(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外添剤を添加した導電性現像剤を現像剤担持体表面に担持し、該現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域へと該導電性現像剤を搬送して、該静電潜像担持体上に形成された潜像を可視像化する現像手段を備えた画像形成装置であって、
該現像領域に到達する前に、該現像領域にて該静電潜像担持体上の潜像方向にクーロン力が働く極性に、該導電性現像剤を帯電させる帯電手段を備え、
該現像剤担持体は、表面に絶縁層または高抵抗層を有し、移動方向の該帯電手段との対向領域から該現像領域までの間における表面において、該導電性現像剤の粒子を、前記移動方向に不連続に、かつ該現像剤担持体表面の該移動方向に垂直な方向に１層の状態で担持する表面粗さであり、さらに前記表面に、連続して前記導電性現像剤を担持する部位と、前記導電性現像剤を担持しないか、または不連続に前記導電性現像剤を担持する部位と、を移動方向に対して交互に有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
黒ベタ画像を得るために必要な前記静電潜像担持体表面の現像剤付着量を（ｍ／ａ）0 、前記現像剤担持体表面に担持された現像剤付着量を（ｍ／ａ）1 、前記静電潜像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比をｔとしたとき、
ｔ≧（ｍ／ａ）0 ／（ｍ／ａ）1
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体に担持された前記導電性現像剤の反射率を測定する測定手段と、該反射率から前記現像剤付着量（ｍ／ａ）1 を換算する換算手段と、換算された前記現像剤付着量に応じて前記周速比を制御する周速比制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像領域において、前記導電性現像剤と前記静電潜像担持体とが接触していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電手段は、前記現像剤担持体に対して所定の電位差を有し、前記導電性現像剤に接触させることにより、前記静電潜像に対して前記静電潜像担持体方向にクーロン力が働く極性に前記導電性現像剤を予め帯電させる電荷付与部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体は、前記移動方向の該対向領域から該現像領域までの間において、粗い表面と滑らかな表面とが前記移動方向に交互に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を用いて画像形成を行う複写機、プリンタ及びファクシミリ等に代表される画像形成装置に関し、静電潜像を可視化するための現像剤として、導電特性を有する現像剤を用いる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置の現像装置において、磁性材料を含有しない絶縁性現像剤を用いて現像を行う場合、一般的に摩擦により現像剤を予め単一極性に帯電させる。しかしながら、現像剤個々の粒径のばらつきや現像剤同士の摩擦により、均一な電荷を保持させることが極めて困難である。また、繰り返し現像による帯電量分布の偏りや環境変動による帯電特性の変化に伴い、画像むらやカブリが発生するといった欠点がある。
【０００３】
これに対して、導電性現像剤を用いた現像方法は、
１．環境変動による影響を受けない
２．帯電制御性に優れる
３．均一電荷を現像剤に保持させることができるので、カブリが少なく、解像度の優れた画像を形成できる
４．摩擦帯電機構が不要なため、現像装置の構造が簡素となり、小型化に適している
等の様々な利点を有している。そのため、導電性現像剤を用いた現像方法や、この方法を用いた画像形成装置に関して、数多くの提案が成されている。
【０００４】
ところが、導電性現像剤を用いた現像方法は、上記のような利点がある反面、導電性現像剤が非磁性の場合、静電気力によって現像剤担持体上に導電性現像剤を安定して保持するのが困難であるという欠点を有している。このため、近年では、磁性粉の混在した磁性の導電性現像剤を用いてマグネットローラ上に形成し、現像領域に安定して搬送・供給するプロセスが盛んに研究開発され、実用化にも至っている。
【０００５】
一方、非磁性の導電性現像剤を用いた現像プロセスに関しても様々な研究が成されている。例えば、特公平６−９０５７１号公報では、予め導電性現像剤を略単層に保持して、静電潜像担持体の非接触対向位置に搬送することにより、電荷を誘導して潜像を現像する現像装置に関する技術が開示されている。本技術は、電界の広がりのために画像部近傍の非画像部のトナーにまで電荷が誘起されて現像が行われてしまう現象を解決している。すなわち、現像装置において、現像剤に対して潜像担持体の帯電極性と同極性の電荷を予め誘導または付与する手段を備えることにより、画像部周辺及び画像部の弱電界で現像剤に電荷が誘起されても、現像に必要な電荷量までには至らないように制御している。
【０００６】
また、特開平４−２７６７７９号公報では、エレクトレットフィルムで表面を被覆した現像剤担持体上に非磁性の導電現像剤を静電付着させることにより、従来のように磁性粉を混入させることなく現像剤担持体上に安定に保持させ、さらに予めトナーを単一極性に帯電させることにより現像効率を向上させる、という導電性トナーによる現像方法に関する技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公平６−９０５７１号公報に記載の現像装置では、トナーを潜像電位と同極性に予め帯電させているため、誘導電荷が生じても十分な現像電界は得難く、潜像に対して忠実な現像を行うことが困難となる。また、非接触現像法を用いるため、出力画像の解像度が低下するといった問題が生じる。
【０００８】
また、特開平４−２７６７７９号公報に記載の導電性トナーによる現像方法では、現像剤を担持体上に安定に保持するために、エレクトレットフィルムを用いているが、大気中に浮遊するイオンや電子がエレクトレットフィルム表面に付着するため、現像剤を付着させるための静電気力が低下するといった懸念がある。この結果、エレクトレットフィルム上に安定して現像剤を保持できなくなるといった問題が生じる。
【０００９】
また、磁性粉を混入させた導電性現像剤を用いた手法では、イエロー、マゼンタ、シアンの各現像剤は、磁性粉を混入することにより色彩が黒っぽくなってしまい、色彩豊かなカラー画像を得ることが困難であった。
【００１０】
さらに、マグネットローラを用いるため、コストアップに繋がるといった問題もあった。
【００１１】
そこで、以上のような問題点を解決するために、本発明は現像剤の帯電特性を安定化させることにより、静電潜像に忠実な現像とカブリのない優れた画像形成を実現し、かつ、環境変動に耐え得る、低コスト化が図れる、色鮮やかなフルカラー画像出力が可能であるなど様々な利点を有する導電性現像剤を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１３】
(1) 外添剤を添加した導電性現像剤を現像剤担持体表面に担持し、該現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域へと該導電性現像剤を搬送して、該静電潜像担持体上に形成された潜像を可視像化する現像手段を備えた画像形成装置であって、該現像領域に到達する前に、該現像領域にて該静電潜像担持体上の潜像方向にクーロン力が働く極性に、該導電性現像剤を帯電させる帯電手段を備え、該現像剤担持体は、表面に絶縁層または高抵抗層を有し、移動方向の該帯電手段との対向領域から該現像領域までの間における表面において、該導電性現像剤の粒子を、前記移動方向に不連続に、かつ該現像剤担持体表面の該移動方向に垂直な方向に１層の状態で担持する表面粗さであり、さらに前記表面に、連続して前記導電性現像剤を担持する部位と、前記導電性現像剤を担持しないか、または不連続に前記導電性現像剤を担持する部位と、を移動方向に対して交互に有することを特徴とする。
【００１４】
この構成において、画像形成装置は、外添剤を添加した導電性現像剤を現像剤担持体表面に担持し、該現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域へと該導電性現像剤を搬送して、該静電潜像担持体上に形成された潜像を可視像化する現像手段、及び該現像領域に到達する前に、該現像領域にて該静電潜像担持体上の潜像方向にクーロン力が働く極性に、該導電性現像剤を帯電させる帯電手段を備え、また、該現像剤担持体は、表面に絶縁層または高抵抗層を有し、移動方向の該帯電手段との対向領域から該現像領域までの間における表面において、該導電性現像剤の粒子を、前記移動方向に不連続に、かつ該現像剤担持体表面の該移動方向に垂直な方向に１層の状態で担持する表面粗さである。したがって、現像剤担持体表面に絶縁層を設けることにより、導電性現像剤粒子中に存在する電荷の現像剤担持体への流出を防ぐことが可能となる。また、前記絶縁層を高抵抗層とすることで、摩擦等の影響により表面に電荷が発生しても、時間の経過と共に逐次電荷が堆積されていくことに起因する現像電界の低下を防ぐことが可能となる。さらに、導電性現像剤粒子を１層に保つことにより、誘導された電荷により非画像部にも現像が行われる現象を防ぎ、現像剤担持体を略孤立した不連続な状態で保つことにより、現像領域に到達した現像剤と現像剤の帯電に用いる部材との電流経路を断ち切ることができるため、同様に非画像部への現像剤付着を防止することが可能となる。加えて、静電潜像に対して静電潜像担持体方向にクーロン力が作用する極性に前記導電性現像剤を予め帯電させることにより、現像領域で有効なクーロン力を得ることが可能となる。
また、画像形成装置の現像剤担持体は、その表面に、連続して前記導電性現像剤を担持する部位と、前記導電性現像剤を担持しないか、または不連続に前記導電性現像剤を担持する部位と、を移動方向に対して交互に有している。したがって、現像剤担持体に担持された導電性現像剤は連続体を形成しないので、確実に静電潜像担持体に導電性現像剤を供給することが可能となる。
【００１５】
(2) 黒ベタ画像を得るために必要な前記静電潜像担持体表面の現像剤付着量を（ｍ／ａ）0 、前記現像剤担持体表面に担持された現像剤付着量を（ｍ／ａ）1 、前記静電潜像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比をｔとしたとき、
ｔ≧（ｍ／ａ）0 ／（ｍ／ａ）1
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１６】
この構成において、画像形成装置は、黒ベタ画像を得るために必要な前記静電潜像担持体表面の現像剤付着量を（ｍ／ａ）0 、前記現像剤担持体表面に担持された現像剤付着量を（ｍ／ａ）1 、前記静電潜像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比をｔとしたとき、
ｔ≧（ｍ／ａ）0 ／（ｍ／ａ）1
の関係を満たす。したがって、現像剤担持体上に保持される現像剤が不足していても、静電潜像担持体の回転速度に対する現像剤担持体の周速比を上げることにより、単位面積当たりに現像される現像剤の量を増加できるため、十分な黒ベタ濃度を得ることが可能となる。
【００１７】
(3) 前記現像剤担持体に担持された前記導電性現像剤の反射率を測定する測定手段と、該反射率から前記現像剤付着量（ｍ／ａ）1 を換算する換算手段と、換算された前記現像剤付着量に応じて前記周速比を制御する周速比制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成において、画像形成装置は、測定手段で測定した前記現像剤担持体に担持された前記導電性現像剤の反射率から前記現像剤付着量（ｍ／ａ）1 を換算手段で換算し、換算した前記現像剤付着量（ｍ／ａ）1 に応じて前記周速比を周速比制御手段で制御する。したがって、導電性現像剤層の反射率を測定することにより、現像剤の付着量を認識でき、これに応じた周速比の可変制御が可能となる。
【００２３】
(4) 前記現像領域において、前記導電性現像剤と前記静電潜像担持体とが接触していることを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、前記導電性現像剤と前記静電潜像担持体とが、前記現像領域において接触している。したがって、潜像に忠実な現像を行うのに有効な現像電界が得られ、また解像度の良好な画像を形成することが可能となる。
【００２５】
(5) 前記帯電手段は、前記現像剤担持体に対して所定の電位差を有し、前記導電性現像剤に接触させることにより、前記静電潜像に対して前記静電潜像担持体方向にクーロン力が働く極性に前記導電性現像剤を予め帯電させる電荷付与部材であることを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、前記現像剤担持体に対して所定の電位差を有し、前記導電性現像剤に接触させることにより、前記静電潜像に対して前記静電潜像担持体方向にクーロン力が働く極性に前記導電性現像剤を予め帯電させる電荷付与部材が前記帯電手段である。したがって、現像剤担持体に対して所定の電位差を有する電荷付与部材を現像剤に接触させて導電性現像剤を予め帯電させることにより、非接触コロナ放電等による帯電方式で生じる現像剤担持体表面のチャージアップに伴う現像電界の低下を招くことがない。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明する。図１は、本発明による画像形成装置の概略の構成図である。画像形成装置１は、図外の帯電手段、図外のレーザ露光手段、現像手段２、静電潜像担持体１０を備えている。
【００２８】
静電潜像担持体１０としては、導体基板上にアンダコート層（ＵＣＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）の順に積層され、負極性帯電する感光層を表面に有する積層型有機感光体を用いた。
【００２９】
また、現像手段２は、表面に絶縁層（または高抵抗層）１２を設けた現像剤担持体１１、現像剤担持体電圧印加用電源１１’、電荷付与部材１３、電荷付与部材電圧印加用電源１３’、現像剤供給ローラ１４、及び現像剤ホッパ１５を備えている。
【００３０】
現像手段２において、現像剤担持体１１の周囲には、その回転方向に、現像剤供給ローラ１４、電荷付与部材１３、静電潜像担持体１０が、この順に対向して配設されている。また、現像剤担持体１１は、その下端部が現像剤ホッパ１５内に蓄積された導電性現像剤１６に沈した状態である。そして、現像剤担持体１１の表面には、現像剤供給ローラ１４によって導電性現像剤１６が供給される。さらに、現像剤担持体１１の表面に担持された導電性現像剤１６には、電荷付与部材１３によって、負の電荷が注入される。加えて、現像剤担持体１１と静電潜像担持体１０とが対向した現像領域では、現像剤担持体１１から静電潜像担持体１０の表面に形成された静電潜像に、導電性現像剤１６が供給される。
【００３１】
画像形成装置１では、以下の工程により静電潜像担持体１０に表面に可視像が形成される。まず、図外の帯電手段により静電潜像担持体１０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。そして、図外のレーザ露光手段により静電潜像担持体１０の表面に静電潜像を形成する。
【００３２】
続いて、静電潜像を可視像化する現像手段２では、まず現像剤供給ローラ１４により現像剤ホッパ１５内から搬送された導電性現像剤１６を、現像剤担持体１１の表面に担持（保持）する。その際、導電性現像剤１６を現像剤担持体１１の表面には略孤立した状態で、かつ、現像剤担持体１１の表面の移動方向に直交する方向（現像剤担持体１１の面に垂直な方向）には１層に保持する。
【００３３】
ここで、孤立した状態とは、図１に示した現像剤担持体１１の表面に担持された導電性現像剤１６のように、現像剤担持体１１の表面において、電荷付与部材１３と静電潜像担持体１０との間に存在する導電性現像剤１６が連続体を形成せず、分断された状態（不連続な状態）をいう。
【００３４】
なお、この孤立した状態は、後述するように、現像剤担持体１１の表面粗さを調整することにより実現される。また、現像剤担持体１１の面に垂直な方向に現像剤層を１層に保つには、導電性現像剤１６に予めシリカなどの外添剤を添加するなどして、流動性を向上させておくことで実現できる。
【００３５】
続いて、導電性現像剤１６は、電荷付与部材電圧印加用電源１３’によりバイアス電圧が印加された電荷付与部材１３との対向領域を通過する。これにより、現像剤担持体１１の表面に担持された導電性現像剤１６に負の電荷が注入されて、静電潜像担持体１０と現像剤担持体１１とが対向した部位である現像領域へと搬送される。現像領域へ達した導電性現像剤１６の帯電量は、例えば、現像剤担持体電圧印加用電源１１’から現像剤担持体１１へ供給されるバイアス電圧を−２００Ｖ、電荷付与部材電圧印加用電源１３’から電荷付与部材１３へ供給されるバイアス電圧を−３００Ｖとした場合、−１０μＣ／ｇであった。
【００３６】
ここで、導電性現像剤１６を現像剤担持体１１の表面において略孤立した状態（不連続な状態）で、かつ、１層に保持すべき理由について説明する。なお、以下の説明においては、露光が行われて静電潜像が形成された静電潜像担持体１０の表面（以下、画像部と称する。）の電位を０Ｖ、露光が行われずに静電潜像が形成されていない静電潜像担持体１０の表面（以下、非画像部と称する。）の電位を−４００Ｖとする。
【００３７】
まず、導電性現像剤１６が現像剤担持体１１の表面に対して垂直な方向に２個以上積層された場合について、図２を参照して説明する。図２は、導電性現像剤１６が、現像剤担持体１１の表面の移動方向には不連続に担持され、現像剤担持体１１の表面に対して垂直な方向には２個以上積層された場合の状態を説明するための模式図である。図２（Ｂ）に示したように、現像領域において、画像部に対向する領域では、静電潜像担持体１０側が正の電位であるため、上層部に存在する導電性現像剤１６ａには負の電荷が誘起される。そして、静電潜像担持体１０に引き付けられる力２０が作用するため、導電性現像剤１６は静電潜像担持体１０に付着する。また、下層部に存在する導電性現像剤１６ｂには正の電荷が誘起されるため、現像剤担持体１１に引き付けられる力２２が作用し、静電潜像担持体１０には付着し難くなる。そのため、電荷付与部材１３によって注入された負電荷と、現像領域の電界で誘起された前記電荷と、のバランスにより、現像量が決定されることになる。したがって、画像部では、上層部に位置する導電性現像剤１６ａによって、主に現像が行われる。
【００３８】
ここで、現像剤担持体１１の面に垂直な方向に２個以上連なった現像剤層と孤立した現像剤層とが混在する場合、図２（Ｂ）に示したように、孤立した現像剤には正と負の誘導電荷が存在するため、前記の電荷バランスは、現像剤粒子が２個以上連なった状態とは異なるものとなる。これにより、２個以上連なった現像剤に作用する力２０と、孤立した現像剤に作用する力２１と、は同一とならず、結果として画像むらが生じてしまう。
【００３９】
一方、非画像部に対向する現像領域では、図２（Ｃ）に示したように、静電潜像担持体１０側が負の電位であるため、上層部の導電性現像剤１６ｃでは正の誘導電荷が生じ、下層部の導電性現像剤１６ｄでは負の誘導電荷を生じる。この場合、下層部に存在する導電性現像剤１６ｄには現像剤担持体１１に引き付けられる力２３が作用するため、導電性現像剤１６ｄは静電潜像担持体１０に付着しない。ところが、上層部に存在する導電性現像剤１６ｃには静電潜像担持体１０に引き付けられる力２４が作用するため、非画像部にも導電性現像剤１６が付着し易くなり、結果的にカブリの発生を招く。
【００４０】
次に、導電性現像剤１６の層が現像剤担持体１１の表面に対して垂直な方向には１層であるが、現像剤担持体１１の表面の移動方向には孤立した状態を保たず、連続体を形成し、現像領域に達した場合について、図３を参照して説明する。図３は、導電性現像剤１６が、現像剤担持体１１の表面の移動方向には連続して担持され、現像剤担持体１１の表面に対して垂直な方向には１個のみ積層された場合の状態を説明するための模式図である。なお、説明を簡略化するために、図３には現像剤担持体１１の表面の移動方向に導電性現像剤１６が連続体を形成している場合を図示したがこれに限るものではない。すなわち、現像剤担持体１１の電荷付与部材との対向領域と、現像領域と、の間において、現像剤担持体１１における表面の移動方向以外の他方向に導電性現像剤１６が連続体を形成する場合を含むものである。
【００４１】
この場合、導電性現像剤１６と電荷付与部材１３とが電気的に短絡した状態となっているため、図３（Ｂ）に示したように、画像部に対向する現像領域では、電荷付与部材１３から導電性現像剤１６に負の電荷が注入される。したがって、静電潜像担持体１０に引き付けられる力３０が作用し、静電潜像担持体１０に導電性現像剤１６が付着する。
【００４２】
一方、非画像部に対向する現像領域では、図３（Ｃ）に示したように、導電性現像剤１６は電荷付与部材１３から注入された正の電荷を保持する。これにより、導電性現像剤１６には静電潜像担持体１０に引き付けられる力３１が作用するため、非画像部に対しても導電性現像剤１６が付着し易くなり、結果的にカブリの発生を招く。
【００４３】
上記構成での現像γ特性の実験結果の一例を図４に示す。図４は、（感光体電位−現像剤担持体電位）と付着量（ｍ／ａ）との関係（現像γ特性）の一例を示したグラフである。ここで、現像剤担持体１１の電位を−２００Ｖ、電荷付与部材１３の電位を−３００Ｖとしている。図４から明らかなように、現像量ｍ／ａが０となる電位領域が存在しないため、非画像部を形成することができない。
【００４４】
続いて、図５を参照して、本発明の構成を用いた場合について説明する。図５は、導電性現像剤１６が、現像剤担持体１１の表面の移動方向には不連続に担持され、現像剤担持体１１の表面に対して垂直な方向には１個のみ積層された場合の状態を説明するための模式図である。図５（Ｂ）に示したように、画像部に対向する現像領域に到達した導電性現像剤１６は、静電潜像担持体１０との境界部で負の誘導電荷を保持し、現像剤担持体１１との境界部で正の誘導電荷を保持する。この誘導電荷によりそれぞれ、静電潜像担持体１０に引き付けられる力及び現像剤担持体１１に引き付けられる力が作用する。しかし、これらの力は、打ち消し合うか、またはいずれかが勝っても微小であるため、予め付与されていた負電荷による静電潜像担持体１０方向へのクーロン力５０が支配的となる。よって、画像部に対して導電性現像剤１６が付着する。
【００４５】
一方、非画像部に対向する現像領域に到達した導電性現像剤１６は、図５（Ｃ）に示したように、静電潜像担持体１０との境界部で正の誘導電荷を保持し、現像剤担持体１１との境界部で負の誘導電荷を保持する。この誘導電荷によりそれぞれ、静電潜像担持体１０に引き付けられる力及び現像剤担持体１１に引き付けられる力が作用する。しかし、これらの力は前記した画像部における現象と同様に、打ち消し合うか、またはいずれかが勝っても微小であるため、予め付与されていた負電荷による現像剤担持体１１方向へのクーロン力５１が支配的となる。そのため、非画像部へ導電性現像剤１６が付着するという前述した現象を防ぐことができる。
【００４６】
以上説明したように、導電性現像剤を用いて画像形成を行う場合、現像剤担持体上に保持する現像剤の層形成状態により、画像部及び非画像部の現像性が大きく左右される。表１に各層形成状態における現像性を示した。
【００４７】
【表１】
0003730136.tif 000002
【００４８】
まず、図２に基づいて説明したように、導電性現像剤１６が現像剤担持体１１の面に垂直な方向に２個以上連なった場合、画像部では現像剤担持体の面に垂直な方向に２個以上連なった現像剤層と孤立した現像剤層とが混在すると、現像剤個々の帯電量は異なるものとなり、画像むらが生じる。また、非画像部では誘導電荷がもたらす力により現像される現像剤が存在するため、結果的にカブリが発生する。
【００４９】
次に、図３に基づいて説明したように、現像領域に達した現像剤と電荷付与部材とが電気的に短絡した状態となっている場合、画像部には誘導電荷がもたらす力により現像剤がムラ無く付着する。一方、非画像部にも同様に誘導電荷により現像剤が付着してしまうため、カブリが生じる。
【００５０】
これに対して、図５に基づいて説明したように、本発明の構成を用いた場合、画像部、非画像部共に予め付与していた負電荷によるクーロン力が支配的となる。そのため、画像部には静電潜像担持体１０に引き付けられる力により導電性現像剤１６が付着する。また、非画像部には現像剤担持体１１に引き付けられる力により導電性現像剤１６が付着せず、カブリの発生を招かない。
【００５１】
よって、本発明の構成を用いることで、導電性現像剤を用いた画像形成装置において画像カブリのない良好な画像出力が可能となる。
【００５２】
ところが、本構成によるプロセスを用いた場合、現像剤担持体１１上に保持される導電性現像剤１６の付着量不足により、静電潜像担持体１０に対する現像剤の搬送量が少なくなるため、十分な濃度の黒ベタ画像を形成することは困難となる場合がある。そこで、十分な濃度の黒ベタ画像を形成するために必要な静電潜像担持体上の現像剤付着量を（ｍ／ａ）0 、前記現像剤担持体上に保持された前記現像剤の付着量を（ｍ／ａ）1 、前記静電潜像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比をｔとしたとき、ｔ≧（ｍ／ａ）0 ／（ｍ／ａ）1 を満たすように周速比を制御することにより、現像剤担持体１１上に保持された導電性現像剤１６の付着量不足を補うことができる。これにより、抜けの無い十分な濃度の黒ベタ画像を形成することができる。
【００５３】
次に、現像剤層の反射率から付着量を換算し、周速比を制御するシステムを、図６に基づいて説明する。図６は、周速比を制御するシステムの概略の構成図である。まず、現像剤担持体１１に保持された導電性現像剤の反射率を測定するフォトインタラプタ６０等の測定手段を設ける。また、反射率と付着量との相関を示したデータテーブル（Look Up Table ）を制御部６１に予め準備しておく。ここで、制御部６１は、換算手段６２及び周速比制御手段６３を備えている。さらに、換算手段６２において、測定された反射率からデータテーブルを用いて、現像剤付着量（ｍ／ａ）1 を導出（換算）する。そして、周速比制御手段６３で付着量に応じて周速比を制御することで、現像量をより安定化できる。
【００５４】
また、現像剤担持体１１上に保持する導電性現像剤１６の付着量は、現像剤担持体１１の表面に設けた絶縁層または高抵抗層の表面粗さを変化させることにより制御できる。本実施例では、現像剤担持体１１の表面に絶縁体であるポリエステル層を設け、その表面粗さと付着量との相関を調べた。その結果を示したのが図７である。図７は、現像剤担持体１１の表面粗さと付着量との相関を示したグラフである。
【００５５】
図７から、現像剤担持体１１上において、導電性現像剤１６が付着する領域と付着しない領域とを形成するためには、現像剤担持体１１の表面粗さＲａを２値的に設定すればよいことが分かる。すなわち、導電性現像剤１６が付着する領域を実現するためには、図７における付着量ｍ／ａが有限値である表面粗さＲａを、例えば、０．２μｍとする。また、導電性現像剤１６が付着しない領域を実現するためには、付着量ｍ／ａが０、または０に近い表面粗さＲａとして、例えば、０．０４μｍに設定する。
【００５６】
状態図の一例を図８に基づいて説明する。図８は、現像剤担持体の表面状態を示した図である。図８には、ローラ状に形成されている現像剤担持体１１を平面展開した状態で示しており、電荷付与部材１３及び静電潜像担持体１０を同時に図示している。領域Ａは表面粗さが高い部分、領域Ｂは表面粗さが低い部分である。また、２つの領域Ａ，Ｂは、電荷付与部材１３と静電潜像担持体１０との配置方向に対して、平行かつ交互に形成されている。なお、図８に示した矢印は、現像剤担持体１１の回転方向（移動方向）を示している。
【００５７】
ここで、電荷付与部材１３と静電潜像担持体１０との間において、トナーが連続しないという状況を実現するためには、少なくとも領域Ｂが存在する必要がある。換言すれば、領域Ａと領域Ｂとで構成された領域が、現像剤担持体１１の移動方向における電荷付与部材１３との対向部位から現像領域までの間に、少なくとも１つ存在するように、電荷付与部材１３と静電潜像担持体１０の距離、または領域Ａの幅ａ、領域Ｂの幅ｂ、さらには両者の比としてのデューティ比を設定する必要がある。
【００５８】
また、導電性現像剤１６が付着する領域Ａを実現するために必要な表面粗さの設定は、付着量ｍ／ａが有限であることに加え、トナー層が１層であることを保証する値であることが必要である。例えば、粒径が５．５μｍ、トナー分布が０である理想状態のトナーを用いた場合、現像剤担持体１１に１層かつ緻密にトナー形成された状態で、付着量ｍ／ａ＝０．３６ｍｇ／ｃｍ2 となる。このときの表面粗さＲａは、０．１７μｍである。しかし、実際のトナーはある粒径分布を有しているため、このような分布を有したトナーの場合の付着量は、０．３６ｍｇ／ｃｍ2 よりも大きくなる。逆に言えば、トナー分布を有したトナーを用いた場合に、現像剤担持体１１に１層かつ緻密にトナー形成された状態を実現する表面粗さＲａは、０．１７μｍ以上の値となる。
【００５９】
また、導電性現像剤１６が付着しない領域Ｂを実現するために必要な表面粗さの設定は、付着量ｍ／ａが略０であることである。これにより、該表面粗さの部分に関しては、トナーが全く付着せず、現像剤担持体１１の面内方向においてトナーが完全に分断された状態を形成することができる。しかしながら、完全に付着量が０である必要はなく、該領域Ｂにおいて隣接する領域Ａの部分とトナーが分断された状態（不連続な状態）にあれば、目的が達成される。したがって、トナーが緻密に配列された状態の付着量を上限とした値に設定される。すなわち、表面粗さＲａを０．１７μｍ未満とすればよい。
【００６０】
さらに、図７から分かるように、表面粗さＲａを増加させるのに伴って付着量は増し、ある表面粗さ（図７ではＲａ＝０．４μｍ）を超えると略飽和領域に達する。よって、これまで非磁性の導電性現像剤１６は現像剤担持体１１上に安定して保持することが困難とされてきたが、この結果から絶縁層または高抵抗層の表面粗さの制御により、静電気力または磁気力を用いることなく、所望の付着量を安定して得られることが判った。
【００６１】
また、図８に示したように、現像に必要なトナーを付着させる領域Ａと、トナーの分断を確実に保証する領域Ｂと、を設ける方法の他に、現像剤担持体１１の全表面の表面粗さを、例えば、現像剤担持体１１に１層かつ緻密にトナー形成された状態を実現する値以下に設定することでも可能である。例えば、表面粗さＲａ＝０．０４μｍとすれば、その時の付着量は０．０７ｍｇ／ｃｍ2 となり、現像剤担持体１１に１層かつ緻密にトナー形成された状態を実現する表面粗さＲａ＝０．１７μｍ（この時の付着量は０．３６ｍｇ／ｃｍ2 ）より小さくできる。その結果、電荷付与部材１３と静電潜像担持体１０とが接触した現像剤担持体１１の領域において、トナーが分断される箇所を多く生じさせる。したがって、上記領域において、トナー連続体が形成されることを阻止することができる。
【００６２】
また、現像領域において、導電性現像剤１６と静電潜像担持体１０とが非接触状態である場合には、十分な現像電界を得難く、静電潜像に対して忠実な画像形成が困難となる。その上、非接触現像では解像度が低下するという問題がある。したがって、導電性現像剤１６と静電潜像担持体１０とは接触していることが好ましい。
【００６３】
さらに、導電性現像剤１６に予め電荷を付与するための電荷付与部材１３は、導電性現像剤１６に接触していることが好ましい。なぜなら、コロナ放電等を用いた非接触帯電では、現像剤層を通過したイオンが絶縁層の表層に堆積することにより絶縁層表面がチャージアップし、その結果、現像電界の低下を招く可能性があるからである。したがって、電荷付与部材としては、接触帯電方式が適していると言える。
【００６４】
なお、本実施例では、静電潜像担持体として有機静電潜像担持体を使用しているが、無機静電潜像担持体を用いても良い。また、静電潜像担持体として静電潜像担持体を用い、露光を行うことにより潜像形成を行っているが、その他の潜像形成方法を用いても良い。さらに、導電性現像剤の電荷付与部材としてローラを用いているが、勿論ブレードを用いても良い。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００６６】
(1) 画像形成装置は、外添剤を添加した導電性現像剤を現像剤担持体表面に担持し、該現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域へと該導電性現像剤を搬送して、該静電潜像担持体上に形成された潜像を可視像化する現像手段、及び該現像領域に到達する前に、該現像領域にて該静電潜像担持体上の潜像方向にクーロン力が働く極性に、該導電性現像剤を帯電させる帯電手段を備え、また、該現像剤担持体は、表面に絶縁層または高抵抗層を有し、移動方向の該帯電手段との対向領域から該現像領域までの間における表面において、該導電性現像剤の粒子を、前記移動方向に不連続に、かつ該現像剤担持体表面の該移動方向に垂直な方向に１層の状態で担持する表面粗さであるため、現像剤担持体表面に絶縁層を設けることにより、導電性現像剤粒子中に存在する電荷の現像剤担持体への流出を防ぐことができる。また、前記絶縁層を高抵抗層とすることで、摩擦等の影響により表面に電荷が発生しても、時間の経過と共に逐次電荷が堆積されていくことに起因する現像電界の低下を防ぐことができる。さらに、導電性現像剤粒子を１層に保つことにより、誘導された電荷により非画像部にも現像が行われる現象を防ぎ、現像剤担持体を略孤立した不連続な状態で保つことにより、現像領域に到達した現像剤と現像剤の帯電に用いる部材との電流経路を断ち切ることができるため、同様に非画像部への現像剤付着を防止することができる。加えて、静電潜像に対して静電潜像担持体方向にクーロン力が作用する極性に前記導電性現像剤を予め帯電させることにより、現像領域で有効なクーロン力を得ることができる。
また、画像形成装置の現像剤担持体は、その表面に、連続して前記導電性現像剤を担持する部位と、前記導電性現像剤を担持しないか、または不連続に前記導電性現像剤を担持する部位と、を移動方向に対して交互に有しているため、現像剤担持体に担持された導電性現像剤は連続体を形成しないので、確実に静電潜像担持体に導電性現像剤を供給することができる。
【００６７】
(2) 画像形成装置は、黒ベタ画像を得るために必要な前記静電潜像担持体表面の現像剤付着量を（ｍ／ａ）0 、前記現像剤担持体表面に担持された現像剤付着量を（ｍ／ａ）1 、前記静電潜像担持体に対する前記現像剤担持体の周速比をｔとしたとき、
ｔ≧（ｍ／ａ）0 ／（ｍ／ａ）1
の関係を満たすので、現像剤担持体上に保持される現像剤が不足していても、静電潜像担持体の回転速度に対する現像剤担持体の周速比を上げることにより、単位面積当たりに現像される現像剤の量を増加できるため、十分な黒ベタ濃度を得ることができる。
【００６８】
(3) 画像形成装置は、測定手段で測定した前記現像剤担持体に担持された前記導電性現像剤の反射率から前記現像剤付着量（ｍ／ａ）1 を換算手段で換算し、換算した前記現像剤付着量（ｍ／ａ）1 に応じて前記周速比を周速比制御手段で制御するため、導電性現像剤層の反射率を測定することにより、現像剤の付着量を認識でき、これに応じた周速比の可変制御ができる。
【００７１】
(4) 前記導電性現像剤と前記静電潜像担持体とが、前記現像領域において接触しているため、潜像に忠実な現像を行うのに有効な現像電界が得られ、また解像度の良好な画像を形成することができる。
【００７２】
(5) 前記現像剤担持体に対して所定の電位差を有し、前記導電性現像剤に接触させることにより、前記静電潜像に対して前記静電潜像担持体方向にクーロン力が働く極性に前記導電性現像剤を予め帯電させる電荷付与部材が前記帯電手段であるので、現像剤担持体に対して所定の電位差を有する電荷付与部材を現像剤に接触させて導電性現像剤を予め帯電させることにより、非接触コロナ放電等による帯電方式で生じる現像剤担持体表面のチャージアップに伴う現像電界の低下を招かずに、画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の概略の構成図である。
【図２】導電性現像剤が、現像剤担持体の表面の移動方向には不連続に担持され、現像剤担持体の表面に対して垂直な方向には２個以上積層された場合の状態を説明するための模式図である。
【図３】導電性現像剤が、現像剤担持体の表面の移動方向には連続して担持され、現像剤担持体の表面に対して垂直な方向には１個のみ積層された場合の状態を説明するための模式図である。
【図４】（感光体電位−現像剤担持体電位）と付着量（ｍ／ａ）との関係（現像γ特性）の一例を示したグラフである。
【図５】導電性現像剤が、現像剤担持体の表面の移動方向には不連続に担持され、現像剤担持体の表面に対して垂直な方向には１個のみ積層された場合の状態を説明するための模式図である。
【図６】周速比を制御するシステムの概略の構成図である。
【図７】現像剤担持体の表面粗さと付着量との相関を示したグラフである。
【図８】現像剤担持体の表面状態を示した図である。
【符号の説明】
１−画像形成装置
２−現像手段
１０−静電潜像担持体
１１−現像剤担持体
１６−導電性現像剤
【図１】
0003730136.tif 000003
【図２】
0003730136.tif 000004
【図３】
0003730136.tif 000005
【図４】
0003730136.tif 000006
【図５】
0003730136.tif 000007
【図６】
0003730136.tif 000008
【図７】
0003730136.tif 000009
【図８】
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