構成さ
れている。

【００２０】この例においても、前述の図６（ｄ）に示
す例と同様に、トナー供給ローラ６により現像ローラ５
の高抵抗体１１と中抵抗体１２は負極性に摩擦帯電して
いるが、その抵抗率が互いに相違するため、図４（ｄ）
に摸式的に示すように高抵抗体１１の電荷量の方が中抵
抗体１１の電荷量よりも多くなり、両者の表面電位に相
違が生じる。このため、両抵抗体１１と１２の間には閉
電界が形成される。導電性ローラ１０の表面には無数と
言える程多数の高抵抗体１１と中抵抗体１２が交互に位
置しているので、現像ローラ５の表面には無数の微小閉
電界（マイクロフィールド）が現像ローラ表面に一様に
分布した状態で形成される。すなわち、電界の状態を表
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４（ｄ）に円弧状の多数の線で表したように
電気力正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
近傍に多数の閉電界が形成されるのである。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。高抵抗体１１と中抵抗体１２の表面サイズは前述
のように大変微小であるため、各閉電界も微小なものと
なり、これにより各閉電界は所謂エッジ効果ないしは周
辺電場効果によってその強度が大変強くなる。かかる高
強度の閉電界によって、正に帯電したトナーは、図４
（ａ）に摸式的に示したように高抵抗体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。すなわち帯電したトナーは閉電界の内部に強い
束縛力を与えられ、その電気力線に沿って現像ローラ５
上に保持されるのである。その際、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の表面に強い微小減し電
界の作用で保持されるので、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、帯電量の小なるトナーがこれに混在していても、か
かるトナー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る。この
ようにして可視像の画像濃度を高め、且つその地汚れを
防止することができる。

【００２１】尚、現像ローラ５の表面近傍には、図４
（ｄ）に摸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、そ強度が高められ、トナーを多量
に担持することができる。又、中抵抗体１２を実質的に
帯電させず、高抵抗体１１だけを所定の極性に帯電さ
せ、これらの間に閉電界を形成してトナーを担持させる
ように構成することもでき、要は高抵抗体と中抵抗体の
うち、少なくとも高抵抗体を帯電させ、その表面電位の
相違により閉電界を形成してトナーを担持させればよい
のである。更に、先にも説明したように、中抵抗体と高
抵抗体の表面形状やサイズは適宜選択できるが、その配
列状態も適宜設定でき、例えば図５（ａ）及び（ｂ）に
示すように、中抵抗体１２の中に、適宜な表面形状の高
抵抗体１１が存在するようにし、或いはその逆に、図５
（ｄ）に例示する如く高抵抗体１１の中に適宜な形状の
中抵抗体１２が存在するようにしてもよい。又は図５
（ｃ）に示すように長く延びる中抵抗体１２と高抵抗体
１１を交互に配置してもよい。図５（ｂ）に示すように
各高抵抗体１１（又は中抵抗体）の表面形状を円形にし
たとき、その直径は、例えば１０乃至５００μｍ、特に
５００乃至３００μｍ程に設定され、図９のように各高
抵抗体１１を微小幅形状にしたときは、その各幅と間隔
例えば１０乃至５００μｍ程に設定される。又、高抵抗
体と中抵抗体を積層固定する基体として、これら抵抗体
が積層される表面だけを導電性にしたものを用い、この
導電層をアースし、又はこれに所定のバイアス電圧を印
加するようにしてもよい。

【００２２】上述したいずれの実施例においても、帯電
系列の異なる２種類の誘電体が表面に混在露呈している
現像ローラを用い、上述した帯電部材を、それに接触回
転させることで、微小な閉電界を、現像ローラ表面に形
成させることができる。トナー担持体がベルトより成る
ときも、シート状の基体上に帯電系列の異なる誘電体を
積層したものを用いることにより、同じ作用効果を得る
ことができる。又、上記の各実施例によれば、現像ロー
ラ５の表面には誘電体１１，１２が積層され、導電性の
基体１０が現像ローラ５の表面に露呈していないので、
現像ローラ５と感光体との間に交流バイアス電圧又は交
流と直流の重畳バイアス電圧を印加しても、感光体１と
現像ローラ５の間に電荷のリークが生じることを防止で
きる。これにより斑点状画像白抜けなどの発生を抑える
ことができ、現像バイアス電圧の大きな制御が可能にな
る。尚、誘電体１１，１２は、上述の電荷のリーク防止
と、誘電体１１，１２への電荷の保持性を確保するた
め、１０⁸Ωcm以上、好ましくは１０¹⁰Ωcm以上、更に
好ましくは１０¹²Ωcm以上の体積固有抵抗率をもった物
質であり、その耐久性などを考慮して適宜な材料が採用
される。又、図示した実施例では、帯電部材とトナー供
給部材を兼用させたため、構成を簡素化できる利点が得
られるが、帯電部材を、現像ローラへトナーを供給する
部材と別個の部材としてもよい。又、ベルト状の感光体
ではなく、ドラム状の感光体などの潜像担持体を用いた
画像形成装置や、潜像担持体とトナー担持体をトナーを
介して当接させた接触現像方式ではなく、これらを互い
に離間させた非接触現像方式を採用した画像形成装置に
も本発明を適用できることは言うまでもない。又、上述
した各実施例では、特にカラー現像に適した非磁性トナ
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。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、現像剤を担持する現像
剤担持体は、表面における互いに帯電性の異なる第１の
物質と第２の物質の少なくとも一方の露呈部が所定極性
に摩擦帯電されて該表面に多数の微小電界を形成し、こ
れにより、該表面に多数の電界配置を形成すると共に、
この現像剤担持体と静電潜像担持体が互いに対向する現
像部に電圧印加手段で交互電界を形成し、該静電潜像担
持体上の電位と、該現像剤担持体上の電位と、該電圧印
加手段によって形成される電界との相互関係で決定され
る電界により現像剤の移動を制御するので、静電潜像担
持体上の静電潜像に適量の現像剤を付着させ、階調性を
維持しつつ画像濃度を向上させることが出来、これによ
り、高画質の画像を得ることが出来る。又、現像剤を上
記微小電界により上記現像剤担持体に担持するので、上
記微小電界によるエッジ効果ないしは周辺電場効果によ
って従来に比し多量の現像剤を担持し、これにより、画
像濃度の一層の向上を図ることが出来る。そして、上記
第１及び第２の物質として充分な抵抗率を有するもの、
例えば誘 電体を用いれば、静電潜像担持体と現像剤担持
体の間に電荷のリークが生じることを防止することがで
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。

【図２】一実施例にかかる現像ローラの各誘電体を摸式
的に拡大して示した平面図。

【図３】（ａ）は図２の現像ローラの各誘電体とトナー
粒子を摸式的に拡大して示した説明図、（ｂ）は同現像
ローラ表面の近傍に形成される微小閉電界の電気力を示
した説明図。

【図４】（ａ）は他の実施例にかかる現像ローラの各誘
電体とトナー粒子を摸式的に拡大して示した説明図、
（ｂ）は同現像ローラの各誘電体を摸式的に拡大して示
した平面図、（ｃ）は（ａ）のIV−ＩＶ線断面図、
（ｄ）は同現像ローラ表面の近傍に形成される微小閉電
界の電気力を示した説明図。

【図５】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ各誘電体の他の配
列例を示した拡大図。

【図６】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ各誘電体及びトナ
ー供給ローラの材質を変更して構成した現像ローラ表面
の近傍に形成される微小閉電界の電気力とトナー粒子を
摸式的に拡大して示した説明図。

【図７】現像ローラへの印加バイアスの一例を示す説明
図であり、（ａ）は第２の誘電体についての電位の変化
の説明図、（ｂ）は第１の誘電体についての電位の変化
の説明図。

【図８】同例における第１の誘電体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
場合の時間的変化の説明図、（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の説明図。

【図９】同例における第２の誘電体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
時間的変化の説明図、（ｂ）は感光体上の地肌部に対向
する場合の時間的変化の説明図。

【符号の説明】

１ 感光体 ， ２ 現像
装置 ５ 現像ローラ ， ６ トナ
ー供給ローラ ９ 現像部 ， １０ 導電
性基体 １１ 第１の誘電体 ， １２ 第２
の誘電体 １５ 発泡体 ， ５１ バイ
アス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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１−227174（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−61774（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−54150（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−165663（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/09

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像を担持する静電潜像担持体と現像
   剤を担持した現像剤担持体とを現像部において対向さ
   せ、現像部に電圧印加手段でバイアスを印加して現像を
   おこなう現像装置において、 上記現像剤担持体として、互いに帯電性の異なる第１の
   物質と第２の物質が規則的または不規則に表面に混在露
   出すると共に、該表面における該第１の物質と第２の物
   質の少なくとも一方の露呈部が摩擦帯電手段で所定極性
   に摩擦帯電されて該表面に多数の微小電界を形成するも
   のを用い、上記電圧印加手段として、現像部に交互電界を形成する
   バイアスを印加するものを用い、 上記現像剤として、帯電状態で上記微小電界により上記
   現像剤担持体に担持されるものを用い、 該静電潜像担持体上の電位と該バイアスによる電界と該
   現像剤担持体上の電界との相互関係で決定される電界に
   より現像剤の移動を制御することを特徴とする現像装
   置。
2. 【請求項２】上記第１の物質と第２の物質の露呈部が互
   いに逆極性に帯電されて表面に多数の微小電界を形成す
   ることを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】上記第１の物質と第２の物質の一方の露呈
   部のみが所定極性に帯電されて表面に多数の微小電界を
   形成することを特徴とする請求項１の現像装置。
4. 【請求項４】上記第１の物質と第２の物質の露呈部が互
   いに同極性の異なる電位に帯電されて表面に多数の微小
   電界を形成することを特徴とする請求項１の現像装置。
5. 【請求項５】上記第１の物質と第２の物質が誘電体であ
   ることを特徴とする請求項１の現像 装置。
6. 【請求項６】上記現像剤担持体に担持されて上記現像部
   に搬送される現像剤の層厚を規制する層厚規制手段を設
   け、 上記摩擦帯電手段を、該層厚規制手段よりも現像剤搬送
   方向上流側であって、上記現像部よりも現像剤搬送方向
   下流側に位置させたことを特徴とする請求項１の現像装
   置。