JP3501978B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成
装置に用いられる現像装置に関し、特に非磁性一成分ト
ナーを用いた現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】キャリアを用いない一成分トナーを用い
た現像装置は、構造が簡単であり、安価な装置とするこ
とが可能であり、しかも小型化を図ることができるとい
う利点を有しており、しかも、コスト保守の面でも利点
を有している。特に、磁性トナーを用いない非磁性一成
分トナーを用いた現像装置は、磁石ローラを用いないこ
とから、小型で安価であり、鮮明な画像が得られるとい
う利点を有している。

【０００３】非磁性１成分現像装置には、トナー担持体
として、従来、導電性または半導電性のゴムからなるロ
ーラやベルトが一般に用いられている。しかしながら、
このようなトナー担持体を用いた場合、現像工程での現
像γ特性（現像電位の変化に対する現像トナー量の変
化）が非常に急峻なものとなる。そのため、孤立した細
線やドットの形成には有利であるが、ソリッド（黒べ
た）部での良好な階調再現性を得ることが難しい。

【０００４】そこで、孤立細線やドットでの現像γ特性
を急峻にし、かつ、ソリッド部での現像γ特性を緩やか
にする手法として、導電性基材上に誘電体層を設けたト
ナー担持体を用いる手法（特公平７−３１４５２号公報
や特公平７−３１４５３号公報に開示）が考えられてい
る。また、基材上の誘電体層表面に微小なフローティン
グ電極を設けたトナー担持体を用いる手法（特開昭５８
−７２９６８号公報に開示）が考えられている。

【０００５】これらの技術は、導電性基材上に誘電体層
を設けることによって、あるいは、誘電体層表面に微小
電極を設けることによって、ソリッド部では現像剤担持
体の対向電極が導電性基材となるため、誘電体層配置に
よりトナー層にかかる電界成分が小さくなり現像電位差
の変化に対して緩やかな現像γ特性となるが、孤立細線
やドットでは静電潜像のエッジ電界強調効果が生じて十
分な現像トナー量が得られるため急峻な現像γ特性を維
持できるというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘電体
層を配置した場合、誘電体層が、トナー層規制部材や潜
像担持体、トナーとの接触により帯電してしまい、連続
使用や環境変動によりその帯電状態が変動し、現像工程
にて安定した現像電位が得られないという問題がしばし
ば発生することが分かった。この問題は、特に誘電体層
が厚い場合に顕著である。

【０００７】一方、あまり誘電体層の厚みを薄くしすぎ
ると、上述したような孤立細線やドットでの急峻な現像
γ特性と、ソリッド部での緩やかな現像γ特性とを両立
するという効果が十分に得られない。

【０００８】また、導電性基材上に誘電体層を設けたト
ナー担持体を用いて、やむを得ず誘電体層が帯電してし
まった場合に、帯電した誘電体層を強制的に除電するた
めの方法が、特開昭５９−１７１号公報等に開示されて
いる。

【０００９】しかしながら、この方法でも、誘電体層の
厚みが適切な値に設定されていない。例えば、特開昭５
９−１７１号公報では、誘電体層の厚みを４００〜１０
００μｍ、トナーの平均粒径を約９μｍとしており、誘
電体層の厚みがトナーの平均粒径の数十倍以上と厚い。
そのため、前述したような安定した現像電位が得られな
いという問題が発生する。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的は、誘電体層を有するトナー担
持体を備える現像装置において、誘電体層を配置するこ
とによる良好な細線再現性（細線の鮮鋭性）とソリッド
部での良好な階調再現性との両立を十分に達成しなが
ら、誘電体層の帯電による現像電位の不安定化を抑制す
ることができる現像装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、上
記の課題を解決するために、像担持体の表面に保持され
た静電潜像をトナーで現像するための現像装置であっ
て、トナーをその表面に保持しながら像担持体上に搬送
して現像を行うためのトナー担持体と、トナー担持体上
のトナーを接触帯電させるとともに、所望の厚みの層と
なるようにトナーの厚みを規制するトナー層厚規制部材
とを備え、上記トナー担持体が、弾性を有し、体積抵抗
率が１０ ⁴ 〜１０ ⁶ Ω・ｃｍの導電性基材と、導電性基材
を覆うように設けられ、体積抵抗率が１０ ¹⁰ 〜１０ ¹⁵ Ω
・ｃｍの誘電体層とを備え、誘電体層の厚みをＡ、トナ
ーの体積平均粒径をＲとしたとき、 ２×Ｒ≦Ａ≦１０×Ｒ を満たすように誘電体層の厚みが設定されていることを
特徴としている。

【００１２】上記構成によれば、誘電体層の厚みをトナ
ーの体積平均粒径の２〜１０倍に設定することで、誘電
体層の厚みを最適な値に設定することができ、誘電体層
を配置することによる孤立細線やドットでの急峻な現像
γ特性とソリッド部での緩やかな現像γ特性および最大
濃度との両立を十分に達成しながら、誘電体層の帯電に
よる現像電位の不安定化を抑制することができる。

【００１３】本発明の現像装置は、上記の課題を解決す
るために、好ましくは、現像後のトナー担持体表面に接
触してトナー担持体の除電を行う除電部材をさらに備え
ている。

【００１４】上記構成によれば、誘電体層が帯電してし
まった場合でも、誘電体層を除電することができ、安定
した現像電位をトナー担持体に付与することができる。

【００１５】本発明の現像装置は、上記の課題を解決す
るために、好ましくは、上記除電部材が、トナー担持体
表面と接触する導電性繊維の集合体を含んでいる。

【００１６】上記構成によれば、ブラシ等のような導電
性繊維の集合体を備えた除電部材として用いることによ
り、トナー層厚のばらつき等があっても除電部材と誘電
体層との接触状態を良好に保つことができるので、除電
部材による誘電体層の除電を効果的に行うことができ
る。それゆえ、誘電体層が帯電してしまった場合でも、
誘電体層を十分に除電することができ、さらに安定した
現像電位をトナー担持体に付与することができる。

【００１７】本発明の現像装置は、上記の課題を解決す
るために、好ましくは、少なくとも交流成分を含む電圧
を除電部材に印加する電圧印加手段をさらに備えてい
る。

【００１８】ところで、特開昭５９−１７１号公報等に
記載されているように除電ブラシで誘電体層を除電した
としても、除電ブラシに印加する電圧を適切に設定しな
ければ、除電効果が有効に作用せず、除電部材による摩
擦帯電等により誘電体層の電位の不安定さをかえって増
してしまう。

【００１９】上記構成によれば、交流成分を含む電圧を
除電部材に印加することにより、除電部材とトナー担持
体との接触界面抵抗を低下させることができ、電荷注入
による除電効率を向上させることができる。それゆえ、
誘電体層が帯電してしまった場合でも、誘電体層を十分
に除電することができ、より一層安定した現像電位をト
ナー担持体に付与することができる。

【００２０】本発明の現像装置は、上記の課題を解決す
るために、好ましくは、除電部材に電圧を印加する電圧
印加手段をさらに備え、上記除電部材に印加される電圧
は、除電部材に印加される電圧をＶｅ、所望のトナー担
持体の表面電位をＶｄ、トナー担持体と除電部材との間
の放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、 Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ を満たすように設定されている。

【００２１】上記構成によれば、電圧を上記の設定とす
ることにより、除電部材と誘電体層との間での放電現象
を用いて誘電体層を効果的に除電することができるとと
もに、除電後のトナー担持体表面を所望の現像電位にす
ることができる。それゆえ、所望の現像電位をより安定
に維持することができる。

【００２２】本発明の現像装置は、上記の課題を解決す
るために、好ましくは、直流電圧に交流電圧が重畳され
てなる重畳電圧を除電部材に印加する電圧印加手段をさ
らに備え、上記直流電圧および交流電圧は、直流電圧を
Ｖｄｄｃ、交流電圧のピーク間電圧をＶｐｐ、所望のト
ナー担持体の表面電位をＶｄ、トナー担持体と除電部材
との間の放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、Ｖｄｄｃ＋
（１／２）ＶｐｐとＶｄとの差、および、Ｖｄｄｃ−
（１／２）ＶｐｐとＶｄとの差の少なくとも一方がＶｔ
ｈ以上となるように設定されている。

【００２３】上記構成によれば、直流電圧および交流電
圧を上記の設定とすることにより、除電部材と誘電体層
との間での放電現象を用いて誘電体層を効果的に除電す
ることができるとともに、直流電圧を所望の現像電位
（所望のトナー担持体の電位）に等しい値あるいはそれ
に近い値にすることで、除電後のトナー担持体表面の電
位と直流電圧との差を小さくすることが可能となり、除
電後の誘電体層を所望の現像電位に近づけることができ
る。これにより、経時変化や環境変動等による電荷注入
の影響を受けず、所望の現像電位を安定に維持すること
ができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について図１および図２に基づいて説明すれば、
以下の通りである。

【００２５】本実施形態の現像装置１は、図１に示すよ
うに、感光体ドラム（像担持体）３０の表面に保持され
た静電潜像をトナーで現像するための現像装置であっ
て、供給されたトナー７（以下、トナーと略記する）を
その表面に保持しながら感光体ドラム３０上に搬送して
現像を行うための現像ローラ（トナー担持体）２と、現
像ローラ２上のトナーを接触帯電させるとともに、所望
の厚みの層となるようにトナーの厚みを規制するトナー
層厚規制部材４とを備えている。

【００２６】本実施の形態では、トナーとして、一般に
高抵抗トナーと言われる、ペレットにした状態での抵抗
率が約１０¹⁰Ω・ｃｍ程度の非磁性一成分トナーを用い
ている。なお、本発明は、高抵抗トナーに対して特に効
果的であるが、他のトナーに対しても有効である。トナ
ーとしては、次の方法で製造したものが好ましい。すな
わち、まず、バインダ樹脂（ベース樹脂）としてのポリ
エステル樹脂またはスチレン−アクリル共重合体（スチ
レン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体）８０〜９
０重量部と、着色剤としてのカーボンブラック４〜１０
重量部を溶融混練し、必要に応じて、さらに帯電制御剤
（ＣＣＡ）５重量部以下や加硫制御剤の微少量を適量配
合して、ペレットを得る。次いで、得られたペレットを
粉砕し、所望の体積平均粒径の粒子が得られるように分
級にて体積平均粒径を調整した後、シリカなどの外添剤
を０．２〜２重量部程度混合する。現像ローラ２には、
電源９から導電性シャフト２１（後述する）を介して現
像バイアス電圧Ｅ１が印加されている。

【００２７】現像ローラ２は、供給されたトナーをトナ
ー層Ｔとしてその表面に保持するとともに、感光体ドラ
ム３０に対してトナー層Ｔを介して接触しながら感光体
ドラム３０と異なる周速で回転することにより、トナー
を感光体ドラム３０上に搬送するものである。

【００２８】現像ローラ２は、図２に示すように、ステ
ンレス鋼等の金属や導電性樹脂などからなる導電性シャ
フト（芯金）２１上に、弾性を有する導電性基材２２を
巻きつけ、その上に誘電体層２３を形成したものであ
る。導電性基材２２の電気抵抗は、抵抗調整材料によっ
て調整することができる。なお、本発明において、トナ
ー担持体は、弾性を有する導電性基材上に誘電体層を設
けたものであれば、図２に示す形状の現像ローラ２に限
定されるものではなく、例えば、導電性ゴムシート上に
誘電体層を形成した無端状のベルトを用いてもよい。

【００２９】導電性基材２２は、体積抵抗率が１０⁴ 〜
１０⁶ Ω・ｃｍ程度の導電性の弾性部材からなることが
好ましい。導電性基材２２を構成する材料としては、エ
チレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ウ
レタンゴム、シリコーンゴム、ニトリルブタジエンゴ
ム、ブタジエンゴム等の弾性材料に、電気的抵抗調整材
料として導電性微粒子および／またはカーボンを分散混
合した分散型抵抗調整樹脂；少なくとも１種のイオン性
導電材料（例えば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カル
シウム、塩化ナトリウム等の無機イオン性導電物質な
ど）を弾性材料に分散させた電気的抵抗調整樹脂などが
挙げられる。これら樹脂は、発泡剤を用いた発泡・混合
を行うことにより発泡樹脂としてもよく、その場合に
は、発泡剤として、ポリジアルキルシロキサンやポリシ
ロキサン−ポリアルキレンオキシドブロック共重合体な
どのようなシリコーン系界面活性剤を用いることが好ま
しい。

【００３０】現像ローラ２には、トナータンク６内のト
ナーを現像ローラ２に供給するとともに、トナータンク
６内のトナーの撹拌および現像後のトナーの除去を行う
トナー補給ローラ３が圧接されている。トナー補給ロー
ラ３は、現像ローラ２との対向部で現像ローラ２と逆方
向に回転するようになっている。トナー補給ローラ３
は、現像ローラ２を構成する導電性ゴムと同様な導電性
の弾性材料からなり、現像ローラ２と同様に、抵抗調整
材料によって電気抵抗を調整することが可能である。ト
ナー補給ローラ３を構成する弾性材料は、現像ローラ２
を構成する弾性材料よりも弾性が大きくなるように、現
像ローラ２を構成する弾性材料よりも多くの発泡剤を使
用して発泡させた素材であることが好ましい。

【００３１】トナー補給ローラ３には、バイアス電源で
ある電源１０からバイアス電圧Ｅ２が印加されている。
このバイアス電圧Ｅ２は、電気的にトナーを現像ローラ
２に向かって押す方向のバイアス電圧であり、例えば、
負極性トナーであればより負極側に大きなバイアス電圧
である。

【００３２】トナー層厚規制部材４は、現像ローラ２の
回転方向上流側に自由端を有する片持ち板ばね構造を有
し、先端あるいは先端近傍の腹部が現像ローラ２に圧接
されている。トナー層厚規制部材４は、ステンレス鋼や
導電性樹脂などからなる導電性の板状弾性材で形成され
ている。そして、トナー層厚規制部材４は、現像ローラ
２への圧接の圧力や配置位置を調整することで、現像ロ
ーラ２に供給されたトナーを、所定の帯電電荷量を有す
る所定の厚みのトナー層Ｔに規制できるようになってい
る。また、トナー層規制部材４には、電源１１からバイ
アス電圧Ｅ３が印加されている。

【００３３】現像工程後の現像ローラ２表面に対向する
現像装置１の下部には、トナーの漏れを防止するシール
に対して現像ローラ２を除電する除電機能を持たせたシ
ート状の除電部材５が設置されている。除電部材５は、
少なくとも１つの面を導電性材料で形成し、電源（電圧
印加手段）１２によって現像ローラ２への供給電圧に対
して同電位もしくは誘電体層の帯電電位を減じる方向の
極性の電圧Ｅ４を導電性材料に印加し、導電性材料を現
像ローラ２に当接させることで、除電機能を持たせたも
のである。上記除電部材５としては、ポリエチレンテレ
フタレートなどからなる樹脂フィルム上にアルミニウム
蒸着フィルムを設けたものが好適である。

【００３４】このように、本実施の形態では、部材数を
削減するために、除電部材にシールとしての機能も持た
せている。しかしながら、除電部材とシールとを独立し
て設けることも可能である。また、場合によっては、除
電部材を省くことも可能である。

【００３５】感光体ドラム３０は、金属または導電性樹
脂からなるドラム状の導電性基体上に下地層（アンダー
レイヤー）が形成され、下地層上にキャリア発生層（Ｃ
ＧＬ；Carrier Generation Layer) が形成され、さら
に、キャリア発生層上の最外層として、主成分であるバ
インダ樹脂としてポリカーボネイトを用いたキャリア輸
送層（ＣＴＬ；Carrier Transport Layer)が形成された
ものである。また、上記各層は、塗布されることによっ
て形成され、薄膜状となっている。

【００３６】なお、本発明が適用される像担持体は、静
電潜像を保持することができるものであればよく、上記
構成の感光体ドラム３０に限定されるものではない。し
たがって、シート状感光体などの他の形状を有する像担
持体を用いてもよく、また、上記各層に加えて保護層を
設けた感光体などの他の層構成を有する像担持体を用い
てもよい。さらに、キャリア輸送層のバインダ樹脂とし
て、他の樹脂、例えば、ポリエステルやメタクリル樹脂
などを用いてもよい。

【００３７】次に、上記構成の現像装置１によるトナー
の搬送および画像形成の動作について説明する。

【００３８】まず、トナータンク（ホッパ）６内に収め
られたトナーは、アジテータ８またはスクリューによっ
てトナー補給ローラ３近傍へ搬送される。次に、トナー
補給ローラ３近傍へ搬送されたトナーは、トナー補給ロ
ーラ３によって摩擦接触帯電（予備帯電）され、トナー
補給ローラ３と現像ローラ２との間のバイアス電圧によ
って現像ローラ２の表面に塗布される。現像ローラ２に
供給されたトナーは、現像ローラ２の回転動作によって
トナー層厚規制部材４の位置に搬送される。現像ローラ
２に供給されたトナーは、トナー層厚規制部材４によっ
て所定の帯電電荷量と所定の厚み（すなわち、所定のト
ナー付着量）となるように規制されて、現像領域（感光
体ドラム３０との対向部）に搬送され、後述する現像工
程に使用される。

【００３９】現像工程で使用されなかった現像ローラ２
上の未現像トナーは、現像ローラ２の回転によって現像
領域から現像装置１内に戻っていく。その後、未現像ト
ナーは、トナー補給ローラ３手前に設置された現像ロー
ラ２上の除電部材５によって帯電電荷が除去され、次
に、トナー補給ローラ３との接触部の入口で、トナー補
給ローラ３による圧接で剥離され、トナータンク６に回
収されて再利用される。

【００４０】一方、感光体ドラム３０の表面には、現像
工程の前に、次のようにして静電潜像が形成されてい
る。すなわち、まず、感光体ドラム３０の表面は、図示
しない帯電器（コロナ帯電器または接触ローラ帯電装
置）によって予め所望の電位まで均一に帯電される。そ
の後、均一に帯電された感光体ドラム３０表面の帯電電
位（電荷）は、別途設けられた図示しない露光装置（図
示しない）によって所望のパターンに露光される。これ
により、感光体ドラム３０の露光された位置で、キャリ
ア発生層からキャリアが発生して帯電電位をキャンセル
する。これにより、感光体ドラム３０の表面には、静電
ポテンシャルのパターン、すなわち、静電潜像が形成さ
れる。なお、露光には、アナログ機ではランプ光を用い
る一方、デジタル機では一般にレーザ光を用いる。

【００４１】次に、感光体ドラム３０上に形成された静
電潜像は、感光体ドラム３０の回転により現像ローラ２
との対向領域（現像領域）に搬送され、現像工程が施さ
れる。現像工程では、トナーを用いて静電潜像が接触反
転現像される。すなわち、静電潜像が形成された感光体
ドラム３０が現像領域で現像ローラ２によって圧接され
ることで、前述のようにして予め所定の帯電電荷量およ
び厚みに制御されたトナーが、静電潜像に従って感光体
ドラム３０に移動する。これにより、静電潜像が顕像化
（現像）されてトナー像が形成される。

【００４２】上記現像工程で感光体ドラム３０上に形成
されたトナー像は、感光体ドラム３０の回転により、図
示しない転写装置の設置されている転写領域に搬送され
る。また、これと同期して、図示しない給紙装置によっ
て供給された紙等の記録媒体が転写領域に搬送される。
これにより、記録媒体が感光体ドラム３０上のトナー像
と同期して接触する。そして、転写装置によって感光体
ドラム３０のトナーを記録媒体に移動する側の極性の方
向の電圧が転写領域に印加されることにより、感光体ド
ラム３０のトナー像が記録媒体上に移動、すなわち、転
写される。なお、転写装置としては、高圧電源を具備し
たチャージャ型や接触ローラ型のものがあり、いずれの
型のものを用いてもよい。

【００４３】その後、トナー像が転写された記録媒体
は、一般には、図示しない熱定着装置によって記録媒体
上に溶融・定着されて、図示しない排紙装置によって排
紙される。

【００４４】一方、転写領域を通過した後の感光体ドラ
ム３０上に残留した未転写トナーは、図示しないクリー
ナによって感光体ドラム３０上から除去される。また、
未転写トナーが除去された感光体ドラム３０表面は、残
留電荷をイレース（除去）する光除電ランプや接触除電
手段によって電位のリフレッシュが行われて、始めの帯
電器による帯電に再利用される。

【００４５】次に、本発明の特徴点である最適な厚みに
設定された誘電体層２３について説明する。

【００４６】誘電体層２３は、体積抵抗率が１０¹⁰〜１
０¹⁵Ω・ｃｍ、比誘電率が３〜１０程度であることが好
ましい。また、誘電体層２３を形成する誘電体として
は、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦ
Ｅ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂が好適
であり、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が特に好適
である。

【００４７】そして、誘電体層２３の厚みは、誘電体層
２３の厚みをＡ、トナーの体積平均粒径をＲとしたと
き、次式 ２×Ｒ≦Ａ≦１０×Ｒ …（１） を満たすように設定されている。これにより、細線再現
性とソリッド部の階調再現性とを両立できるとともに、
誘電体層２３の帯電による現像電位の変化を抑制し、画
像の均一性を向上することができる。

【００４８】なお、誘電体層２３の厚みを式（１）を満
たすように調整するには、上記誘電体を複数回スプレー
コートすることによって誘電体層２３を形成するとよ
い。

【００４９】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について図３ないし図４に基づいて説明すれば、以下の
通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１に
て示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の
符号を付記し、その説明を省略する。

【００５０】ところで、上記実施の形態１においては、
現像ローラ２の誘電体層２３の帯電による現像電位の変
動はあまり生じなかったが、まれに上記実施の形態１の
ようなシート状の除電部材５は、シート状の除電部材５
のうねりや、介在するトナー層Ｔの厚みのばらつきによ
って現像ローラ２の誘電体層２３と除電部材５との接触
状態を現像ローラ２全域に渡って良好に保つこと難しい
場合がある。

【００５１】このような場合、除電部材５による誘電体
層２３の除電が効果的に行われず、安定した現像電位の
付与が困難になる。除電部材５の現像ローラ２に対する
接触圧を大きくすれば、接触状態を向上させることはで
きるが、この場合、現像ローラ２への傷つけや除電部材
５へのトナー固着等が発生しやすくなるため、あまり良
い手法ではない。

【００５２】そこで、本実施の形態の現像装置３１で
は、図３に示すように、実施の形態１の現像装置１にお
いて、除電部材５に代えて導電性繊維の集合体からなる
導電性ブラシ１６を備える除電部材１５を配置し、シー
ルをシール１８として独立させている。導電性繊維の集
合体は、レーヨンやポリエステル繊維などの絶縁性繊維
からなる帯状基布の表面に植毛されることで固定されて
いる。導電性繊維としては、レーヨンにカーボンを分散
したもの（ユニチカ株式会社製、商品名「ＲＥＣ」）、
導電糸にナイロン皮膜を形成したもの（カネボウ株式会
社製、商品名「ベルトロン」）等が挙げられる。また、
この導電性ブラシ１６は、図４に示すように、金属や導
電性樹脂からなる板状の導電性基材１７の上に電気的に
導通が得られるように設置している。さらに、導電性基
材１７には、所望の現像ローラ２の表面電位（現像電
位）に等しい電圧を印加している。

【００５３】本実施の形態では、ブラシ状の除電部材１
５を用いたことにより、シート状の除電部材５を用いた
実施の形態１に比べ、トナー層Ｔが介在した状態であっ
ても、比較的小さな接触圧であっても良好な接触状態を
保つことができる。すなわち、トナーの隙間を導電性繊
維が通り現像ローラ２と接触し、接触部近傍にて除電効
果が得られる。さらに、繊維状であるため、その柔軟性
によって繊維先端部が比較的自由に動く。それゆえ、現
像ローラ２表面を均一に除電することができる。よっ
て、トナー固着や現像ローラ２への傷つけもなく、現像
ローラ２全域にわたって均一な除電効果が得られ、安定
した現像電位付与が可能となる。

【００５４】〔実施の形態３〕本発明の他の実施の形態
について説明すれば、以下の通りである。なお、説明の
便宜上、前記実施の形態１・２にて示した各部材と同一
の機能を有する部材については、その説明を省略する。

【００５５】ところで、誘電体層２３と接触する他の部
材（トナー層厚規制部材４、トナー補給ローラ３、感光
体ドラム３０等）の組み合わせによっては、誘電体層２
３の帯電が大きくなる場合が生じる。このような場合、
本願発明者等の検討によれば、上記実施の形態１・２の
ように除電部材５・１５に所望の現像電位と同電位の直
流電圧を印加しただけでは、十分な除電効果が得られな
いことが判明した。

【００５６】この理由は、次のように考えられる。すな
わち、除電部材５・１５と誘電体層２３との間の電位差
が比較的小さい条件では、除電部材５・１５からの電荷
注入現象を利用して除電効果を得ることになる。この電
荷注入による除電効果は、接触界面抵抗が高いほど低下
する。そして、この場合、現像ローラ２の誘電体層２３
が非常に高抵抗であり、除電部材５・１５と誘電体層２
３との間の接触界面抵抗が大きいので、電荷注入による
除電効果が低く、除電効率が悪い。

【００５７】そこで、本実施の形態では、上記各実施の
形態１・２において、除電部材５・１５に対して直流電
圧ではなく交流成分を含む電圧を印加する。

【００５８】これにより、接触界面抵抗（インピーダン
ス）は、１／Ｃω（ω＝２πｆであり、ｆは交流電圧の
周波数，Ｃは接触界面の容量を示す）に相当する分だけ
低下する。この結果、電荷注入による除電効果を向上で
き、誘電体層２３を効率的に除電できる。つまり、交流
電圧を利用することにより誘電体層２３の電荷を低減で
きることとなる。したがって、現像電位をさらに所望の
電位に近づけることができる。

【００５９】〔実施の形態４〕本発明の他の実施の形態
について説明すれば、以下の通りである。なお、説明の
便宜上、前記実施の形態１・２にて示した各部材と同一
の機能を有する部材については、その説明を省略する。

【００６０】ところで、誘電体層２３と接触する他の部
材（トナー層厚規制部材４、トナー補給ローラ３、感光
体ドラム３０等）の組み合わせによっては、誘電体層２
３の帯電が大きくなる場合が生じる。このような場合、
本願発明者等の検討によれば、上記実施の形態１・２の
ように除電部材５・１５に所望の現像電位と同電位の直
流電圧を印加しただけでは、十分な除電効果が得られな
いことが判明した。

【００６１】この理由は、次のように考えられる。すな
わち、除電部材５・１５と誘電体層２３との間の電位差
が比較的小さい条件では、除電部材５・１５からの電荷
注入現象を利用して除電効果を得ることになる。この電
荷注入による除電効果は、接触界面抵抗が高いほど低下
する。そして、この場合、現像ローラ２の誘電体層２３
が非常に高抵抗であり、除電部材５・１５と誘電体層２
３との間の接触界面抵抗が大きいので、電荷注入による
除電効果が低く、除電効率が悪い。

【００６２】そこで、本実施の形態では、除電効果を得
る作用として、放電現象、具体的には、微小空隙でのパ
ッシェン放電を利用した。

【００６３】すなわち、本実施の形態では、実施の形態
１・２において、除電部材５・１５に印加される電圧値
をＶｅ、所望の現像ローラ２の表面電位をＶｄ、現像ロ
ーラ２および除電部材５・１５を取り囲む雰囲気中での
両者間の放電開始電圧をＶｔｈとしたとき、 Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ となるように電圧の設定を行った。これにより、良好な
除電効果が得られた。

【００６４】ここでの放電開始電圧Ｖｔｈとは、以下の
ようにして測定される値である。すなわち、まず、現像
ローラ２を回転させながら現像ローラ２と除電部材５・
１５とを接触させ、この状態で現像ローラ２と除電部材
５・１５との間に電圧を印加し、印加電圧を変化させて
現像ローラ２上の表面電位の変化を測定する。印加電圧
と現像ローラ２の表面電位との関係を図５に示す。ここ
では、厚みが２０μｍ、比誘電率が３程度の誘電体層２
３を用い、ブラシ状の除電部材１５を用いた場合を例と
して示している。

【００６５】そして、現像ローラ２上の表面電位の変化
率（傾き）が非連続的に変化するときの印加電圧の値を
放電開始電圧Ｖｔｈとする。すなわち、図５において、
ある電圧を境に２つの直線関係が認められるが、印加電
圧の低い領域（傾きが小さい領域）では電荷注入による
誘電体層２３の帯電が起こっており、印加電圧の高い領
域（傾きが大きい領域）ではパッシェン放電による誘電
体層２３の帯電が起こっていると考えられる。したがっ
て、この２つの直線の交点での電圧値が、パッシェン放
電が初めて起こる印加電圧と考えられる。そこで、この
２つの直線の交点での電圧値を放電開始電圧Ｖｔｈとす
る。

【００６６】図５に示したものは、正極性側の放電開始
電圧Ｖｔｈ（以下、正の放電開始電圧Ｖｔｈ₊ と記す）
である。図示していないが、印加電圧を負極性側に変化
させたときの放電開始電圧Ｖｔｈ（以下、負の放電開始
電圧Ｖｔｈ_- と記す）は、本実施の形態では上記の放電
開始電圧Ｖｔｈ₊ と正負が異なるが、その大きさは正の
放電開始電圧Ｖｔｈ₊ とほぼ等しいものであった。した
がって、誘電体層２３の帯電電位Ｖｃが正の場合には、 Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ_- 誘電体層２３の帯電電位Ｖｃが負の場合には、 Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ₊ を満たすようにＶｅが設定されている。

【００６７】次に、本実施形態による効果を、所望の現
像電位Ｖｄが負、誘電体層２３の帯電電位Ｖｃが負の状
態で、除電部材１５に電圧Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ₊ を印加
した場合について、図６を用いて考察する。

【００６８】この場合、初期状態では、図６に示すよう
に、現像ローラ２の表面電位はＶｄ＋Ｖｃである。した
がって、現像ローラ２と除電部材１５との電位差（現像
ローラ２の表面電位と除電部材１５への印加電圧との
差）はＶｅ−（Ｖｄ＋Ｖｃ）＝Ｖｔｈ₊ −Ｖｃとなり、
正の放電開始電圧Ｖｔｈ₊ より大きくなるので、パッシ
ェン放電が起こる。この放電は、現像ローラ２と除電部
材１５との電位差が正の放電開始電圧Ｖｔｈ₊ 以下にな
るまで続く。すなわち、放電が終了した時点での現像ロ
ーラ２の表面電位は、Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ_- となる。そ
れゆえ、パッシェン放電により、現像ローラ２の電位を
所望の現像ローラ２の電位Ｖｄになるまで速やかに除電
することができる。それゆえ、所望の現像電位をより安
定に維持することができる。

【００６９】なお、図６では、誘電体層２３の帯電電位
が負極性である場合について説明したが、誘電体層２３
が正極性に帯電した場合についても、同様の効果が得ら
れる。所望の現像ローラ２の表面電位Ｖｄが負、誘電体
層２３の帯電電位Ｖｃが正の状態で、除電部材１５に電
圧Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ_- を印加した場合について、効果
を考える。

【００７０】この場合、初期状態では、現像ローラ２の
表面電位はＶｄ＋Ｖｃである。したがって、現像ローラ
２と除電部材１５との電位差は（Ｖｄ＋Ｖｃ）−Ｖｅ＝
−Ｖｔｈ_- ＋Ｖｃとなり、その絶対値は負の放電開始電
圧Ｖｔｈ_- より大きくなるので、パッシェン放電が起こ
る。この放電は、現像ローラ２と除電部材１５との電位
差が負の放電開始電圧Ｖｔｈ_- 以下になるまで続く。す
なわち、放電が終了した時点での現像ローラ２の表面電
位は、Ｖｅ−Ｖｔｈ_- ＝Ｖｄとなる。それゆえ、パッシ
ェン放電により、現像ローラ２の電位を所望の現像ロー
ラ２の電位Ｖｄになるまで速やかに除電することができ
る。それゆえ、所望の現像電位をより安定に維持するこ
とができる。

【００７１】〔実施の形態５〕本発明の他の実施の形態
について説明すれば、以下の通りである。なお、説明の
便宜上、前記実施の形態１・２にて示した各部材と同一
の機能を有する部材については、その説明を省略する。

【００７２】上記実施の形態４では、放電により除電部
材５・１５と現像ローラ２との間の電位差が放電開始電
圧Ｖｔｈになったところで、除電部材５・１５と現像ロ
ーラ２との間の電荷のやり取りはほとんどなくなり、現
像ローラ２の表面電位が所望の現像ローラ２の表面電位
Ｖｄになると述べた。

【００７３】しかしながら、放電開始電圧Ｖｔｈ以下の
直流電圧を除電部材５・１５に印加した際に生じる誘電
体層２３の電位上昇分、すなわち、電荷注入による現像
ローラ２表面の電位の変化量（電荷注入量）は、図７に
示すように、高湿環境になるなどの環境変動や、誘電体
層２３の経時変化の要因で増大することがある。したが
って、このように環境変動や誘電体層２３の経時変化に
より電荷注入量が増大した場合、放電が終了しても、放
電開始電圧Ｖｔｈの電位差での電荷注入現象により、図
８に示すように、現像ローラ２上の電位が除電部材５・
１５への印加電圧の直流成分（Ｖｅ）に近づいていくこ
とがある。そのため、実施の形態４のように除電部材５
・１５への印加電圧の直流成分の電圧値Ｖｅと現像ロー
ラ２表面の電位との差が大きい場合には、誘電体層２３
の経時変化や環境変動によって、電荷注入による電位変
動が大きくなりやすい。

【００７４】そこで、本実施の形態では、上記実施の形
態１および実施の形態２において、直流電圧に交流電圧
を重畳した重畳電圧を除電部材５・１５に印加し、直流
電圧をＶｄｄｃ、交流電圧のピーク間電圧をＶｐｐ、所
望の現像ローラ２の表面電位をＶｄ、現像ローラ２およ
び除電部材５・１５を取り囲む雰囲気中での両者間の放
電開始電圧をＶｔｈとしたとき、ピーク電圧Ｖｄｄｃ＋
（１／２）ＶｐｐおよびＶｄｄｃ−（１／２）Ｖｐｐの
少なくとも一方とＶｄとの差がＶｔｈ以上になるように
している。また、除電部材５・１５への印加電圧の直流
成分の電圧値Ｖｄｄｃは、所望の現像ローラ２の表面電
位Ｖｄとの差が、直流電圧のみを印加した場合に比べて
小さくなるように設定している。

【００７５】これにより、除電部材５・１５への印加電
圧の直流成分の電圧値Ｖｄｄｃと現像ローラ２表面の電
位との差が小さくなり、誘電体層２３の経時変化や環境
変動による電位変動を抑制することができる。

【００７６】次に、本実施形態による効果を、所望の現
像ローラ２の表面電位Ｖｄが負、誘電体層２３の帯電電
位Ｖｃが負の場合について図９を用いて考察する。初期
状態では、図９に示すように、現像ローラ２の表面電位
はＶｄ＋Ｖｃである。

【００７７】そして、除電部材５・１５に対して（Ｖｄ
ｄｃ＋Ｖｐｐ／２）−Ｖｄ＞Ｖｔｈとなるように電圧を
印加し、除電部材５・１５と現像ローラ２との電位差が
放電開始電圧Ｖｔｈより大きくなるように設定する。

【００７８】このような電圧を除電部材５・１５に印加
することにより、除電部材５・１５への印加電圧が正極
性側に大きくなり現像ローラ２の表面電位と除電部材５
・１５との電位差が放電開始電圧Ｖｔｈ以上になったと
ころで放電が開始され、現像ローラ２の表面電位がＶｄ
ｄｃ＋Ｖｐｐ／２−Ｖｔｈになるまで放電による除電が
行われる。その後、除電部材５・１５への印加電圧値が
正極性側のピークを過ぎると、現像ローラ２の表面電位
と除電部材５・１５との電位差が減少して放電開始電圧
Ｖｔｈを下回るようになるので、放電が停止する。その
後は、交流成分の電圧により、現像ローラ２の表面と除
電部材５・１５との間で電荷注入による電荷のやり取り
が行われ、現像ローラ２の表面の電位が細かな増減を繰
り返しながら均一化されて、所望の現像ローラ２の表面
電位Ｖｄと除電部材５・１５への印加電圧の直流成分の
電圧値Ｖｄｄｃとの間の値に近づいていく。

【００７９】この場合、放電終了後の現像ローラ２の表
面電位と除電部材５・１５への直流成分の電圧値との差
はごく僅かとなるので、誘電体層２３の経時変化や湿度
などの環境の影響による電荷注入量の変化が起こったと
しても、そのことによる現像ローラ２の表面電位への影
響は僅かである。それゆえ、誘電体層２３の経時変化や
湿度などの環境の影響による現像ローラ２の表面電位の
変動を抑制することができ、安定した現像電位を現像ロ
ーラ２に付与することができる。

【００８０】

【実施例】〔実施例１〜６および比較例１〜６〕前記の
実施の形態１で説明した現像装置１について、具体例に
基づいてさらに詳細に説明する。本実施例および比較例
における機器構成および諸条件を以下に記す。

【００８１】トナーとしては、バインダ樹脂としてのポ
リエステル樹脂８０〜９０重量部にカーボンブラック４
〜１０重量部、帯電制御剤（ＣＣＡ）５重量部等を添加
した負帯電の非磁性１成分トナーを用いた。

【００８２】現像ローラ２は、直径３４ｍｍのローラで
あり、図１に示す矢印の方向に周速Ｖｂ＝１３０ｍｍ／
ｓで回転している。また、現像ローラ２は、ニップ幅Ｗ
が２ｍｍとなるように感光体ドラム３０に対してトナー
層を介して圧接されている。電源９から現像ローラ２へ
印加する現像バイアス電圧Ｅ１は、−３００Ｖに設定し
た。

【００８３】現像ローラ２の導電性シャフト２１は、直
径１０ｍｍであり、ステンレス鋼等の金属からなってい
る。導電性基材２２としては、ウレタンゴムにカーボン
を分散させた体積抵抗率が１０⁴ 〜１０⁶ Ω・ｃｍ程度
の弾性部材を用いている。誘電体層２３としては、ポリ
フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を導電性基材層１０２上
に複数回スプレーコートし、所望の層厚、好ましくは１
〜１５０μｍに形成したものを用いた。

【００８４】トナー補給ローラ３は、体積抵抗率約１０
⁵ Ω・ｃｍ、セル密度約３〜４個／ｍｍの導電性ウレタ
ンフォームからなる直径２０ｍｍのローラであり、食い
込み量０．５〜１ｍｍで現像ローラ２に接触しながら、
図１に示す矢印方向に周速Ｖｃ＝１６０ｍｍ／ｓで回転
している。また、トナー補給ローラ３には、ステンレス
鋼や導電性樹脂などの導電性シャフトを介して電源１０
から供給バイアス電圧Ｅ２＝−４００Ｖを印加した。

【００８５】トナー補給ローラ３を構成する材料として
は、ポリウレタン１００重量部に対して５重量部以上１
５重量部以下（場合によっては７０重量部程度）のカー
ボンブラックを混合し、泡立て機で撹拌泡立てした後、
加熱ブローして芯金の金属軸の回りに成形しスポンジ化
した導電性スポンジを使用した。また、カーボンブラッ
クとしては、窒素吸着比表面積２０ｍ² ／ｇ以上１３０
ｍ² ／ｇ以下でＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／１００ｇ以上１
２０ｍｌ／ｇ以下のカーボンブラック、例えば、ＩＳＡ
Ｆ（準耐摩耗性）、ＨＡＦ（高耐摩耗性）、ＧＰＦ（汎
用性）、ＳＲＦ（中補強性）などを使用した。また、ポ
リウレタンとしては、軟質ポリウレタンフォームやポリ
ウレタンエラストマーが適当である。また、導電性スポ
ンジの電気抵抗は、１０⁵ Ω・ｃｍ以下であることが好
ましい。本実施例では、導電性スポンジとして、肉厚６
ｍｍのときに、セル密度約３〜４個／ｍｍ、スポンジ密
度０．１ｇ／ｃｍ³ 、硬度６８度（アスカーＦ）である
スポンジ（市販品であるブリジストン株式会社製の「Ｅ
ＰＴウレタン導電性スポンジ」）を用いた。

【００８６】なお、現像ローラ２およびトナー補給ロー
ラ３は共に、射出・加熱成形後、外径の研磨を砥石で行
って所望の表面性および外径寸法となるように仕上げた
ものを用いている。

【００８７】トナー層規制部材４は、厚み０．１ｍｍの
ステンレス鋼からなる板バネである。また、電源１１か
らトナー層規制部材４に印加するバイアス電圧Ｅ３は、
−３５０Ｖに設定した。

【００８８】除電部材５としては、厚み０．１ｍｍのポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、ア
ルミニウム蒸着フィルムを設けたものを用い、アルミニ
ウム蒸着フィルムの蒸着面が現像ローラ２に当接するよ
うにした。また、電源１２よりアルミニウム蒸着フィル
ムの蒸着面に供給する電圧Ｅ４は、−３００Ｖに設定し
た。

【００８９】感光体ドラム３０は、導電性基体が接地さ
れ、表面電位が−７００Ｖに帯電された直径５５ｍｍの
負帯電感光体ドラムであり、図１に示す矢印の方向に周
速Ｖｐ＝１００ｍｍ／ｓで回転している。

【００９０】なお、本実施例および比較例では、現像ロ
ーラ２上に形成されるトナー層の厚みがトナーの粒径の
２倍程度となるようにトナー層の厚みを調整した。

【００９１】本実施例および比較例では、表１に示すよ
うに、体積平均粒径（以下、単に粒径と記す）が４μｍ
のトナーと粒径が１０μｍのトナーとの２種類のトナー
を用い、粒径４μｍのトナーを用いた例については現像
ローラ２の誘電体層２３の厚みを２μｍ、４μｍ、８μ
ｍ、２０μｍ、４０μｍ、および８０μｍに変化させ、
粒径１０μｍのトナーを用いた例については現像ローラ
２の誘電体層２３の厚みを５μｍ、１０μｍ、２０μ
ｍ、５０μｍ、１００μｍ、および２００μｍに変化さ
せた。

【００９２】表１に、実験条件をまとめて示す。また、
表１には、細線再現性とソリッド部の階調再現性との両
立が良好に行えるか否かを評価した結果を○（良好）お
よび×（不良）で示している。

【００９３】

【表１】

【００９４】そして、各条件で現像を行い、孤立細線お
よびドットでの現像特性とソリッドパターン（ソリッド
部）での現像特性とを測定した。なお、ソリッド部の画
像濃度については、Ｘ−ｒｉｔｅ（エックス・ライト）
３１０（Ｘ−ｒｉｔｅ社製）で測定した。一方、細線・
ドットの画像濃度については、画像処理装置（キーエン
ス社製「ＶＨ−７０００」）を用いて画像データを取り
込み、パーソナルコンピュータで処理を行うことにより
求めた。

【００９５】図１０に、粒径４μｍのトナーを用いた場
合（実施例１〜３および比較例１〜３）の結果を示す。
なお、図１０は、ソリッド部の最大濃度の値に、細線・
ドットの濃度の最大値を一致させ、相対値として示した
ものである。

【００９６】図１０の破線から分かるように、いずれの
場合にも孤立細線およびドットの現像γ特性は大きく変
化せず、細線やドットの鮮鋭性が良好であった。これに
対し、ソリッド部での現像γ特性は、図１０の実線から
分かるように、誘電体層２３の厚みに依って大きく変化
した。

【００９７】すなわち、誘電体層２３の厚みがトナーの
粒径の２倍未満（比較例１・２）では、ソリッド部の現
像γ特性は、孤立細線やドットパターンと同程度とな
り、階調性に劣っていた。

【００９８】これに対し、誘電体層２３の厚みがトナー
粒径の２倍以上の条件（実施例１〜３および比較例３）
ではソリッド部の現像γ特性が緩やかな変化を示し、良
好な階調性が得られた。

【００９９】しかしながら、あまり誘電体層２３の厚み
を大きくしすぎる（比較例３）と、ソリッド部での現像
γ特性が緩やかになり過ぎ、カブリが大きくならない現
像電位（この場合は−４５０Ｖ以下）で、最大濃度が得
られなくなるという問題が発生した。この問題は、誘電
体層２３の厚みをトナーの粒径の１０倍より厚くしたと
きに生じることが分かった。また、誘電体層２３の厚み
をトナーの粒径の１０倍より厚くすると、誘電体層２３
の帯電による現像電位の変化が現れ、画像の均一性も悪
化した。

【０１００】また、粒径１０μｍのトナーを用いた場合
（実施例４〜６および比較例４〜６）にも、粒径４μｍ
のトナーを用いた場合（実施例１〜３および比較例１〜
３）と同様の結果が得られた。

【０１０１】したがって、これらの結果をまとめると、
誘電体層２３の厚みがトナーの粒径の２倍未満である場
合（比較例１・２・４・５）や誘電体層２３の厚みがト
ナーの粒径の１０倍を超える場合（比較例３・６）で
は、表１に示すように、細線再現性（細線の鮮鋭性）と
ソリッド部の階調再現性とを両立できない。また、誘電
体層２３の厚みがトナーの粒径の１０倍を超える場合
（比較例３・６）には、画像の均一性も悪化する。これ
に対し、本発明では、実施例１〜６のように、誘電体層
２３の厚みがトナーの粒径の２倍以上１０倍以下にする
ことにより、細線再現性とソリッド部の階調再現性とを
両立できるとともに、誘電体層２３の帯電による現像電
位の変化を抑制し、画像の均一性を向上することができ
る。

【０１０２】このような結果が得られた理由は、誘電体
層２３の厚みによってエッジ強調電界が作用する領域の
幅が変化し細線再現性が変化すること、および、トナー
の粒径が小さいほど誘電体層２３の厚みが薄くとも誘電
体層２３の効果が現れるためではないかと考えられる。

【０１０３】したがって、誘電体層２３の厚みをＡ、ト
ナーの粒径をＲとしたときに、Ａ／Ｒが２〜１０の範囲
内となるように、すなわち、２×Ｒ≦Ａ≦１０×Ｒを満
たすように誘電体層の厚みを設定することにより、細線
再現性とソリッド部の階調再現性とを両立できるととも
に、画像の均一性を向上できることが分かった。

【０１０４】〔実施例７〕前記の実施の形態２で説明し
た現像装置３１について、具体例でその効果を確認した
結果を以下に説明する。なお、本実施例における機器構
成および諸条件は、除電部材５に代えて除電部材１５お
よびシール１８を用いた点を除いて実施例１〜６と同じ
である。

【０１０５】本実施例では、除電部材１５の導電性ブラ
シ１６を構成する導電性繊維として、レーヨンにカーボ
ンを分散させたもの（ユニチカ株式会社製、商品名「Ｒ
ＥＣ」）を用いた。導電性繊維の太さは、２０〜３０μ
ｍ程度、導電性繊維の植毛密度は１０万本／ｉｎｃｈ²
程度、導電性繊維の繊維長は約５ｍｍとした。導電性繊
維の抵抗率は、０．５〜１ｍｍ程度の食い込み量となる
ように金属電極を導電性ブラシ１６に圧接して金属電極
に１０〜１０００Ｖ程度の電圧を印加したときの導電性
ブラシ１６の抵抗値が１０³ 〜１０⁸ Ω程度となるよう
に設定した。また、除電部材１５の導電性基材１７に
は、所望の現像電位と同じ電圧、すなわち−３００Ｖを
印加した。

【０１０６】本実施例では、トナー固着や現像ローラ２
への傷つけもなく、現像ローラ２全域にわたって均一な
除電効果が得られ、安定した現像電位付与が可能となる
ことが確認された。

【０１０７】〔実施例８〕前記の実施の形態３で説明し
た現像装置について、具体例でその効果を確認した結果
を以下に説明する。なお、本実施例における機器構成お
よび諸条件は、除電部材５に代えて除電部材１５および
シール１８を用いた点を除いて実施例１と同じである。

【０１０８】上記実施例１〜６および実施例７にて、除
電部材５・１５に対して、直流電圧成分として所望の現
像電位を印加し、交流電圧成分としてピーク間電圧Ｖｐ
ｐ＝４００Ｖ、周波数１ｋＨｚの電圧を印加したとこ
ろ、直流電圧成分のみを印加した場合（実施例１〜６お
よび実施例７）と比較して、現像電位をさらに所望の電
位に近づけることができることが認められた。

【０１０９】〔実施例９〕本実施例では、厚みが２０μ
ｍ、比誘電率が３程度の誘電体層２３を用い、除電部材
１５に印加する電圧を実施の形態３に示すように設定し
た以外は実施例７と同様の現像装置を用いて、実施の形
態４の効果を確認した。

【０１１０】本実施例では、印加電圧を正極性側に変化
させていった時の放電開始電圧Ｖｔｈ₊ は、図５に示す
ように、４７０Ｖ程度であった。なお、図示していない
が、印加電圧を負極性側に変化させたときの放電開始電
圧Ｖｔｈは、逆極性でその値はほぼ同等であった。

【０１１１】本実施例の現像装置では、初期の誘電体層
２３の帯電電位Ｖｃが−２００Ｖであった。また、所望
の現像電位Ｖｄを−３００Ｖとした。そして、本実施例
では、除電部材１５にＶｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ₊ ＝−３００
＋４７０＝＋１７０Ｖの印加電圧を与えた。

【０１１２】これにより、初期状態での現像ローラ２と
除電部材１５との電位差は６７０Ｖとなり正極性側の放
電開始電圧より大きくなったので、パッシェン放電が起
こった。この放電は、現像ローラ２と除電部材１５との
電位差が正極性側の放電開始電圧Ｖｔｈ₊ （＝４７０
Ｖ）以下になるまで続いた。すなわち、放電が終了した
時点での現像ローラ２の表面電位は、（除電部材１５へ
の印加電圧）−（正極性側の放電開始電圧）＝１７０−
４７０＝−３００となり、所望の現像ローラ２の電位が
得られた。

【０１１３】それゆえ、パッシェン放電により、現像ロ
ーラ２の電位を所望の現像ローラ２の電位Ｖｄになるま
で速やかに除電することができ、所望の現像電位をより
安定に維持することができることが分かった。

【０１１４】〔実施例１０〕本実施例では、誘電体層２
３の極性を負極性から正極性に変更する以外は実施例９
と同様の現像装置を用いて、実施の形態４の効果を確認
した。

【０１１５】つまり、本実施例では、実施例９と同様
に、所望の現像電位Ｖｄが−３００Ｖ、負極性側の放電
開始電圧Ｖｔｈ_- が−４７０Ｖであり、初期の誘電体層
２３の帯電電位Ｖｃが＋２００Ｖである。それゆえ、初
期状態の現像ローラ２の表面電位は−１００Ｖである。
そして、本実施例では、除電部材１５にＶｅ＝Ｖｄ＋Ｖ
ｔｈ_- ＝−３００−４７０＝−７７０Ｖの印加電圧を与
えた。

【０１１６】これにより、初期状態での現像ローラ２と
除電部材１５との電位差は、−６７０Ｖとなり負極性側
の放電開始電圧より大きくなったので、パッシェン放電
が起こった。この放電は、現像ローラ２と除電部材１５
との電位差が負極性側の放電開始電圧Ｖｔｈ_- （＝−４
７０Ｖ）より小さくなるまで続いた。すなわち、放電が
終了した時点での現像ローラ２の表面電位は、（除電部
材１５への印加電圧）−（負極性側の放電開始電圧）＝
−７７０＋４７０＝−３００となり、所望の現像ローラ
２の電位が得られた。

【０１１７】それゆえ、パッシェン放電により、現像ロ
ーラ２の電位を所望の現像ローラ２の電位Ｖｄになるま
で速やかに除電することができ、所望の現像電位をより
安定に維持することができることが分かった。

【０１１８】〔実施例１１〕本実施例では、除電部材５
・１５に印加する電圧を後述する重畳電圧に変更する以
外は実施例９と同様の現像装置を用いて、実施の形態５
の効果を確認した。

【０１１９】本実施例では、本実施形態による効果を、
所望の現像電位Ｖｄが−３００Ｖ、誘電体層２３の帯電
電位Ｖｃが−２００Ｖの場合について図９を用いて考察
する。初期状態では、図９に示すように、現像ローラ２
の表面電位はＶｄ＋Ｖｃ＝−５００Ｖである。また、除
電部材５・１５の正の放電開始電圧Ｖｔｈ₊ は、実施例
９・１０と同様に、４７０Ｖである。

【０１２０】そして、除電部材５・１５に対して、直流
電圧Ｖｄｄｃ＝−２５０Ｖに、ピーク間電圧Ｖｐｐが９
００Ｖの交流電圧を重畳した電圧を印加した。これによ
り、ピーク電圧Ｖｄｄｃ＋（１／２）Ｖｐｐ（＝−２５
０Ｖ＋（１／２）９００Ｖ＝＋２００Ｖ）とＶｄ（＝−
３００Ｖ）との差は、＋２００Ｖ−（−３００Ｖ）＝５
００Ｖとなるので、正の放電開始電圧Ｖｔｈ₊ より大き
い状態が存在する。

【０１２１】そして、除電部材５・１５への印加電圧が
正極性側に大きくなり現像ローラ２の表面電位と除電部
材５・１５との電位差が正の放電開始電圧Ｖｔｈ₊ 以上
になったところで放電が開始され、除電部材５・１５へ
の印加電圧値が正極性側のピークを過ぎたところで放電
が停止した。その後、交流成分の電圧により、現像ロー
ラ２の表面の電位が細かな増減を繰り返しながら現像ロ
ーラ２の表面電位Ｖｄが均一化されていった。

【０１２２】このように、直流電圧Ｖｄｄｃにピーク間
電圧Ｖｐｐの１／２の値を加えた電圧値の一方と、所望
の現像電位Ｖｄとの差が放電開始電圧Ｖｔｈ以上となる
ように除電部材５・１５に直流電圧と交流電圧の重畳電
圧を印加することで、現像ローラ２の表面電位と除電部
材５・１５への直流成分の電圧値との差は、直流電圧の
みを印加した場合に比べてごく僅かになった。それゆ
え、誘電体層２３の経時変化や湿度などの環境の影響に
よる現像ローラ２の表面電位の変動はほとんど起こら
ず、安定した現像電位付与が可能になることが分かっ
た。

【０１２３】

【発明の効果】本発明の現像装置は、以上のように、像
担持体の表面に保持された静電潜像をトナーで現像する
ための現像装置であって、トナーをその表面に保持しな
がら像担持体上に搬送して現像を行うためのトナー担持
体と、トナー担持体上のトナーを接触帯電させるととも
に、所望の厚みの層となるようにトナーの厚みを規制す
るトナー層厚規制部材とを備え、上記トナー担持体が、
弾性を有し、体積抵抗率が１０ ⁴ 〜１０ ⁶ Ω・ｃｍの導電
性基材と、導電性基材を覆うように設けられ、体積抵抗
率が１０ ¹⁰ 〜１０ ¹⁵ Ω・ｃｍの誘電体層とを備え、誘電
体層の厚みをＡ、トナーの体積平均粒径をＲとしたと
き、 ２×Ｒ≦Ａ≦１０×Ｒ を満たすように誘電体層の厚みが設定されていることを
特徴としている。

【０１２４】これにより、誘電体層を配置することによ
る孤立細線やドットでの急峻な現像γ特性とソリッド部
での緩やかな現像γ特性および最大濃度との両立を十分
に達成しながら、誘電体層の帯電による現像電位の不安
定化を抑制することができる。それゆえ、上記構成は、
誘電体層を配置することによる良好な細線再現性とソリ
ッド部での良好な階調再現性との両立を十分に達成しな
がら、誘電体層の帯電による現像電位の不安定化を抑制
することができる現像装置を提供することができるとい
う効果を奏する。

【０１２５】本発明の現像装置は、以上のように、好ま
しくは、現像後のトナー担持体表面に接触してトナー担
持体の除電を行う除電部材をさらに備えている構成であ
る。

【０１２６】それゆえ、上記構成は、誘電体層が帯電し
てしまった場合でも、誘電体層を除電することができ、
安定した現像電位をトナー担持体に付与することができ
るという効果を奏する。

【０１２７】本発明の現像装置は、以上のように、好ま
しくは、上記除電部材が、トナー担持体表面と接触する
導電性繊維の集合体を含んでいる構成である。

【０１２８】これにより、トナー層厚のばらつき等があ
っても除電部材と誘電体層との接触状態を良好に保つこ
とができる。それゆえ、上記構成は、誘電体層が帯電し
てしまった場合でも、誘電体層を十分に除電することが
でき、さらに安定した現像電位をトナー担持体に付与す
ることができるという効果を奏する。

【０１２９】本発明の現像装置は、以上のように、好ま
しくは、少なくとも交流成分を含む電圧を除電部材に印
加する電圧印加手段をさらに備えている構成である。

【０１３０】これにより、除電部材とトナー担持体との
接触界面抵抗を低下させることができるので、電荷注入
による除電効率を向上させることができる。それゆえ、
上記構成は、誘電体層が帯電してしまった場合でも、誘
電体層を十分に除電することができ、より一層安定した
現像電位をトナー担持体に付与することができるという
効果を奏する。

【０１３１】本発明の現像装置は、以上のように、好ま
しくは、除電部材に電圧を印加する電圧印加手段をさら
に備え、上記除電部材に印加される電圧は、除電部材に
印加される電圧をＶｅ、所望のトナー担持体の表面電位
をＶｄ、トナー担持体と除電部材との間の放電開始電圧
をＶｔｈとしたとき、 Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ を満たすように設定されている構成である。

【０１３２】これにより、除電部材と誘電体層との間で
の放電現象を用いて誘電体層を効果的に除電することが
できるとともに、除電後のトナー担持体表面を所望の現
像電位にすることができる。それゆえ、上記構成は、所
望の現像電位をより安定に維持することができるという
効果を奏する。

【０１３３】本発明の現像装置は、以上のように、好ま
しくは、直流電圧に交流電圧が重畳されてなる重畳電圧
を除電部材に印加する電圧印加手段をさらに備え、上記
直流電圧および交流電圧は、直流電圧をＶｄｄｃ、交流
電圧のピーク間電圧をＶｐｐ、所望のトナー担持体の表
面電位をＶｄ、トナー担持体と除電部材との間の放電開
始電圧をＶｔｈとしたとき、Ｖｄｄｃ＋（１／２）Ｖｐ
ｐとＶｄとの差、および、Ｖｄｄｃ−（１／２）Ｖｐｐ
とＶｄとの差の少なくとも一方がＶｔｈ以上となるよう
に設定されている構成である。

【０１３４】これにより、除電部材と誘電体層との間で
の放電現象を用いて誘電体層を効果的に除電することが
できるとともに、除電後のトナー担持体表面の電位と直
流電圧との差を小さくすることが可能となり、除電後の
誘電体層を所望の現像電位に近づけることができる。そ
れゆえ、上記構成は、経時変化や環境変動等による電荷
注入の影響を受けず、所望の現像電位を安定に維持する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る現像装置の概略を
示す断面図である。

【図２】上記現像装置に備えられる現像ローラの概略を
示す断面図である。

【図３】本発明の他の実施形態に係る現像装置の概略を
示す断面図である。

【図４】図３に示す現像装置に備えられる除電部材の概
略を示す斜視図である。

【図５】現像ローラと除電部材間との間での電荷注入お
よび放電現象を説明するためのグラフであり、除電部材
への印加電圧の変化による現像ローラの表面電位の変化
を表すグラフである。

【図６】放電現象を用いた除電効果を説明するためのグ
ラフであり、除電部材への印加電圧および現像ローラの
表面電位の時間的な変化を表すグラフである。

【図７】環境変動および経時変化による電荷注入の変化
を説明するためのグラフであり、除電部材への印加電圧
の変化による現像ローラの表面電位の変化を表すグラフ
である。

【図８】直流電圧のみを印加した際の環境変動および経
時変化による除電効果の変動を説明するためのグラフで
あり、除電部材への印加電圧および現像ローラの表面電
位の時間的な変化を表すグラフである。

【図９】実施の形態５の現像装置を適用した場合の除電
効果を説明するためのグラフであり、除電部材への印加
電圧および現像ローラの表面電位の時間的な変化を表す
グラフである。

【図１０】実施の形態１の現像装置を適用した場合にお
ける孤立細線・ドットの現像γ特性（細線再現性）とソ
リッド部の現像γ特性（階調性）を測定した結果を表す
グラフである。

【符号の説明】

１ 現像装置 ２ 現像ローラ（トナー担持体） ４ トナー層厚規制部材 ５ 除電部材 ７ トナー １２ 電源（電圧印加手段） １５ 除電部材 １６ 導電性ブラシ（導電性繊維の集合体） ２２ 導電性基材 ２３ 誘電体層 ３０ 感光体ドラム（像担持体） ３１ 現像装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−40403（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−124881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−107370（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−80880（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−311561（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 501 G03G 15/06 101

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体の表面に保持された静電潜像をト
   ナーで現像するための現像装置であって、 トナーをその表面に保持しながら像担持体上に搬送して
   現像を行うためのトナー担持体と、 トナー担持体上のトナーを接触帯電させるとともに、所
   望の厚みの層となるようにトナーの厚みを規制するトナ
   ー層厚規制部材とを備え、 上記トナー担持体が、弾性を有し、体積抵抗率が１０ ⁴
   〜１０ ⁶ Ω・ｃｍの導電性基材と、導電性基材を覆うよ
   うに設けられ、体積抵抗率が１０ ¹⁰ 〜１０ ¹⁵ Ω・ｃｍの
   誘電体層とを備え、 誘電体層の厚みをＡ、トナーの体積平均粒径をＲとした
   とき、 ２×Ｒ≦Ａ≦１０×Ｒ を満たすように誘電体層の厚みが設定されていることを
   特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】現像後のトナー担持体表面に接触してトナ
   ー担持体の除電を行う除電部材をさらに備えることを特
   徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】上記除電部材が、トナー担持体表面と接触
   する導電性繊維の集合体を含むことを特徴とする請求項
   ２記載の現像装置。
4. 【請求項４】少なくとも交流成分を含む電圧を除電部材
   に印加する電圧印加手段をさらに備えることを特徴とす
   る請求項２または３記載の現像装置。
5. 【請求項５】除電部材に電圧を印加する電圧印加手段を
   さらに備え、 上記除電部材に印加される電圧は、除電部材に印加され
   る電圧をＶｅ、所望のトナー担持体の表面電位をＶｄ、
   トナー担持体と除電部材との間の放電開始電圧をＶｔｈ
   としたとき、 Ｖｅ＝Ｖｄ＋Ｖｔｈ を満たすように設定されていることを特徴とする請求項
   ２または３記載の現像装置。
6. 【請求項６】直流電圧に交流電圧が重畳されてなる重畳
   電圧を除電部材に印加する電圧印加手段をさらに備え、 上記直流電圧および交流電圧は、直流電圧をＶｄｄｃ、
   交流電圧のピーク間電圧をＶｐｐ、所望のトナー担持体
   の表面電位をＶｄ、トナー担持体と除電部材との間の放
   電開始電圧をＶｔｈとしたとき、Ｖｄｄｃ＋（１／２）
   ＶｐｐとＶｄとの差、および、Ｖｄｄｃ−（１／２）Ｖ
   ｐｐとＶｄとの差の少なくとも一方がＶｔｈ以上となる
   ように設定されていることを特徴とする請求項２または
   ３記載の現像装置。