JPH05134539A

JPH05134539A - 現像装置

Info

Publication number: JPH05134539A
Application number: JP3326341A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Suzuki; 弘治鈴木; Naotaka Iwata; 尚貴岩田; Yuichi Ueno; 祐一上野; Shigekazu Enoki; 繁和榎木; Jiyunko Tomita; 潤子冨田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1993-05-28
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP3243696B2; US5311263A

Abstract

(57)【要約】【目的】階調性を維持しつつ、解像力も良好な画像を
得ることができる現像装置を提供する。【構成】ローレット加工により表面に導電性領域面２
１と絶縁性領域面２２が形成された現像スリーブ１ａ内
に磁石ローラ１ｂを内蔵して現像ローラ１を形成する。
この現像スリーブ１ａ周面に回転駆動されるトナー供給
ローラ８を当接配置し、また、現像スリーブ１ａの上部
に所定間隔をおいて磁性体材料からなるブレード部材４
を配設する。この現像スリーブ１ａに現像バイアス印加
手段９によって交互電圧を印加して反転現像を行なう。

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、例えば特公昭
５８−３２３７５号公報には、表面に磁性現像剤を担持
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、この現像部に連続的に交互電界を形成し
て、現像剤の転移及び逆転移を繰り返し、静電潜像担持
体上の静電潜像を現像するものが開示されている。

【０００３】そこで、特公昭５８−３２３７５号公報に
記載の現像装置を詳しく見てみると、この現像装置にお
いては、ローラ状の永久磁石を内包する円筒状の非磁性
スリーブからなる現像剤担持体の周面に、永久磁石の磁
力及び自重で接触している磁性トナーを、回転駆動され
る非磁性スリーブの周面で摩擦帯電して所定極性に帯電
する。そして、永久磁石の磁力で非磁性スリーブ周面に
磁性トナーを担持した状態で、非磁性スリーブ周面と一
定間隔をおいて対向している磁性ブレードの対向部を通
過させることによって、現像部に搬送するトナー層を約
７０μｍに規制している。

【０００４】以上の構成においては、非磁性スリーブの
周面に永久磁石の磁力及び自重で接触している磁性トナ
ーを、回転駆動される非磁性スリーブの周面で摩擦帯電
するのみなので、磁性トナーの帯電が不充分になりがち
であり、例えば非磁性スリーブ表面から２層目以上の磁
性トナーは帯電量が比較的小さい。このような比較的低
帯電量のトナーは、現像部における交互電界によって静
電潜像担持体側に飛翔しやすいので、良好な画像の階調
性を得ることができる。しかし、線図が太つたり、にじ
みのある解像力の低下した画像になるという不具合も発
生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、階調性を維持しつつ、解像力も良好な画像を得るこ
とができる現像装置を提供することである。

【０００６】

【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、本発明は、静電潜像を担持する静電潜像担持体と
磁性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、磁性現像剤
を所定極性に帯電する帯電手段と、該現像剤担持体表面
に対向して配設された磁性体材料から現像剤規制部材
と、該現像剤担持体に設けられ且つ少なくとも該現像剤
規制部材と該現像剤担持体表面との対向部に磁界を発生
させる磁界発生手段とを設け、該現像担持体として、表
面に多数の微小電界を形成する現像剤担持体を用い、該
電圧印加手段として、該現像部に交互電界を印加する電
圧印加手段を用い、該静電潜像担持体上の電位と、該電
圧印加手段によって形成される電界と、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磁性現像
剤の移動を制御することを特徴とするものである。

【０００７】なお、上記現像剤担持体として、導電性基
体の表面に該基体の導電部と該基体に固着された誘電部
とが規則的又は不規則に混在露出して成る現像剤担持体
を用い、該誘電部を上記帯電手段で所定極性に帯電する
ことで該表面に多数の微小電界を形成するようにしても
良い。

【０００８】また、上記現像剤担持体として、導電性基
体上に抵抗の異なる複数の部分が規則的又は不規則に混
在露出する現像剤担持体を用い、且つ少なくとも該複数
の部分のうち比較的抵抗の高い部分を帯電手段で所定極
性に帯電することで上記表面に多数の微小電界を形成す
るようにしても良い。

【０００９】更に、上記現像剤担持体として、上記表面
が絶縁性粒子を分散した弾性導電性材料からなり、且
つ、上記表面に該絶縁性粒子の露出部と該導電性材料の
部分とが微小面積で混在する現像剤担持体を用い、該露
出部を帯電手段で所定極性に帯電することで上記表面に
多数の微小電界を形成するようにしても良い。

【００１０】

【作用】本発明は、現像剤を担持する現像剤担持体とし
て、表面に多数の微小電界を形成する現像剤担持体を用
い、これにより、現像担持体表面に帯電手段で充分に帯
電された磁性現像剤を集中的に且つ多量に担持する。そ
して、現像剤担持体上に担持した現像剤の層厚を、磁界
発生手段で磁界が形成されている磁性体材料から現像剤
規制部材との対向部通過時に規制し、これにより、現像
担持体表面の微小電界による静電的な吸引力と磁性発生
手段による磁力とのバランスで、更に所望の帯電量の現
像剤からなる所定厚みの現像剤層を形成する。そして、
この現像剤層を、電圧印加手段で交互電界を形成してい
る現像剤担持体と静電潜像担持体が互いに対向する現像
部に搬送し、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
し、これにより、静電潜像担持体上の静電潜像に応じて
適量の現像剤を付着させる。

【００１１】

【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（ａ）は、本発明による一実施例にか
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、この開口から表面の一
部が露出するように現像ローラ１が設けられている。こ
の例の現像ローラ１は、内部に所定の磁極が形成された
磁石ローラ１ｂを内包した非磁性で且つ導電性の材料、
例えばアルミニウムからなる現像スリーブ１ａで構成さ
れている。この磁石ローラ１ｂは固定で、現像スリーブ
１ａは図示しない駆動機構によって矢印反時計回りに回
転駆動される。また、この現像ローラ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するようにケー
シング内で指示されている。この間隙は現像スリーブ１
ａ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５０〜２５０
μｍの間隙に設定される。これにより、現像スリーブ１
ａ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。

【００１２】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磁性トナー
（以下、トナーという）を撹拌すると共に図において左
方の現像スリーブ１ａ側に移動する。

【００１３】現像スリーブ１ａ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を現像スリーブ１ａ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
使用されずに現像スリーブ１ａ上に残って戻ってきたト
ナーを掻き落す作用をするものである。

【００１４】現像スリーブ１ａの上部には、該スリーブ
１ａに保持搬送されるトナー層の層厚を規制する磁性体
材料からなるブレード部材４が先端と該スリーブ表面と
の所定間隙を保持するように設けられている。そして、
このブレード部材４と現像スリーブ１ａ内の磁石ローラ
１ｂの磁極との間で磁界が形成され、ブレード部材４と
の対向部で、トナー供給ローラ８の回転にともない現像
スリーブ１ａ上に供給されたトナーを層厚規制するよう
にされている。このブレード部材４に代え、磁性体材料
からなる規制ローラや規制ベルトを用いても良い。

【００１５】現像スリーブ１ａとブレード部材４とは、
電気的に導通状態に保たれ、現像バイアス印加手段９に
よって感光体ドラム３の導電性支持部材に対して現像バ
イアスが印加されている。この現像バイアスについては
後に詳述する。また、トナー供給ローラ８に現像スリー
ブ１ａとの間に所定極性に帯電したトナーを現像スリー
ブ１ａ側に押しやる電界を形成するようにバイアスを印
加しても良い。

【００１６】かくして、トナータンク５のトナーは、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と現像スリーブ１ａ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自体も帯電して現像
スリーブ１ａの表面に静電的に保持される。そして現像
スリーブ１ａの回転により搬送されてブレード部材４に
より層厚規制され、感光体ドラム３と現像スリーブ１ａ
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
ーが現像スリーブ１ａから転移されて現像が行なわれ
る。

【００１７】ところで、本実施例では、現像スリーブ１
ａを表面に抵抗または誘電率の異なる２種類の部分が規
則的または不規則的に混在露出するように構成してい
る。図１（ｂ）はこのような現像スリーブ１ａの一例の
外観を示す斜視図、図１（ｃ）はその表面部の拡大断面
図である。この例の現像スリーブ１ａは、スリーブ基体
の表面に格子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、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
スリーブ基体表面が露呈して導電性領域面２１を形成し
ている。

【００１８】図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は夫々、表
面にローレット加工により現像スリーブ１ａ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＝０．２２５mm
とし、現像スリーブ１ａ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。又、絶縁性領域面
２１を格子状に構成する場合の周方向に対する傾斜角度
は４５°に限られるものではなく、好ましくは、周方向
に対して３０乃至６０°の範囲で設定することが出来
る。絶縁性領域面２２の大きさは平均直径として３０乃
至２０００μｍ、好ましくは５０乃至１０００μｍであ
る。絶縁性領域面２２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２０００μｍ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３０乃至２０００μｍ程度とす
る。又、その占有面積比率としては、現像スリーブ１ａ
表面積の５０乃至８０％、好ましくは６５乃至７５％と
すれば良い。現像スリーブ１ａ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でトナーを現像スリ
ーブ１ａにこすりつける時に生ずる摩擦帯電作用により
トナーを帯電して現像スリーブ１ａの表面に充分な量の
トナーを保持することが出来る。

【００１９】この点について更に詳述する。現像スリー
ブ１ａ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
現像スリーブ１ａに運ばれるトナーは、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、現像スリ
ーブ１ａに供給されるが、このときこの現像スリーブ１
ａ、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、現像スリーブ１ａの周面に静電
的に付着する。このとき、現像スリーブ１ａ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
スリーブ１ａ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２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、現像スリーブ１ａ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、
現像スリーブ１ａの表面近傍の空間には、図２に円弧状
の多数の線で表したように現像スリーブ１ａから出て同
一の現像スリーブ１ａ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は絶縁性領域
面２２に強く引かれ、該スリーブ１ａ上に多量に離れが
たい状態で保持される。

【００２０】そして、現像スリーブ１ａに保持されたト
ナーがブレード部材４によって層厚を規制されるとき、
ブレード部材４と磁石ローラ１ｂの磁極との間の磁界に
よる磁力と、現像スリーブ１ａ表面の微小閉電界による
静電吸引力とバランスによって、帯電の充分なトナーの
みが現像スリーブ１ａの表面に強く保持されて搬送さ
れ、帯電量の小さなトナーはブレード部材４と現像スリ
ーブ１ａ表面との間隙を通過しきれずに除去され、結
局、帯電量の大なるトナー、例えば、５乃至２０（好ま
しくは７乃至１５）μＣ／ｇ程度に帯電されたトナーだ
けが現像部へ運ばれる。

【００２１】そして、現像部においては、現像バイアス
印加手段９で印加した現像バイアスが、現像スリーブ１
ａ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、現像スリーブ１ａ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、現像スリーブ１ａ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、現像スリーブ１ａ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。また、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、現像スリーブ１ａ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
持っている。尚、現像スリーブ１ａ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、
現像スリーブ１ａ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。

【００２２】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３（ｂ）に示す表面形状を備
えた現像スリーブ１ａを感光体ドラム３の表面と１００
μｍの間隙をおいて対向配置し、感光体ドラム３及び現
像スリーブ１ａをそれぞれ矢印で示す向きに駆動して反
転現像を行なったものである。この現像スリーブ１ａ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を約
１．０〜１．２ｍｇ／ｃｍ²担持した。そして、この現
像スリーブ１ａ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％（Ｔ
₂／Ｔ₁）のパルス電圧を印加した。

【００２３】図４は接地を基準とした現像スリーブ１ａ
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（−１
００Ｖ）を水平線として夫々示している。図４（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４（ｂ）中のこの領域
面２１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。

【００２４】次に以上のように現像スリーブ１ａ表面の
電位が変化する場合の現像スリーブ１ａ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
スリーブ１ａ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
２２，２１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。

【００２５】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性領域面２１上
の電界を説明するためのものであり、図５（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５
（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。また、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性領域面２２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
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６（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。

【００２６】これらの図においては、電界が現像スリー
ブ１ａ表面に担持されたトナーあるいは感光体ドラム３
の表面に担持されたトナー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、現像スリーブ１ａ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。また、実験
によって確認された、現像スリーブ１ａ上のトナーが感
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上のトナーが現像スリーブ１
ａ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。

【００２７】現像スリーブ１ａの導電性領域面２１上に
存在するトナーは、感光体ドラム３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＋９０
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
に現像スリーブ１ａの方向に転移しているものと考えら
れる。同様に、現像スリーブ１ａの絶縁性領域面２２上
に存在するトナーは、この絶縁性領域面２２が元々＋２
００Ｖ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６（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スリーブ１ａから感光体ドラ
ム３へ、負電界のときは感光体ドラム３から現像スリー
ブ１ａへ転移しているものと考えられる。また、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
斜線部で示すように、−１１００Ｖの負の電界で感光体
ドラム３から現像スリーブ１ａへ転移し、交互に転移す
ることはないと考えられる。

【００２８】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
電性領域面２１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の現像能力は絶縁性領域
面２２に比べて高い。また、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。

【００２９】このようにして得られた画像は、画像濃度
のムラも発生すること無く、濃度が高く、階調性や線図
の再現性も優れていた。尚、上記の例は図３の（ｂ）に
示す表面形状を備えた現像スリーブ１ａを用いたもので
あるが、図３（ａ），（ｃ）に示す表面形状を備えた現
像スリーブ１ａを用い、上記の例と同一の条件で現像を
行なったところ、画像濃度のムラもなく、高濃度の階調
性や線図の再現性も優れた画像を得ることが出来た。ま
た、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。

【００３０】次に、図７を用いて、表面に多数の微小電
界を形成する現像スリーブ１ａの変形例を用いた現像装
置について説明する。この現像装置は現像スリーブ１ａ
の構成が上記実施例と異なる点を除き基本的には上記の
実施例に係る現像装置と同一の構成であるが、ここで
は、トナーを正極性に帯電させる例を示す。図７（ａ）
に摸式的に拡大して示すように、本実施例の現像スリー
ブ１ａは、上記実施例と同様に、非磁性で且つ導電性の
材料、例えばアルミニウムからなるスリーブ基体と、そ
の周囲表面に固着された中抵抗体１２及び高抵抗体１１
とからなる表面層とから構成されている。

【００３１】図７（ｂ）は各誘電体を摸式的に拡大して
示した現像スリーブの平面図、（ｃ）は（ｂ）のIV−IV
線断面図、（ｄ）は現像スリーブ表面の近傍に形成され
る微小閉電界の電気力線を示した説明図である。中抵抗
体１２の抵抗率は、導電性の基体表面（本例では導電性
ローラ１０）の抵抗率よりも高く、例えば１０³〜１０⁸
Ωcm程度に設定され、高抵抗体１１の抵抗率は、中抵抗
体１２の抵抗率よりもさらに高く、例えば１０³〜１０
¹⁵Ωcm程度に設定されている。両抵抗体１１，１２は、
かかる抵抗率を有する誘電体から構成されているのであ
る。図７（ｂ）では両抵抗体１１と１２を識別しやすく
するため、高抵抗体１１に対して横線を付して示してあ
り、この図並びに図７（ａ）及び図７（ｃ）から判るよ
うに、高抵抗体１１と中抵抗体１２は規則的に（又は不
規則状態であってもよい）に配置され、これらが現像ス
リーブ１ａの表面に露出している。各中抵抗体１２と高
抵抗体１１の形状は適宜設定できるが、その表面形状を
図７（ｂ）に例示する如く矩形とした場合は、その一辺
の長さＤ１、Ｄ２は例えば１０乃至５００μｍ程度の適
宜な値に設定することができる。このような抵抗体１
１，１２のサイズに関する値や、その抵抗率は、後述す
る閉電界の強度を高め、現像スリーブ１ａ上に最適な量
のトナーを担持させることができるように、適宜選択さ
れる。また本実施例では、高抵抗体１１と中抵抗体１２
として、トナーの帯電極性と反対の極性、すなわち負極
性に摩擦帯電される材質のものが選択されている。トナ
ー担持体がベルトから成るときは、このベルトの導電性
の基体表面に中抵抗体と高抵抗体が前述の状態で積層固
定される。

【００３２】一方、現像スリーブ１ａに接するトナー供
給ローラ８は、現像スリーブ１ａの高抵抗体１１と中抵
抗体１２に接触して、これらをトナーの帯電極性と反対
の極性（負極性）に摩擦帯電させる材料から構成されて
いる。図７（ａ）に示した例では、トナー供給ローラ８
が、導体の芯部材１４とそのまわりに積層された円筒状
の発泡体（例えばポリウレタン発泡体）１５より成り、
この発泡体１５が弾性変形しながら現像スリーブ１ａに
圧接しており、かかるトナー供給ローラ８を用いた場合
には、発泡体１５を、上述のように抵抗体１１，１２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。
発泡体１５の代りに、例えばファーブラシ等、それ自体
公知のものを用いることもできる。

【００３３】以上の構成において、現像スリーブ１ａの
高抵抗体１１と中抵抗体１２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負
極性に帯電される。その際、現像部を通過した現像スリ
ーブ周面の抵抗体１１，１２に、感光体３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８との摩擦により、抵抗体１１，１２がほぼ飽和状
態まで帯電するので、残像はなくなり、現像スリーブ１
ａが初期化される。一方、トナー供給ローラ８の周面に
接触しながら現像スリーブ１ａに運ばれるトナー４は、
図７（ａ）に摸式的に示すようにトナー供給ローラ８と
の摩擦によって正極性に摩擦帯電され、現像スリーブ１
ａに供給されるが、このときこの現像スリーブ１ａとの
摩擦によりさらに正極性に強く摩擦帯電され、現像スリ
ーブ１ａの周面に静電的に付着する。このとき、現像ス
リーブ１ａの高抵抗体１１と中抵抗体１２は負極性に摩
擦帯電しているが、その抵抗率が互いに相違するため、
図７（ｄ）に摸式的に示すように高抵抗体１１の電荷量
の方が中抵抗体１１の電荷量よりも多くなり、両者の表
面電位に相違が生じる。このため、両抵抗体１１と１２
の間には閉電界が形成される。現像スリーブ１ａの表面
には無数と言える程多数の高抵抗体１１と中抵抗体１２
が交互に位置しているので、現像スリーブ１ａの表面に
は無数の微小閉電界（マイクロフィールド）が現像スリ
ーブ表面に一様に分布した状態で形成される。すなわ
ち、電界の状態を表す電気力線を考えた場合、現像スリ
ーブ１ａの表面近傍の空間には、図７（ｄ）に円弧状の
多数の線で表したように電気力線Ｅが形成され、その電
気力線は現像スリーブ１ａから出て同一の現像スリーブ
１ａに戻り、該ローラ５の表面の近傍に多数の閉電界が
形成されるのである。このように電界傾度の大なる電界
が現像スリーブの表面近傍に形成される。高抵抗体１１
と中抵抗体１２の表面サイズは前述のように大変微小で
あるため、各閉電界も微小なものとなり、これにより各
閉電界は所謂エッジ効果ないし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
高強度の閉電界によって、正に帯電したトナーは、図７
（ａ）に摸式的に示したように高抵抗体１１の表面に強
く引かれ、現像スリーブ１ａ上に多量に離れ難い状態で
保持される。すなわち帯電したトナーは閉電界の内部に
強い束縛力を与えられ、その電気力線に沿って現像スリ
ーブ１ａ上に保持されるのである。そして、上記実施例
と同様にブレード部材４（図１（ａ）参照）によって高
帯電トナーが選別されて所定の層厚に規制される。な
お、現像スリーブ１ａの表面近傍には、図７（ｄ）に摸
式的に示したようにその全体に亘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、いず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
ることができる。

【００３４】なお、本実施例では、高抵抗体１１と中抵
抗体１２をトナーと逆極性に帯電させたが、トナーの帯
電極性と同極性に両抵抗体１１，１２を帯電させ、特に
中抵抗体１２の表面上に多量のトナーを付着させること
もできる。さらに、中抵抗体１２を実質的に帯電させ
ず、高抵抗体１１だけを所定の極性に帯電させ、これら
の間に閉電界を形成してトナーを担持させるように構成
することもでき、要は高抵抗体と中抵抗体のうち、少な
くとも高抵抗体を帯電させ、その表面電位の相違により
閉電界を形成してトナーを担持させればよいのである。

【００３５】この例の現像スリーブ１ａを感光体ドラム
３に対向配置し、且つ、上記の実施例に係る具体例と同
様の交互電圧を印加して、現像を行なったところ、同様
に、負性特性が改善され、地カブリも発生すること無
く、濃度が高く、階調性や線図の再現性も優れた画像を
得ることが出来た。又、現像スリーブ１ａの表面には中
抵抗体１２と高抵抗体１１が配置され、導電性ローラの
導電面が現像スリーブ１ａの表面に露出していない。こ
のため、現像部において、感光体３と現像スリーブ１ａ
との間の電荷のリークを確実に抑制でき、感光体３に形
成された静電潜像が乱される不具合を効果的に抑制でき
る。

【００３６】次に、図８を用いて、表面に多数の微小電
界を形成する現像スリーブ１ａの更に他の変形例を用い
た現像装置について説明する。この現像装置は現像スリ
ーブ１ａの構成が上記実施例と異なる点を除き基本的に
は上記の実施例に係る現像装置と同一の構成である。図
８に摸式的に拡大して示すように、本実施例の現像スリ
ーブ１ａは、導電性基体上に絶縁性粒子を分散した導電
性材料からなる表面層が形成されたものを用いる。この
表面は導電性材料からなる導電体部中に絶縁性粒子が露
呈した絶縁体部が混在したものになっている。

【００３７】トナー付着は次のようになる。まず、現像
を終了した現像スリーブ１ａの表面部分は、現像スリー
ブ１ａの矢印の方向の回転によりトナー供給ローラ８と
接触する。ここで現像しなかった非画像部の残トナー
は、トナー供給ローラ８により機械的、電気的にかきと
られ、絶縁体部はトナーの極性と逆極性に摩擦帯電す
る。このとき前の現像による現像スリーブ１ａとトナー
の電荷は、摩擦により一定化され、初期化される。次に
トナー供給ローラ８によって運ばれたトナーは、摩擦に
より帯電され、主に現像スリーブ１ａの絶縁体部に静電
的に付着する。また、このときの現像スリーブ１ａ上の
電界は、図１（ｂ）に示されるようにマイクロフィール
ド（微小閉電界）となり、電界傾度の大きい電界となっ
て、トナーを多層に付着させることが可能となる。ま
た、付着したトナーは閉電界となっているので、現像ス
リーブ１ａ側に強く引かれ離れにくい状態となる。尚、
本実施例においては、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８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、同様にマイクロフィールドを形
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。そして、このトナー層は、更に、ブレー
ド部材４（図１参照）によりトナー層厚が制御され、現
像部に達する。現像部での現像スリーブ１ａと感光体３
の間の電界（図１参照）は、電極効果が大きくなり、現
像スリーブ１ａ上のトナーは感光体３に付着し易い電界
となり、現像が行なわれる。

【００３８】本実施例の現像スリーブ１ａについて更に
詳述する。本実施例の現像スリーブ１ａは、前述したよ
うに、導電性基体上に絶縁性粒子を分散した導電性材料
からなる表面層が形成され、この導電性材料としては、
１０¹²Ωcm以下、好ましくは１０⁸Ωcm以下のものが使
用できる。具体的にいうと、有機ポリマー類に導電性付
与剤を添加したものが挙げられる。この場合、有機ポリ
マー類としては樹脂材料（プラストマー）とゴム材料
（エラストマー）がある。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。尚、導電性材料として前記有機ポリマー類
中、エラストマーを用いた場合には、現像スリーブ表面
層が弾性を有するものとなり、剛性のドラム状感光体と
の当接が容易になって、接触現像が非常に容易になるの
で、導電性エラストマーの使用は特に好ましい。一方、
絶縁性粒子材料としては、１０¹³Ωcm以上、好ましくは
１０¹⁴Ωcm以上のものが使用される。又、その平均粒径
としては、５μｍ以上が良い。５μｍ未満では、微小電
界が形成しがたく、安定したトナーの付与や帯電が得ら
れない。尚、定形、不定形を問わない。具体的にいう
と、アルミナ等の無機粒子やエポキシ樹脂等の有機粒子
が挙げられる。導電性材料として前記導電性エラストマ
ーを使用した場合には、更にその低硬度を促進するため
に、絶縁性粒子としてエラストマーを用いることが望ま
しい。絶縁性エラストマー粒子を製造するには、エラス
トマーをドライアイスなどで凍結した後、粉砕し粉末化
する方法、界面活性剤などを用いて水性エマルジョンを
形成した後、硬化する方法など、公知の方法が採用され
る。導電性材料に対する絶縁性粒子の添加量は、導電性
材料１００重量部に対して、１０乃至２００重量部の範
囲で適宜選択される。現像剤担持体の表面絶縁部の面積
は、２０乃至６０％の範囲が好ましく、該担持体作製後
この範囲内になるように、絶縁性粒子添加量を適宜調整
する。

【００３９】本実施例の現像スリーブ１ａを作製するに
は、例えば前記の導電性材料に前記の絶縁性粒子を、ボ
ールミル、練り込みなど通常の分散方法に基づいて添加
した後、該混合材料を射出成型、押出し成型、スプレー
コーティング、ディッピングなどの工法により、アルミ
ニウムなどのスリーブ基体上に成型し、その後表面が平
滑になるように研磨を施すことによって製作する。な
お、導電性材料と導電性基体との接着性を向上するため
に、プラストマーを使用することも可能であり、この場
合プラストマーは導電性であることが望ましい。

【００４０】以下、具体例について説明する。なお、部
は重量基準である。導電性塗料１００部〔商品名：Electrodag 440（日本アチソン社製）（固形分７０％；Ni粒子含有アクリル樹脂）〕アクリル樹脂５０部（平均粒径８０μｍ）希釈剤２００部〔（商品名SB-1（日本アチソン社製）〕上記処方の塗工液を、SUS製金属ローラにスプレーコーテ
ィングにより塗工し、８０℃／１時間乾燥後、研磨し
て、膜厚１００μｍの表面層を備えた現像スリーブを作
製した。

【００４１】この例の現像スリーブ１ａを感光体ドラム
３に対向配置し、且つ、上記の実施例に係る具体例と同
様のパルス電圧を印加して、現像を行なったところ、同
様に、負性特性が改善され、地カブリも発生すること無
く、濃度が高く、階調性や線図の再現性も優れた画像を
得ることが出来た。

【００４２】なお、上記の各実施例においては、スリー
ブ上の現像剤担持体を用いたが、これに代えベルト状の
現像剤担持体を用いても良い。また、磁界発生手段とし
て現像スリーブ１ａの周面の各所に磁界を発生させるよ
うな複数の磁極が形成された磁石ローラ１ｂを用いた
が、これに代え、ブレード部材４周囲のみに磁界を形成
するように永久磁石等を現像スリーブ内に配設しても良
い。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、現像剤担持体表面の多数の微
小電界で、現像剤担持体表面に帯電手段で充分に帯電さ
れた磁性現像剤を集中的に且つ多量に担持し、更に、現
像剤規制部材との対向部通過時に、現像剤担持体表面の
微小電界による静電的な吸引力と磁性発生手段による磁
力とのバランスで、更に所望の帯電量の現像剤からなる
所定厚みの現像剤層を形成するので、高帯電量の磁性現
像剤の層を安定して形成できる。そして、この現像剤を
電圧印加手段で交互電界を形成している現像剤担持体と
静電潜像担持体が互いに対向する現像部に搬送し、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し、これにより、
静電潜像担持体上の静電潜像に応じて適量の現像剤を付
着させるので、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等も防止できた、解像力が良好な
高画質の画像を得ることができるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例の現像装置の全体概略
を示す断面図、（ｂ）はその現像ローラの一例の外観を
示す斜視図であり、（ｃ）は同現像ローラの外層部の拡
大断面図。

【図２】同現像ローラの現像スリーブの絶縁性領域面近
傍に形成される微小閉電界の電気力線を示す説明図。

【図３】（ａ）乃至（ｃ）は互いに異なる幅の絶縁性領
域面を備えた３つの現像スリーブの表面を拡大した様子
を示す図。

【図４】具体例にかかる現像スリーブの表面電位の時間
的変化の説明図であり、（ａ）は絶縁性領域面について
の電位の変化の説明図、（ｂ）は導電性領域面について
の電位の変化の説明図。

【図５】同具体例における導電性領域面上の現像電界を
説明するための図であり、（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の説明図、（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の
説明図。

【図６】同具体例における絶縁性領域面上の現像電界を
説明するための図であり、（ａ）は感光体上の画像部に
対向する場合の時間的変化の説明図、（ｂ）は感光体上
の非画像部に対向する場合の時間的変化の説明図。

【図７】現像スリーブの変形例を示すものであり、
（ａ）はその現像スリーブの各誘電体とトナー粒子を摸
式的に拡大して示した説明図、（ｂ）は同現像スリーブ
の各誘電体を摸式的に拡大して示した平面図、（ｃ）は
（ｂ）のIV−IV線断面図、（ｄ）は同現像スリーブ表面
の近傍に形成される微小閉電界の電気力線を示す説明
図。

【図８】更に他の変形例に係る現像スリーブの表面の部
分断面図。

【符号の説明】

１現像ローラ，１ａ現像
スリーブ１ｂ磁石ローラ，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８トナー供給ローラ，９現像
バイアス印加手段１１高抵抗体，１２中抵
抗体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

Claims

【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磁性
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、磁性現像剤を所定極性に帯電する帯電手段と、該現像剤
担持体表面に対向して配設された磁性体材料から現像剤
規制部材と、該現像剤担持体に設けられ且つ少なくとも
該現像剤規制部材と該現像剤担持体表面との対向部に磁
界を発生させる磁界発生手段とを設け、該現像担持体として、表面に多数の微小電界を形成する
現像剤担持体を用い、該電圧印加手段として、該現像部に交互電界を印加する
電圧印加手段を用い、該静電潜像担持体上の電位と、該電圧印加手段によって
形成される電界と、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磁性現像剤の移動を制御する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】上記現像剤担持体として、導電性基体の表
面に該基体の導電部と該基体に固着された誘電部とが規
則的又は不規則に混在露出して成る現像剤担持体を用
い、且つ該誘電部を上記帯電手段で所定極性に帯電する
ことで該表面に多数の微小電界を形成することを特徴と
する請求項１の現像装置。
【請求項３】上記現像剤担持体として、導電性基体上に
抵抗の異なる複数の部分が規則的又は不規則に混在露出
する現像剤担持体を用い、且つ少なくとも該複数の部分
のうち比較的抵抗の高い部分を帯電手段で所定極性に帯
電することで上記表面に多数の微小電界を形成すること
を特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項４】上記現像剤担持体として、上記表面が絶縁
性粒子を分散した弾性導電性材料からなり、且つ、上記
表面に該絶縁性粒子の露出部と該導電性材料の部分とが
微小面積で混在する現像剤担持体を用い、該露出部を帯
電手段で所定極性に帯電することで上記表面に多数の微
小電界を形成することを特徴とする請求項１の現像装
置。