JP3078346B2 - 現像方法及びその装置 - 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】この種の現像方法としては、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、この現像方法において
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、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】ただ上記の現像装置に
おいては、静電潜像担持体と現像剤担持体の駆動条件に
よっては、部分的な画像の濃度不足や非画像部の地汚れ
が発生する恐れがあることを確認した。そこで、本発明
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することが出来、
これにより、高画質の画像を得ることを可能とするとと
もに、部分的な画像の濃度不足や非画像部の地汚れを防
止することが出来る現像方法及びその装置を提供するこ
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、該現像部においてバイアスを印加して現
像をおこなう現像方法において、該現像剤担持体とし
て、抵抗または誘電率の異なる２種類の部分が規則的に
混在露出してなるとともに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、該現像部において、該２種
類の部分のうち比較的低抵抗の部分と対向する該静電潜
像担持体上の静電潜像領域の任意の部分が、該２種類の
部分のうち比較的高抵抗の部分とも対向するように、該
静電潜像担持体と該現像剤担持体の表面の相対的な移動
を行い、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の現像方法におい
て、上記の相対的な移動に代え、上記現像部において、
上記２種類の部分のうち比較的高抵抗の部分と対向する
上記静電潜像担持体上の静電潜像領域の任意の部分が、
上記２種類の部分のうち比較的低抵抗の部分とも対向す
るように、上記静電潜像担持体と上記現像剤担持体の表
面の相対的な移動を行う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の現像方法において、上記
の相対的な移動に代え、上記現像部を通過する上記静電
潜像担持体上の静電潜像領域の任意の部分が、上記２種
類の部分の両方に対向するように、上記静電潜像担持体
と上記現像剤担持体の表面の相対的な移動を行うことを
特徴とするものである。請求項４の発明は、請求項１の
現像方法を実施するのに好適な現像装置にかかり、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２
種類の部分が規則的に一定のパターンピッチで混在露出
してなるとともに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、該現像剤担持体の該静電潜像担持体
に対する線速比が、 （該現像剤担持体の移動方向における該２種類の部分う
ち比較的高抵抗部の幅＋該現像部の幅）／該現像部の幅 以上となるように、該現像剤担持体を駆動する手段を設
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５の発明は、請求項２の現像方法を実施する
のに好適な現像装置にかかり、請求項４の現像装置にお
いて、上記駆動手段に代え、上記現像剤担持体の上記静
電潜像担持体に対する線速比が、 （上記現像剤担持体の移動方向における上記２種類の部
分うち比較的低抵抗部の幅＋上記現像部の幅）／上記現
像部の幅 以上となるように、上記現像剤担持体を駆動する手段を
設けることを特徴とするものである。請求項６の発明
は、請求項３の現像方法を実施するのに好適な現像装置
にかかり、請求項４の現像装置において、上記駆動手段
に代え、該現像剤担持体の該静電潜像担持体に対する線
速比が、 （該現像剤担持体の移動方向における該パターンピッチ
の幅＋該現像部の幅）／該現像部の幅 以上となるように、該現像剤担持体を駆動する駆動手段
を設けることを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】請求項１乃至６の発明は、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
部分が規則的に混在露出してなるとともに表面に多数の
微小閉電界を形成する現像剤担持体を用い、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。そして、請求
項１及び４の発明においては、上記現像部において、上
記２種類の部分のうち比較的低抵抗の部分と対向する該
静電潜像担持体上の静電潜像領域の任意の部分が、該２
種類の部分のうち比較的高抵抗の部分とも対向するよう
に、上記静電潜像担持体と上記現像剤担持体の表面の相
対的な移動を行い、これにより、上記静電潜像担持体上
の画像部または非画像部が、上記現像部において上記２
種の部分のうち比較的低抵抗の部分のみにしか対向出来
ずに部分的な画像の濃度低下または非画像部の地汚れが
発生するのを防止する。又、請求項２及び５の発明にお
いては、上記現像部において、上記２種類の部分のうち
比較的高抵抗の部分と対向する上記静電潜像担持体上の
静電潜像領域の任意の部分が、該２種類の部分のうち比
較的低抵抗の部分とも対向するように、上記静電潜像担
持体と上記現像剤担持体の表面の相対的な移動を行い、
これにより、上記静電潜像担持体上の画像部または非画
像部が、上記現像部において上記２種の部分のうち比較
的高抵抗の部分のみにしか対向出来ずに部分的な画像の
濃度低下または非画像部の地汚れが発生するのを防止す
る。更に、請求項３及び６の発明においては、上記現像
部を通過する上記静電潜像担持体上の静電潜像領域の任
意の部分が、上記２種類の部分の両方に対向するよう
に、上記静電潜像担持体と上記現像剤担持体の表面の相
対的な移動を行い、これにより、上記静電潜像担持体上
の画像部及び非画像部を、上記２種類の部分の両方に対
向させて現像せて、部分的な画像の濃度低下及び非画像
部の地汚れの発生を防止する。

【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、本発明による現像方法を実施する
ため、一実施例に係る現像装置の全体構成を示す図であ
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５０〜２５０μｍ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３００〜２０００Ｈｚ、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、本実施例では、現像ローラ１を
表面に抵抗または誘電率の異なる２種類の部分が規則的
に混在露出するように構成する。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、微細な網目状の
絶縁性領域面２２を形成すると共に、これに接して微細
な導電性領域面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周
方向に対して４５度の角度を持った条痕を形成して上記
工程で導電性領域面２１と絶縁性領域面２２がアヤメ状
に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、Ｗ
３＝０．２２５mm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２
１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
性領域の大きさは平均直径として３０〜２０００μｍ、
好ましくは５０〜１０００μｍである。絶縁性領域面２
２の形状が例えば円形であるときは、その径Ｄ１（図３
参照）を３０乃至２０００μｍ、好ましくは１００乃至
４００μｍ程度に設定し、その中心間距離Ｐ１を、適宜
バランス良く設定する。又絶縁性領域面２２の形状が矩
形であるときは、その一番短い辺の長さを３０乃至２０
００μｍ程度とする。同様に、絶縁性領域面２２の形状
が長円形乃至は楕円形であるときは、その短軸側の幅を
３０乃至２０００μｍ程度とする。絶縁性領域面２２の
形状が他の形状のときも、これらに準じて、その幅を３
０乃至２０００μｍ程度とする。又、その占有面積比率
としては、現像ローラ１表面積の５０〜８０％、好まし
くは６５〜７５％とすれば良い。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１にこすりつける時に生ずる摩擦帯
電作用によりトナー７を帯電して現像ローラ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。

【０００９】この点について更に詳述する。現像ローラ
１の絶縁性領域面２２は、トナー供給ローラ６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。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１０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。

【００１０】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２２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。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。

【００１１】次に、現像ローラ１の線速について説明す
る。本実施例においては、感光体ドラム３上の静電潜像
領域（トナーが付着すべき画像部と画像中の地肌に相当
する非画像部からなる領域）の全ての部分が、現像部を
通過している間に、現像ローラ１の絶縁性領域面２２と
導電性領域面２１の両方に対向するように、線速を設定
する。図８は現像部における現像ローラ１と感光体ドラ
ム３の断面図を示すものであり、同図中に、現像ローラ
１の移動方向（周方向）における導電性領域面２１と絶
縁性領域面２２との合計の長さである、移動方向におけ
るパターンピッチの幅をｌｐ、同方向における導電部領
域面の長さをｌｍ、同方向における絶縁部領域面の長さ
をｌｄ、同方向における現像部の幅（現像ニップ幅）を
ｌｎとして示している。ここで、感光体ドラム３上の任
意の部分が現像部を通過する所要時間内に、現像ローラ
１の表面が少なくともパターンピッチｌｐと現像ニップ
幅ｌｎを合計した距離を移動するように現像ローラ１を
駆動するすれは、上記の線速を得ることが出来る。この
ときの感光体ドラム３の線速をＶp、現像ローラ１の線
速をＶRとすると、感光体ドラムの線速Ｖpに対する現像
ローラの線速ＶRの線速比ＶR／Ｖpは下式（１）の関係
を満足するものである。 ＶR／Ｖp ≧ （ｌｐ＋ｌｎ）／ｌｎ （１）

【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を矢印で示
す向きに線速Ｖp１２０mm/sで、現像ローラ１を矢印で
示す向きに線速ＶR１４５mm/sでそれぞれ駆動して反転
現像を行なったものである。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。

【００１３】ここで、この例の現像ローラ１は、図８で
示すパターンピッチｌｐ＝０．４２mm、導電性領域面の
長さｌｍ＝０．２１mm、絶縁部領域面の長さｌｄ＝０．
２１mmとなるので、感光体ドラム線速Ｖｐに対する現像
ローラ線速Ｖｒの線速比ＶR／Ｖｐの値は約１．２とな
り、上記式（１）を満足する（（ｌｐ＋ｌｎ）／ｌｎ＝
１．１４）。従って、感光体ドラム３上の静電潜像領域
の全ての部分が、現像部を通過している間に、現像ロー
ラ１の絶縁性領域面２２と導電性領域面２１の両方に対
向するものとなっている。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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２
２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。

【００１７】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。

【００１８】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１００μｍ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。

【００１９】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＋９００
Ｖ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−９００Ｖの現像電界になったときに
現像ローラ１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−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へ転移してい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、−１１００Ｖの負の電界で感光体ドラム
３から現像ローラ１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、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。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、本例にかかる現像
ローラ１は同時に合わせ持っている。そして、上述のよ
うに感光体ドラム３および現像ローラ１の線速度を設定
しているので、これらの特長を有する絶縁性領域面２２
と導電性領域面２１の両方に対向することが保障され、
これらの特長が確実に発揮される。即ち、感光体ドラム
３の同一の画像部に対し、図６（ａ）および図７（ａ）
で示す現像電界が必ず１回以上対向し、現像ローラ１上
に担持されたトナー７は現像ローラ１表面に形成された
電界で選択的にその転移が制御され、同様に、感光体ド
ラム３の同一の非画像部に対し、図６（ｂ）および図７
（ｂ）で示す現像電界が必ず１回以上対向し、現像ロー
ラ１上に担持されたトナー７は現像ローラ１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。

【００２２】このようにして得られた画像を、感光体線
速Ｖｐと現像ローラ線速Ｖｒが同速になるよう駆動した
現像装置を用いて得た画像と比較したところ、地肌汚れ
がなくなり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。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、感光体ドラム線速Ｖｐに対する現像ローラ線速Ｖ
ｒの線速比ＶR／Ｖpを上記の例と同一にして駆動したと
ころ同様に、地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た画像を得ることが出来た。又、
この例では、現像ローラ１の表面がローレット加工によ
りアヤメ状に導電性領域面２１と絶縁性領域面２２が形
成されたものであるが、格子状、横ストライプ状、その
他規則的パターンの現像ローラに対し、その表面構造パ
ターンに起因する影響を除去するものに対応できる。

【００２３】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。更に、所定の線速で現像ローラ１を駆動し
て、感光体ドラム３上の静電潜像領域の全ての部分を、
現像部を通過している間に、絶縁性領域面２２と導電性
領域面２１の両方に対向させるようにして、上記効果が
確実に発揮されるようにすることが出来る。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。

【００２４】尚、上記実施例においては、感光体ドラム
３上の静電潜像領域の全ての部分が、現像部を通過して
いる間に、現像ローラ１の絶縁性領域面２２と導電性領
域面２１の両方に対向するように、現像ローラ１の線速
を設定しているが、これに代え、現像部において導電性
領域面２１と対向する感光体ドラム３上の全ての部分
が、絶縁性領域面２２とも対向するように、現像ローラ
１の線速を設定してもよい。この場合の感光体ドラム３
の線速をＶpに対する現像ローラの線速ＶRの線速比ＶR
／Ｖpは下式（２）の関係を満足するものである。 ＶR／Ｖp ≧ （ｌｐ＋ｌｍ）／ｌｎ （２） 但し、ｌｍは上記のように現像ローラ１の移動方向にお
ける導電性領域面２１の幅である。又、現像部において
絶縁性領域面２２と対向する感光体ドラム３上の全ての
部分が、導電性領域面２１とも対向するように、現像ロ
ーラ１の線速を設定してもよい。この場合の感光体ドラ
ム３の線速をＶpに対する現像ローラの線速ＶRの線速比
ＶR／Ｖpは下式（３）の関係を満足するものである。 ＶR／Ｖp ≧ （ｌｐ＋ｌｄ）／ｌｎ （３） 但し、ｌｄは上記のように現像ローラ１の移動方向にお
ける絶縁性領域面２２の幅である。更に、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性領域面上にトナーが
付着する。更に、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。
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。

【００２５】

【発明の効果】請求項１乃至６の発明は、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。そして、請
求項１及び４の発明においては、上記現像部において、
上記２種類の部分のうち比較的低抵抗の部分と対向する
該静電潜像担持体上の静電潜像領域の任意の部分が、該
２種類の部分のうち比較的高抵抗の部分とも対向するよ
うに、上記静電潜像担持体と上記現像剤担持体の表面の
相対的な移動を行い、これにより、上記静電潜像担持体
上の画像部または非画像部が、上記現像部において上記
２種の部分のうち比較的低抵抗の部分のみにしか対向出
来ずに部分的な画像の濃度低下または非画像部の地汚れ
が発生するのを防止することが出来るという優れた効果
がある。又、請求項２及び５の発明においては、上記現
像部において、上記２種類の部分のうち比較的高抵抗の
部分と対向する上記静電潜像担持体上の静電潜像領域の
任意の部分が、該２種類の部分のうち比較的低抵抗の部
分とも対向するように、上記静電潜像担持体と上記現像
剤担持体の表面の相対的な移動を行い、これにより、上
記静電潜像担持体上の画像部または非画像部が、上記現
像部において上記２種の部分のうち比較的高抵抗の部分
のみにしか対向出来ずに部分的な画像の濃度低下または
非画像部の地汚れが発生するのを防止することが出来る
という優れた効果がある。更に、請求項３及び６の発明
においては、上記現像部を通過する上記静電潜像担持体
上の静電潜像領域の任意の部分が、上記２種類の部分の
両方に対向するように、上記静電潜像担持体と上記現像
剤担持体の表面の相対的な移動を行い、これにより、上
記静電潜像担持体上の画像部及び非画像部を、上記２種
類の部分の両方に対向させて現像して、部分的な画像の
濃度低下及び非画像部の地汚れの発生を防止することが
出来るという優れた効果がある。

【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たものであ
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たものである。

【図８】同具体例における対向する現像ローラと感光体
ドラムの断面図であり、現像ローラの移動方向に対する
現像ローラ導電性領域面と絶縁性領域面のパターンピッ
チ、および移動方向に対する導電性領域面の長さおよび
導電性領域面の長さ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
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

───────────────────────────────────────────────────── 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 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/06 G03G 15/08

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、該現像部においてバイアスを印加して現像をおこな
   う現像方法において、 該現像剤担持体として、抵抗または誘電率の異なる２種
   類の部分が規則的に混在露出してなるとともに表面に多
   数の微小閉電界を形成する現像剤担持体を用い、 該現像部において、該２種類の部分のうち比較的低抵抗
   の部分と対向する該静電潜像担持体上の静電潜像領域の
   任意の部分が、該２種類の部分のうち比較的高抵抗の部
   分とも対向するように、該静電潜像担持体と該現像剤担
   持体の表面の相対的な移動を行い、 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
   該現像剤の移動を制御することを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】上記の相対的な移動に代え、上記現像部に
   おいて、上記２種類の部分のうち比較的高抵抗の部分と
   対向する上記静電潜像担持体上の静電潜像領域の任意の
   部分が、上記２種類の部分のうち比較的低抵抗の部分と
   も対向するように、上記静電潜像担持体と上記現像剤担
   持体の表面の相対的な移動を行うことを特徴とする請求
   項１の現像方法。
3. 【請求項３】上記の相対的な移動に代え、上記現像部を
   通過する上記静電潜像担持体上の静電潜像領域の任意の
   部分が、上記２種類の部分の両方に対向するように、上
   記静電潜像担持体と上記現像剤担持体の表面の相対的な
   移動を行うことを特徴とする請求項１の現像方法。
4. 【請求項４】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２種類
   の部分が規則的に一定のパターンピッチで混在露出して
   なるとともに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、 該現像剤担持体の該静電潜像担持体に対する線速比が、 （該現像剤担持体の移動方向における該２種類の部分う
   ち比較的低抵抗部の幅＋該現像部の幅）／該現像部の幅 以上となるように、該現像剤担持体を駆動する手段を設
   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。
5. 【請求項５】上記駆動手段に代え、上記現像剤担持体の
   上記静電潜像担持体に対する線速比が、 （上記現像剤担持体の移動方向における上記２種類の部
   分うち比較的高抵抗部の幅＋上記現像部の幅）／上記現
   像部の幅 以上となるように、上記現像剤担持体を駆動する手段を
   設けることを特徴とする請求項４の現像装置。
6. 【請求項６】上記駆動手段に代え、該現像剤担持体の該
   静電潜像担持体に対する線速比が、 （該現像剤担持体の移動方向における該パターンピッチ
   の幅＋該現像部の幅）／該現像部の幅 以上となるように、該現像剤担持体を駆動する駆動手段
   を設けることを特徴とする請求項４の現像装置。