(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性部材上に感光層を有する潜像担持体と、該潜像担持体の感光層の表面を一様に帯電し画像情報に基づいて該表面に光を照射することにより潜像を形成する潜像形成手段と、導電性部材を有するトナー担持体にトナーを担持し該潜像担持体に対向する現像領域に搬送することにより該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該トナー担持体の導電性部材に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、該潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置とを備え、該現像装置は、該トナー担持体上のトナーを該潜像担持体に接触させるように該現像領域に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する接触現像を行うものである画像形成装置において、
該現像領域における該潜像担持体表面に隣接し現像に寄与するトナーが存在している現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、該潜像担持体の感光層の単位面積あたりの静電容量ＣＰＣよりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー担持体が、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を磁力でブラシ状に担持するものであり、
上記現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、上記現像領域において該トナー担持体表面にブラシ状に担持されている二成分現像剤の潜像担持体側先端部に形成される上記現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
上記二成分現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗が１０７Ω以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー担持体が、トナーを含む一成分現像剤を担持するものであり、
上記現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、上記現像領域における上記潜像担持体表面と該トナー担持体表面との間に形成される層状のトナーの単位面積あたりの静電容量であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
上記トナー担持体が、導電性部材上に表層を有するものであり、
上記現像領域における該表層の誘電厚みと上記層状のトナーの誘電厚みとの和が、上記感光層の誘電厚みの３倍以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５の画像形成装置において、
上記現像装置が、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して上記トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤中のトナーを該トナー担持体に供給するトナー供給部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３、４、５又は６の画像形成装置において、
上記潜像担持体の感光層の帯電電位をＶ０とし、該帯電電位の許容上限値をＶmaxとしたとき、
｜Ｖ０｜≦｜Ｖmax｜／２
を満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５又は６の画像形成装置において、
上記潜像担持体上の画像部電位ＶＬと上記現像バイアス電圧ＶＢとの差である現像ポテンシャル（ＶＬ−ＶＢ）と該潜像担持体上のトナー付着量との関係を示す現像特性曲線における立ち上がり部の傾きとトナー付着量が飽和し始めるときの現像ポテンシャルの値が、ライン状の潜像を現像するときとベタ状の潜像を現像するときで同じであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、
上記潜像形成手段が、上記潜像担持体に反転現像用の潜像を形成するものであり、
上記現像装置が、該潜像担持体の潜像を反転現像するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、
上記潜像形成手段が、上記潜像担持体に正規現像用の潜像を形成するものであり、
上記現像装置が、該潜像担持体の潜像を正規現像するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置における潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置とを、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構成したことを特徴とする画像形成プロセスユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置及び該画像形成装置に用いる画像形成プロセスユニットに係り、詳しくは、導電性部材上に感光層を有する潜像担持体に潜像を形成し、現像バイアス電圧を印加したトナー担持体にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送することにより、潜像担持体上の潜像を接触現像する画像形成装置及び画像形成プロセスユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置に用いる現像装置として、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像装置や、トナーを含む一成分現像剤を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する一成分現像装置が知られている。前者の二成分現像装置は、回転駆動されたトナー担持体としての現像スリーブ上に磁性粒子からなる磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシに帯電トナーを静電的に吸着することにより、潜像担持体に対向する現像領域にトナーを搬送するものである。現像領域では、現像スリーブ上のトナーを含む磁気ブラシが潜像担持体に対して接触状態又は非接触状態で対向し、現像スリーブに印加された現像バイアス電圧によって現像電界が形成され、現像スリーブ上の磁気ブラシから潜像担持体上の潜像にトナーが供給される。
一方、後者の一成分現像装置は、回転駆動されたトナー担持体としての現像ローラの表面に帯電トナーを層状に直接担持して現像領域に搬送するものである。現像領域では、現像ローラ上に担持されたトナー層が潜像担持体に対して接触対向し、現像ローラの導電性基体に印加された現像バイアス電圧によって現像電界が形成され、現像ローラから潜像担持体上の潜像にトナーが供給される。
【０００３】
また、通常の一成分現像装置では、トナー担持体上のトナーの帯電制御はトナー担持体に接触するブレードやトナー供給ローラ等の接触部材による摩擦帯電で行われるため、トナーの帯電制御性の高速化、高耐久化への対応が難しいという課題があった。また、上記接触部材の加圧でトナー担持体上のトナーにストレスがかかってトナーフィルミングが起ったり、トナー内に外添剤が入り込んだりすることにより、画質の劣化を招くおそれがある。更に、トナー担持体と上記接触部材との摩擦により両者が摩耗して現像特性が経時的に変化するおそれもあった。これらの問題を解決するために、上記従来のブレードやトナー供給ローラ等の接触部材による摩擦帯電を用いないで、所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して担持させることができる現像装置として、二成分現像剤からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を用い、このトナー供給部材上の磁気ブラシよりトナーのみがトナー担持体に供給される現像装置が提案されている（例えば、特開昭５６−４０８６２号公報、特開昭５９−１７２６６２号公報、特開平５−６６６７７号公報、特開平１０−２４００１９号公報参照）。これらの現像装置では、トナー供給部材（磁気ローラ、磁気ブラシ形成体）上に二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシ中のトナーは磁性粒子との摩擦により所定極性に帯電される。そして、このトナー供給部材上の磁気ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみが、トナー担持体（現像ローラ、トナー層保持体）上に移動して担持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に対しては、画像の鮮鋭性や階調再現性に関する要求が年々高まっている。このような要求に応えるためには、画像形成装置に用いる現像装置において、潜像担持体に形成される細線や小径ドットの潜像を忠実に再現するように現像する能力が必要となってくる。また、潜像担持体から転写材へのトナー像の転写におけるトナーチリや、転写材上のトナー像の定着におけるトナー像の面積の広がりを抑えるために、現像においてトナーの過剰な付着を防止する必要もある。
【０００５】
しかしながら、従来の現像装置による現像プロセスでは、いわゆる「エッジ効果」と呼ばれる現象が発生しやすく、細線、小径ドットや、ベタ画像の輪郭部分に、トナーが過剰に付着してしまう場合が多かった。その結果、細線や小径ドットの太りがなく、潜像担持体上の潜像を忠実に再現して均一性に優れた画像を形成することが難しかった。
【０００６】
このようにエッジ効果によって良好な画像形成が難しいという問題は、現像装置の種類によらず、上記二成分現像装置や上記一成分現像装置のいずれにおいて発生し得るものである。特に、上記従来の二成分現像装置では、トナー担持体と潜像担持体との間の現像ギャップが数百μｍ程度あり、上記エッジ効果が強く発生する傾向にあった。
また、上記トナー供給部材上の磁気ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみをトナー担持体上に移動させて担持するように構成した一成分現像装置では、トナーを安定に帯電してトナー担持体上に担持させることができるため、非接触現像でも現像ムラ等が発生しないというメリットを有する。しかしながら、トナー担持体上のトナーの帯電特性は安定するものの、上記エッジ効果を十分に低減することができていないため、やはり、細線や小径ドットの太りが発生し、潜像担持体上の潜像を忠実に再現することが難しかった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意研究を行ったところ、現像領域における潜像担持体表面に隣接し現像に寄与するトナーが存在している現像トナー存在領域の静電容量と、潜像担持体の感光層の静電容量との大小関係を規定することにより、上記画質低下をもたらすエッジ効果を低減することができることを見出した。
【０００８】
本発明は以上の背景のもとでなされたものであり、その目的は、エッジ効果を低減し、細線や小径ドットの太りがなく、潜像担持体上の潜像を忠実に再現して均一性に優れた画像形成が可能となる画像形成装置及び画像形成プロセスユニットを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、導電性部材上に感光層を有する潜像担持体と、該潜像担持体の感光層の表面を一様に帯電し画像情報に基づいて該表面に光を照射することにより潜像を形成する潜像形成手段と、導電性部材を有するトナー担持体にトナーを担持し該潜像担持体に対向する現像領域に搬送することにより該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該トナー担持体の導電性部材に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、該潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置とを備え、該現像装置は、該トナー担持体上のトナーを該潜像担持体に接触させるように該現像領域に搬送して該潜像担持体上の潜像を現像する接触現像を行うものである画像形成装置において、該現像領域における該潜像担持体表面に隣接し現像に寄与するトナーが存在している現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、該潜像担持体の感光層の単位面積あたりの静電容量ＣＰＣよりも大きいことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の画像形成装置では、上記現像領域における現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬを、潜像担持体の感光層の単位面積あたりの静電容量ＣＰＣよりも大きくすることにより、潜像担持体の感光体層上に形成された潜像のトナー付着部の周辺におけるトナーを感光層側に引き付ける向きの縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱める。
【００１１】
ここで、上記「トナー担持体」には、表面にトナーを直接担持して現像領域に搬送するもののほか、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤からなる磁気ブラシを表面に形成して移動させることことによりトナーを担持して現像領域に搬送するものも含まれる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー担持体が、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を磁力でブラシ状に担持するものであり、上記現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、上記現像領域において該トナー担持体表面にブラシ状に担持されている二成分現像剤の潜像担持体側先端部に形成される上記現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の画像形成装置では、現像領域におけるトナー担持体上の二成分現像剤の潜像担持体側先端部に形成される現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬを、潜像担持体の感光層の単位面積あたりの静電容量ＣＰＣよりも大きくすることにより、上記縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱める。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記二成分現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗が１０７Ω以下であることを特徴とするものである。ここで、上記磁性粒子の「ダイナミック抵抗」は、後述の図５の測定システムを用いて測定したものである。
【００１５】
請求項３の画像形成装置では、ダイナミック抵抗が１０７Ω以下の低抵抗の磁性粒子を用いることにより、トナー担持体上の磁性粒子の潜像担持体側先端縁と潜像担持体表面との間の領域が、上記現像寄与トナー存在領域となる。この現像寄与トナー存在領域に現像電界を形成されることになるため、所定強度の現像電界を形成するための現像ポテンシャルの大きさを低減することができる。
なお、上記磁性粒子のダイナミック抵抗は、磁気ブラシの潜像担持体側先端部の磁性粒子に誘導電荷が生じて該磁性粒子が潜像担持体表面に付着しないようにするために、１０４Ω以上が好ましい。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー担持体が、トナーを含む一成分現像剤を担持するものであり、上記現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、上記現像領域における上記潜像担持体表面と該トナー担持体表面との間に形成される層状のトナーの単位面積あたりの静電容量であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４の画像形成装置では、現像領域における潜像担持体表面とトナー担持体表面との間に形成される層状のトナーの単位面積あたりの静電容量ＣＴＬを、潜像担持体の感光層の単位面積あたりの静電容量ＣＰＣよりも大きくすることにより、上記縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱める。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記トナー担持体が、導電性部材上に表層を有するものであり、上記現像領域における該表層の誘電厚みと上記層状のトナーの誘電厚みとの和が、上記感光層の誘電厚みの３倍以下であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５の画像形成装置では、トナー担持体が導電性部材上に誘電体からなる表層を有する場合において、現像領域におけるトナー担持体の表層の誘電厚みと上記層状のトナーの誘電厚みとの和を、感光層の誘電厚みの３倍以下にすることにより、上記縁端電界の強度を、確実に、エッジ効果を視認できない程度まで弱める。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項４又は５の画像形成装置において、上記現像装置が、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して上記トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤中のトナーを該トナー担持体に供給するトナー供給部材を有することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項６の画像形成装置では、トナー供給部材上でトナーと磁性粒子との摩擦帯電によりトナーを十分に帯電する。そして、トナー供給バイアス電圧を印加したトナー供給部材とトナー担持体との間に形成されるトナー供給電界により、トナー供給部材上の二成分現像剤中のトナーのうち所定の帯電量を有するトナーを選択的にトナー担持体側に移動させる。このトナー供給電界によるトナー移動により、帯電量のばらつきが少ないトナーをトナー担持体上に担持させ、低帯電トナー及び逆帯電トナーを低減することができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項３、４、５又は６の画像形成装置において、上記潜像担持体の感光層の帯電電位をＶ０とし、該帯電電位の許容上限値をＶｍａｘとしたとき、｜Ｖ０｜≦｜Ｖｍａｘ｜／２を満足することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項７の画像形成装置では、潜像担持体の感光層の帯電電位Ｖ０の絶対値を、感光体層が損傷を受けない破損しない許容上限値Ｖｍａｘの１／２以下にすることにより、感光層の長寿命化を図る。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の画像形成装置において、上記潜像担持体上の画像部電位ＶＬと上記現像バイアス電圧ＶＢとの差である現像ポテンシャル（ＶＬ−ＶＢ）と該潜像担持体上のトナー付着量との関係を示す現像特性曲線におけるトナー付着量が飽和し始めるときの現像ポテンシャルの値が、ライン状の潜像を現像するときとベタ状の潜像を現像するときで同じであることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項８の画像形成装置では、現像特性曲線における立ち上がり部の傾きとトナー付着量が飽和し始めるときの現像ポテンシャルの値を、ライン状の潜像を現像するときとベタ状の潜像を現像するときで同じにすることにより、ライン画像とベタ画像の濃度差を小さくする。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、上記潜像形成手段が、上記潜像担持体に反転現像用の潜像を形成するものであり、上記現像装置が、該潜像担持体の潜像を反転現像するものであることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項９の画像形成装置では、現像装置が反転現像方式を採用したものである場合に、潜像担持体の感光体層上に形成された潜像のトナー付着部の周辺におけるトナーを感光層側に引き付ける向きの縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱める。
【００２８】
請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の画像形成装置において、上記潜像形成手段が、上記潜像担持体に正規現像用の潜像を形成するものであり、上記現像装置が、該潜像担持体の潜像を正規現像するものであることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１０の画像形成装置では、現像装置が正規現像方式を採用したものである場合に、潜像担持体の感光体層上に形成された潜像のトナー付着部の周辺におけるトナーを感光層側に引き付ける向きの縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱める。
【００３０】
請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置における潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置とを、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として構成したことを特徴とする画像形成プロセスユニットである。
【００３１】
請求項１１の画像形成プロセスユニットでは、画像形成装置本体に装着して用いた場合に、潜像担持体の感光体層上に形成された潜像のトナー付着部の周辺におけるトナーを感光層側に引き付ける向きの縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱める。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真式レーザプリンタ（以下「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
〔実施形態１〕
図２は、本発明の第１の実施形態に係るプリンタの全体の概略構成図である。このプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１の周辺に、感光体ドラム１の表面を一様帯電する帯電装置２、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を感光体ドラム１に照射する露光装置３、感光体ドラム１に形成された静電潜像に対し現像ローラ４０２上の帯電トナーを付着させることでトナー像を形成する現像装置４、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を転写材としての転写紙２０に転写する転写装置５、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置６等が順に配設されている。また、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する潜像形成手段は、上記帯電装置２及び露光装置３により構成されている。
また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写装置５で転写されたトナー像を転写紙２０に定着する図示しない定着装置とが備えられている。
なお、上記プリンタを構成する複数の装置の一部は、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物（ユニット）として構成してもよい。例えば、図３に示すように、感光体ドラム１と帯電装置２と現像装置４とクリーニング装置６とを、プリンタ本体に対して着脱可能に、一体構造物である画像形成プロセスユニットとして構成してもよい。
【００３３】
上記構成のプリンタにおいて、矢印ａ方向に回転する感光体ドラム１の表面は、帯電装置２で一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像領域Ａ１において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙２０は図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ７により所定のタイミングで感光体ドラム１と転写装置５とが対向する転写部に送出・搬送される。そして、転写装置５により、転写紙２０に感光体ドラム１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が転写紙２０に転写される。次いで、転写紙２０は、感光体ドラム１から分離され、図示しない定着装置に送られ、定着装置でトナー像が定着された転写紙２０が出力される。転写装置５でトナー像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置６でクリーニングされ、感光体ドラム１上に残ったトナーが除去される。
【００３４】
図５は、現像装置４の概略構成図である。この現像装置４は、ケーシング４０１の感光体ドラム側の開口から一部露出するように、トナー担持体としての現像ローラ４２０が配設されている。ケーシング４０１内のトナー１０と磁性粒子１１とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）１２は図示しない撹拌・搬送手段で撹拌され、その一部が現像ローラ４２０上に担持される。現像ローラ４２０上の現像剤１２は、現像剤規制部材としてのドクタ４２３で層厚が規制され、一定量の現像剤１２が現像ローラ４２０に担持されて現像領域Ａ１に搬送され、残りはケーシング内に戻される。現像領域Ａ１に搬送された現像剤１２中のトナー１０が、現像ローラ４２０と感光体ドラム１との間に形成される現像電界によって感光体ドラム表面に転移し、感光体ドラム１上の静電潜像が現像される。
【００３５】
上記現像ローラ４２０は、複数の磁極を有する磁石部材４２２を内蔵した非磁性の回転可能なスリーブ４２１で構成されている。磁石部材４２２は固定配置され、現像剤１２がスリーブ４２１上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。現像ローラ４２０の直径は１０〜３０ｍｍが好適であり（実施例ではφ１８ｍｍ）、現像ローラ４２０の表面は、サンドブラスト若しくは１〜数ｍｍの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１０〜２０μｍの範囲内に入るようにするのが好ましい。
【００３６】
また、現像ローラ４２０のスリーブ４２１は、図示しない回転駆動装置により矢印ｂ方向に回転駆動され、現像領域Ａ１で現像電界を形成するための現像バイアス電圧ＶＢを印加する電源４０９が接続されている。
【００３７】
現像ローラ４２０に内蔵された磁石部材４２２は、ドクタ４２３による規制箇所から現像ローラ回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）の４つの磁極を有する。なお、磁石部材４２２の磁極の配置は、図４の構成に限定されるものではなく、現像ローラ４２０の周囲のドクタ４２３等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。また、図４の現像装置の例では磁石部材４２２を固定配置しスリーブ４２１を回転駆動するように構成したが、スリーブ４２１を固定配置しその内側のローラ状の磁石部材を回転させるように構成してもよい。
上記磁石部材４２２の磁力により、スリーブ４２１上にトナー１０及び磁性粒子１１からなる現像剤１２がブラシ状に担持される。そして、現像ローラ４２０上の磁気ブラシ中のトナー１０は、磁性粒子１１と混合されることで規定の帯電量を得る。この現像ローラ４２０上のトナーの帯電量としては、−５〜−３５［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。
また、本実施形態では、ドクタ４２３に対向した磁石部材４２２の磁極Ｎ１が、規制ブレード４０６との対向位置よりも現像ローラ回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシング４０１内における現像剤１２の循環流を容易に形成することができる。この磁極Ｎ１の傾斜角度は０〜１５度が好適である。
【００３８】
上記現像剤１２を構成するトナー１０は、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。添加剤の粒径は通常０．１〜１．５μｍの範囲である。色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。また、トナー１０としては、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することもできる。
また、トナー１０は粉砕法で作成されたもののほか、重合法や加熱法等で作成したものも使用可能である。一般に重合法、加熱法等で作成されたトナーは、球形度（ＳＦ係数）を９５％以上にすることが可能であり、更に形状による添加剤の被覆率も極めて高くなる。
【００３９】
トナー１０の体積平均粒径は３〜１２μｍの範囲が好適である。本実施形態で用いたトナー１０の体積平均粒径は７μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。また、本実施形態では、帯電極性が負極性のトナー１０を使用しているが、感光体ドラム１の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性のトナーを使用してもよい。
【００４０】
上記トナーの粒径及び帯電量分布の測定には、ホソカワミクロン株式会社製の分析装置（商品名：「Ｅ−ＳＰＡＲＴ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ」）を使用した。この分析装置は、二重ビーム周波数偏移型レーザードップラー速度計と静電界中で粒子の動きを摂動させる弾性波とを用いた方法を採用し、現像ローラ４０２上のトナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。
【００４１】
上記磁性粒子１１は金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子１１の粒径は２０〜５０μｍの範囲が好適である。また、磁性粒子１１の電気抵抗は、ダイナミック抵抗ＤＲで１０４〜１０７Ωの範囲が好適である。
【００４２】
上記磁性粒子１１のダイナミック抵抗ＤＲの測定は、図５に示す測定装置を用いて次のように行った。まず、接地した台座２００の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ２０ｍｍの回転可能なスリーブ２０１をセットする。このスリーブ２０１の表面には、幅Ｗ＝６５ｍｍ及び長さＬ＝０．５〜１ｍｍの対向面積を有する対向電極（ドクタ）２０２を、ギャップｇ＝０．９ｍｍで対向させる。次に、スリーブ２０１を回転速度６００ｒｐｍ（線速６２８［ｍｍ／ｓｅｃ］）で回転駆動し始める。そして、回転しているスリーブ２０１上に測定対象の磁性粒子を所定量（１４ｇ）だけ担持させ、該スリーブ２０１の回転により該磁性粒子を１０分間攪拌する。次に、スリーブ２０１に電圧を印加しない状態で、スリーブ２０１と対向電極２０２との間を流れる電流Ｉｏｆｆ［Ａ］を電流計２０３で測定する。次に、直流電源２０４からスリーブ２０１に耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧ＥＶを５分間印加する。本実施形態では２００Ｖを印加した。そして、電圧Ｅを印加した状態でスリーブ２０１と対向電極２０２との間を流れる電流Ｉｏｎ［Ａ］を電流計２０３で測定する。これらの測定結果から、次式を用いてダイナミック抵抗ＤＲ［Ω］を算出する。
【００４３】
【数１】
ＤＲ＝Ｅ／（Ｉｏｎ−Ｉｏｆｆ）
【００４４】
また、上記感光体ドラム１は、接地された導電性部材である導電性基体（例えば、アルミ等の素管）１Ｂ上に、感光性を有する無機又は有機感光体を塗布することにより感光層１Ｐを形成したものである。この感光層１Ｐは、電荷発生層１Ｐａと電荷輸送層１Ｐｂとにより構成され、上記帯電装置２により表面が負極性に一様帯電される。なお、潜像担持体としては、厚みの比較的薄いポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ニッケル等に感光層を形成したベルト感光体を使用することも可能である。また、本実施形態では負極性に一様帯電する感光体ドラム１を使用しているが、トナーの帯電極性等との関係を考慮し必要に応じて正極性に一様帯電するものを使用してもよい。
【００４５】
図１は、上記現像領域におけるトナー１０及び磁性粒子１１の様子を示した模式図である。本実施形態では、現像時のエッジ効果を低減するために、現像領域Ａ１における感光体ドラム表面に隣接し現像に寄与するトナーが存在している現像寄与トナー存在領域の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、感光体ドラム１の導電性基体１Ｂ上に形成された感光層１Ｐの単位面積あたりの静電容量ＣＰＣよりも大きくなるように、感光層１Ｐの材料及び厚さやトナーの材料等を決めている。
本実施形態の場合、ダイナミック抵抗が１０７Ω以下の低抵抗の磁性粒子１１を用いているため、上記現像寄与トナー存在領域は、現像ローラ４２０上の磁気ブラシの磁性粒子１１の先端と感光体ドラム表面との間のトナー層（図１中のＤ）に対応する。
【００４６】
本実施形態のより具体的な実施例では、比誘電率が２．７、厚さＴＰＣが３０μｍの感光層１Ｐを有する感光体ドラム１を用いた。この感光層１Ｐの単位面積あたりの静電容量は７９．６［ｐＦ／ｃｍ２］となる。そして、現像領域Ａ１において感光体ドラム表面に隣接するトナー層ＴＬは比誘電率が３であり、層厚ＴＴＬが１５μｍになるように形成した。従って、このトナー層ＴＬの静電容量ＣＴＬは１７７［ｐＦ／ｃｍ２］となり、ＣＰＣ＜ＣＴＬの条件を満たしている。この条件下で、ベタ画像とライン画像について画像形成の実験を行った。他の画像形成条件としては、表１の値を採用した。
また、比較例として、感光層１Ｐの単位面積あたりの静電容量が１１９［ｐＦ／ｃｍ２］（比誘電率：２．７、厚さＴＰＣ：２０μｍ）であり、トナー層ＴＬの静電容量ＣＴＬが１０６［ｐＦ／ｃｍ２］（比誘電率：３、層厚ＴＴＬ：２５μｍ）であり、本実施例とは逆のＣＰＣ＞ＣＴＬの条件下で同様な画像形成を行った。
【００４７】
【表１】
0003543749.tif 000002
【００４８】
上記実験の結果、本実施例では図６に示すように、トナー付着量と現像ポテンシャルとの関係を示す現像特性曲線（現像ガンマ曲線）における立ち上がり部の傾き及び飽和し始める飽和現像ポテンシャルの値が、ベタ画像の場合とライン画像の場合とでほぼ同じようになり、ベタ画像とライン画像（ドット画像）との間の濃度差を低減できることがわかった。これに対し、上記比較例の場合は、現像特性曲線（現像ガンマ曲線）がベタ画像の場合とライン画像の場合とで異なり、現像ポテンシャルを同じように設定しても、ベタ画像とライン画像（ドット画像）との間で大きな濃度差が発生した。
また、ベタ画像における画像濃度の端部での濃度変化で比較すると、図８に示すように、比較例（■）ではエッジ効果が顕著であるが、本実施例（◆）ではエッジ効果の影響がほとんどなかった。この結果からも、本実施例では、ベタ画像とライン画像（ドット画像）との濃度の差を低減することができることがわかる。
【００４９】
更に、上記２つの静電容量ＣＴＬ、ＣＰＣの大小と、現像時のエッジ効果の大きさとの関係を確かめるために、コンピュータによる２次元モデルでの電界の様子を計算するシミュレーションを行った。
図９は、本シミュレーションで用いたモデルの説明図である。現像スリーブ４２１上に形成される二成分現像剤からなる現像剤層ＤＬの比誘電率及び層厚ＴＤＬはそれぞれ、１０及び３２５μｍとした。また、感光層１Ｐに隣接するトナー層ＴＬの比誘電率は３、感光層１Ｐの比誘電率は２．７とした。また、感光体層表面の地肌部の電位Ｖ０は−４５０Ｖ、トナーが付着する画像部の電位ＶＬは−５０Ｖ、現像バイアス電圧ＶＢは−２５０Ｖとした。
図１０は、ライン画像の空間周波数［本／ｍｍ］を横軸にとり、感光層表面に直交する向きの電界の強度［Ｖ／ｍ］をプロットした曲線の一例を示している。トナーを感光層表面に引き付ける向きの電界がプラスとなっている。また、各曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、ライン画像の中央で、感光層表面からの距離が５０μｍ、２０μｍ、１０μｍ及び５μｍの位置における電界の強度である。
【００５０】
上記図１０において、感光層表面からの距離が２０μｍの位置における電界強度のピーク値Ｅｐを、ベタ部に相当する空間周波数０．１［本／ｍｍ］の位置で電界強度の値Ｅｓｏｌで割った値（Ｅｐ／Ｅｓｏｌ）を、エッジ効果の強さを表すパラメータとして計算した。
表２は、上記感光層１Ｐ及びトナー層ＴＬの層厚を変化させたときの上記パラメータ（Ｅｐ／Ｅｓｏｌ）の計算値の一覧表である。また、表３は、上記パラメータ（Ｅｐ／Ｅｓｏｌ）の値と、同様な条件による画像形成の実験で確認したエッジ効果ランク、および細線や小径ドットの太り等の視認チェックによる画像良否との関係を示す一覧表である。
【００５１】
【表２】
0003543749.tif 000003
【００５２】
【表３】
0003543749.tif 000004
【００５３】
上記表２及び表３の結果からも、上記トナー層の静電容量ＣＴＬが上記感光層１Ｐの静電容量ＣＰＣよりも大きいという条件を満足するときに、細線や小径ドットの太り等が視認できない程度までエッジ効果を低減できることがわかる。
【００５４】
なお、従来の画像形成装置では通常、感光体ドラムの帯電電位が−５００Ｖと比較的高く設定されていた。これに対し、本実施形態においては、感光体ドラム１の帯電（露光前）電位Ｖ０を−２５０Ｖ、露光後電位（画像部）ＶＬを−５０Ｖ、現像バイアス電圧を−１５０Ｖ、すなわち現像ポテンシャルを１００Ｖとした低電位現像を行っても、十分な現像を行うことができる。従来の設定条件で現像ポテンシャルを下げると現像量が低下するが、本実施形態では磁性粒子１１のダイナミック抵抗を１０７Ω以下まで低減することと、トナーの帯電量の範囲を−１０〜−２０［μＣ／ｇ］の範囲に設定することにより、現像能力を向上させている。この現像能力を現像特性曲線（現像ガンマ曲線）上で比較すると、図１１のようになる。この図１１から、従来の条件で画像形成を行った比較例（◆）では立ち上がり部の傾きが比較的小さいが、本実施形態のプリンタ（■）では立ち上がり部の傾きが大きくなって、飽和現像ポテンシャルが低下していることがわかる。
【００５５】
また、感光体ドラム１の帯電上限値Ｖｍａｘは感光層１Ｐの厚みＴＰＣに依存する。また理想的な状態であれば問題ないが、実際には感光層形成時に発生した欠陥により電荷がリークするものである。本実施形態で使用する感光体ドラムの感光層は１０〜４０μｍ厚であるが、帯電上限値Ｖｍａｘは１５μｍ厚で約６５０Ｖ、３０μｍ厚で約１３００Ｖである。各層厚の感光層については、この帯電上限値Ｖｍａｘの１／２以下に帯電電位を設定するのが好ましい。例えば、１５μｍ厚の感光層の場合で約３９０Ｖ以下、３０μｍ厚の感光層の場合で約７８０Ｖより低い電位で帯電するのが好ましい。現像量はもとより感光体ドラムの帯電電荷量が増加すると、地肌電位と現像バイアス電圧との差である地肌ポテンシャルが高まり、地汚れが発生し易くなる。
現像装置のケーシング内に存在するトナーは一定の粒径分布により帯電量分布を持っている。これによりトナー１０中には逆極性に帯電したトナーも存在する。この逆帯電トナーが上記地肌ポテンシャルにより現像され、地汚れになるものである。
例えば、１５μｍ厚の感光層の場合に、帯電電位Ｖ０を−３９０Ｖ、露光後電位ＶＬを−１００Ｖとし、現像ポテンシャル１００Ｖで現像を行なうとすると現像バイアス電圧ＶＢは−２００Ｖとなる。そうすると地肌ポテンシャルＶＢＧ＝ＶＢ−Ｖ０は、１９０Ｖとなる。この場合、地肌汚れランクは「３」である。ところが、帯電電位Ｖ０を−４３０Ｖ、露光後電位ＶＬを−１００Ｖとし、現像ポテンシャル１００Ｖで現像を行なうとすると現像バイアス電圧ＶＢは−２００Ｖとなる。そうすると地肌ポテンシャルＶＢＧ＝ＶＢ−Ｖ０は２３０Ｖとなる。この場合の地肌汚れランクは「２」となり、低下する。
【００５６】
0003543749.tif 000005
の放電則による放電の可能性が出てくるからである。４００Ｖ近傍になってくると、剥離時（離れていく時）に放電を起こし易くなる。特に、−５００Ｖで帯電された場合等、感光体ドラム１の表面から現像ローラ４２０に電流が流れた場合は現像が行われない等の異常画像（黒ポチ）となってしまう。上記帯電電位Ｖ０
0003543749.tif 000006
発生を回避できるとともに、帯電部材にも過剰な電圧を印加する必要がないので、放電による悪影響を回避することが可能である。
【００５７】
また、上記実施形態において、ライン画像の場合とベタ画像の場合とで潜像電界を同一にするように光書き込み系の調整を行うのが好ましい。光量アップによる余裕度向上に関するものである。例えば、前述の実施例では光学系の書き込み光量を０．２３ｍＷとしていたが、その約２倍の０．４７ｍＷで光書込みを行うことにより、潜像における現像に対する感度を高めるものである。通常の大きなビーム径（例えば７０×８０μｍ）では潜像のドット径自体が大きくなり、その結果画像の面積が大きくなって解像力を失ってしまう。そこで、ビーム径が小さくして書込み光量を大きくすると、解像力を失うことなく画像を形成できる。更に感光体ドラム上に転写残トナーがあっても、光量が十分大きいのでトナーを通過するか回り込んで十分な光減衰特性が得られる。ちなみに感光層の膜厚が１５μｍの場合、帯電電位が−５００Ｖとして、画像形成の２枚目以降で比較すると、露光パワーが感光体ドラム面で０．２３ｍＷでは地汚れが発生するが、０．４７ｍＷでは地汚れの発生も無く均一な画像が得られた。
【００５８】
ここで、ライン画像の場合とベタ画像の場合とで現像ガンマを近づけるために微分感度を一つの特性値として取り上げる。この微分感度Ｓは、露光装置３が照射する光ビームと同等の波長の光ビームで感光体ドラム１を均一露光したときに得られる感光体ドラム１の表面電位Ｖ（Ｅ）と露光量Ｅとの関係で定義される。具体的には、感光体ドラム１をある露光量Ｅで露光し、ここから露光量Ｅを微小な値ΔＥだけ増やしたときの感光体表面電位をＶ（Ｅ＋ΔＥ）とした場合、微分感度Ｓは、次式で定義される。
【００５９】
【数２】
Ｓ＝｜Ｖ（Ｅ＋ΔＥ）−Ｖ（Ｅ）｜／ΔＥ
【００６０】
一般に、微分感度Ｓは露光量Ｅが増加するに従い低減する。「微分感度を十分小さくする値」というのは、求める安定性を得るのに十分な感光体ドラム１の減衰特性の領域を使用することができるような露光量の値を意味する。この場合の「求める安定性」というのは、画像を構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該画像の階調を表現する２値プロセスにおいて、均一なドット径及び所定の現像濃度を有した複数のドット画像を形成できることであり、それが経時的に大きな変化をしないことである。ところが、感光体ドラム１の経時劣化に伴う露光後電位の上昇で現像濃度不足が生じることがある。そこで、このような画像品質を低下させないような露光後電位にするための露光量の値が「微分感度を十分に小さくする値」であり、例えば感光層の微分感度Ｓがその最大値の１／３以下の値にすることである。また、現像条件の観点からは、上記２値プロセスにおいて均一なドット径及び所定の現像濃度を有した複数のドット画像を形成するために、感光体ドラム１の静電潜像を飽和現像することが好ましい。
【００６１】
図１２は、本実施形態における感光体ドラム１の感光層１Ｐの構成を示したものである。感光層１Ｐは電荷発生層１Ｐａと電荷輸送層１Ｐｂとにより構成され、全体の膜厚ＴＰが１３μｍとなっている。そして、感光層１Ｐの膜厚ＴＰと光ビームの露光径Ｄｂとは、次式の関係を満足するように設定されている。
【００６２】
【数３】
２ＴＰ＜Ｄｂ＜８ＴＰ
【００６３】
ここで、光ビームの露光径Ｄｂは、感光体ドラム１の表面座標を（ｘ、ｙ）としたとき、感光体ドラム１上での光ビームのエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［Ｗ／ｍ２］を露光時間で積分した値として定義される次式の露光量分布Ｅ（ｘ、ｙ）［Ｊ／ｍ２］のピーク値より１／ｅ２での最小直径として定義される。
【数４】
Ｅ（ｘ、ｙ）＝∫Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）ｄｔ
【００６４】
図１３は、感光体ドラム１上での露光量分布を等高線状に示した説明図である。本実施形態では、１画素分の静電潜像を感光体ドラム１に形成するために、副走査方向に約２０μｍだけ露光すると、露光量分布における光ビームの露光径は、図１３に示すように主走査方向及び副走査方向共に約３８μｍとなる。つまり、主副走査方向とも、近似的に３８μｍのガウス分布を示す。従って、露光量分布のピーク値より１／ｅ２での最小値径として定義される光ビームの露光径Ｄｂは３８μｍである。
【００６５】
図１４は、露光量に対する感光体ドラム１の表面電位の減衰特性を測定した実験結果を示すグラフである。図１４中の記号「◆」が実測データであり、記号「■」、「△」及びそれらを結ぶ破線は微分感度を説明するためにプロットしたものである。各破線の傾きが微分感度となる。本実施形態における露光装置３は、その光ビームの波長が６７０ｎｍであり、露光パワーが感光体ドラム１の表面で０．２３ｍＷになるように調節されている。これにより、露光量分布のピーク値での露光量、つまり、露光径Ｄｂ内での最大露光量が、感光層１Ｐの微分感度を十分に小さくする値となる。
【００６６】
図１４に示す感光体ドラム１の表面電位の減衰特性では、最大微分感度が２８［Ｖ・ｍ２／ｍＪ］であり、その１／３以下の微分感度Ｓに対応する露光量Ｅが微分感度を十分に小さくする値である。参考までに述べると、図１４の感光体ドラム１の減衰特性では、露光量分布のピーク値（ピーク露光量）の露光量Ｅが２０［ｍＪ／ｍ２］であり、これに対応する微分感度Ｓは５［Ｖ・ｍ２／ｍＪ］である。従って最大微分感度の約１／５となっている。
【００６７】
また、本実施形態においては、図１５の曲線Ｃ１で示すようにその立ち上がり部の傾きが大きく、比較的低電位でも現像しやすくすぐに飽和してしまう。図１５中の曲線Ｃ２は、比較例として示した従来の一成分現像装置におけるγ曲線である。
図１５の曲線Ｃ１に示すような急峻な立ち上がりを示す現像特性を有する現像ローラ４０２を用い、現像ローラ４０２上のトナー担持量を一定にしてベタ画像で該現像ローラ４０２上の全量のトナーを現像するのは比較的容易ではある。しかし、小径ドットを形成するには従来の感光体及び書き込みの諸条件では微分感度が十分下がらない場合は現像量の変化が生じやすい。その結果、ドット径の変動が見られるが、本実施形態では上記潜像形成条件が１／ｅ２で規定される潜像ドット径の部分で十分、微分感度が下がっているので均一なドット径及び現像濃度のドット画像を形成できる。
【００６８】
また、感光体ドラム１の寿命は、通電電荷量に依存して感度が低下することによって短くなっていくが、本実施形態では現像ポテンシャルを低減できることから初期帯電量を下げることができる。感光層の厚みとも関係あるが、本実施例の場合の通過電荷量は表４のようになる。この表４により、本実施例では通電電荷量が比較例（従来装置の条件での一例）と比較して１／１．４５に低減するので、１．４５倍寿命が向上することがわかる。また、実際の経時品質確認実験でも、表４の比較例の条件ではＡ３  ２００ｋ枚通紙で感度低下が発生するのに対し、本実施例の装置では、約３００ｋ枚で問題なかったことが確認されている。
【００６９】
【表４】
0003543749.tif 000007
【００７０】
〔実施形態２〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るプリンタについて説明する。
図１６は、本実施形態のプリンタに用いた現像装置の概略構成図である。プリンタ全体の構成及び動作並びに光書込みによる潜像形成方法については、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本実施形態で用いた現像装置は、一成分現像剤を使用し、トナー担持体としての現像ローラ４０２上にトナー層を形成し、現像ローラ４０２上のトナー層を感光体ドラム１と接触させるように搬送することにより、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する接触一成分現像を行うものである。
【００７１】
図１６において、ケーシング４０１内のトナー１０は、撹拌手段としてのアジテータ４１１の回転により攪拌され、機械的にトナー供給部材としての供給ロ−ラ４１２に供給される。供給ロ−ラ４１２は発泡ポリウレタン等で形成されていて、可撓性を有し、５０〜５００μｍの径のセルでトナ−を保持し易い構造となっている。また、硬度は１０〜３０゜（ＪＩＳ−Ａ）と比較的低く、現像ローラ４０２とも均一に当接させることができる。
【００７２】
供給ローラ４１２は現像ローラ４０２と同方向、すなわち両ローラの対向部で互いに表面が逆方向に移動するように回転駆動されている。両ローラの線速比は０．５〜１．５が最適である。また、供給ローラ４１２を、現像ローラ４０２と逆方向、すなわち両ローラの対向部で互いに表面が同方向に移動するように回転させてもよい。なお、本実施形態では現像ローラ４０２と同方向の回転で、その線速比は０．９に設定した。現像ローラ４０２に対する喰い込み量は０．５〜１．５ｍｍに設定している。これはトナ−の帯電特性、供給性に依存するので、更に広い範囲で最適条件を設定する必要がある。現像ローラ４０２に対する供給ローラ４１２の喰い込み量は、最終的には現像を駆動するモータ及びギヤヘッドの特性にも依存するので、全ての駆動系を含めた上で検討を行うことが必要である。本実施形態ではユニット有効幅が２４０ｍｍ（Ａ４縦）の場合、必要なトルクは１４．７〜２４．５Ｎ・ｃｍ（１．５〜２．５［ｋｇｆ・ｃｍ］）である。
【００７３】
トナーは前述のものと同じであり、ポリエステル、ポリオール、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色材を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添している。平均粒径の範囲は３〜１２μｍであるが、本実施形態では６μｍものを用いた。
【００７４】
現像ローラ４０２は、導電性基体（導電性部材）上にゴム材からなる表層を有し、直径が１０〜３０ｍｍで、表面を適宜あらして表面粗さＲＺを１〜４μｍとしたものである。この表面粗さの値はトナー粒径に対して１３〜８０％となり、現像ローラ４０２表面に埋没することなくトナーが搬送されるものである。ここで、ゴム材料として使用できるものとしてシリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げることができる。更に現像ローラ４０２の表面に、特に経時品質を安定化させるためにコート材料を被覆することが良好である。材料はシリコン系、テフロン（登録商標）系が特に良好で前者はトナー帯電が良好になり、後者は離型性が優れる。また導電性を得るために適宜カーボンブラック等の導電性材料を含有させる場合もある。コ−ト層の厚みは５〜５０μｍの範囲が良好で、それを超えると割れ易い等の不具合が発生しやすい。本実施形態では、現像ローラの硬度が低く、感光体の硬度が高いが、その逆でも成立する。
【００７５】
上記供給ローラ４１２上もしくは内部に存在する、所定極性（本実施形態の場合は、負極性）のトナーは、回転により接触点で互いに反対方向に回転する現像ローラ４０２と挟まれることにより、摩擦帯電効果で負の帯電電荷を得て静電気力により、また現像ローラ４０２の表面粗さによる搬送効果により現像ローラ４０２上に保持されるようになる。しかし、この時の現像ローラ４０２上のトナー層は均一ではなくかなり過剰に付着している（１〜３［ｍｇ／ｃｍ２］）。
そこで、規制ブレード４１３を現像ローラ４０２に当接させることにより、現像ローラ４０２上に均一な層厚を有するトナー薄層を形成している。規制ブレード４１３は先端が現像ローラ４０２の回転方向に対して下流側を向き、規制ブレ−ド４１３の中央部が当接する、いわゆる腹当て当接である。もちろん逆方向でも設定可能であるし、エッジ当接を実現することも可能である。材料はＳＵＳ３０４等の金属で厚さは０．１〜０．１５［ｍｍ］としているが、そのほか厚み１〜２［ｍｍ］のポリウレタンゴム等のゴム材料やシリコン樹脂等の比較的硬度の高い樹脂材料が使用可能である。金属以外でもカ−ボンンブラック等を混ぜ込む事により低抵抗化出来るので、バイアス電源を接続して現像ローラ４０２との間に電界を形成する事も可能である。
【００７６】
上記規制ブレード４１３はホルダからの自由端長として１０〜１５［ｍｍ］が好ましい。上限を越えると現像装置が大きくなってコンパクトに納めることができなくなり、下限を下まわると現像ローラ４０２表面と接触するときに振動が生じやすくなり画像上に横方向の段々ムラ等の異常画像が発生し易くなる。当接圧は０．０４９〜２．４５［Ｎ／ｃｍ］（５〜２５０［ｇｆ／ｃｍ］）の範囲が良好で、現像能力に与える影響は、上限を越えると現像ローラ４０２上のトナ−付着量が減少し且つトナ−帯電量が増加し過ぎるので、現像量が減少して画像濃度が低くなる。下限を下回ると薄層が均一に形成されずにトナ−の固まりが規制ブレード４１３を通過する事もあり、画像品質が著しく低下する。本実施形態における一実施例では、現像ローラ４０２の硬度がＪＩＳ−Ａで３０゜のものを、規制ブレード４１３は厚み０．１ｍｍのＳＵＳ板を使用し、その当接圧は６０［ｇｆ／ｃｍ］に設定した。このとき、目標の現像ローラ上のトナー付着量を得ることができた。
【００７７】
また、規制ブレード４１３の当接角度は先端が現像ローラ４０２の下流側を向く方向で現像ローラ４０２の接線に対して１０〜４５゜が良好である。規制ブレード４１３と現像ローラ４０２に挟まれたトナ−の薄層形成に不必要な分は、現像ローラ４０２から剥ぎ取られ、目標範囲である単位面積当たり０．４〜０．８［ｍｇ／ｃｍ２］の均一な厚みを持った薄層が形成される。この時のトナ−帯電は最終的に本実施例では−１０〜−３０［μＣ／ｇ］の範囲であり、感光体ドラム１上潜像と対向して現像される。
【００７８】
また、本実施形態の一成分現像装置では、感光体ドラム１の表面と現像ローラ４０２の表面の距離が２成分現像装置の場合より更に狭くなり、現像能力が高まり、更なる低電位でも現像が可能となる。そのため、図１７の「１成分」のデータに示すように、現像ポテンシャルＶＰが５０Ｖであっても十分飽和現像が可能であった。
【００７９】
また、本実施形態の一成分現像装置においては、現像領域Ａ１における感光体ドラム表面と現像ローラ表面との間に形成される現像寄与トナー存在領域のトナー層の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、感光体ドラム１の感光層１Ｐの単位面積あたりの静電容量ＣＰＣよりも大きくなるように、感光層１Ｐの材料及び厚さやトナーの材料及び層厚等を決めている。このように両静電容量間の大小関係を設定することにより、現像時のエッジ効果を低減し、細線や小径ドットの太りがなく、感光体ドラム１上の潜像を忠実に再現して均一性に優れた画像を形成することができる。
【００８０】
〔実施形態３〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１８は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。プリンタ全体の構成及び動作並びに光書込みによる潜像形成方法については、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
なお、本実施形態においても、プリンタを構成する複数の装置の一部を、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物（ユニット）として構成してもよい。例えば、図１９に示すように、感光体ドラム１と帯電装置２と現像装置４とクリーニング装置６とを、プリンタ本体に対して着脱可能に、一体構造物である画像形成プロセスユニットとして構成してもよい。
【００８１】
本実施形態のプリンタは、現像ローラにトナーを供給するトナー供給部材として磁気ブラシローラを用いた一成分現像装置を使用している点が、上記第１の実施形態に係るプリンタと異なっている。
【００８２】
図２０は、本実施形態の現像装置の概略構成図である。現像装置４のケーシング４０１の内部には、感光体ドラム１側から、トナー担持体としての現像ローラ４０２、トナー供給部材としての磁気ブラシローラ４０３、攪拌・搬送部材４０４、４０５が配設されている。ケーシング４０１内のトナー１０と磁性粒子１１とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）１２は、攪拌・搬送部材４０４、４０５で攪拌され、その一部が、磁気ブラシローラ４０３上に担持される。磁気ブラシローラ４０３上の現像剤１２は、現像剤規制部材としての規制ブレード４０６で層厚が規制された後、トナー供給領域Ａ２で現像ローラ４０２に接触する。このトナー供給領域Ａ２で磁気ブラシローラ４０３上の現像剤１２よりトナー１０のみ分離されて現像ローラ４０２に供給される。
【００８３】
本実施形態の現像装置では、アルミ素管をベースとした剛体の感光体ドラム１を用いているので、現像ローラ４０２はゴム材料が良好で、硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好である。また、現像ローラ４０２の直径は１０〜３０ｍｍが好適である。本実施形態では直径１６ｍｍのものを用いた。また、現像ローラ４０２の表面は適宜あらして粗さＲｚ（十点平均粗さ）を１〜４μｍとした。この表面粗さＲｚの範囲は、トナー１０の体積平均粒径に対して１３〜８０％となり、現像ローラ４０２の表面に埋没することなくトナー１０が搬送される範囲である。ここで、現像ローラ４０２のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げることができる。また、いわゆるベルト感光体を使用した場合には現像ローラ４０２の硬度は低くする必要がないので、金属ローラ等も使用可能である。また、上記現像ローラ４０２の表面には、経時品質を安定化させるために適宜コ−ト材料を被覆することが有好である。また、本実施形態における現像ローラ４０２の機能はトナーを担持するためだけのものであり、従来の一成分現像装置のようにトナー１０と現像ローラ４０２との摩擦帯電によるトナー１０への帯電電荷付与の必要がないために、現像ローラ４０２は電気抵抗、表面性、硬度と寸法精度を満たせば良く、材料の選択幅は格段に増えることとなる。
【００８４】
上記現像ローラ４０２の表層コート材料は、帯電がトナー１０と逆極性でも良いし、トナーを所望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また後者の表層コート材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更に均一に現像ローラ４０２にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０３〜１０８Ω・ｃｍに設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用するベース層の体積抵抗率は１０３〜１０５Ω・ｃｍなので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
【００８５】
上記現像ローラ４０２の表面部の体積抵抗率は、図２１（ａ）及び（ｂ）に示す方法で測定したものである。まず、測定対象の現像ローラ４０２を、接地された導電性のベース板３００上にセットし、現像ローラ４０２の芯金（回転軸）４０２ａの両端にそれぞれにＦ＝４．９Ｎ（＝５００ｇｆ）の荷重をかけ、全体でＦ＝９．８Ｎ（１ｋｇｆ）の荷重をかける。これにより、図２１（ｂ）に示すようにベース板３００との間にニップＷを形成する。現像ローラ４０２の芯金４０２ａには、電流計３０１を介して直流電源３０２を接続する。そして、直流電圧Ｖ（＝１Ｖ）を印加し、そのときの電流値Ｉ［Ａ］を読み取る。この印加電圧値Ｖ［Ｖ］及び電流値Ｉ［Ａ］の測定値と、各種寸法Ｌ１［ｃｍ］、Ｌ２［ｃｍ］及びＷ［ｃｍ］の測定値とを用いて、次式により現像ローラ４０２の弾性層４０２ｂの体積抵抗率ρｖを求める。
【００８６】
【数５】
ρｖ＝（Ｖ／Ｉ）・（Ｌ１×Ｗ）／Ｌ２
【００８７】
また、上記現像ローラ４０２のコ−ト層の厚みは５〜５０μｍの範囲が良好で、５０μｍを越えるコート層の硬度とベース層の硬度差が大きい場合で応力が発生した時にひび割れ等の不具合が生じやすくなる。また５μｍを下回ると表面磨耗が進むとベース層の露出が発生してトナーが付着しやすくなる。
【００８８】
上記現像剤１２を構成するトナー１０は、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。添加剤の粒径は通常０．１〜１．５μｍの範囲である。色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。トナー１０は更に場合によってはワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。
トナー１０の体積平均粒径は３〜１２μｍの範囲が好適である。本実施形態で用いたトナー７の体積平均粒径は７μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
また、本実施形態では、帯電極性が負極性のトナー１０を使用しているが、感光体ドラム１の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性のトナーを使用してもよい。
【００８９】
上記磁性粒子１１は金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子１１の粒径は２０〜５０μｍの範囲が好適である。また、磁性粒子１１の抵抗は、ダイナミック抵抗ＤＲで１０４〜１０８Ωの範囲が好適である。
【００９０】
上記磁気ブラシローラ４０３は、複数の磁極を有する磁石部材４０７を内蔵した非磁性の回転可能なスリーブ４０８で構成されている。磁石部材４０７は固定配置され、現像剤１２がスリーブ４０８上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。本実施形態で用いたスリーブ４０８は、直径がφ１８ｍｍであり、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１０〜２０μｍの範囲に入るようにサンドブラスト処理されている。
【００９１】
磁気ブラシローラ４０３に内蔵された磁石部材４０７は、規制ブレード４０６による規制箇所から磁気ブラシローラ４０３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）、Ｓ極（Ｓ３）の５つの磁極を有する。なお、磁石部材４０７の磁極の配置は、図２０の構成に限定されるものではなく、磁気ブラシローラ４０３の周囲の規制ブレード４０６等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。例えば図２２に示すように、規制ブレード４０６による規制箇所から磁気ブラシローラ４０３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）の４つの磁極を配置してもよい。また、図２０の現像装置の例では磁石部材４０７を固定配置しスリーブ４０８を回転駆動するように構成したが、スリーブ４０８を固定配置しその内側のローラ状の磁石部材を回転させるように構成してもよい。
【００９２】
上記磁石部材４０７の磁力により、スリーブ４０８上にトナー１０及び磁性粒子１１からなる現像剤１３がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシローラ４０３上の磁気ブラシ中のトナー１０は、磁性粒子１１と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気ブラシローラ４０３上のトナーの帯電量としては、−１０〜−４０［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。
【００９３】
上記現像ローラ４０２は、磁気ブラシローラ４０３内の磁極Ｎ２に隣接するトナー供給領域Ａ２で磁気ブラシローラ４上の磁気ブラシと接触するようにして対向するとともに、現像領域Ａ１で感光体ドラム１に対向するように配設されている。
また、本実施形態では規制ブレード４０６と磁気ブラシローラ４０３の間の最近接部における間隔が５００μｍに設定され、また規制ブレード４０６に対向した磁石部材４０７の磁極Ｎ１を、規制ブレード４０６との対向位置よりも磁気ブラシローラ４０３の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシング４０１内における現像剤１２の循環流を容易に形成することができる。
【００９４】
上記規制ブレード４０６は、磁気ブラシローラ４０３との対向部で磁気ブラシローラ４上に形成された現像剤１２の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるようにするとともに、現像剤１２中のトナー１０と磁性粒子１１との摩擦帯電を促進させている。
【００９５】
また、現像ローラ４０２及び磁気ブラシローラ４０３はそれぞれ、図示しない回転駆動装置により図２０の矢印ｂ方向及びｃ方向に回転駆動され、トナー供給領域Ａ２では両ローラの表面が互いに逆方向に移動するようになっている。本実施形態では、感光体ドラム１の線速２００ｍｍ／ｓに対し、現像ローラ４０２を線速３００ｍｍ／ｓで回転駆動している。
また、トナー供給領域Ａ２における現像ローラ４０２と磁気ブラシローラ４０３のスリーブとのギャップは０．６ｍｍに設定した。
【００９６】
また、現像ローラ４０２の軸部には、現像領域Ａ１に現像電界を形成するための現像バイアスＶｂを印加する電源４０９が接続されている。また、磁気ブラシローラ４０３のスリーブ４０８には、トナー供給領域Ａ２にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアスＶｓｕｐを印加する電源４１０が接続されている。
【００９７】
上記構成の現像装置４において、ケーシング４０１内に収容された現像剤１２は、トナー１０と磁性粒子１１が混合されたものであり、攪拌・搬送部材４０４，４０５や磁気ブラシローラ４０３のスリーブ４０８の回転力、磁石部材４０７の磁力によって攪拌され、そのときに、トナー１０に磁性粒子１１との摩擦帯電により電荷が付与される。
一方、磁気ブラシローラ４０３上に担持された現像剤１２は規制ブレード４０６によって規制され、現像剤１２の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等により、現像ローラ４０２に転移し、残りはケーシング４０１内に戻される。
上記トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて現像ローラ４０２に転移し、薄層状のトナー１０が担持される。そして、現像ローラ４０２上に担持された薄層状のトナー１０は、該ローラ４０２の回転により現像領域Ａ１に搬送される。そして、上記現像バイアスで形成された現像電界により、感光体ドラム１上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像される。
【００９８】
ここで、現像ローラ４０２に供給される磁気ブラシローラ４０３上のトナーの帯電量と、現像ローラ４０２に薄層状に担持されたトナーの帯電量を、従来の一成分現像装置と比較して説明する。
表５は、本実施形態の現像装置及び従来の一成分現像装置で同じトナーを使用し、現像ローラに供給される直前の磁気ブラシローラ４０３又は従来のトナー供給ローラ上のトナーの帯電量と、現像ローラ４０２に薄層状に担持されたトナーの帯電量とを測定した実験結果を示している。地汚れのランクは、前述のΔＩＤの測定値に基づいて設定されたものである。例えば、ΔＩＤが０．０８〜０．０４の範囲内にあるときをランク「３」としている。
【００９９】
【表５】
0003543749.tif 000008
【０１００】
従来の一成分現像装置においては、現像ローラ上の担持量は１〜３［ｍｇ／ｃｍ２］とかなり多い。これを薄層化ブレードで一部掻き取るがかなり広範な帯電量のトナーが通過せざるを得ないと考える。したがって、表３に示すように実際に薄層形成時のトナー帯電量は平均で−１２［μＣ／ｇ］まで上がっているが、画像を確認すると地汚れランクは「３」と平均的であった。
一方、本実施形態の現像装置では、現像時の現像ローラ４０２上のトナー帯電量は平均で−１２［μＣ／ｇ］と従来の一成分現像装置と同じであるが、地汚れのランクは「５」であり、画像特性が優れていることが分かった。
【０１０１】
また、本実施形態の現像装置において、現像ローラ４０２上のトナーの粒径及び帯電量分布と画像品質との間に、以下に示すような関係があることがわかった。トナーの粒径及び帯電量分布の測定には、Ｅ−ＳＰＡＲＴ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ（ホソカワミクロン株式会社製の分析装置であり、以下、「Ｅ−ＳＰＡＲＴ分析装置」という。）を使用した。このＥ−ＳＰＡＲＴ分析装置は、二重ビーム周波数偏移型レーザードップラー速度計と静電界中で粒子の動きを摂動させる弾性波とを用いた方法を採用し、現像ローラ４０２上のトナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。本確認実験では３０００個のトナーをサンプリングして分布の相違を見た。
【０１０２】
ここで、各トナーにおいて電荷がトナー全体にわたって均一に存在するならば、トナー帯電量はトナー粒径の３乗に比例するが、実際にはトナー粒径そのものに比例している。このようにトナー帯電量とトナー粒径とが比例関係にあるため、本確認実験では、主としてトナーの帯電量ｑを粒径ｄで除した値、すなわちトナー粒径の影響をなくした（ｑ／ｄ）の値についてトナーの個数分布を測定した。
【０１０３】
図２３は、上記Ｅ−ＳＰＡＲＴ分析装置で測定した現像ローラ４０２上のトナー帯電量分布の測定結果である。図２３中の記号「◆」は本実施形態の現像装置における測定データである。また、記号「□」は、磁気ブラシローラをトナー供給部材として用いない従来の一成分現像装置における比較例として測定した測定データである。図２３からわかるように、本実施形態の現像装置の現像ローラ４０２に担持されているトナー１０の帯電量分布プロファイルは、従来の一成分現像装置よりもシャープになっている。
【０１０４】
上記帯電量分布プロファイルのシャープさに関する指標は、一般には半値幅で表され、その値が小さい方がシャープであると考えられる。一般にトナーの帯電量分布プロファイルがシャープであると、同じような帯電量ｑ／ｄを有するトナーが多く存在することとなり、そのトナーの現像能力が同じであることから均一な現像が達成できる。反対に、トナーの帯電量分布プロファイルがブロードとなると、トナー帯電量の範囲が広がり現像能力の範囲も広がることから現像量の変動が生じてしまう。
【０１０５】
図２３の実験結果を詳細に見ると、従来の一成分現像装置におけるトナー帯電量ｑ／ｄの分布範囲は、本実施形態の現像装置によるものと比べて、両曲線が交わった点Ｐ１、Ｐ２よりも外側のｑ／ｄの範囲で、その個数が多い。図２３の向かって左側、すなわちｑ／ｄの絶対値が大きい値の範囲では電荷量が大きく現像しようとする力は大きいが、現像の進行による現像電界の減衰で、現像ローラに担持する量の多くを現像できなくなる。その結果、一部が現像ローラに残留することとなる。また図２３の向かって右側、すなわちｑ／ｄの絶対値が小さい範囲では、感光体の電荷量に依存する形になるので現像量が増加する場合がある。また、低帯電もしくは逆帯電トナーが存在して地肌部で地汚れが発生し易い。
【０１０６】
また、本実施形態の現像装置のようにトナー帯電量ｑ／ｄの広がった部分の個数比は、ピーク値のチャンネルの個数に対して両隣のチャンネルの度数（個数）で５０％以下が最適である。このように本実施形態の現像装置では、トナー帯電量ｑ／ｄ分布がシャープなので、現像が均一に行われ、高品位の画像が形成できる。ちなみにトナー帯電量ｑ／ｄのピークを持つチャンネルに対してその両隣のチャンネル（間隔は１［ｆＣ／１０μｍ］）における度数（個数）の比率を比較（大・小のチャンネルは平均化する）すると、従来の一成分現像装置では７８％に対して、本実施形態の現像装置では３５％であった。
【０１０７】
以上のように、本実施形態によれば、磁気ブラシローラ４０３上の磁気ブラシ（二成分現像剤）から帯電済みのトナーのみを現像ローラ４０２上に供給し担持させることができる。したがって、現像ローラ４０２上のトナーを薄層化ブレードなどの接触部材で摩擦帯電する必要がなく、現像ローラ４０２上のトナーフィルミングや、現像ローラ及び接触部材の摩耗による現像特性の経時的な変化などの問題がなくなる。
【０１０８】
また、現像ローラ４０２上のトナーの帯電量分布と、磁気ブラシローラ上のトナーの帯電量分布とを異ならせている。このため、磁気ブラシローラ４０３上の摩擦帯電特性に制約等があって磁気ブラシローラ４０３上のトナーの帯電量分布が所望の分布でない場合でも、現像ローラ４０２上には所望の帯電量分布からなるトナーを担持することができる。したがって、地汚れや画像濃度不足（ドット抜け）のない高品質のトナー像を得ることができる。また、地汚れ防止により感光体１上の残留トナーの量が少なくなるので、感光体表面をクリーニングするクリーニング装置６の小型化を図ることができる。
【０１０９】
また、現像ローラ４０２上に担持したトナーの帯電量にバラツキが少なく安定した帯電量分布を得ることができるので、特に２値プロセスで画像を形成する場合において安定した飽和現像が可能となる。したがって、地汚れや画像濃度不足（ドット抜け）に起因するザラツキがない画像を安定して形成することができる。
【０１１０】
更に、本実施形態の一成分現像装置においては、現像領域Ａ１における感光体ドラム表面と現像ローラ表面との間に形成される現像寄与トナー存在領域（トナー層）の単位面積あたりの静電容量ＣＴＬが、感光体ドラム１の感光層１Ｐの単位面積あたりの静電容量ＣＰＣよりも大きくなるように、感光層１Ｐの材料及び厚さやトナーの材料及び層厚等を決めている。このように両静電容量間の大小関係を設定することにより、現像時のエッジ効果を低減し、細線や小径ドットの太りがなく、感光体ドラム１上の潜像を忠実に再現して均一性に優れた画像を形成することができる。
【０１１１】
特に、本実施形態にように、弾性層４０２ｂを有する現像ローラ４０２を用いた場合は、現像領域Ａ１における弾性層４０２ｂの誘電厚みと、現像ローラと感光体ドラムとの間のトナー層の誘電厚みとの和が、感光層の誘電厚みの３倍以下になるように構成するのが好ましい。この感光層１Ｐ、現像ローラ４０２の弾性層４０２ｂ、及びトナー層の誘電厚みの効果を明らかにするため、各誘電厚みを変えて画像形成を行ったところ、表６のような結果が得られた。
【０１１２】
【表６】
0003543749.tif 000009
【０１１３】
表６中の実験Ｎｏ．３は、上記で説明した条件である。それに対して、感光層１Ｐの膜厚を１５μｍ（Ｎｏ．１）、２０μｍ（Ｎｏ．２）にすると、エッジ部の強調が目立ち、ライン幅が太くなる傾向があった。Ｎｏ．２において現像ローラの誘電率を上げる（Ｎｏ．４）、または現像ローラ４０２のゴム層を厚くする（Ｎｏ．５）と、エッジ部の改善が確認された。まとめると、現像ローラの弾性層とトナー層の誘電厚みの和が感光層１Ｐの誘電厚みの３倍を下回ると、エッジ部の強調がより少ない、均一な画像が得られることが明らかになった。ライン画像の周囲でトナーのチリが目立って、ラインのシャープ性が損なわれ、解像力が低下した。またラインが太くなる現象も確認された。
【０１１４】
なお、上記各実施形態では、感光体ドラム１上に反転現像用の静電潜像を形成し、現像装置により該静電潜像を反転現像する場合について説明したが、本発明は、感光体ドラム１上に正規現像用の静電潜像を形成し、該静電潜像を正規現像する場合にも適用することができる。
【０１１５】
また、上記各実施形態では、感光体ドラム上に形成したトナー像を転写紙に直接転写する場合について説明したが、本発明は、感光体ドラム上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その後、該中間転写体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置及びそれに用いる現像装置にも適用できるものである。
例えば、一つの感光体ドラム上に各色ごとのトナー像を順次形成し、感光体ドラム上の各色トナー像を一次転写装置で中間転写体としての中間転写ベルトに重ね合わせて転写し、中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用することができる。
また例えば、中間転写体としての中間転写ベルトの直線状の移動経路部分に沿って感光体ドラムを含む画像形成ユニットを複数組並べて配置し、各画像形成ユニットの感光体ドラム上に互いに異なる色のトナー像を形成し、各感光体ドラム上のトナー像を一次転写装置で該中間転写ベルト上に重ね合わせて転写し、中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するタンデム型のカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用することができる。
【０１１６】
また、上記各実施形態では、プリンタ及びそれに用いる現像装置の場合について説明したが、本発明は、複写機やＦＡＸなど他の画像形成装置及びそれに用いる現像装置にも適用できるものである。
【０１１７】
【発明の効果】
請求項１乃至１１の発明によれば、潜像担持体の感光体層上に形成された潜像のトナー付着部の周辺におけるトナーを感光層側に引き付ける向きの縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱めることができるので、細線や小径ドットの太りがなく、潜像担持体上の潜像を忠実に再現して均一性に優れた画像形成が可能となるという優れた効果がある。
【０１１８】
特に、請求項２の発明によれば、二成分現像装置の場合に、上記縁端電界の強度をエッジ効果を視認できない程度まで低減することができるという優れた効果がある。
【０１１９】
特に、請求項３の発明によれば、現像領域に所定強度の現像電界を形成するための現像ポテンシャルの大きさを低減することができるので、感光層の帯電電位を低く抑えた低電位現像が可能となり、感光層の静電疲労及び地汚れの発生を抑制することができるという優れた効果がある。
【０１２０】
特に、請求項４の発明によれば、一成分現像装置の場合に、上記縁端電界の強度をエッジ効果を視認できない程度まで低減することができるという優れた効果がある。
【０１２１】
特に、請求項５の発明によれば、トナー担持体が導電性部材上に誘電体からなる表層を有する場合に、上記縁端電界の強度を、確実に、エッジ効果を視認できない程度まで弱めることができるという優れた効果がある。
【０１２２】
特に、請求項６の発明によれば、トナー担持体上に帯電量のばらつきが小さいトナーを担持することができるとともに、低帯電トナー及び逆帯電トナーを低減して地汚れの発生を抑制することができるという優れた効果がある。
【０１２３】
特に、請求項７の発明によれば、潜像担持体の感光層の長寿命化を図ることができるという優れた効果がある。
【０１２４】
特に、請求項８の発明によれば、ライン画像とベタ画像の濃度差を小さくし、潜像をより忠実に再現することができるという優れた効果がある。
【０１２５】
特に、請求項９の発明によれば、現像装置が反転現像方式を採用したものである場合に、上記縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱めることができるという優れた効果がある。
【０１２６】
特に、請求項１０の発明によれば、現像装置が正規現像方式を採用したものである場合に、上記縁端電界の強度を、エッジ効果を視認できない程度まで弱め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】本発明の第１の実施形態に係るプリンタの現像領域におけるトナー及び磁性粒子の様子を示す説明図。
【図２】同プリンタの概略構成図。
【図３】同プリンタに用いることができるプロセスユニットの部分斜視図。
【図４】同プリンタの現像装置の概略構成図。
【図５】磁性粒子のダイナミック抵抗ＤＲの測定装置の説明図。
【図６】ライン画像及びベタ画像に対する現像ガンマ特性のグラフ。
【図７】比較例におけるライン画像及びベタ画像に対する現像ガンマ特性のグラフ。
【図８】ベタ画像のエッジ近傍における画像濃度の変化を示すグラフ。
【図９】シミュレーションに用いたモデルの説明図。
【図１０】シミュレーションによるライン画像の空間周波数と電界強度との関係を示すグラフ。
【図１１】本実施例及び比較例における現像ガンマ特性のグラフ。
【図１２】感光体ドラムの感光層の断面図。
【図１３】感光体ドラム表面上での露光量分布の説明図。
【図１４】露光量と感光体の表面電位との関係を示すグラフ。
【図１５】現像ガンマ特性（現像ポテンシャルに対する現像量）の説明図。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係るプリンタに用いた現像装置の概略構成図。
【図１７】同プリンタにおける現像ガンマ特性のグラフ。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図１９】同プリンタに用いることができるプロセスユニットの部分斜視図。
【図２０】同プリンタに用いた現像装置の概略構成図。
【図２１】（ａ）及び（ｂ）は、現像ローラの表層の体積抵抗率測定システムの説明図。
【図２２】変形例に係る現像装置の概略構成図。
【図２３】現像ローラ上のトナー帯電量分布の測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１      感光体ドラム
１Ｂ    感光体ドラムの導電性基体
１Ｐ    感光体ドラムの感光層
２      帯電装置
３      露光装置
４      現像装置
５      転写装置
６      クリーニング装置
１０    トナー
１１    磁性粒子
１２    二成分現像剤
２０    転写紙
５０    画像形成プロセスユニット
４０１  ケーシング
４０２、４２０  現像ローラ
４０２ａ  現像ローラの芯金（導電性基体）
４０２ｂ  現像ローラの弾性層
４０３  磁気ブラシローラ
４０９  電源（現像バイアス用）
４１０  電源（トナー供給バイアス用）
Ａ１    現像領域
Ａ２    トナー供給領域
【図１】
0003543749.tif 000010
【図２】
0003543749.tif 000011
【図３】
0003543749.tif 000012
【図４】
0003543749.tif 000013
【図５】
0003543749.tif 000014
【図６】
0003543749.tif 000015
【図７】
0003543749.tif 000016
【図８】
0003543749.tif 000017
【図９】
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【図１０】
0003543749.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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