JP3080425B2

JP3080425B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3080425B2
Application number: JP03080115A
Authority: JP
Inventors: 尚貴岩田; 弘治鈴木; 祐一上野; 繁和榎木; 潤子冨田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JPH04314067A

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領域に搬送して
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、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
いる装置は既に周知である。この種の現像装置におい
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領域へ搬送し、かかるトナ
ーによって潜像を可視像化する必要がある。

【０００３】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、現像剤担持体上に担持されて現
像領域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。そこで従来は現像剤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。

【０００４】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象が発生し、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。そこで、上述の現象を防止すべく、現像剤
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。

【０００５】現像剤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。

【０００６】

【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現像剤量を増大
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。

【０００７】

【問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、現像部においてバイアスを印加して現像を行う現像
装置において、表面に抵抗または誘電率の異なる２種類
の部分が規則的または不規則に混在露出したものを用い
ると共に表面に多数の微小閉電界を形成する現像剤担持
体と、該現像剤担持体に０．５倍以上の線速で当接しな
がら逆方向に回転して摩擦帯電を与え、且つ現像剤を現
像剤担持体に供給する供給部材と、第１交互電界と第１
交互電界よりも高周波の第２交互電界とを重畳してなる
重畳交互電界を形成し、前記現像剤担持体と現像剤供給
部材とにバイアスを印加するバイアス印加手段とを有
し、前記現像部にて、前記静電潜像担持体上の電位と前
記バイアスによる電界と前記現像剤担持体上の微小閉電
界とにより決定される電界により、前記現像剤担持体に
保持された前記現像剤の前記静電潜像担持体への転移、
逆転移を行って現像することを特徴とする。

【０００８】

【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領域に搬
送でき、また現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供
給部材を現像剤担持体の０．５倍以上の線速で当接しな
がら逆方向に回転して現像剤を摩擦帯電するので、バイ
アス印加手段によって第１交互電界と第１交互電界より
も高周波の第２交互電界とを重畳してなる重畳交互電界
を形成して現像剤担持体にバイアスを印加してもこれを
除電し、さらに現像剤供給部材にも同様のバイアスを印
加するので電気的にも現像剤担持体を除電できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。図１は本発明に係る現像装置の一例を示す概略図で
あり、先ずその全体構成と作用を明らかにする。図１に
おいて静電潜像担持体の一例であるローラ状の感光体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のトナー容器３内には、必
要に応じて補助剤が混合された非磁性トナー４、即ち非
磁性の一成分系現像剤が収容されている。トナーの体積
固有抵抗率は例えば１０¹〜１０¹ ²Ω程度である。トナ
ー容器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、図における反時計に回転駆動され
る。現像ローラ５は現像剤担持体の一構成例をなすもの
であるが、かかるローラ５の代りにベルト状の現像剤担
持体を用いることもできる。また、トナー容器３の前後
の側板には現像剤供給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に当接しな
がら回転駆動される。ローラ６に代え、現像ローラ５に
当接しながら回転する無端ベルトにより構成された現像
剤供給部材を用いることが出来る。

【００１０】トナー容器３内のトナー４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、ついでこのローラ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の静電潜像と逆極性の正極性に摩擦帯
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に担持される。これに関連する構成と作用につい
ては後に詳しく説明する。

【００１１】上述のように現像ローラ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、厚さ規制をされると共に、トナーの帯電
状態が安定化される。次いでこのトナーは感光体１と現
像ローラ５の対向した現像領域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、該潜
像を可視像化する。ブレード８に代え、回転する規制ロ
ーラよりなる層厚規制部材を用いることも出来る。現
像に供されずに現像領域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。また感光体１上に形成された可視像は図示し
てい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。

【００１２】上述した構成自体は従来の現像装置と変わ
りなく、かかる従来の現像装置においては、充分に帯電
したトナーを必要量現像領域へ搬送することが難しく、
このため、現像ローラの表面の線速を感光体の表面の線
速の３ないし４倍に設定していたが、これにより先に示
した不具合が発生していた。

【００１３】そこで図示した現像装置においては、その
現像ローラ５が図２ないし図４に摸式的に拡大して示し
たように、例えばアルミニュム等の導電性ローラ１０よ
りなる導電性の基体と、該ローラ１０の表面に形成され
た溝（または多数の凹部などでも良い）２０に埋設固定
された誘電体１１を具備し、現像ローラ５の表面には導
電性ローラの表面には導電性ローラ表面の導電面１２
と。溝２０に埋設された誘電体１１の表面１１ａが図３
に示すように規則的に（または不規則的に）露出し、そ
の表面が平滑に形成されている。溝２０の平面形状、即
ち外部に露出した誘電体１１の面形状は適宜設定できる
が、図３及び図４の例では、誘電体１１が現像ローラ５
の表面に格子状をなして延びている。このような誘電体
１１、即ち溝２０のピッチＰは、例えば０．１ないし
１．０ｍｍ、好ましくは０．２ないし０．４ｍｍ程度に
設定され、現像ローラ５の全体面積に対する、導電面１
２の全面積の比率は、例えば２０ないし８０％、好まし
くは３０ないし６０％程度である。あるいは、各導電部
の部分の表面積を３０ないし５００μｍほどに設定す
る。このように、現像ローラ５の表面には誘電体１１の
表面と導電面１２が微小面積で混在している。上に例示
した各数値は、後述する閉電界の電界強度を高め、現像
ローラ５上に最適な量のトナーを付着させることが出来
るようにその都度適宜選択される。本例では、誘電体１
１としてトナーの帯電極性と反対の極性、即ち、負極性
に摩擦帯電される材質のものが選択されている。

【００１４】また、現像ローラ５の導電性ローラ１０及
びトナー供給ローラ６に対しては、電源１６として構成
されたバイアス印加手段によってバイアス電圧を印加さ
れている。この電源１６は、本実施例の場合、第１交互
電界としての低周波交番電界に第２交互電界としての高
周波交番電界を重畳して成る重畳交番電界を形成し、現
像ローラ５及びトナー供給ローラ６に印加している。こ
の場合、低周波交互電界の周波数は３００Ｈｚ〜２００
０Ｈｚが好ましく、高周波交互電界の周波数としては低
周波の周波数に準じて１０００Ｈｚ〜６０００Ｈｚが好
ましい。このバイアス印加により、階調整の良い現像画
像が得られる。

【００１５】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の誘電体１１に接触して、これ
をトナーの体電極性と反対の極性（負極性）に摩擦帯電
させ、且つトナーを正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６が。導体の芯部材１４とその周りに積層され
た円筒状の発泡体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
ように誘電体１１を負極性に、トナー４を正極性に摩擦
帯電させる材料によって構成すれば良い。

【００１６】上記構成により詳細な説明をすると以下の
とおりである。図１を参照して先に説明したように、現
像領域９を通過した現像ローラ部分はトナー供給ローラ
６と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により機械的、電気的に掻
き落される。同時に、現像ローラ５の誘電体１１が、ト
ナー供給ローラ６と接触し、その摩擦によってトナーの
帯電極性と反対の負極性に帯電される。その際、現像領
域９を通過した現像ローラ周面の誘電体１１に、感光体
１の静電潜像の影響による静電的な残像が残っていて
も、トナー供給ローラ６との摩擦により、誘電体１１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５を初期化することが出来
る。

【００１７】一方、トナー供給ローラの周面に接触しな
がら現像ローラ５に運ばれるトナー４は、図２に摸式的
に示すように、トナー供給ローラ６との摩擦によって正
極性に摩擦帯電され、現像ローラ５に供給されるが、こ
の時現像ローラ５の誘電体１１との摩擦により更に正極
性に強く摩擦帯電され、現像ローラ５の周面に静電的に
付着する。

【００１８】この時、現像ローラ５の誘電体１１は、ト
ナー供給ローラ６との摩擦によって負極性に帯電してい
て、この誘電体１１に隣接して微小面積の多数の導電面
１２が存在し、該導電面１２と誘電体１１の表面１１ａ
が混在している。このような状態で、現像ローラの表面
の誘電体１１のところに選択的に負極性の電荷が保持さ
れた状態となっている。このため、図５に示すように各
導電面１２と誘電体１１の表面の間に大きな電位差が出
来、これらの間に閉電界Ｅが形成される。即ち、現像ロ
ーラ５の表面近傍には電界頻度の大なる無数の微小閉電
界（マイクロフィールド）が形成されるのである。

【００１９】誘電体１１の表面と導電面１２は微小面積
で隣接しているので、各微小閉電界はいわゆるエッジ効
果乃至はフリンジング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、正に帯電したトナーは、
誘電体１１の表面１１ａに強く引かれ現像ローラ５上に
多量に離れがたい状態で保持される。この時トナーはト
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。しかも、
現像ローラ５に保持されたトナーがドクターブレード８
によって層厚を規制され、トナーの帯電状態が安定化さ
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の表面に保持されるが、かかるトナーに帯電
量の小なるトナーが混在していても、これはドクターブ
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、前述のごとく静電潜像を可視像化する。この場
合、現像ローラ５の導電性ローラ１０には電源１６によ
り低周波交番電界に高周波交番電界を重畳させたバイア
スが印加されているので、各導電面と誘電体１１の表面
の間の電位差が増幅されることにより、多量のトナーを
安定して現像領域に搬送できる。

【００２０】トナー供給ローラ６を通過した現像ローラ
５の表面近傍には、図５に摸式的に示したようにその全
体にわた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、何れにしても閉電界が存在するので、その強度が高
められ、トナーを多量に担持することが出来る。例え
ば、可視像の地汚れを防止且つシヤープネスを高めるべ
く、８ないし２０μｃ／ｇ、特に１０ないし１５μｃ／
ｃほどに帯電した０．４ないし２．０ｍｇ／ｃｍ２の必
要とされる量のトナーを現像領域９に搬送できる。

【００２１】なお、上述した例では、誘電体１１をトナ
ーと逆極性に帯電させたが、トナーの帯電極性と同極性
に誘電体１１の表面１１ａを帯電させ、特に導電面１２
上に多量のトナーを付着させることもできる。

【００２２】上述のように、現像ローラ５上に充分に帯
電した多量のトナーを担持して現像領域９へ搬送できる
ので、従来のように現像ローラの線速を速める必要がな
くなる。即ち、現像ローラ５の表面の線速（周速）Ｖ
２、感光体１の表面の線速（周速）をＶ１としたとき、
その比Ｖ２／Ｖ１を１．５以下に設定しても、現像領域
９へ搬送されるトナーの量が不足せず、可視像の濃度不
足を阻止できる。例えば、図１に示した装置において
は、感光体１の周速を１２０ｍｍ／ｓｅｃとしたとき、
現像ローラ５の周速を約１５０ないし１７０ｍｍ／ｓｅ
ｃほどに設定し、地汚れの少ない高品質な可視像を形成
できる。

【００２３】ところで現像領域９において、感光体１の
静電潜像に対向した現像ローラ５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
現像領域９を通過した現像ローラ５の表面は、トナーが
殆どの残っていない部分とトナーが多量に残って付着し
ている部分とが出来、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ドク
ターブレード８によって規制しても、現像領域９へ搬送
されたトナー層の厚みが不均一と成り、可視像に濃度む
らを生ぜしめる恐れがある。

【００２４】そこで、図１の例では、先に説明したよう
に回転するトナー供給ローラ６を現像ローラ５の表面に
当接させ、現像領域９を通過した現像ローラ部分に請っ
たトナーをトナー供給ローラ６によって除去して現像ロ
ーラ５の表面を初期化し、かつ該ローラ５の誘電体１１
をトナー供給ローラ６との摩擦により所定極性に強く帯
電させ、誘電部の電荷を均一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。ところが、
この時トナー供給ローラ６の回転数が低く、また該ロー
ラ６と現像ローラ５との摩擦接触が不足すると。現像ロ
ーラ５に対して運ばれるトナー量が少なくなり、あるい
は現像ローラ５の誘電体１１に対する帯電作用が不足す
るなどして、現像ローラ５に多量にトナーを供給出来
ず、トナー供給ローラ６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６を通
過した後の現像ローラ５上にも残り、ドクターブレード
８によるトナー層厚規制後にもトナー付着量が不均一と
成る恐れがある。

【００２５】そこで本例においては、トナー供給ローラ
６の回転方向を、図１及び図２に示すように、該ローラ
６と現像ローラ５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た。即ち現像ローラ５とトナー供給
ローラ６を、共に図における反時計方向に回転させ、両
者の摩擦接触を強めたのである。更に、現像ローラ５と
トナー供給ローラ６の当接部におけるトナー供給部材の
周速（表面線速）Ｖを、現像ローラ５の周速（表面線
速）Ｖ２の０．５倍以上に設定し、両者の摩擦接触状態
を一層高めた。

【００２６】上述の構成により、トナー供給ローラ６に
よって誘電体１１を飽和状態まで均一に帯電させ、トナ
ー供給ローラ６へ至る前の現像ローラ上のトナー付着の
不均一さの影響をなくし、該ローラ６によって多量のト
ナーを均一に現像ローラ５に付着させ、ドクターブレー
ド８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出来るのである。即ち、現像
ローラ５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、その濃度むらをの除去することが
出来るのである。トナー供給部材が回転するベルトより
なるときも、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。

【００２７】本発明の理解のため、上述した現像装置の
より具体的な例を以下に示す。（１）現像ローラ図６に示した現像ローラ５の径Ｄ１は２５．４μｍで、
その表面にローレット加工により溝２０（図４）が形成
され、該溝２０のピッチは０．４ｍｍ、深さＤ２（図
４）は０．１ｍｍ溝幅Ｗ１は０．１ｍｍ、溝幅Ｗ１（図
３）は０．１５ｍｍである。格子状に延びる溝２０の現
像ローラ回転方向Ｙ（図２、図３）に対する角度θは４
５゜である。なお、図３及び図４，５における符号Ｘは
現像ローラ５の軸線方向を示している。現像ローラ表面
に露出した誘電体１１の面積比率は６１％、導電面３９
％であり、導電面１２の幅は０．１５μｍである。

【００２８】（２）トナー供給ローラの発泡体材料は発泡ポリウレタンカーボン処理したもので、その
外径は１４μｍであり、感光体１に対する食い込み量は
１μｍである。また発泡体１５の表面抵抗は１０⁷Ωで
ある。

【００２９】（３）ドクターブレード厚さ０．１μｍの燐青銅よりなる弾性部材に、２弗ッ素
系樹脂ＰＴＦＥシート（ＰＴＦＥ樹脂テープ２００μ：
ニチヤス（株）製）を固定。

【００３０】（４）現像ローラへＡＣ５００Ｖ（Ｐ／
Ｐ）、２５０Ｈｚ、ＤＣ−２５０Ｖ重畳の電圧を印加、
トナー供給部材へＤＣー２５０Ｖの電圧を印加。

【００３１】（５）感光体ＯＰＣ感光体（６）トナー非磁性スチレンアクリル系、プラス帯電トナー、極性制
御：ニグロシン、外添剤：Ｓｉｏ₂微粉末０．５ｔ％。

【００３２】つぎに現像ローラ２の作成方法の一例を簡
単に説明する。（１）先ず図７（ａ）に示すように表面に角溝加工した
金属ローラ（導電性ローラ１０）を作る。格子上の角溝
２０は角溝ローレット加工で形成し、例えばそのピッチ
を０．２ないし１．０μｍ、深さＤを０．１ないし０．
５μｍとし、現像ローラの周方向に対して３０°ないし
６０°、特に４５°の角度で延ばす。

【００３３】（２）次に図７（ｂ）に示すごとく、例え
ば弗ッ素系樹脂（旭硝子製ルミフロントＬＦ２００な
ど）の誘電体１１を、角溝２０を形成したローラ１０の
表面にコーテイングシ、１００℃で約３０分乾燥する。
塗布厚みは角溝２０が完全に埋まる状態にする。

【００３４】（３）更に図７（ｃ）に示すごとくローラ
の表面を切削または研磨加工して、導電面１２と誘電体
１１の表面を混在状態で露出させ、導電面１２の面積が
例えば２０ないし８０％となるようにする。このように
して表面がほぼ平滑な現像ローラ５が完成する。他の各
種の方法によっても、誘電体と導電面が表面に露出した
各種形態のトナー担持体を構成できることは明らかであ
る。

【００３５】なお図７（ｃ）に示したごとく製作した現
像ローラ５の表面に更に所定厚みの誘電層を積層しても
良い。このような現像ローラを用いたときも、誘電体１
１とその上の誘電層の厚みが、現像ローラの溝２０に対
応して相違し、その静電容量が異なることになる。従っ
てトナー供給ローラ６によって表面の誘電層を帯電させ
れば、上記静電容量の相違に応じて現像ローラ表面に電
位差が出来、その表面近傍に多数の微小閉電界を形成で
きる。この構成によると、現像ローラに交流または交流
に直流を重畳したバイアス電圧を印加したときも、現像
ローラ５と感光体１との間の電荷のリークを防止出来、
リークによる静電潜像のみだれを防止できるベルト状の
トナー担持体についても同様に構成できる。

【００３６】また図１及び図２に示した実施例では、誘
電体１１またはその上に積層された誘電層を所定の極性
に帯電させることにより、トナー担持体表面の近傍に微
小閉電界を形成し、潜像の可視像化に用いられるトナー
を閉電界によってトナー担持体に付着させる帯電や、手
段として、トナー供給ローラ６を用いたが、これ以外の
独立した摩擦帯電部材や、コロナ放電機や、トナー担持
体に接して電荷を注入する部材など、それ自体公知な適
宜な帯電手段を用いても良く、この場合もトナー供給ロ
ーラ６の回転方向と、その周速を前述のように設定する
ことによって、ほぼ等量のトナーを現像領域９へ搬送で
きる。

【００３７】次に、参考としてトナーと現像装置の主部
材の材質を更に追加的に例示する。トナーとしては、一
般にポリエステル、ＢＭＡ、ポリスチレン、エポキシ、
フェノールなどの樹脂が基本となり、トナーに内添また
は外添する極性制御剤によりその帯電極性及び帯電量を
制御できる。なお、外添とは極性制御剤などの補助剤を
トナー粒子と混合することであり、内添とは各トナー粒
子自体に練りこんだ状態で一体化することである。ま
た、現像装置の各部材も、トナーの帯電極性、トナーと
の離型性、耐久性などを考慮して、例えば表１に例示す
るものが適宜使用できる。

【００３８】

【表１】

【００３９】以上、特にカラー現像に最適な非磁性トナ
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な
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。

【００４０】地かぶりの発生を防ぎ、階調性に富む画像
が得られるようにするために、現像領域９において感光
体１と現像ローラとの間に交互電界を形成して現像す
る。即ち現像ローラ５に図８に示すような波形の現像バ
イアスをバイアス電源１６として構成されたバイアス印
加手段により印加する。この現像バイアスは画像部の電
位（暗部表面電位）をＥ₂、非画像部の電位（明部表面
電位）をＥ₁として、最大電圧Ｅ₂´が画像部の電位をＥ
₂より大であり、最小電圧Ｅ₁´が非画像部の電位をＥ₁
より小であるような交互波形に形成される。

【００４１】現像バイアスの最小電圧Ｅ₁′の時間間隔
ｔ₁ではトナーを感光体１に転移させ、現像を促進し、
最大電圧Ｅ₂′の時間間隔ｔ₂では感光体１のトナーを現
像ローラ５に逆に戻す逆転移の作用をする。そこで時間
間隔ｔ₁を転移段階、時間間隔ｔ₂を逆転移段階と称す
る。

【００４２】転移段階と、逆転移段階が交互に繰り返さ
れ、しかも感光体１における画像部においても、非画像
部においても繰り返される。感光体１の画像部において
は、図８の左側の１周期の交互波形の矢印で示すよう
に、転移段階の電位差が大きく、逆転移段階の電位差が
小さいが、逆に非画像部では、右側の１周期の交互波形
の矢印で示すように、転移段階の電位差が小さく、逆転
移段階の電位差が大きい。従ってγ特性（静電像電位に
対する画像濃度の特性曲線の勾配）が立って階調性が悪
くなる傾向がある。

【００４３】そこで、γ特性の立ち上がりが大きく傾
き、画像部電位Ｅ₂から非画像部電位Ｅ₁にかけてほぼ一
様なトナー転移量変化を示すように、然も最終的に非画
像部にはトナー付着がないように現像バイアス電圧を制
御する。即ち、図９に示すように、最大電圧Ｅ₂′、最
小電圧Ｅ₁′の低周波数の第１交互電界Ｆ₁に、この第１
交互電界より高周波数の第２交互電界Ｆ₂を重畳したバ
イアス重畳交互電界をバイアス電源１６において形成す
る。

【００４４】第１交互電界の周波数が高くなると、γ値
が大きくなり、階調性が低くなり、周波数が低くなる
と、γ値が小さくなり、階調性が高くなる。然し、周波
数があまり低すぎると、画像に交互電圧による現像むら
生じ易くなるので、３００〜２０００Ｈｚの低周波数を
選定する。

【００４５】交互電界を低周波数の電界にすることによ
り、階調性が改善されるが、交互電界によりトナーが往
復動され、感光体１の非画像部にも付着し地かぶりを生
じる。この低周波数の第１交互電界Ｆ₁に高周波数の第
２交互電界Ｆ₂を重畳すると、第２交互電界Ｆ₂の作用に
より、現像段階においてトナーは常に揺動状態になる。
第２交互電界Ｆ₂又は現像ローラ５による強い拘束状態
にあるトナーが開放されることになり、感光体の非画像
部に転移しているトナーは現像バイアスの第１交互電界
Ｆ₁による逆転移段階にはトナーは容易に現像ローラ５
の方へ戻されることになる。従って、トナーが感光体１
の非画像部に付着したままになることが回避され、地か
ぶりが防止される。

【００４６】一例として、感光体１の画像部の電位Ｅ₂
が−９００ｖ、非画像部の電位Ｅ₁が−１００ｖ、現像
バイアスの最大電位Ｅ₂′が−１０００ｖ、最小電圧
Ｅ₁′が０ｖの場合、交互電界として形成される現像バ
イアスは周波数５００Ｈｚ、振幅（ピーク・ツー・ピー
ク値）１０００ｖの低周波数の短形波を第１交互電界と
し、周波数５ＫＨｚ、振幅６００ｖの短形波の第２交互
電界を第１交互電界に重畳する。なお、高周波数の第２
交互電界の振幅は、トナーの揺動効果が十分に得られる
ようにするために、現像ローラ５又は感光体１よりトナ
ーが離脱し得る電界閾値を考慮して選定する。

【００４７】ところで、現像ローラ５に電源１６により
重畳交番電界バイアス印加することにより、現像部電界
に寄因する電荷が現像ローラ５に残留することが避けら
れない。そこで、この残留電荷は、トナー供給ローラ６
を現像ローラ５と逆方向に０．５倍速以上で回転するこ
とにより、摩擦帯電によって除電できる。更に本発明で
は、トナー供給ローラ６にも現像ローラと同様のバイア
スを印加して電気的にも除電している。従って、残留電
荷による可視像の濃度むらを確実に防止することが出来
る。

【００４８】また別の実施例として、地かぶりの発生を
防ぎ、階調性に富む画像が得られるようにするために、
現像領域９において感光体１と現像ローラとの間に断続
的な交互電界を形成して現像する。即ち現像ローラ５に
図１０に示すような波形の現像バイアスをバイアス電源
１６として構成されたバイアス印加手段により印加す
る。このバイアス電源１６には正弦波の交流を発生する
装置と間欠的にパルスを発生させる装置と、振幅を増大
する増幅器と、直流発生器とが設けられ、間欠交流電界
と直流電界とを重畳する。交互電界としては周波数５０
０ＫＨｚ、最大電圧と最小電圧との差（ピークツーピー
ク値）１０００Ｖ、に直流分ー５００Ｖを重畳したもの
を、２ｍｓｅｃの休止間隔を持って１波長ずつ印加す
る。この場合、感光体の画像部の電位（暗部表面電位）
Ｅ₂はー９００Ｖ、非画像部の電位（明部表面電位）Ｅ₁
はー１００Ｖとする。現像剤としては負極性に帯電した
トナーを用いる。

【００４９】上記の１波長ずつ印加するのに対して２波
長ずつ印加し１波長分休止することも可能である。パル
ス波形としては矩形波を利用することも三角波その他を
利用することも可能である。一般にバイアス印加時間と
休止時間は１：１／２〜１：１０の比に選択するのが好
ましい。この例においても現像部電界に寄因する電荷が
現像ローラ５に残留することが避けられないが、この残
留電荷は、トナー供給ローラ６を現像ローラ５と逆方向
に０．５倍速以上で回転することにより、摩擦帯電によ
って除電できる。更に、トナー供給ローラ６にも現像ロ
ーラと同様のバイアスを印加して電気的にも除電してい
る。従って、残留電荷による可視像の濃度むらを確実に
防止することが出来る。

【００５０】さらにまた別の実施例として、現像ローラ
５に図１１に示すような波形の現像バイアスをバイアス
電源１６として構成されたバイアス印加手段により印加
する。現像剤担持体５と潜像担持体１との間にバイアス
電圧を印加するバイアス電源１６は、交互バイアスを印
加可能に形成され、その際交互バイアスは図１１に示す
ように現像剤、例えばトナーを現像剤担持体である現像
ローラ５から潜像担持体である感光体１に飛ばす力を生
ずる極性を持つ促進極性領域Ｒ₁と、その促進極性領域
Ｒ₁とは逆極性である離脱極性領域とに寄り１周期を形
成する。離脱領域は感光体１に付着した既現像トナーを
潜像面により離脱させる強さの電界を離脱したトナーが
現像ローラ５に到達するには至らない短時間ｔ₁例えば
０．１〜１ｍｓｅｃだけ印加する第１領域Ｒ₂と、この
第１領域Ｒ₂に続く第２領域Ｒ₃とより成り、第２領域Ｒ
₃では感光体１の静電潜像電位と感光体１の地肌電位の
中間の電位を持ち、感光体１に付着した既現像トナーを
潜像面より離脱させて現像ローラに到達させるに充分な
強さの電界をトナヘが現像ローラ５に到達するに充分な
時間ｔ₂例えば０．１５〜１．０ｍｓｅｃだけ印加す
る。

【００５１】交互バイアスの促進極性領域Ｒ₁では現像
ローラ５から感光体１に向かってトナーが飛び、画像領
域にも地肌領域にもトナーが付着され。その後バイアス
極性が反転され、離脱極性領域になると、第１領域Ｒ₂
で感光体１から現像ローラに向かって離脱する力がトナ
ーに作用し、時間ｔ₁の経過で第２領域Ｒ₃に変わる。画
像領域では感光体１から離脱したトナーが静電潜像の電
界作用から離れない間に第２領域Ｒ₃に変わり、静電潜
像による電界の方がバイアス電界より強くなるため、ト
ナーは再び静電潜像の電界の引力を受けて感光体１に移
動し付着する。画像領域でない地肌領域では静電潜像が
ないため、第１領域Ｒ₂のバイアスにより、トナーはは
強い力で感光体１から現像ローラ５にに向けて離脱さ
れ、バイアスが第２領域Ｒ₃に変わったとき、トナーは
バイアスの電界引力により現像ローラ５に引き戻され
る。このようにトナーの動きを促進極性領域Ｒ₁と逆極
性領域の第１領域Ｒ₂及び第２領域Ｒ₃の３つの領域を有
する交互バイアスの一周期後とに制御し、その繰返しに
より現像を行う。

【００５２】斯るトナー制御により感光体１の画像領域
に一旦付着したトナーは実質的に剥ぎとられることがな
く地肌領域に付着したトナーは強力に剥ぎ取りを行うの
で、得られるトナー増は再現性が優れ、階調性に富んだ
像と成る。

【００５３】現像過程がバイアスの促進極性領域におい
て終わると、地肌部に汚れを残すことになるため、離脱
極性が終ったあとに現像を終了するか、促進極性領域の
電界の力を弱めるようにして停止する。

【００５４】この実施例においても現像部電界に寄因す
る電荷が現像ローラ５に残留することが避けられない
が、この残留電荷は、トナー供給ローラ６を現像ローラ
５と逆方向に０．５倍速以上で回転することにより、摩
擦帯電によって除電できる。更に、トナー供給ローラ６
にも現像ローラと同様のバイアスを印加して電気的にも
除電している。

【００５５】

【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閉電界を形成するので多量の現像
剤を現像領域に搬送でき、また現像剤担持体に現像剤を
供給する現像剤供給部材を現像剤担持体の０．５倍以上
の線速で当接しながら逆方向に回転して現像剤を摩擦帯
電するので、バイアス印加手段によって第１交互電界と
第１交互電界よりも高周波の第２交互電界とを重畳して
なる重畳交互電界を形成して現像剤担持体にバイアスを
印加してもこれを除電し、さらに現像剤供給部材にも同
様のバイアスを印加するので電気的にも現像剤担持体を
除電できる。

【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は現像ローラの拡大平面図である。

【図４】図４は図３のＩＶ−ＩＶ線拡大断面図である。

【図５】図５は現像ローラ

【図６】現像ローラの斜視図である。

【図７】現像ローラの製造過程を示す模式図であり、
Ａ，Ｂ，Ｃは夫々製造過程順の変化を示したものであ
る。

【図８】現像バイアスの交互電界波形図である。

【図９】本発明に係る現像バイアスの交互電界波形の一
例の説明図である。

【図１０】本発明に係る現像バイアスの交互電界波形の
別の一例の説明図である。

【図１１】本発明に係る現像バイアスの交互電界波形の
更に別の一例の説明図である。

【符号の説明】

１静電潜像担持体５現像剤担持体６現像剤供給部材９現像領域１１誘電体１１ａ誘電面部分１２導電面部分１６バイアス電源

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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、現像部においてバイアスを印加して現像を行う現像
装置において、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
または不規則に混在露出したものを用いると共に表面に
多数の微小閉電界を形成する現像剤担持体と、該現像剤
担持体に０．５倍以上の線速で当接しながら逆方向に回
転して摩擦帯電を与え、且つ現像剤を現像剤担持体に供
給する供給部材と、第１交互電界と第１交互電界よりも
高周波の第２交互電界とを重畳してなる重畳交互電界を
形成し、前記現像剤担持体と現像剤供給部材とにバイア
スを印加するバイアス印加手段とを有し、前記現像部に
て、前記静電潜像担持体上の電位と前記バイアスによる
電界と前記現像剤担持体上の微小閉電界とにより決定さ
れる電界により、前記現像剤担持体に保持された前記現
像剤の前記静電潜像担持体への転移、逆転移を行って現
像することを特徴とする現像装置。
【請求項２】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、現像部においてバイアスを印加して現像を行う現像
装置において、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
または不規則に混在露出したものを用いると共に表面に
多数の微小閉電界を形成する現像剤担持体と、該現像剤
担持体に０．５倍以上の線速で当接しながら逆方向に回
転して摩擦帯電を与え、且つ現像剤を現像剤担持体に供
給する供給部材と、断続的な交互電界を形成し、前記現
像剤担持体と現像剤供給部材とにバイアスを印加するバ
イアス印加手段とを有し、前記現像部にて、前記静電潜
像担持体上の電位と前記バイアスによる電界と前記現像
剤担持体上の微小閉電界とにより決定される電界によ
り、前記現像剤担持体に保持された前記現像剤の前記静
電潜像担持体への転移、逆転移を行って現像することを
特徴とする現像装置。
【請求項３】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、現像部においてバイアスを印加して現像を行う現像
装置において、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
または不規則に混在露出したものを用いると共に表面に
多数の微小閉電界を形成する現像剤担持体と、該現像剤
担持体に０．５倍以上の線速で当接しながら逆方向に回
転して摩擦帯電を与え、且つ現像剤を現像剤担持体に供
給する供給部材と、１周期が促進極性とこれとは逆極性
の離脱極性とからなり、該離脱極性は画像領域の既に現
像した現像剤を静電潜像担持体より脱離させる強さをも
ちこの脱離した現像剤を現像剤担持体に到着させない第
１領域とこれに続き非画像領域に付着した現像剤を現像
剤担持体に到着させるのに充分な強さと時間を有する第
２領域とで構成されるバイアスを印加するバイアス印加
手段とを有し、前記現像部にて、前記静電潜像担持体上
の電位と前記バイアスによる電界と前記現像剤担持体上
の微小閉電界とにより決定される電界により、前記現像
剤担持体に保持された前記現像剤の前記静電潜像担持体
への転移、逆転移を行って現像することを特徴とする現
像装置。