JP3058714B2 - 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
てしまうという問題点があった。又、この種の現像装置
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、非磁性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、特公昭２−１４７０６号公報
参照）。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。そこで、本出願人は、先に「現像剤
担持体上に現像剤を担持し、該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おいて現像を行なう現
像装置において、該現像剤担持体として表面に多数の電
界配置を形成した現像剤担持体と、該現像部に電界を形
成するための電圧印加手段とを有し、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ことを特徴とする現像
装置」を提案した。かかる現像装置は、現像剤担持体と
して表面に多数の電界配置を形成して、静電潜像担持体
上の電位と、現像剤担持体上の電位と、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ので、画像
濃度が高く、しかも線図の再現性や階調性にも優れた現
像画像を得ることが出来るという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記現像装置
に改良を加えたものであり、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且つ画像の線部
の太りも防止でき、且つ、画像の地カブリ等を防止出来
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、請求項１の発明は、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、該現像部にバイアスを印加して現像をお
こなう現像装置において、該現像担持体として、抵抗ま
たは誘電率の異なる複数の部分が表面に規則的または不
規則に混在露出してなるとともに摩擦帯電電荷により該
表面に多数の微小閉電界を形成する現像剤担持体を用
い、上記現像剤として、帯電状態で上記微小閉電界によ
り上記現像剤担持体に担持されるものを用い、該現像剤
担持体表面に当接し、表面が該現像剤担持体表面に対し
て、該現像剤担持体表面の線速の１．５倍以上の大きさ
の相対速度をもつように移動し、該現像剤担持体表面に
トナーを帯電させながら供給するトナー供給部材を設
け、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
る電界により該現像剤の移動を制御することを特徴とす
るものである。請求項２の発明は、請求項１の現像装置
において、上記現像部に上記現像剤を上記現像剤担持体
から上記静電潜像担持体へ転移させ、且つ、上記静電潜
像担持体上の現像剤を上記現像剤担持体上に逆転移させ
得る交互電界を印加することを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の現像装置において、上記
現像剤として、シリカ粒子が外添された現像剤を用いる
ことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明は、現像剤を担持する現像剤担持体とし
て、抵抗または誘電率の異なる複数の部分が表面に規則
的または不規則に混在露出してなるとともに摩擦帯電に
より該表面に多数の微小電界を形成する現像剤担持体を
用い、上記現像剤として、帯電状態で上記微小閉電界に
より上記現像剤担持体に担持されるものを用い、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
バイアスを印加して、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し、これ
により、静電潜像担持体上に静電潜像に応じて適量の現
像剤を付着させる。そして、トナー供給部材を該現像剤
担持体表面に当接させて、表面が該現像剤担持体表面に
対して、該現像剤担持体表面の線速の１．５倍以上の大
きさの相対速度をもつように移動し、これにより、該現
像剤担持体表面にトナーを帯電させながら供給すると共
に、現像部を通過した現像剤担持体上の現像剤の除去や
比較的抵抗が高い表面部分（又は比較的誘電率が小さい
表面部分）の摩擦帯電を充分に行なえるようにする。
又、現像剤として、シリカ粒子が外添された現像剤を用
いる場合には、該現像剤担持体表面にシリカ粒子からな
る被膜を形成して、該現像剤担持体から該表面上の現像
剤への電荷の注入を防止すると共に、上記トナー供給部
材による現像部通過後の現像剤の除去を容易にする。

【０００７】

【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、本発明によるの一実施例にかかる
現像装置の全体構成の概略を示す図である。現像装置２
のケーシングには感光体ドラム３に対向する部分に現像
用の開口が設けられており、現像ローラ１はこの開口を
介して感光体ドラム３に所定の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。この間隙は現像ロー
ラ１が感光体ドラム３と実質的に接触しない位置関係に
なるように、３０〜５００μｍ、好ましくは５０〜２５
０μｍの間隙に設定される。これにより、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なる。そして、この現像
ローラ１は後に詳述するような線速になるように矢印方
向に回転駆動される。ケーシング内に構成されたトナー
タンク５にはアジテータ６が設けられ、これが矢印で示
す時計方向に回転駆動されて、その先端部分の抵抗でト
ナー７を撹拌すると共に図において左方の現像ローラ１
側に移動する。現像ローラ１の右側にはトナー供給ロー
ラ８が当接するように設けられ、矢印方向に回転駆動さ
れている。該ローラ８は、ウレタンゴムを発泡させて作
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状にしたものにより構成され
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。現像ローラ１の上部に
は、該ローラ１に担持搬送されるトナー層の層厚を規制
するブレード部材４が弾発的に圧接するように設けられ
ており、これによりトナー供給ローラ８の回転にともな
い現像ローラ１上に供給されたトナー７を層厚規制する
ようにされている。ブレード部材４は、弾性を有する板
ばね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の回転方向に対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。このブレード部材４に代え、規制ローラや規制
ベルトを用いても良い。尚、現像ローラ１及びトナー供
給ローラ８には、現像バイアス印加手段９が接続されて
いる。又、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。かくして、トナータンク５のトナー７は、
アジテータ６でトナー供給ローラ８近傍に供給され、ト
ナー供給ローラ８と現像ローラ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。そして現像ロー
ラ１の回転により搬送されて現像ローラ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。そして、この現像部において、感光体ドラム３上
に形成された静電潜像に、バイアス電圧印加の下に静電
潜像に応じて所要量のトナー７が現像ローラ１から転移
されて現像が行なわれる。ここで、現像バイアス印加手
段９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出来る。交流電界とし
ては、矩形波のパルス電界を、周波数３００〜２０００
Ｈｚ、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出来る。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
適比率が異なるが、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（例えば−１００Ｖ以
上）の時間と低電圧部（例えば−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出
来る。

【０００８】ところで、本発明においては、現像ローラ
１として抵抗または誘電率の異なる複数の部分が表面に
規則的または不規則に混在露出してなるとともに該表面
に多数の微小電界を形成するものを用いる。図２（ａ）
はこのような現像ローラ１の一例の外観を示す斜視図、
図２（ｂ）はその表面部の拡大断面図である。この例の
現像ローラ１は、導電性材料、例えばアルミニウム等の
金属素材あるいは導電性ゴムや導電性プラスチック２１
のローラの表面に網目状にローレット加工を施し、その
条痕にポリカーボネート、アクリル、ポリエステル、４
弗化エチレン等の誘電体樹脂を摺り込んで充填し、微細
な格子状の絶縁性領域面２２を形成すると共に、この格
子の目の部分に基体ローラ表面が露呈して導電性領域面
２１を形成している。図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は
夫々、表面にローレット加工により現像ローラ１表面の
移動方向（周方向）に対して４５°の傾斜角度を持った
条痕を形成し、上記工程で格子状の絶縁性領域面２２及
びこの格子の目状の導電性領域面２１とを形成した例を
示すものであり、これらの例ではローレットのピッチＰ
を０．３mmとし、絶縁性領域面２２の巾Ｗを夫々、Ｗ１
＝０．０７５mm、Ｗ２＝０．１５mm、Ｗ３＝０．２２５
mmとし、現像ローラ１表面にパターンピッチ０．３mmで
絶縁性領域面２２と導電性領域面２１とが混在するよう
に構成している。微細な導電性領域面２１と絶縁性領域
面２２を形成する方法は上記の例に限られるものではな
く、各種の方法が採用可能である。絶縁性領域面２２お
導電性領域面２１の大きさや分布間隔は上記の例に限ら
れるものではなく、後述する現像バイアス等との関係で
適宜設定するものであるが、特に、上記のように絶縁性
領域面２２を格子状に形成する場合には、現像ローラ１
の移動方向（現像ローラ１の軸線に垂直な方向）に対し
て３０乃至６０°だけ傾いた格子状にして、幅が３０乃
至５００μｍで、現像ローラ１の全表面積に対するその
全面積の比率が３０乃至８０％になるようにすることが
望ましい。

【０００９】一方、現像ローラ１に接するトナー供給ロ
ーラ８は、現像ローラ１の絶縁性領域面２２に接触し
て、これをトナーの帯電極性と反対の極性（正極性）に
摩擦帯電させ、かつトナーを負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８が、導体の芯部材とそのまわりに積
層された円筒状の発泡体より成り、この発泡体が弾性変
形しながら現像ローラ１に圧接している。このようなト
ナー供給ローラ８を用いた場合、発泡体を上述のように
絶縁性領域面２２を正極性に、トナー４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。例えば、発泡
体として発泡ポリウレタンをカーボン処理して表面抵抗
を１０⁷Ωしたものを用い、該ローラ８を外径が１４mm
になるように形成して、現像ローラ１に対する食い込み
量が１mmになるように配置する。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。図１を参照して先
に説明したように、現像部を通過した現像ローラ部分は
トナー供給ローラ８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１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８により機
械的、電気的に掻き落される。同時に、現像ローラ１の
絶縁性領域面２２が、トナー供給ローラ８と接触し、そ
の摩擦によってトナーの帯電極性と反対の正極性に帯電
される。その際、現像部を通過した現像ローラ周面の絶
縁性領域面２２に、感光体１の静電潜像の影響による静
電気的な残像が残っていても、トナー供給ローラ８との
摩擦により、絶縁性領域面２２をほぼ飽和状態まで帯電
させ、その電荷量を均一にし、残像をなくして、現像ロ
ーラ１を初期化することができる。一方、トナー供給ロ
ーラ８の周面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、このと
きこの現像ローラ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
の周面に静電的に付着する。このとき、現像ローラ１の
各絶縁性領域面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３に示すように、正に帯電し
た各絶縁性領域面２２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、電界の状態を表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ローラ１から出て同一の現像
ローラ１に戻る電気力線が形成され、各絶縁性領域面２
２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。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７は絶縁性領域面２２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。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、帯電の
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
の大なるトナー７、例えば、５乃至２０（好ましくは１
０乃至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。そして、現像部においては、現像バ
イアスとして印加する矩形波パルス等の電界が現像ロー
ラ１表面に存在する導電性領域面２１と絶縁性領域面２
２との間の微小電界と、帯電したトナー７とに作用し
て、静電潜像の現像に好適な力学的エネルギーを与える
ものと考えられる。即ち、現像ローラ１の表面電位は、
絶縁性領域面２２が上記のように電荷を保持している一
方導電性領域面２１はこのような電荷を保持していない
ことから、夫々の領域で異なったものになる。具体的に
は、絶縁性領域面２２の表面電位は、現像バイアス印加
手段９による印加電圧が保持した電荷で所定量だけ偏倚
された電位になる一方、導電性領域面２１の表面電位
は、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。よって、現像ローラ１表面と感光体ドラム３との
間の電界は、感光体ドラム３の画像部と非画像部との何
れに対応するかのみならず、現像ローラ１表面の絶縁性
領域面２２と導電性領域面２１との何れに対応するかに
よっても異なってくる。そして、絶縁性領域面２２上に
存在するトナー７には、絶縁性領域面２２に保持されて
いる電荷が作用しており、過剰なトナー付着が抑制され
る。一方、導電性領域面２１上に存在するトナーは、比
較的感光体ドラム３側に移転しやすくなっている。又、
この部分は導電性であるためエッジ効果を抑えて画像濃
度を均一化するように作用する。これにより、現像ロー
ラ１は、画像濃度は低いものの線図の再現性や階調性に
優れているが、そのまま濃度を上げると線図の再現性や
階調性は損なわれてしまう性質のある、表面が絶縁性の
現像ローラの特長と、その電極効果によってベタ部の均
一性に優れた濃度の高い画像を得ることが出来るものの
線図の再現性や階調性が劣る性質の、表面が導電性の現
像ローラの特長とを同時に合わせ持つものになり、高濃
度で階調性や線図の再現性に優れた画像を得ることが出
来るという優れた現像作用を発揮することが出来る。
尚、現像ローラ１の表面に導電性領域面２１と絶縁性領
域面２２とを混在させたことにより、現像ローラ１とト
ナー供給ローラ８のチャージアップが防止される。その
理由としては、絶縁性領域面２２ではトナーを帯電し、
導電性領域面２１ではトナー供給ローラの除電を行な
い、全体としてバランスのとれた帯電状態を維持する為
と考えられる。

【００１０】ところで現像部において、感光体１の静電
潜像に対向した現像ローラ１の部分では多量のトナーが
潜像に持って行かれ、他の現像ローラ部分ではトナーは
実質的に感光体１に移行することはない。このため、現
像部を通過した現像ローラの表面には、トナーがほとん
ど残っていない部分とトナーが多量に残って付着してい
る部分とができ、トナーの付着状態は大変不均一となっ
ている。従って、これを放置したまま、その上からトナ
ーを再び供給したとすると、そのトナーの層厚をブレー
ド部材４によって規制しても、現像部へ搬送されたトナ
ー層の厚みが不均一となり、可視像に濃度むらを生ぜし
める恐れがある。又、現像部を通過した現像ローラ表面
は感光体ドラム表面との間隙が移動と共に大きく成って
いくので、両表面間の電界が減衰していき、特に現像ロ
ーラ１に交互電界を印加している場合には、減衰してい
く交互電界によって現像ローラ１の絶縁性領域面２２が
保持している電荷が中和されて、該領域２２の電位が一
定の比較的低電位に収束して、その後に供給されるトナ
ーを充分に吸引保持することが出来なくなり、更には、
絶縁性領域面２２が所定量の電荷を保持して所定電位を
維持していることを前提にした、上記の優れた現像作用
を発揮することが出来なくなる。更に、現像ローラ１の
導電性領域面２１は抵抗が低いので、該領域面２１上に
付着したトナー（トナーは主に絶縁性領域面２２上に付
着するが、導電性領域面２２上であってもその中央部な
どの比較的トナーが付着しやすい部分が存在して、該部
分にはトナーが付着している）は、導電性領域面２１か
らの好ましくない電荷注入によって帯電量が低下し、長
期間にわたって導電性領域面２１上に付着する場合には
帯電量が著しく低下したり逆極性に帯電したりして、感
光体ドラム３の非画像部に付着し、これにより、地カブ
リを発生させる原因になる。そこで、図１の例では、先
にも説明したように回転するトナー供給ローラ８を現像
ローラ１の表面に当接させ、現像部を通過した現像ロー
ラ部分に残ったトナーをトナー供給ローラ８によって除
去して現像ローラ１の表面を初期化し、かつ該ローラ５
の絶縁性領域面２２をトナー供給ローラ８との摩擦によ
り所定極性に強く帯電させ、絶縁性領域面２２の電荷を
均一化（初期化）させて該ローラ表面に多量のトナーを
供給担持させているのである。

【００１１】ところが、このときトナー供給ローラ８の
回転数が低くて該ローラ８と現像ローラ１との摩擦接触
が不足すると、現像ローラ１に対して運ばれるトナー量
が少なくなり、或いは現像ローラ１の絶縁性領域面２２
に対する帯電作用が不足するなどして、現像ローラ１に
多量のトナーを供給できずにトナー供給ローラ８へ至る
前の現像ローラ上のトナー付着量の不均一さの影響が、
トナー供給ローラ８を通過した後の現像ローラ１上にも
残り、ブレード部材４によるトナー層厚規制後にもトナ
ー付着量が不均一となる恐れがある。又、絶縁性領域面
２２の帯電が不足して上記の優れた現像作用を有効に発
揮出来なくなる恐れがある。更に、現像部を通過した後
の導電性領域面２１上からのトナーの除去が不十分にな
って、長期間にわたって該領域面２１に付着していたト
ナーが地カブリを起こす恐れがある。そこで本例におい
ては、現像ローラ表面の線速の１．５倍以上の大きさの
現像ローラ表面に対する相対速度をもつように、トナー
供給ローラ８を回転駆動させる。具体的には、トナー供
給ローラ８の回転方向を、図１に示すように、該ローラ
８と現像ローラ１との接触部において両者が逆向きに移
動する方向に設定して、その線速を現像ローラ１の線速
の０．５倍以上に設定するして両者の摩擦接触状態を上
記不具合を防止できる程度に高めた。尚、この例と異な
り、トナー供給ローラの回転方向を、該ローラ８と現像
ローラ１との接触部において両者が同じ向きに移動する
方向に設定する場合には、該ローラ８の線速を現像ロー
ラ１の線速の２．５倍以上に設定する。上述の構成によ
り、トナー供給ローラ８によって絶縁性領域面２２を飽
和状態まで均一に帯電させ、トナー供給ローラ８へ至る
前の現像ローラ上のトナー付着の不均一さの影響を無く
し、該ローラ８によって多量のトナーを均一に現像ロー
ラ１に付着させ、ブレード部材４を通過した後のトナー
層の均一性を高め、可視像の濃度むらを防止することが
できる。すなわち、現像ローラ上にほぼ等量のトナーを
担持し、かかるトナーで潜像を可視像化し、その濃度む
らを除去することが出来るのである。又、絶縁性領域面
２２を充分に帯電させて上記の優れた現像作用を有効に
発揮させて、高濃度で階調性や線図の再現性に優れた画
像を得ることが出来る。更には、現像部通過ごとに導電
性領域面２１上のトナーを除去して地かぶりの発生を防
止できる。尚、トナー供給部材が回転するベルトやファ
ーブラシなどから成るときも、同様に構成することによ
り、上述したところと同じ作用効果が得られる。

【００１２】以下、本実施例のより具体的な例について
説明する。この具体例では、感光体ドラム３としてＯＰ
Ｃ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４（ｂ）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、感光体ドラム３及び現像ロ
ーラ１を矢印で示す向きにそれぞれ１５０mm／Secで駆
動し、且つ、トナー供給ローラ８を矢印の向きに現像ロ
ーラ１の線速の約０．８倍である約１２０mm／Secの線
速で駆動して反転現像を行なったものである。ここで、
トナー供給ローラ表面は、現像ローラ表面の線速の１．
８倍の大きさの、現像ローラ表面に対する相対速度をも
っていることになる。この現像ローラ１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（以
下、Ｐ−Ｐという）１０００Ｖ、最高電位−１００Ｖ、
周波数５００Ｈｚ、デューティー比３０％（Ｔ₂／Ｔ₁）
のパルス電圧を印加した。

【００１３】図５は接地を基準とした現像ローラ１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２２の表面電位について、（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（−１０
０Ｖ）を水平線として夫々示している。図５（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、
現像バイアス印加手段９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、導電性
領域面２１の表面電位は、図５（ｂ）中のこの領域面２
１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、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。

【００１４】次に以上のように現像ローラ１表面の電位
が変化する場合の現像ローラ１表面と感光体ドラム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
表面の絶縁性領域面２２上と導電性領域面２１上との何
れであるかによって、更に、夫々の領域面２２，２２に
ついて感光体ドラム３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６は、これらのうち図５
（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、図
６（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の両者の電位差の時間的
変化を示し、図６（ｂ）はこの領域面２１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
の電位差の時間的変化を示す。又、図７は図５（ａ）に
示すような表面電位の時間的変化を生じる絶縁性領域面
２２上の電界を説明するためのものであり、図７（ａ）
はこの領域面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の電位差の時間的変化を示
し、図７（ｂ）はこの領域面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の電位差
の時間的変化を示す。

【００１５】これらの図においては、電界が現像ローラ
１表面に担持されたトナー７あるいは感光体ドラム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７が感光体ドラム３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１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１上のトナー７が感光体ド
ラム３へ転移する上記電位差の閾値＋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のレベルとを夫々水平線
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部分を斜線で表している。尚、上記
の実験は現像ローラ１と感光体ドラム３との間隙を１０
０μｍとして、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７の帯電電
荷量を調べたところ約１０μＣ／ｇであった。

【００１６】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６（ａ）の斜線部で示されるように＋１００
０Ｖの電位差に対応する現像電界になったときに感光体
ドラム３の方向に転移するものと考えられ、感光体ドラ
ム３の非画像部と対向する場合には、図６（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、−８００Ｖの負電界と＋２００Ｖの正電界が交互に
現われ、正電界のときは現像ローラ１から感光体ドラム
３へ、負電界のときは感光体ドラム３から現像ローラ１
へ転移するが、負電界による感光体ドラム３から現像ロ
ーラ１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、正電界で感光体ドラムに転移
するトナー７が生じたとしても再び現像ローラ１へ転移
してるものと考えられる。同様に、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＋２００Ｖに帯電しているので、感光体ド
ラム３の画像部と対向する場合には、図７（ａ）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、＋８００Ｖの正電界と−２００Ｖの負電界が交互に
現われ、正電界のときは現像ローラ１から感光体ドラム
３へ、負電界のときは感光体ドラム３から現像ローラ１
へ転移するが、正電界による現像ローラ１から感光体ド
ラム３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、正電界で充分なトナーが現像
ローラ１から感光体ドラム３へ転移してるものと考えら
れる。又、感光体ドラム３の非画像部と対向する場合に
は、図７（ｂ）の斜線部で示すように、トナーの転移に
寄与する電界として、−１０００Ｖの負電界のみが現わ
れるので、交互に転移することはないと考えられる。

【００１７】以上のように、本例においては、絶縁性領
域面２２上に存在するトナー７には、その電界が図７
（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、導
電性領域面２１上に存在するトナーは、その電界が図６
（ａ）に示されるようにトナー７の現像能力は絶縁性領
域面２２に比べて高い。又、この部分は導電性であるた
めエッジ効果を抑えて画像濃度を均一化するように作用
する。

【００１８】このようにより、階調性や線図の再現性に
優れ、しかも高濃度の画像を得ることが出来た。尚、上
記の例は図４の（ｂ）に示す表面形状を備えた現像ロー
ラ１を用いたものであるが、図４（ａ），（ｃ）に示す
表面形状を備えた現像ローラ１を用い、上記と同一の条
件で現像を行なったところ、同様に階調性や線図の再現
性に優れ、しかも高濃度の画像を得ることが出来た。

【００１９】以上、本実施例によれば、現像ローラ１の
表面に導電性領域面２１と絶縁性領域面２２とを設けて
該表面に選択的に電荷を保持せしめて、静電潜像を有す
る感光体ドラム３と表面にトナーを担持した現像ローラ
１との間にバイアスを印加して現像を行なうときに、局
部的に異なる現像バイアスを作用させて選択的にトナー
の転移を制御でき、これにより、画像濃度が高く、しか
も線図の再現性や階調性にも優れた現像画像を得ること
が出来る。そして、トナー供給ローラ８の線速を所定の
線速に設定することにより、画像上の像の濃度ムラや地
カブリを防止して上記の優れた現像作用を有効に発揮さ
せることが出来る。又、上記の実施例においては、従来
の現像ローラ１と比し現像部周辺のトナー７による汚染
が少ないことが判った。即ち、画質を良くすることがで
きるのに加え、装置周辺のトナー７による汚染も少なく
することが出来るという効果を得ることが出来る。

【００２０】尚、このような現像装置においては、トナ
ーとしてシリカを外添したトナーを用いることが有益で
ある。図８（ａ）は、現像ローラ１表面のトナー７及び
シリカ粒子３０の様子を示した模式図である。この図の
ように、トナー７とともに現像ローラ１表面に供給され
たシリカ粒子３０は、トナー７等との摩擦で、これ例の
場合には正極性に帯電しており、このため負の電荷をも
つ導電性領域面２１上に付着し、これにより、被膜を形
成する。このシリカ粒子からなる被膜によって、例え
ば、図８（ｂ）に示す直流マイナス５００ボルトを重畳
した、Ｐ−Ｐ１２００ボルトのパルス電圧を印加して現
像を行うときのように導電性領域面２１からトナー７へ
の電荷注入が起こりえるような電界が形成される時期が
発生する場合にも、トナー７への電荷注入を防止、これ
により、トナーの７帯電量の低下又は逆帯電を防止でき
る。すなわち、例えば、図８（ｂ）に示す現像バイアス
を印加した場合、トナー７を感光体３側から現像ローラ
１側へ移転させる向きの電界が最大になる＋１００の時
点には、感光体３側から導電性領域面２１に移転してき
たトナー７や、既に導電性領域面２１上に付着していた
トナー７には、図８（ｃ）に模式的に示すように、＋１
００ボルトの電圧が導電性領域面２１を介して印加され
る状態になる。このため、導電性領域面２１からトナー
７へ正極性の電荷が注入され、トナー７の帯電量が低下
したり、又、所望の極性とは逆の極性である正極性に帯
電する恐れがある。このようなトナー７の帯電量の低下
等が発生した場合には画像の地汚れが発生する。このよ
うなトナーとしてシリカ粒子を外添したものを用いれ
ば、導電性領域面２１上にシリカ粒子からなる被膜が形
成されるので、このような導電性領域面２１からトナー
７への電荷注入を防止し、これにより、画像上の地汚れ
を防止することが出来る。又、導電性領域面２１上にシ
リカ粒子が存在することにより、上記のトナー供給ロー
ラ８による導電性領域面２１上からのトナーの除去を容
易にし、又、該ローラ８の駆動トルクを小さくすること
が出来る。尚、シリカ粒子は、絶縁性領域面２１とは異
なり積極的に摩擦帯電して電荷を保持させる必要の無
い、導電性領域面２１上に付着するので、微小電界の形
成によるトナー保持や上記の優れた現像作用を発揮する
上での障害になることは無い。

【００２１】上記実施例においては、絶縁性領域面２２
をトナーの極性と逆極性に帯電させているが、トナー供
給ローラ８等の表面材質を適宜選択してトナーの帯電極
性と同極性に摩擦帯電させるようにしても良い。この場
合にも、絶縁性領域面２２と導電性領域面２１との電位
差によって、同様に微小閉電界を形成することが出来、
この場合には主に導電性領域面２１上にトナーが付着す
る。又、上記実施例においては、ローラ基体を表面に露
呈させて導電性領域面２１を形成し、これと絶縁性領域
面２２との電位差で微小閉電界を形成しているが、これ
に代え、ローラ基体表面に抵抗又は誘電率が互いに異な
る２種類の物質を規則的に混在するように固着して表面
層を形成し、両物質のトナー供給ローラ８による摩擦帯
電極性や帯電量、及び／又は、電位減衰速度の差によっ
て、両物質のローラ表面での露呈部間に電位差を持た
せ、これにより、微小閉電界を形成しても良い。この誘
電率が異なる２種類の物質を用いる場合には比較的高誘
電率の物質の表面での露呈部で、上記の導電性領域面２
１に相当し、比較的低誘電率の物質の表面での露呈部が
上記の絶縁性領域面２２に相当する。更に、接触現像や
正規現像の現像方法及びその装置にも適用出来る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、現像剤を担持する現像剤担持
体として、抵抗または誘電率の異なる２種類の部分が表
面に規則的または不規則に混在露出してなるとともに該
表面に多数の微小電界を形成する現像剤担持体を用い、
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
像部にバイアスを印加して、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、これにより、階調性
を維持しつつ画像濃度を向上させ且つ画像の線部の太り
も防止することが出来る。そして、トナー供給部材を該
現像剤担持体表面に当接させて、所定の線速度によるよ
うに駆動するので、充分な量の現像剤を該現像剤担持体
表面に供給できると共に、現像部を通過した現像剤担持
体上の現像剤の除去や比較的抵抗が高い表面部分（又は
比較的誘電率が小さい表面部分）の摩擦帯電を充分に行
な得、これにより、濃度ムラや地カブリを有効に防止す
ることが出来る。更に、現像剤として、シリカ粒子が外
添された現像剤を用いる場合には、該現像剤担持体表面
にシリカ粒子からなる被膜を形成して、該現像剤担持体
から該表面上の現像剤への電荷の注入を防止して地カブ
リを防止できると共に、上記トナー供給部材による現像
部通過後の現像剤の除去を容易にしてトナー供給部材の
駆動負荷の軽減を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の現像装置の全体概略を示す側
断面図である。

【図２】（ａ）はその現像ローラの一例の外観を示す斜
視図であり、（ｂ）はその外層部の拡大断面図である。

【図３】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】（ａ）乃至（ｃ）は互いに異なる幅の絶縁性領
域面を備えた３つの現像ローラの表面を拡大した様子を
示す図である。

【図５】具体例にかかる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６】同具体例における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非
画像部に対向する場合の時間的変化を示しものである。

【図７】同具体例における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）は感光体上の非画像部に対向
する場合の時間的変化を示しものである。

【図８】（ａ）は現像ローラ表面のシリカ粒子の状況を
示す拡大図、（ｂ）は現像バイアスの一例を示す波形
図、（ｃ）は感光体と現像ローラとの間の現像剤の移動
を示す説明図である。

【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
ー供給ローラ ９ 現像バイアス印加手段 ， ２１ 導電
性領域面 ２２ 絶縁性領域面 ， ３０ シリ
カ粒子

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 昭61−42672（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−191973（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095

Claims (3)

(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、該現像部にバイアスを印加して現像をおこなう現像
   装置において、 該現像担持体として、抵抗または誘電率の異なる複数の
   部分が表面に規則的または不規則に混在露出してなると
   ともに摩擦帯電電荷により該表面に多数の微小閉電界を
   形成する現像剤担持体を用い、上記現像剤として、帯電状態で上記微小閉電界により上
   記現像剤担持体に担持されるものを用い、 該現像剤担持体表面に当接し、表面が該現像剤担持体表
   面に対して、該現像剤担持体表面の線速の１．５倍以上
   の大きさの相対速度をもつように移動し、該現像剤担持
   体表面にトナーを帯電させながら供給するトナー供給部
   材を設け、 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
   電界により該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】上記現像部に上記現像剤を上記現像剤担持
   体から上記静電潜像担持体へ転移させ、且つ、上記静電
   潜像担持体上の現像剤を上記現像剤担持体上に逆転移さ
   せ得る交互電界を印加することを特徴とする請求項１の
   現像装置。
3. 【請求項３】上記現像剤として、シリカ粒子が外添され
   た現像剤を用いることを特徴とする請求項１の現像装
   置。