JP3078345B2 - 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
る現像方法及びその装置に係り、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方法及びその装置に関する
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、特公平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、現像剤担持体の
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】本発は、前記のような
現像装置を更に改良したものであり、その目的とすると
ころは、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共に、現像部
における静電潜像担持体と現像剤担持体とのギャップ等
の余裕度を向上させることが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、該現像部において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、該現像
剤担持体として、表面に導電体部と誘電体部とが微小面
積で混在してなり且つ該誘電体部が導電性発泡体層の表
面近傍の発泡セル中に形成されていると共に、少なくと
も該誘電体部が現像剤の極性と逆極性または同極性に摩
擦帯電されて、該表面に帯電された該誘電体部とこれに
隣り合う導電体部との間の微小閉電界が多数形成される
現像剤担持体を用い、該誘電体部を摩擦帯電させる摩擦
帯電手段を設け、該電圧印加手段として、該現像部に交
互電界を形成する電圧印加手段を用い、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。請求項２の発明は、請
求項１の現像装置における上記現像剤担持体に代え、表
面に導電体部と誘電体部とが微小面積で混在してなり且
つこれらが絶縁体粒子を含有した弾性導電性材料からな
る共に、少なくとも該誘電体部が上記摩擦帯電手段によ
って現像剤の極性と逆極性または同極性に摩擦帯電され
て、該表面に帯電された該誘電体部とこれに隣り合う導
電体部との間の微小閉電界が多数形成される現像剤担持
体を用いることを特徴とするものである。この絶縁体粒
子としては弾性を有するものを用いることが好ましい。

【０００６】

【作用】本発明は、現像剤担持体として、表面に導電体
部と誘電体部とが微小面積で混在してなり且つ該誘電体
部が導電性発泡体層の表面近傍の発泡セル中に形成され
ていると共に、少なくとも該誘電体部が現像剤の極性と
逆極性または同極性に帯電されて、該表面に帯電された
該誘電体部とこれに隣り合う導電体部との間の微小閉電
界が多数形成される現像剤担持体、又は、表面に導電体
部と誘電体部とが微小面積で混在してなり且つこれらが
絶縁体粒子を含有した弾性導電性材料からなる共に、少
なくとも該誘電体部が現像剤の極性と逆極性または同極
性に帯電されて、該表面に帯電された該誘電体部とこれ
に隣り合う導電体部との間の微小閉電界が多数形成され
る現像剤担持体を用いる。この現像剤担持体の該誘電体
部を摩擦帯電手段で摩擦帯電するで上記多数の微小閉電
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
界とで決定される電界により現像剤の移動を制御して、
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。又、現像剤担持体に弾性を持たせ、これにより、現
像剤担持体表面に当接する、現像剤供給部材や現像剤薄
層化部材を耐久性に優れた剛体で構成し得るようにす
る。更に、現像部にバイアスを印加する電圧印加手段と
して、該現像部に交互電界を形成する電圧印加手段を用
い、これにより、該現像剤担持体の形状にバラツキが存
在したり、該現像剤担持体に当接又は近接する部材との
位置関係にバラツキが存在する場合にも、安定した現像
特性が得られるようにする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明に係る現像装置の一実施例の全体
構成を示す図である。現像装置のケーシング７０には感
光体ドラム１０に対向する部分に現像用の開口が設けら
れており、現像剤担持体である現像ローラ２０はこの開
口を介して感光体ドラム１０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。この現像ロー
ラ２０と感光体ドラム１０の対向部が現像部８０になっ
ている。現像ローラ２０の上方には、該ローラ２０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３
０が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からアジテー
タ５０及びトナー供給ローラ４０の回転にともない供給
されたトナー６０を層厚規制するようにされている。ブ
レード部材３０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。更に、後述するように現像ローラ２０が弾性を有す
るので、耐久性に優れた剛体で構成することもできる。
これにより、ブレード部材３０の耐久性や精度の向上に
薄層形成の安定化を図ることが出来る。尚、ブレード部
材３０は、現像ローラ２０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３０
に代え、規制ローラや規制ベルトを用いても良い。アジ
テータ５０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６０を撹拌すると共に図において左方
に移動させる。上記のトナー供給ローラ４０は、例えば
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
４０はアジテータ５０により搬送されてきたトナー６０
を現像ローラ２０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２０上に残って戻ってきたトナー６０を掻き落す作用
をするものである。尚、本実施例においては、現像ロー
ラ２０が弾性を有するので、このトナー供給ローラ４０
を耐久性に優れた剛体で構成することもできる。これに
より、小径の弾性ローラでトナー供給ローラ４０を構成
しようとする場合に、極めて軟らかい発泡部材を芯金上
に厚肉に巻く必要から材料が制限されるという、従来の
制約を解消して、材料選択が容易になる。又、比較的太
い芯金を使用することもできるので、現像ローラ２０と
トナー供給ローラ４０との接触を確実にしてトナー等の
摩擦帯電の安定性を向上させることもできる。トナー供
給ローラ４０により現像ローラ２０の表面に供給された
トナー６０は、トナー供給ローラ４０又は現像ローラ２
０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６０自体も帯電して現像ローラ２０の表面に静電的に
担持される。かくして現像ローラ２０に担持搬送される
トナー６０は、現像ローラ２０の上方に弾発的に圧接す
るブレード部材３０により層厚規制され、感光体ドラム
１０と現像ローラ２０とが対向する現像部に搬送され
る。現像ローラ２０及びトナー供給ローラ４０は、それ
ぞれ電源に接続されて、バイアスが印加されている。
又、ブレード部材３０にバイアスを印加しても良い。感
光体ドラム１０上に形成された静電潜像の現像は、現像
ローラ２０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６０を現像ローラ２０から静電潜像に転
移させることにより行なわれる。現像ローラ２０は感光
体ドラム１０と実質的に接触しない位置関係として３０
〜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２０を感
光体ドラム１０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。感光体ドラム１０の
周速度と、現像ローラ２０の周速度とをほぼ等しくすれ
ば、さらに駆動トルクの減少を図ることが出来る。現像
ローラ２０に印加す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３０
０〜２０００Ｈｚ、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６０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６０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−８０
０Ｖ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】次に現像ローラ２０について説明する。本
実施例の現像ローラ２０は、図２（ａ）に示されるよう
に、その表面に誘電性領域（誘電体部）と導電性領域
（導電体部）とが微小面積で混在し、かつ誘電体部は導
電性発泡体層の表面近傍の発泡セル中に形成されてい
る。この微小面積の大きさは、形状が円形であるとした
場合、径が１０〜５００μｍの大きさであり、このの微
小面積がランダムに又はある規則にしたがって分散して
いる。面積比としては、導電体部の面積が２０〜６０％
の範囲が好ましい。発泡セル中に形成される誘電体部に
用いられる材料としては、絶縁性であれば、使用可能で
あるが、体積固有抵抗が１０¹⁰Ωcm以上、特に１０¹⁴Ω
cm以上のものが好ましい。このような絶縁性材料として
は、例えばポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、
アクリル系樹脂、樹脂材料、ゴム材料などの有機ポリマ
ー類が挙げられる。本実施例においては、好ましくは、
脂肪族含フッ素化合物やシリコーン樹脂を主体とするも
のが使用される。また、本実施例における導電体部は導
電性発泡体層から構成されるが、発泡体を形成する樹脂
材料としては、種々の有機ポリマー類が使用可能でる。
また、導電性付与剤としては、金属粉、カーボンブラッ
ク、導電性酸化物、無電解めっき物、グラファイト、金
属繊維、炭素繊維などが挙げられる。また、発泡剤とし
ては従来公知の有機発泡剤あるいは無機発泡剤のいずれ
もが使用できる。

【０００９】本実施例の現像ローラ２０を作製するに
は、例えば（ｉ）芯金の外周に、ゴム類、導電性付与
剤、発泡剤及びその他の添加剤からなる導電性発泡組成
物を押出成形して弾性発泡体層を設け、ついでその表面
を研削して発泡セルを露出させ、誘電体部埋設用の凹部
を形成し、次に、該凹部に前記誘電体材料をスプレー、
ディッピングなどの方法により埋め込み、所定の条件
（温度、時間）で硬化（焼成）し（塗布膜の厚みは凹部
が完全に埋まる状態にする）（参照；図２（ｂ））、
（ｉｉ）続いてその表面を切削又は研磨加工により導電
面と誘電面が微小面積で混在するように削り、導電部面
積が２０〜６０％になるように削る（参照；図２
（ｃ））という方法が採用される。

【００１０】以下、具体例について説明する。なお、部
は重量基準である。予めプライマー処理した芯金周辺に
下記の導電性発泡組成物を押出し成形し、１７０℃で２
０分間金型内で一時加硫させた後、２００℃で２時間二
次加硫させて体積固有抵抗１０¹¹Ωcm、比重０．５７、
発泡セルの大きさが３０〜５０μｍの導電性発泡体層を
有する現像剤担持体を作製した。 導電性発泡組成物 ジオルガノホリシロキサン（平均重合度２０００以上） １００部 〔商品名：ＫＦ９０１Ｆ−Ｕ（信越化学社製）〕 ファーネスブラック １０部 〔商品名：ケッチェンブラックＥＣ（ライオンアクゾ社製）〕 ジクミルパーオキサイド ２部 アゾビスイソブチロニトリル ２部 ついで、得られた現像剤担持体の表面を研削して発泡セ
ルを露出させ、誘電体を埋設するための凹部を形成し
た。次に、該凹部に該誘電体であるフッ素樹脂組成物
（商品名ルミフロンＬＦ６０１−Ｃ（旭硝子社）を主剤
としたもの）１５０部をコーティングし、発泡セル凹部
が完全に埋まる状態にした後、架橋硬化させた。続い
て、その表面を切削又は研磨加工により導電体部と誘電
体部が混在し、導電体部面積が５０％となるようにし
て、現像ローラ２０を作製した。

【００１１】本実施例の現像ローラ２０において、表面
の絶縁体部は、トナー供給ローラ６との摩擦によってト
ナー６０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４０の周面に接触しながら現像ロ
ーラ２０に運ばれるトナー６０は、トナー供給ローラ４
０との摩擦によって負極性に摩擦帯電され、現像ローラ
２０に供給されるが、このときこの現像ローラ２０、特
にその絶縁体部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２０の周面に静電的に付着する。こ
のとき、現像ローラ２０の各絶縁体部は正極性に摩擦帯
電していて、各絶縁体部に接して導電体部が存在するの
で、現像ローラ２０の表面は、多数の絶縁体部のところ
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（ａ）に示すように、正に帯電
した各絶縁体部とそれに接した導電体部との間に閉電界
が形成され、現像ローラ２０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２
０の表面近傍の空間には、同図に円弧状の多数の線で表
したように現像ローラ２０から出て同一の現像ローラ２
０に戻る電気力線が形成され、各絶縁体部と導電体部と
の間に閉電界が形成されるのである。各絶縁体部の面積
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６０は
絶縁体部に強く引かれ、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２０に保持さ
れたトナー６０がブレード部材３０によって層厚を規制
されるとき、帯電の充分なトナー６０は微小閉電界によ
って現像ローラ２０の表面に強く保持されるが、帯電量
の小さなトナー６０はブレード部材３０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６０だけが
現像部８０へ運ばれる。

【００１２】尚、本現像装置においては、現像ローラ２
０の表面に導電体部と絶縁体部とを混在させたことによ
り、現像ローラ２０とトナー供給ローラ４０のチャージ
アップは防止される。その理由としては、絶縁体部では
トナーを帯電し、導電体部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。ここでは現像バイアスとして印加
する矩形波パルス電界が現像ローラ２０表面に存在する
導電体部と絶縁体部との間の微小電界と、帯電したトナ
ーとに作用し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。

【００１３】以下、現像バイアスの具体例について説明
する。この例においては、感光体ドラム１０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、現像ローラ２０を感光体ドラム
１０の表面と１００μｍの間隙をおいて対向配置して反
転現像を行なったものである。この現像ローラ２０表面
の絶縁体部は、トナー供給ローラ４０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６０を約１．
０〜１．２ｍｇ／ｃｍ²担持した。そして、この現像ロ
ーラ２０に現像バイアス用電源でピーク・ツウ・ピーク
（以下、Ｐ−Ｐという）１０００Ｖ、最高電位０Ｖ、周
波数５００Ｈｚ、デューティー比３０％（Ｔ₂／Ｔ₁）の
パルス電圧を印加した。

【００１４】図４は接地を基準とした現像ローラ２０の
表面電位の時間的変化を示したものであり、（ａ）は絶
縁体部の表面電位について、（ｂ）は導電体部の表面電
位について示している。これらの図中には、感光体ドラ
ム１０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
として夫々示している。図４（ａ）中の絶縁体部の表面
電位の時間的変化を示す矩形連続線から判るように、絶
縁体部の表面電位は、現像バイアス用電源による印加電
圧が保持した電荷で＋２００Ｖだけ偏倚された電位にな
る。一方、導電体部の表面電位は、図４（ｂ）中のこの
導電体部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、現像バイアス用電源による印加電圧そのも
のになる。

【００１５】次に以上のように現像ローラ２０表面の電
位が変化する場合の現像ローラ２０表面と感光体ドラム
１０との間の電界について説明する。この電界は現像ロ
ーラ２０表面の絶縁体部上と導電体部上との何れである
かによって、更に、絶縁体部、導電体部の夫々について
感光体ドラム１０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。

【００１６】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体部上の電界を
説明するためのものであり、図５（ａ）はこの導電体部
が感光体ドラム１０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５（ｂ）は
この導電体部が感光体ドラム１０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６は図４（ａ）に示すような表面電位の時
間的変化を生じる絶縁体部上の電界を説明するためのも
のであり、図６（ａ）はこの絶縁体部が感光体ドラム１
０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）はこの絶縁体部が感
光体ドラム１０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。

【００１７】これらの図においては、電界が現像ローラ
２０表面に担持されたトナー６０あるいは感光体ドラム
１０の表面に担持されたトナー６０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６０が感光体ドラム１０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２０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２０上の
トナー６０が感光体ドラム１０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１０上のトナ
ー６０が現像ローラ２０の方へ転移する電界の閾値−１
００Ｖ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６０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。

【００１８】尚、上記の実験は現像ローラ２０と感光体
ドラム１０との間隙を１００μｍとして、現像ローラ２
０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６０の帯電電荷量を調べたところ約１
０μＣ／ｇであった。

【００１９】現像ローラ２０の導電体部上に存在するト
ナー６０は、感光体ドラム１０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＋９００Ｖ
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ドラム１０の方向に転移するもの
と考えられ、感光体ドラム１０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−９００Ｖ
の現像電界になったときに現像ローラ２０の方向に転移
しているものと考えられる。

【００２０】同様に、現像ローラ２０の絶縁体部上に存
在するトナー６０は、この絶縁体部が元々＋２００Ｖに
帯電しているので、感光体ドラム１０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−３
００Ｖ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２０から感光体ドラム１０
へ、負電界のときは感光体ドラム１０から現像ローラ２
０へ転移しているものと考えられる。又、感光体ドラム
１０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
１０から現像ローラ２０へ転移し、交互に転移すること
はないと考えられる。

【００２１】以上のように現像ローラ２０に担持された
トナー６０は現像ローラ２０表面に形成された電界で選
択的にその転移が制御されるのである。このようにして
得られた画像を、表面が全てアルミニウムである現像ロ
ーラ２０を用い、この結果図５（ａ）及び（ｂ）に示す
ような現像電界のみで現像した画像と比較したところ、
地肌汚れがなく濃度の高い画像が得られ、しかも線図の
再現性も優れていた。又、この表面が全てアルミニウム
である現像ローラを用い、本例と同程度の線図の再現性
を得ようとしたが画像濃度が低下してしまった。

【００２２】本例によれば、現像ローラ２０の表面に局
部的に異なる現像バイアスが作用する領域を設けてお
り、この為、静電潜像を有する感光体ドラム１０と表面
にトナーを担持した現像ローラ２０との間にバイアスを
印加して現像を行なうときに、表面に選択的に電荷を保
持せしめた現像ローラ２０によって選択的にトナーの転
移が制御できるので、上記の効果を得ることが出来るも
のと考えられる。即ち、絶縁体部上に存在するトナー６
０には、その電界が図６（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、導電体部上に存在するトナーは、そ
の電界が図５（ａ）に示されるようにトナー６０の現像
能力は絶縁体部に比べて高い。更に、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。更に詳述すると、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、本実施例
にかかる現像ローラ３は同時に合わせ持っている。

【００２３】又、本実施例における現像ローラ２０のよ
うに弾性を有するローラは、高精度に加工形成すること
が困難で、一般に外形寸法にバラツキ（製品間のバラツ
キ、及び／又は、ローラの周方向の位置におけるバラツ
キ）が存在し、このバラツキは、特にこの例のように非
接触現像を行なうものにおいては、現像ギャップのバラ
ツキによる現像特性のバラツキにつながるが、本実施例
においては、上記のように現像領域８０に所定の交互電
界を形成するので、このような現像特性のバラツキを防
止することが出来る。尚、接触現像を行なう場合にも、
このような現像バイアスを印加することによって、感光
体ドラム１０と現像ローラ２０との接触幅のバラツキに
起因する現像特性のバラツキを防止することが出来る。

【００２４】尚、上記各実施例においては、絶縁体部を
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４０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、絶縁体部と導電体部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
電体部上にトナーが付着する。

【００２５】次に、現像ローラ２０の変形例について説
明する。この例の現像ローラ２０は、例えば図３に示さ
れるように、少なくともその表面に導電体部と誘電体部
が混在してなり、かつこれらの形成材料が弾性絶縁性粒
子を含有した弾性導電性材料で構成されている。誘電体
部を構成する弾性絶縁性粒子としては、体積固有抵抗が
１０¹³Ωcm以上好ましくは１０¹⁴Ωcm以上のもので、実
効ゴム硬度（現像剤担持体の形状をJISK6301で定めるス
プリング式硬さ試験機Ａ型を用いて測定したときの値）
が５０度以下好ましくは４０度以下のものが使用され
る。このような材料としては、例えばシリコーン変性エ
チレンプロピレンゴム等が挙げられる。その平均粒径は
５μｍ以上好ましくは１０μｍ以上である。５μｍ未満
ではマイクロフィールドが形成し難く、安定したトナー
の付着、帯電が得られない。また粒子形状は定形あるい
は不定形の何れでも良い。また、弾性導電性材料として
は、体積固有抵抗が１０¹²Ωcm以下好ましくは１０⁸Ωc
m以下のものが良く、また実効ゴム硬度（既出）が５０
度以下好ましくは４０度以下のゴム類に導電性フィラー
を添加したものが使用される。ゴム類としては、シリコ
ーン変性エチレン−プロピレンゴム等が挙げられ、導電
性フィラーとしては金属粉等が挙げられる。また、種々
の目的で無機充填剤や架橋剤、熱安定剤等を添加するこ
とが出来る。

【００２６】この現像ローラ２０を作製するには、例え
ば（ｉ）金属製芯金上に、導電性プライマを塗布した
後、導電性材料に適当量の絶縁性粒子を混入したコンパ
ウンドを押出し成形法などにより、芯金上に成形し、
（ii）金型成形加硫、蒸気加硫法等により、温度と圧力
を加えることにより、芯金上に弾性体ローラを成形し、
（iii）ついで、弾性ローラの表面を研磨や切削などの
方法により平滑にして、導電部と絶縁部が表面に混在す
るようにする方法などを採用すれば良い。

【００２７】以下、具体例について説明する。なお、部
は重量基準である。 弾性絶縁性粒子の製法 シリコーン変性エチレン−プロピレンゴム： 商品名ＳＥＰ１４２１−Ｕ（信越化学工業（株）製） １００．０重量部 加硫剤：商品名Ｃ−１２（信越化学工業（株）製） ２．０重量部 を２本ローラを用いて充分均一になるように混練してか
らプレスキュア１７０℃／１０分、５０Kg/cm²の加硫条
件で加硫し、厚さ２mmのシート状に成形した。その後１
５０℃／２時間キュアを行なった。成形したゴムシート
を２本ローラ（ローラ間の間隔を狭くする）に複数回通
して粉砕した。その後フルイに通して１００〜２００μ
mの弾性絶縁性粒子を得た。 弾性絶縁性粒子を含有した弾性導電性コンパウンドの製造 シリコーン変性エチレン−プロピレンゴム： 商品名ＳＥＰ１４２１−Ｕ（信越化学工業（株）製） １００．０重量部 カーボンブラック： 商品名ブラックパールスＬ（キャボット社製） ８．０重量部 加硫剤： 商品名Ｃ−１２（信越化学工業（株）製） ４．０重量部 炭化水素系合成油： 商品名ルーカント（三井石油化学（株）製） １０．０重量部 を２本ローラを用いて充分均一になるように混練した。
この混練したコンパウンドに先に製造した弾性絶縁性粒
子を３０．０重量部加えた。そして再度２本ローラを用
いて充分均一になるように混練して、弾性導電性コンパ
ウンドを得た。次に予め導電性プライマを塗布した芯金
上に前記弾性絶縁性粒子を含有した導電性コンパウンド
を押し出し成形によって設け、ついで金型成形加硫法に
よってプレスキュア１７０／１０分、５０Kg/cm²の条件
で加硫し弾性層の厚さ７mm、ローラ外径２０mmφ（芯
金：ステンレス製６mmφ）に成形した後、１５０℃／２
時間キュアを行なった。得られた弾性ローラの表面を研
磨や切削などの方法により、仕上りのローラ外径が１８
mmφで、導電体部と絶縁体部とが表面に混在し、その表
面が平滑な現像剤担持体（実効ゴム硬度３８度）を得
た。次に、得られた現像剤担持体を図１に示した現像装
置に装着し、トナーの帯電量、トナーの付着量及び感光
体との接触幅（mm／圧力Kg）を測定した。その結果、ト
ナー帯電量は１２．３μC/g、トナー付着量は１．０６m
g/cm²であり、感光体（潜像担持体）との接触幅は０．８
mm/５００g、１．１mm/８００g、１．６mm/１．１Kgで
あった。

【００２８】この例の現像ローラ２０においても同様に
現像ローラが弾性であることに基づく効果、表面に微小
閉電界が形成されることによる効果等が発揮される。
尚、現像ローラ表面の誘電体部を構成する絶縁性粒子と
して弾性絶縁性粒子を用いたが、弾性を有しない絶縁性
粒子を用いても良い。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、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で決定される電界により現像剤の移
動を制御して、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、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。又、現像剤担持体として、弾性を有する現像剤
担持体を用い、これにより、現像剤担持体表面に当接す
る、現像剤供給部材や現像剤薄層化部材を耐久性に優れ
た剛体で構成し得るので、長期間にわたって現像剤の薄
層形成を安定して行なうことが出来る。更に、現像部に
バイアスを印加する電圧印加手段として、該現像部に交
互電界を形成する電圧印加手段を用い、これにより、該
現像剤担持体の形状にバラツキが存在したり、該現像剤
担持体に当接又は近接する部材との位置関係にバラツキ
が存在する場合にも、安定した現像特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る現像装置の全体概略を示
す側断面図である。

【図２】（ａ）は同現像装置の現像ローラ表面の摸式部
分断面図、（ｂ）及び（ｃ）は同現像ローラの製造工程
の説明図である。

【図３】変形例に係る現像ローラの表面の摸式部分断面
図である。

【図４】具体例に係る現像バイアスを印加した場合の、
同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）は絶縁体部についての電位の変化を、（ｂ）
は導電体部についての電位の変化を示したものである。

【図５】同具体例における導電体部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たものである。

【図６】同具体例における絶縁体部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たものである。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム ， ２０ 現
像ローラ ３０ ブレード部材 ， ４０ ト
ナー供給ローラ ５０ アジテータ ， ６０ ト
ナー ７０ ケーシング ， ８０ 現
像部

───────────────────────────────────────────────────── 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61−273563（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−61652（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−267566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−61774（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−54150（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−79257（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/06 G03G 15/08

Claims (4)

(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、該現像部において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、 該現像剤担持体として、表面に導電体部と誘電体部とが
   微小面積で混在してなり且つ該誘電体部が導電性発泡体
   層の表面近傍の発泡セル中に形成されていると共に、少
   なくとも該誘電体部が現像剤の極性と逆極性または同極
   性に摩擦帯電されて、該表面に帯電された該誘電体部と
   これに隣り合う導電体部との間の微小閉電界が多数形成
   される現像剤担持体を用い、該誘電体部を摩擦帯電させる摩擦帯電手段を設け、 該電圧印加手段として、該現像部に交互電界を形成する
   電圧印加手段を用い、 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】上記現像剤担持体に代え、表面に導電体部
   と誘電体部とが微小面積で混在してなり且つこれらが絶
   縁体粒子を含有した弾性導電性材料からなる共に、少な
   くとも該誘電体部が上記摩擦帯電手段によって現像剤の
   極性と逆極性または同極性に摩擦帯電されて、該表面に
   帯電された該誘電体部とこれに隣り合う導電体部との間
   の微小閉電界が多数形成される現像剤担持体を用いるこ
   とを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】上記絶縁体粒子が弾性を有することを特徴
   とする請求項２の現像装置。
4. 【請求項４】現像剤が上記微小閉電界により上記現像剤
   担持体に保持されることを特徴とする請求項１、２又は
   ３の現像装置。