JPH0713410A

JPH0713410A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0713410A
Application number: JP5172449A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Iwata; 尚貴岩田; Takeshi Saito; 健斉藤; Hidetoshi Yano; 英俊矢野; Hiromitsu Takagaki; 高垣　　博光; Kazuhiro Nishido; 和宏西土; Ichiro Komuro; 一郎小室; Shigeki Sawa; 茂樹沢; Nobuhiro Shima; 信広島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-06-19
Filing date: 1993-06-19
Publication date: 1995-01-17
Also published as: US5502552A

Abstract

(57)【要約】【目的】使用環境の温湿度条件によらず、現像ローラ
４上に安定した多層のトナー層を形成することにより、
安定した画像品質を得る。【構成】現像ローラ４の誘電体部４１の表面の高さを
導電体部４２の表面より低くし、その高低差をトナーの
体積平均粒径の１／２以上に設定する。誘電体部４１に
はトナーと逆極性又は同極性の電荷を保持させる。凹部
である誘電体部４１の幅はトナーの体積平均粒径の３倍
以上に設定し、深さはトナーの体積平均粒径の５倍以下
に設定する。なお、誘電体部４１の高さは、導電体部４
２より高くしてもよい。また、現像ローラ回転軸から３
０度以上傾いたスパイラル状溝４３により構成してもよ
い。また、現像ローラ４の線速を感光体ドラム１の線速
より速くしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置の現像装置に係り、詳
しくは、表面に誘電体部と接地された導電体部とが規則
的又は不規則に混在して分布するように構成された現像
剤担持体を備え、該現像剤担持体の表面に選択的に電荷
を保持させることにより該現像剤担持体上に微小閉電界
を形成し、該微小閉電界により該現像剤担持体の表面に
現像剤を多層に担持し、該現像剤担持体で供給された該
現像剤により像担持体上の潜像を可視像化する現像装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像を潜像像担持体上に形成し、こ
れを現像剤によって可視化する画像形成装置において、
現像装置の小型化、低コスト化、高信頼性等の点から、
一成分系現像剤を用いた現像装置が有利である。特にカ
ラー化を行うには、透明度が高い非磁性一成分系現像剤
を用いることが有利である。一成分系現像剤を用いる現
像装置としては、表面に該現像剤を担持し、現像領域を
含む所定の循環経路に沿って搬送する現像剤担持体と、
該現像剤を貯溜する現像剤貯溜手段と、該現像剤担持体
に接触し、該現像剤貯溜手段に貯溜されている該現像剤
を該現像剤担持体に供給する現像剤供給部材とを有する
ものが知られている（例えば、特開昭６０−２２９０５
７号公報、特開昭６１−４２６７２号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、例えば非磁性
一成分現像剤（以下、トナーという）を用いる現像方式
における、現像剤担持体上のトナーの最適な付着量及び
帯電量について説明する。現像剤担持体上のトナー付着
量は、像担持体上で０．６〜１．０mg/cm²程度、転写紙
上で０．５〜０．７mg/cm²程度得られるものであること
が望ましい。また、この像担持体上及び転写紙上のトナ
ー付着量は、現像剤担持体上のトナー付着量のみなら
ず、現像領域における像担持体と現像剤担持体との周速
差によっても左右される。

【０００４】ところが、従来実用化されているこの種の
現像装置においては、現像剤担持体上のトナー層が１層
であり、現像剤担持体上でのトナー付着量は０．２〜
０．５mg/cm²と少なかった。このため、像担持体上及び
転写紙上での上記所望のトナー付着量を得るためには、
現像剤担持体の周速を像担持体の周速の２〜４倍に設定
する必要があった。このように現像剤担持体上でのトナ
ー付着量不足をカバーするために、現像剤担持体の回転
を高く設定する場合には、画像形成スピードの高速化が
困難であるばかりでなく、ベタ部を現像したときに後端
部の濃度が高くなる“トナー後端より”という現象も発
生する。この現象は白黒画像では大きな問題ではない
が、カラー画像ではトナーを透過して色を視覚するた
め、後端部で濃度が濃くなり、特に重ね画像の場合は色
違いになってしまう。また、白抜き文字の回りの濃度に
ムラが発生し、なめらかさの欠けた画像になってしまう
等多くの不具合が発生する。

【０００５】このような“トナー後端より”という現象
を発生させずに、かつ、像担持体上及び転写紙上で上記
所望のトナー付着量を得るためには、現像剤担持体の周
速を像担持体の周速に近づける、つまり、等速現像に近
づけるとともに、現像剤担持体上でのトナー付着量を従
来より多くすることが必要である。具体的には、像担持
体上及び転写紙上での充分なトナー付着量を、ほぼ等速
現像で確保するためには、現像剤担持体上のトナー付着
量を、現像効率の良い接触現像法で少なくとも０．８mg
/cm²以上、現像効率の悪い非接触現像法で少なくとも
１．０mg/cm²以上にする必要がある。このような現像剤
担持体上のトナー付着量を得るためには、２層以上のト
ナー層厚にしなければならない。

【０００６】しかも、現像領域に搬送される現像剤担持
体上のトナー層に無帯電トナーや逆帯電トナーが含まれ
ていると、現像転移の悪化、地肌汚れ、解像度劣化等の
原因にもなるので、トナー帯電量は平均帯電量で５〜１
０μc/g が望ましい。また、低帯電トナーの存在する
と、シャープ性及び解像度の低下や地汚れを生じさせる
ので、低帯電トナーが少ない安定したトナー帯電量分布
であることが望ましい。

【０００７】このように、無帯電トナーや逆帯電トナー
を含まない安定したトナー帯電量分布で、平均帯電量５
〜１０μc/gの二層以上の多層のトナー層を現像剤担持
体上に形成すれば、画像形成スピードの高速化や“トナ
ー後端より”防止のための等速現像が可能となる。

【０００８】そこで、本出願人は、現像剤担持体上に帯
電量の安定したトナーを所望量だけ付着させる現像装置
として、図２に示すように、表面が規則的または不規則
的に微小面積で分布した誘電体部４１と接地された導電
体部４２とからなる現像剤担持体を用い、該現像剤担持
体とその表面に接触する位置で回転する現像剤供給部材
との圧接部において、トナーを摩擦帯電し、かつ、該誘
電体部を該現像剤供給部材及びトナーにより摩擦帯電し
て該現像剤担持体面近傍に多数の微小閉電界Ｅを形成
し、摩擦帯電されたトナーを、該微小閉電界により該現
像剤担持体上に多層に担持させる現像装置を提案した
（例えば、特願平２−１５１１０号参照）。かかる先願
発明の現像装置によれば、現像剤担持体上に帯電量の安
定した多層のトナー層を形成することが可能になる。

【０００９】ところで、上記特願平２−１５１１０号で
提案した現像装置においては、平滑な表面の現像剤担持
体上に微小閉電界Ｅを形成し、この微小閉電界Ｅにより
トナーを保持して搬送しているが、この構成の現像装置
では、使用環境の温湿度条件によってトナーの摩擦帯電
量が低下したり、誘電体部４１０に誘起される電荷量が
低下した場合に、現像剤担持体上のトナー付着量及びト
ナー搬送量が変化し、画像濃度が低下してしまう恐れが
ある。

【００１０】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、使用環境の温湿度条
件によらず、安定した多層の現像剤層を現像担持体上に
形成することにより、安定した画像品質を得ることがで
きる現像装置を提供することである。

【００１１】

【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、表面に誘電体部と接地された
導電体部とが規則的又は不規則に混在して分布するよう
に構成された現像剤担持体を備え、該現像剤担持体の表
面に選択的に電荷を保持させることにより該現像剤担持
体上に微小閉電界を形成し、該微小閉電界により該現像
剤担持体の表面に現像剤を多層に担持し、該現像剤担持
体で供給された該現像剤により像担持体上の潜像を可視
像化する現像装置において、該誘電体部及び該導電体部
を、いずれか一方が該現像剤の体積平均粒径の１／２以
上の高低差を有する凹凸の凹部となり、かつ、他方が該
凹凸の凸部になるように形成したことを特徴とするもの
である。

【００１２】また、請求項１の画像形成装置において、
請求項２の発明は、上記誘電体部に、上記現像剤の帯電
極性と逆極性の電荷を保持させたことを特徴とするもの
であり、請求項３の発明は、上記誘電体部に、上記現像
剤の帯電極性と同極性の電荷を保持させたことを特徴と
するものであり、請求項４の発明は、上記誘電体部の高
さを、上記導電体部の高さより高くしたことを特徴とす
るものであり、請求項５の発明は、上記導電体部の高さ
を、上記誘電体部の高さより高くしたことを特徴とする
ものであり、請求項６の発明は、上記現像剤担持体を円
筒状回転体で構成し、上記凹部を、溝状に、かつ、該上
記現像剤担持体の回転軸と交差するように形成したこと
特徴とするものであり、請求項７の発明は、上記凹部の
幅を、上記現像剤の体積平均粒径の３倍以上に設定した
ことを特徴とするものであり、請求項８の発明は、上記
凹部の深さを上記現像剤の体積平均粒径の５倍以下に設
定したことを特徴とするものであり、請求項９の発明
は、上記現像剤担持体の線速を、上記像担持体の線速よ
り速くしたことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】請求項１の発明においては、上記誘電体部及び
導電体部を、いずれか一方が凹凸の凹部となり、かつ、
他方が該凹凸の凸部になるように形成している。例え
ば、図１に示すように、誘電体部４１の表面を導電体部
４２の表面より低く構成し、誘電体部４１を凹部、導電
体部４２を凸部とする。これにより、現像剤担持体の誘
電体部と導電体部との間に形成される微小閉電界Ｅの垂
直方向成分が強まって形成されるため、現像剤を多層に
現像剤担持体上へホールドできるようになる。また、該
凹部の内部の現像剤は機械的に搬送できるようになる。
また、上記凹凸の高低差を、現像剤の体積平均粒径の１
／２以上に設定している。これにより、上記現像剤担持
体上の微小閉電界Ｅの垂直方向成分の形成領域内部に現
像剤をホールドできるようになり、また、現像剤を機械
的に搬送するための深さが充分確保できるようになる。

【００１４】請求項２の発明においては、上記誘電体部
に現像剤の帯電極性と逆極性の電荷を保持させることに
より、現像剤を吸引するような電界を誘電体部上に形成
できるようになる。

【００１５】請求項３の発明においては、上記誘電体部
に現像剤の帯電極性と同極性の電荷を保持させることに
より、現像剤を誘電体部に対して静電的に反発させ、導
電体部に鏡像力により現像剤を多層に付着させることが
できるようになる。

【００１６】請求項４の発明においては、上記誘電体部
の高さを、上記導電体部の高さより高くしている。これ
により、現像領域における現像剤担持体上の像担持体と
最近接する該誘電体部を介して現像電界を発生させるこ
とができるようになる。このとき、図３（ａ）に示すよ
うに、凸部の誘電体部４１に現像剤としてのトナー７の
帯電極性と逆極性の電荷を付与したり、また、図３
（ｂ）に示すように、凸部の誘電体部４１にトナー７の
帯電極性と同極性の電荷を付与したりすることができ
る。

【００１７】請求項５の発明においては、上記導電体部
の高さを、上記誘電体部の高さより高くしている。これ
により、現像領域における現像剤担持体上の像担持体と
最近接する該導電体部上に強電界の現像電界を発生させ
ることができるようになる。このとき、図４（ａ）に示
すように、凹部の誘電体部４１に現像剤としてのトナー
７の帯電極性と逆極性の電荷を付与したり、また、図４
（ｂ）に示すように、凹部の誘電体部４１にトナー７の
帯電極性と同極性の電荷を付与したりすることができ
る。

【００１８】請求項６の発明においては、上記現像剤担
持体として、例えば図５（ａ）に示すような現像ローラ
４等の円筒状回転体を用い、上記凹部をスパイラル状溝
４３等にように溝状に構成し、この溝状凹部が該現像剤
担持体の回転軸と交差するように、即ち、該回転軸を含
む平面へ該溝状凹部を投影した場合に該溝状凹部が該回
転軸と交差するようにしている。これにより、現像剤担
持体及び像担持体を現像領域で等速度に近い線速になる
ように駆動して現像を行なった場合でも、像担持体上の
静電潜像に供給される該回転軸方向（横線方向）の現像
剤量が、像担持体の表面の移動方向、即ち該回転軸方向
（横線方向）に直交する方向で、略同時に変動しないよ
うにできる。ここで、該溝状凹部が該回転軸となす角度
は、図５（ｂ）に示すように３０度以上が好ましい。

【００１９】請求項７の発明においては、上記凹部の幅
を現像剤の体積平均粒径の３倍以上に設定している。こ
れにより、該凹部の内部の現像剤を、現像剤担持体表面
に摺擦する現像剤供給部材等との接触で流動させること
ができるようになる。例えば、該現像剤供給部材の表面
部が、該凹部上部の現像剤のみと接触するような形状の
場合は、該現像剤供給部材と直接接触した現像剤が流動
し、その流動に伴って該凹部の深いところに存在する現
像剤が流動し、該凹部内部の全体で現像剤を流動させる
ことができるようになる。また、該現像剤供給部材の表
面部が該凹部内部に入り込むような形状の場合は、該表
面部が該凹部内部に入り込みやすくなって、該凹部内部
の全体で現像剤を流動させることができるようになる。
ここで、上記凹部の幅は、該凹部が溝状凹部の場合はそ
の溝の幅であり、また、該凹部の現像剤担持体表面方向
の形状が円、長円、楕円、長方形等である場合には、そ
の形状を互いに平行な平面で挾んだときの該平面間の距
離であると考えることができる。

【００２０】請求項８の発明においては、上記凹部の深
さを現像剤の体積平均粒径の５倍以下に設定している。
これにより、多量の未帯電の現像剤が該凹部内部に入っ
て像担持体側に搬送されないようにすることができる。

【００２１】請求項９の発明においては、上記現像剤担
持体の線速を上記像担持体の線速より速くしているの
で、ベタ画像に対して充分な現像剤付着量が得られるよ
うになる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置である電子写真
複写機の現像装置に適用した実施例について説明する。〔実施例１〕図６は、本実施例に係る現像装置２の概要
構成を示す正面図である。像担持体としての感光体ドラ
ム１は例えば線速２００mm／secで、矢印時計方向に回
転駆動される。該感光体ドラム１の右側方に現像装置２
が配設されている。感光体ドラム１の周囲には、電子写
真プロセスを実施するために、周知の帯電装置、露光光
学系、転写分離装置、クリーニング装置、除電装置（い
ずれも不図示）が配設されている。本実施例の現像装置
２は、感光体ドラム１表面に向けた開口を備えたケーシ
ング３と、該開口から一部が露出して所定の線速で矢印
反時計方向に回転駆動される現像剤担持体としての現像
ローラ４と、該現像ローラ４の右側方部に圧接した状態
で矢印時計方向に回転駆動される現像剤供給部材として
のトナー供給ローラ５と、ケーシング３内の右側方部に
構成された現像剤貯溜手段としてのホッパー部に収容さ
れている非磁性一成分系現像剤（以下、トナーという）
７を該供給ローラ５表面に供給するとともにホッパー部
内のトナーを撹拌するアジテーター６と、現像ローラ４
の回転で感光体ドラム１との対向部である現像領域Ａに
搬送される現像ローラ４上のトナー層の厚みを均一にな
らす現像剤規制部材としての層厚ならし板８とを有して
いる。

【００２３】上記現像ローラ４は、図６に示すように現
像領域Ａで感光体ドラム１表面と所定間隙をおいて対向
して非接触現像を行うように配置しても良いし、現像ロ
ーラ４上のトナー層が感光体１表面に接触するように配
置して接触現像を行うようにしても良い。いずれの場合
においても、前述の後端トナー寄りの現象を防止するた
めには、現像ローラ４の回転を、現像領域における表面
移動方向が感光体ドラム１と同方向で、かつ、その線速
が感光体ドラム１の線速とほぼ等速、即ちこの例の場合
には約２２０mm／secになるようにする。但し、接触現
像においては、まったくの等速現像であると、感光体ド
ラム１表面と現像ローラ４表面との間に速度差がないた
めに、感光体ドラム１表面の電位に拘らず物理的なトナ
ー付着がおこる恐れがある。これを防止するためには、
現像ローラ４の線速の方が少し速くなるように設定す
る。例えば線速比（感光体ドラム１線速：現像ローラ４
線速）で１：１．０５〜１．１が好ましい。この程度の
線速比であれば前述した後端トナー寄りは目だたない。

【００２４】また、現像ローラ４には、バイアス電源２
１により、適当な現像バイアス電圧、例えば直流、交
流、直流重畳の交流、パルス電圧などを印加する。特に
非接触現像の場合には、飛翔条件の良い交番成分を有す
る電圧（交流、直流重畳の交流、又はパルス電圧等）を
印加することが望ましい。

【００２５】そして、本実施例の現像ローラ４として
は、付着トナーを増大させる等の目的で、図１に示すよ
うな表面に電荷を保持できる誘電体部４１と接地された
導電体部４２とが微小面積で混在露出するように構成さ
れ、誘電体部４１と導電体部４２との間で高低差を有す
る現像ローラ４を用いる。この誘電体部４１の大きさ
は、例えば幅が５０〜２００μm程度になるようにす
る。このような誘電体部４１がランダムに、又はある規
則に従って分散しているようにする。両部の面積比とし
ては、例えば誘電体部４１の面積が全体の４０〜７０％
の範囲になるようにするのが好ましい。また、誘電体部
４１と導電体部４２との間の高低差は、トナー７の体積
平均粒径の１／２より大きい値に設定する。この現像ロ
ーラ４の表層部を形成するには、例えば芯金ローラの表
面をローレット加工して所定の溝を形成した後、絶縁性
の例えば樹脂をコートし、その後に表面を切削加工し、
冷却工程により樹脂を収縮させる。これにより、芯金部
が凸部の導電体部４２として、溝内の樹脂部が凹部の誘
電体部４１として、それぞれ表面に露出する。

【００２６】上記トナー供給ローラ５は、芯金５１上に
弾性発泡体であるスポンジ層５２を備えており、このス
ポンジ層５２の少なくとも表面近傍の内部にトナーを保
持できるように表面に多数の空孔が開口している。この
トナー供給ローラ５のスポンジ層５２の材質としては、
現像ローラ４と接触してトナーと現像ローラ４に所望の
摩擦帯電を与えることのできるように、摩擦帯電系列
上、トナー７の材料と現像ローラ４の表面部の材料との
中間にあるものを採用することが望ましい。

【００２７】また、トナー供給ローラ５は、例えば現像
ローラ４の表面に所定量食い込んでで圧接する位置に支
持され、表面が現像ローラ４との接触部において現像ロ
ーラ４表面と同方向に移動する順方向に回転するように
駆動される。トナー供給ローラ５の線速は、例えば現像
ローラ４の線速の約０．５〜２．５倍に設定される。ま
た、トナー供給ローラ５の芯金５１にも、バイアス電源
２２により、上記現像ローラ４に印加するのと同様の電
圧を印加する。又は、所定極性に摩擦帯電したトナー７
がトナー供給ローラ５側から現像ローラ４側に向かう静
電気力を受けるような電界を現像ローラ４との間に形成
するために、現像ローラ４との電位差が５０〜３００Ｖ
になるような補給バイアス電圧をトナー補給ローラ５の
芯金５１に印加しても良い。

【００２８】上記アジテーター６は、ホッパー部内の収
容トナー７をトナー供給ローラ５表面に供給するととも
に、収容トナー７を撹拌するものであるが、ホッパー部
の形状やトナー７の流動性及び自重で、トナー供給ロー
ラ５表面への供給が可能である場合等には、省略しても
良い。

【００２９】上記層厚ならし板８は、非接触現像の場合
には１０〜２０ｇ／cm程度の軽い当接圧で、接触現像の
場合には３０ｇ／cm程度の当接圧で、現像ローラ４に当
接するように配置する。接触現像の場合に当接圧を比較
的高く設定するのは、接触現像の場合には感光体ドラム
１側への現像転移率が比較的高いために、現像ローラ４
上の適正トナー付着量が、例えば０．８乃至１．０mg／
cm²程度と比較的少ないからである。なお、この層厚な
らし板８の材質として、上記のトナー供給ローラ５の表
面材質と同様に、帯電系列上トナー材料と上記誘電体４
１材料との間に位置するものを採用することが望まし
い。

【００３０】以下、本実施例のより具体的な態様を具体
例として記載する。（１）現像ローラ４・径が２５mmの芯金ローラ表面にローレット加工によ
り、深さ０．１mm、溝巾０．２mmの溝を、ピッチ０．３
mm、角度４５度でアヤメ状に形成した（図７（ａ）及び
（ｂ）参照）。・この芯金ローラの表面に、エポキシ変性シリコーン樹
脂（東レ製，ＳＲ２１１５：商標）４１０をコーティン
グし、１００℃で約３０分乾燥させて誘電層コートを施
した（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。・このローラの表面を切削加工して、芯金部を導電体部
４２として表面に露出させ、ローレット加工の溝に充填
されて残っている樹脂部を誘電体部４１とした（図８
（ｃ）参照）。このときの導電体部４２の総面積が全体
の５０％（従って誘電体部４１の総面積は全体の５０
％）になるようにした。・その後、−１０°Ｃで約３０分冷却して樹脂を収縮さ
せ、誘電体部４１（樹脂）の表面と導電体部４２（アル
ミ）の表面との間に１０〜２０μmの高低差をつける
（図８（ｄ）参照）。（２）トナー供給ローラ５・径６mmの芯金ローラ５１上に抵抗率約１×１０⁶Ωcm
の導電性のスポンジ層５２を有する径１６mmのスポンジ
ローラで構成し、これを現像ローラ４に食い込むように
圧接させて配置した。この導電性のスポンジ層５２とし
ては、カーボン１０wt％を内添及び分散させ、その後、
発泡及び型成型した発泡ポリウレタンを用いた。（３）層厚ならし板８・厚さ２mm、ゴム硬度７３度、及びヤング率０.６６g/m
m²の弾性板を、現像ローラ４に対して、エッジ部角度９
０度、及び１０〜２０g/cmの接触圧で接触配置した。・この弾性板としては、カーボン１０wt％を内添及び分
散させ、その後、型成型したウレタンゴムを用いた。（４）現像バイアス２１、現像ギャップ・現像ローラ４には、例えば、直流−７００Ｖを重畳し
たピーク・ツウ・ピーク電圧１２００Ｖp-p、２kＨzの
交流バイアスを印加する。・現像ギャップを１８０μｍに設定した。（５）トナー供給ローラバイアス２２・このスポンジローラの芯金１４には、例えば、現像バ
イアス電圧の直流分と同極性で絶対値が１００Ｖ大きい
バイアス、具体的には、現像バイアス電圧の直流分が−
７００Ｖの時、−８００Ｖの直流バイアスを印加する。（６）感光体１・ＯＰＣ（ドラムタイプ）・ネガ潜像が地肌部で−８５０Ｖ、書き込み部（画像
部）で−１００Ｖになるように一様帯電を施した。（７）トナー７・非磁性スチレンアクリル系＋ポリエステル系樹脂使用
の負帯電トナーを用いた。・体積平均粒径は１０μmである。・外添剤としてＳｉＯ₂微粉末０.５ｗｔ％を外添した。

【００３１】以上の構成において、トナー供給ローラ５
表面に、アジテーター６によってホッパー部内の収容ト
ナー７が供給される。トナー供給ローラ５に供給された
トナー７はスポンジ層５２の表面や空孔内に担持され
て、トナー供給ローラ５の時計方向の回転によってトナ
ー供給ローラ５と現像ローラ４との接触部Ｂに向けて搬
送される。

【００３２】そして、現像ローラ４とトナー７とトナー
供給ローラ５の摩擦により、現像ローラ４の誘電体部４
１に所望のトナー帯電極性と逆極性の帯電（正規現像に
おいては感光体電荷と同極性の帯電であり、反転現像に
おいては感光体電荷と逆極性の帯電である）を与える。
本実施例の上記具体例では、負極性に帯電されるトナー
７を用いた反転現像であるので、誘電体部４１は正極性
に帯電される。そして、図１に電気力線Ｅで示すよう
に、現像ローラ４上に微小閉電界（マイクロフィール
ド）が形成される。

【００３３】一方、トナー供給ローラ５の表面は現像ロ
ーラ４の表面と同じ方向に移動しているため、トナー供
給ローラ５に担持されたトナー７は現像ローラ４とトナ
ー供給ローラ５間で摺察され、ほとんどが所望の極性
（正規現像においては感光体電荷と逆極性であり、反転
現像においては感光体電荷と同極性である）に帯電す
る。本実施例の上記具体例では、トナー７は負極性に帯
電される。

【００３４】そして、トナー供給ローラ５上の帯電され
たトナー７は、現像ローラ４上の微小閉電界Ｅにより静
電的にホールドされ、図４（ａ）に示すように、現像ロ
ーラ４上の主に誘電体部４１や誘電体部４１と導電体部
４２とのエッジ近傍に多層に付着する。これにより、現
像ローラ４は充分に帯電したトナー７を多層に担持した
状態でこの接触部Ｂを出ていく。なお、本実施例におい
ては、トナー供給ローラ５の表面を現像ローラ４の表面
と同じ方向に移動させていることから、トナー供給ロー
ラ５上のトナー７は現像ローラ４とトナー供給ローラ５
との間で摺察されてほとんどが帯電され、トナー供給ロ
ーラ５の回転によって、接触部Ｂを通過した現像ローラ
４上にホッパー部からの無帯電又は弱帯電のトナー７を
供給することがない。

【００３５】上記接触部Ｂを通過した現像ローラ４上の
トナー層は、現像ローラ４上に軽く当接している層厚な
らし板８で厚みを均一に摺擦されて均一な薄層にされ、
現像ローラ４の回転で現像領域Ａに搬送される。そし
て、現像領域Ａでは、接触又は非接触現像法で最適な現
像バイアスが印加された現像ローラ４の表面と感光体ド
ラム１表面とがほぼ等速で移動しながら現像が行われ
る。

【００３６】現像領域Ａの通過時に感光体ドラム１表面
に付着せずに現像ローラ４表面に残留している非画像部
の残トナーは、トナー供給ローラ５により機械的、電気
的に掻き取られ、また、現像ローラ４上の電荷もトナー
供給ローラ５による摩擦帯電により一定化され、これに
より、現像ローラ４表面は初期化される。

【００３７】以上、本実施例によれば、図１に示すよう
に、現像ローラ４の誘電体部４１の表面を導電体部４２
の表面より低くして、誘電体部４１を凹部、導電体部４
２を凸部としている。これにより、誘電体部４１と導電
体部４２との間に形成される微小閉電界Ｅの垂直方向成
分が強まって形成されるため、トナー７を多層に現像ロ
ーラ４上へホールドできるようになる。また、該凹部の
トナー７は機械的に搬送できるようになる。特に、本実
施例のように、上記高低差をトナー７の体積平均粒径の
１／２以上に設定した場合には、上記現像ローラ４上の
微小閉電界Ｅの垂直方向成分の形成領域内部にトナー７
を保持できるようになり、更に、トナー７を機械的に搬
送するための深さが充分確保されるので、上記層厚なら
し板８の当接部の通過中にも多層のトナー層が崩される
ことなく搬送されるようになる。これにより、上記現像
ローラ４上に従来よりも強くホールドされ、かつ安定し
た多層のトナー層を付着させて、感光体ドラム１側に搬
送できるようになる。したがって、使用環境の温湿度条
件が変化した場合、例えば湿度の上昇により誘電体部４
１に保持させた電荷量が低下したような場合でも、安定
した多層のトナー層を現像ローラ４上に形成して感光体
ドラム１側に搬送することができ、安定した画像品質が
得ることができるようになる。

【００３８】具体的な結果を挙げると、温湿度条件２５
°Ｃ，５０％の使用環境下で、現像ローラ４上には単位
面積当たりのトナー質量（以下、Ｍ／Ａという）で１．
２〜１．８mg/cm²、及び単位質量当たりのトナー電荷量
（以下、Ｑ／Ｍという）で−８〜−２０μＣ/ｇの現像
に充分な特性のトナー薄層を形成することができた。ま
た、温湿度条件３０°Ｃ，９０％の使用環境下で、現像
ローラ４上にはＭ／Ａが１．０〜１．３mg/cm²、Ｑ／Ｍ
が−５〜−１０μＣ/ｇのトナー層を形成することがで
きた。また、温湿度条件１０°Ｃ，２０％の使用環境下
で、現像ローラ４上にはＭ／Ａが１．５〜２．０mg/c
m²、Ｑ／Ｍが−１２〜−２０μＣ/ｇのトナー層を形成
することができた。そして、現像ローラ４上のトナー層
と感光体ドラム１とを非接触で対向させ、直流電圧を重
畳したパルス状の現像バイアス電圧を現像ローラ４に印
加して現像を行なったところ、使用環境の温湿度条件に
よらず略一定の画像品質が得られた。

【００３９】〔実施例２〕本実施例では、上記実施例１
と同様な現像装置２及びトナー７を用い、現像ローラ４
の表面部も同様な工程（図８参照）で作製している。実
施例１と異なる点は、現像ローラ４の誘電体部４１にフ
ッ素系の樹脂を用い、この誘電体部４１をトナー７の帯
電極性と同極性、即ち負極性に帯電している点である。
この場合には、トナー７は、誘電体部４１に対して静電
的に反発し、導電体部４２に対しては鏡像力によって吸
着するため、図４（ｂ）に示すように誘電体部４１の表
面から１０〜２０μm程度凸状になっている導電体部４
２に選択的に付着する。このような現像ローラ４を用い
ても、温湿度条件３０°Ｃ，９０％〜２０°Ｃ，１５％
の使用環境下で、現像ローラ４上にはＭ／Ａが１．０〜
１．７mg/cm²の範囲であり、Ｑ／Ｍが−５〜−１５μＣ
/ｇの範囲のトナー層を形成することができ、実施例１
と同様に非接触現像を行なったところ、温湿度条件によ
らず、略一定の画像品質を得ることができた。

【００４０】なお、上記実施例１及び実施例２の具体例
においては、現像ローラ４の導電体部４２の高さを誘電
体部４１の高さより高く設定して、非接触現像を行なっ
ているが、この場合には、現像領域における現像剤ロー
ラ４上の感光体ドラム１と最近接する点の導電体部４２
上で強電界の現像電界が発生するようになるので、コン
トラストの明瞭な画像形成を行なうことができる。

【００４１】〔実施例３〕本実施例では、上記実施例１
と同様な現像装置２及び負帯電トナー７を用いている。
実施例１と異なる点は、図３（ａ）に示すように現像ロ
ーラ４として誘電体部４１の表面の高さが導電体部４２
の表面の高さより高いものを用いている点である。図９
は、本実施例の現像ローラ４の表面部の作製工程を示し
ている。まず、アルミ芯金４０上に正帯電性のエポキシ
変性シリコーン樹脂４１０を２０〜３０μmの厚みで塗
布する（図９（ａ）参照）。その後、ローレット加工に
よりアヤメ状に樹脂４１０を削り落して現像ローラ４上
にアルミ面を露出させる（図９（ｂ）参照）。このと
き、エッチング処理を用いて任意の形状で樹脂４１０を
削ってもよい。

【００４２】以上のような誘電体部４１（樹脂部）の表
面が導電体部４２（アルミ部）の表面より高い現像ロー
ラ４を用いても、温湿度条件３０°Ｃ，９０％〜２０°
Ｃ，１５％の使用環境下で、現像ローラ４上にはＭ／Ａ
が０．８〜１．３mg/cm²の範囲であり、Ｑ／Ｍが−９〜
−２０μＣ/ｇの範囲のトナー層を形成することができ
た。そして、この現像装置２を、像担持体としてベルト
状の感光体１０１を用いて接触現像を行なう複写機等の
画像形成装置（図１０参照）に用いたところ、温湿度条
件によらず、略一定の画像品質を得ることができた。

【００４３】〔実施例４〕本実施例では、上記実施例１
と同様な現像装置２及び負帯電トナー７を用いている。
実施例１と異なる点は、図３（ｂ）に示すように現像ロ
ーラ４として誘電体部４１の表面の高さが導電体部４２
の表面の高さより高いものを用いている点である。図９
は、本実施例の現像ローラ４の表面部の作製工程を示し
ている。まず、アルミ芯金４０上に負帯電性のフッ素系
樹脂４１０を２０〜３０μmの厚みで塗布する（図９
（ａ）参照）。その後、アヤメ状ローレット加工又はエ
ッチング処理により樹脂４１０を削り落して現像ローラ
４上にアルミ面を露出させる（図９（ｂ）参照）。この
ような現像ローラ４では、トナー７は、誘電体部４１
（樹脂部）に対して静電的に反発し、導電体部４２（ア
ルミ部）に対しては鏡像力によって吸着するため、図３
（ｂ）に示すように凹部である導電体部４２の表面にト
ナー層が形成される。

【００４４】以上のような現像ローラ４を用いても、温
湿度条件３０°Ｃ，９０％〜２０°Ｃ，１５％の使用環
境下で、現像ローラ４上にはＭ／Ａが０．７〜１．２mg
/cm²の範囲であり、Ｑ／Ｍが−６〜−１５μＣ/ｇの範
囲のトナー層を形成することができた。そして、この現
像装置２を、像担持体としてベルト状の感光体１０１を
用い接触現像を行なう複写機等の画像形成装置（図１０
参照）に応用したところ、温湿度条件によらず、略一定
の画像品質を得ることができた。

【００４５】なお、上記実施例３及び実施例４の具体例
においては、現像ローラ４の誘電体部４１の高さを導電
体部４２の高さより高く設定して、接触現像を行なって
いるが、この場合には、現像領域における現像ローラ４
上の感光体ベルト１０１と最近接する点の誘電体部４１
を介して現像電界が発生するようになるので、感光体ベ
ルト１０１上の静電潜像の低電位部に対するトナー付着
量が従来より減少し、所定の付着量となるので、良好な
階調性が得られる。

【００４６】〔実施例５〕本実施例では、上記実施例１
と同様な現像装置２及びトナー７を用いている。実施例
１と異なる点は、図５に示すように現像ローラ４の表面
部の凹部として、スパイラル状溝４３を形成した点であ
る。ここで、スパイラル状溝４３を現像ローラ４の回転
軸と平行に近い角度で形成した場合には、画像上の感光
体ドラム１表面の移動方向に分布する各横ライン（現像
ローラ４の回転軸方向のライン）の太さがスパイラルの
ピッチに応じて変動してしまうので、本実施例では、図
５（ｂ）に示すようにスパイラル状溝４３を現像ローラ
４の回転軸に対して３０度以上の角度を持って形成し
た。これにより、感光体ドラム１の表面の移動方向に分
布する各横ラインの画像濃度、結果的には幅が略一定で
ある画像が得られた。なお、本実施例の構成の場合、上
記スパイラル状溝４３の傾斜に対応した斜め方向に、画
像濃度の変動が発生する場合が考えられるが、この斜め
方向の画像濃度の変動は、文字画像、各種ライン画像で
はあまり目立たず、問題にならないと考えてよい。ま
た、本実施例においては、現像ローラ４の表面部の凹部
として、連続した溝であるスパイラル状溝４３を形成し
ているが、これに代え、多数の長円状の溝等を互いに略
平行になるように形成してもよい。

【００４７】〔実施例６〕本実施例では、上記実施例１
と同様な現像装置２において、体積平均粒径１０μm の
トナー７を用いて現像ローラ４上にトナー層を形成して
いる。また、現像ローラ４としては上記実施例３と同様
なものを用いる。ここで、エッチング処理により現像ロ
ーラ４の表面部に形成する溝の幅を２０〜３０μmに設
定したところ、数百枚の画像形成の後、この溝の内部に
トナー７が目詰まりしてＭ／Ａが低下し、画像濃度の低
下が見られた。そこで、本実施例では、現像ローラ４上
の溝の幅を３０μm以上、好ましくは５０μm以上に設定
した。これにより、上記トナー７の目詰まりは略防止さ
れ、経時的に安定した画像が得られるようになった。

【００４８】〔実施例７〕本実施例では、上記実施例１
と同様な現像装置２において、体積平均粒径１０μmの
トナー７を用いて現像ローラ４上にトナー層を形成して
いる。また、現像ローラ４としては上記実施例３と同様
なものを用いる。ここで、芯金ローラ４０上に塗布する
樹脂４１０の厚みを６０μmに設定してローレット加工
によりアルミ部を露出させ、最終的に現像ローラ４の表
面部に形成する溝の深さを５０μmに設定したところ、
現像ローラ４上のトナー層のＱ／Ｍが−３μＣ/gと低く
なり、未帯電のトナーまで搬送されることで、画像に地
肌汚れが発生した。そこで、本実施例では、現像ローラ
４の作製の際に塗布する樹脂４１０の厚みを５０μm以
下、好ましくは３０μm以下に設定した。これにより、
現像ローラ４上のトナー層のＱ／Ｍが−１０μＣ/gにな
り、地肌汚れのない良好な画像が得られた。また、トナ
ー飛散も抑えることができた。

【００４９】〔実施例８〕本実施例では、上記実施例１
と同様な現像装置２及びトナー７を用いて現像ローラ４
上にトナー層を形成している。また、画像形成装置及び
現像方法も実施例１と同様なものを用いているが、感光
体ドラム１の線速２００mm/secに対し、現像ローラ４の
線速も略同速に設定して現像を行なったところ、画像の
ベタ部に現像ローラ４上の溝に相当する跡が現われて、
画像の均一性が損なわれてしまった。そこで、本実施例
では、現像ローラ４の線速を感光体ドラム１の線速より
若干速めて、感光体ドラム１の線速の１．１〜１．２倍
程度に設定した。これにより、現像ローラ４上のトナー
付着量が増加して、現像ローラ４表面の溝の跡に対応す
る付着ムラが消え、ベタ部の画像濃度が均一な画像が得
られた。

【００５０】なお、上記実施例１乃至実施例８において
は、負帯電感光体でのＮ／Ｐ現像の場合で説明したが、
本発明は、正帯電トナーを用いたＰ／Ｐ現像、正帯電感
光体と正帯電トナーを用いるＮ／Ｐ現像、正帯電感光体
と負帯電トナーを用いるＰ／Ｐ現像等、他の組み合わせ
の場合にも適用できるものである。

【００５１】また、上記実施例１乃至実施例８において
は、現像ローラ４の表面部に上記凹部としてローレット
加工等により溝状凹部を形成しているが、この凹部の平
面形状は、溝に限定されることなく、例えば面分布した
多数の円状の凹部等のように、任意に選択することがで
きる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、現像剤担持体
の誘電体部及び導電体部を、いずれか一方が凹凸の凹部
となり、かつ、他方が該凹凸の凸部になるように形成す
ることにより、現像剤担持体の誘電体部と導電体部との
間に形成される微小閉電界Ｅの垂直方向成分が強まって
形成されるため、現像剤を多層に現像剤担持体上へホー
ルドできるようになり、また、該凹部の内部の現像剤は
機械的に搬送できるようになるので、現像剤担持体上に
従来よりも強くホールドされ、かつ安定した多層の現像
剤層を付着させて、像担持体側に搬送できるようにな
る。したがって、使用環境の温湿度条件が変化した場
合、例えば湿度の上昇により誘電体部に保持させた電荷
量が低下したような場合でも、安定した多層の現像剤層
を現像剤担持体上に形成して像担持体側に搬送すること
ができ、安定した画像品質が得ることができるようにな
るという効果がある。また、上記凹凸の高低差を、現像
剤の体積平均粒径の１／２以上に設定することにより、
上記現像剤担持体上の微小閉電界の垂直方向成分の形成
領域内部に現像剤を保持できるようになり、また、現像
剤を機械的に保持して搬送するための深さが充分確保さ
れるようになるので、使用環境の温湿度条件が変化した
場合、例えば湿度の上昇により誘電体部に保持させた電
荷量が低下したような場合でも、更に、安定した多層の
現像剤層を現像剤担持体上に形成して像担持体側に搬送
することができ、安定した画像品質が得ることができる
ようになるという効果がある。

【００５３】請求項２の発明によれば、上記誘電体部に
現像剤の帯電極性と逆極性の電荷を保持させることによ
り、現像剤を吸引するような電界を誘電体部上に形成で
きるので、更に、安定した多層の現像剤多層に形成でき
るようになるという効果がある。

【００５４】請求項３の発明によれば、上記誘電体部に
現像剤の帯電極性と同極性の電荷を保持させることによ
り、現像剤を誘電体部に対して静電的に反発させ、上記
導電体部に鏡像力によって吸引させることができるの
で、更に、安定した多層の現像剤多層に形成できるよう
になるという効果がある。

【００５５】請求項４の発明によれば、上記誘電体部の
高さを、上記導電体部の高さより高くすることにより、
現像領域における現像剤担持体上の像担持体と最近接す
る該誘電体部を介して現像電界が発生するようになる。
したがって、現像剤担持体と像担持体とを接触させる接
触現像方式の場合には、像担持体上の低電位部に対する
現像剤の付着量が従来より減少し、所定の付着量となる
ので、良好な階調性が得られるという効果がある。

【００５６】請求項５の発明によれば、上記導電体部の
高さを、上記誘電体部の高さより高くすることにより、
現像領域における現像剤担持体上の像担持体と最近接す
る該導電体部で強電界の現像電界が発生するようにな
る。したがって、現像剤担持体と像担持体とを非接触で
対向させる非接触現像方式の場合には、コントラストの
明瞭な画像形成ができるようになるという効果がある。

【００５７】請求項６の発明によれば、上記現像剤担持
体として円筒状回転体を用い、上記凹部を、溝状に、か
つ、該現像剤担持体の回転軸と交差するように形成する
ことにより、現像剤担持体及び像担持体を現像領域で等
速度に近い線速になるように駆動して現像を行なった場
合でも、像担持体上の静電潜像に供給される該回転軸方
向（横線方向）の現像剤量が、像担持体の表面の移動方
向、即ち該回転軸方向（横線方向）に直交する方向で、
略同時に変動しないようにできる。したがって、画像の
像担持体の表面の移動方向に分布する横線間の画像濃度
の変動を防止できるようになるという効果がある。

【００５８】請求項７の発明によれば、上記凹部の幅を
現像剤の体積平均粒径の３倍以上に設定することによ
り、該凹部の現像剤を上記現像剤供給部材等との接触で
流動させることができるようになるので、該凹部の現像
剤による目詰まりを防止することができるという効果が
ある。

【００５９】請求項８の発明によれば、上記凹部の深さ
を上記現像剤の体積平均粒径の５倍以下に設定すること
により、多量の未帯電の現像剤が該凹部に入って像担持
体側に搬送されないようになるので、トナー飛散や地肌
汚れを防止できるという効果がある。

【００６０】請求項９の発明によれば、上記現像剤担持
体の線速を上記像担持体の線速より速くすることによ
り、ベタ画像に対して充分な現像剤付着量が得られるよ
うになる。したがって、該現像担持体上の凹部が規則性
を有する溝で形成されている場合に、該溝の跡が画像上
に現われるのを防止でき、画像濃度が均一なベタ画像が
得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る現像ローラ４の表面部の断面図。

【図２】（ａ）は従来例に係る現像ローラの表面の一部
を示す平面図。（ｂ）はその表面部の断面図。

【図３】（ａ）は凸部の誘電体部４１に正電荷を付与し
た現像ローラ４の表面部の断面図。（ｂ）は凸部の誘電
体部４１に負電荷を付与した現像ローラ４の表面部の断
面図。

【図４】（ａ）は凹部の誘電体部４１に正電荷を付与し
た現像ローラ４の表面部の断面図。（ｂ）は凹部の誘電
体部４１に負電荷を付与した現像ローラ４の表面部の断
面図。

【図５】（ａ）はスパイラル状溝４３を形成した現像ロ
ーラ４の斜視図。（ｂ）は同現像ローラ４の側面図。

【図６】実施例に係る現像装置２の概略構成図。

【図７】（ａ）は表面部をアヤメローレット加工した現
像ローラ４の斜視図。（ｂ）は同現像ローラ４の表面の
拡大図。

【図８】（ａ）乃至（ｄ）は凸部が誘電体部である現像
ローラ４の表面部の作製工程を示す断面図。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は凹部が誘電体部である現像
ローラ４の表面部の作製工程を示す断面図。

【図１０】他の実施例に係る現像装置２の概略構成図。

【符号の説明】

１感光体ドラム２現像装置４現像ローラ７トナー４０芯金４１誘電体部４２導電体部４３スパイラル状溝１０１感光体ベルト４１０樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高垣博光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)発明者西土和宏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)発明者小室一郎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)発明者沢茂樹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)発明者島信広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】表面に誘電体部と接地された導電体部とが
規則的又は不規則に混在して分布するように構成された
現像剤担持体を備え、該現像剤担持体の表面に選択的に
電荷を保持させることにより該現像剤担持体上に微小閉
電界を形成し、該微小閉電界により該現像剤担持体の表
面に現像剤を多層に担持し、該現像剤担持体で供給され
た該現像剤により像担持体上の潜像を可視像化する現像
装置において、該誘電体部及び該導電体部を、いずれか一方が該現像剤
の体積平均粒径の１／２以上の高低差を有する凹凸の凹
部となり、かつ、他方が該凹凸の凸部になるように形成
したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】上記誘電体部に、上記現像剤の帯電極性と
逆極性の電荷を保持させたことを特徴とする請求項１の
現像装置。
【請求項３】上記誘電体部に、上記現像剤の帯電極性と
同極性の電荷を保持させたことを特徴とする請求項１の
現像装置。
【請求項４】上記誘電体部の高さを、上記導電体部の高
さより高くしたことを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項５】上記導電体部の高さを、上記誘電体部の高
さより高くしたことを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項６】上記現像剤担持体を円筒状回転体で構成
し、上記凹部を、溝状に、かつ、該現像剤担持体の回転
軸と交差するように形成したこと特徴とする請求項１の
現像装置。
【請求項７】上記凹部の幅を、上記現像剤の体積平均粒
径の３倍以上に設定したことを特徴とする請求項１の現
像装置。
【請求項８】上記凹部の深さを、上記現像剤の体積平均
粒径の５倍以下に設定したことを特徴とする請求項１の
現像装置。
【請求項９】上記現像剤担持体の線速を、上記像担持体
の線速より速くしたことを特徴とする請求項１の現像装
置。