(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収納する容器と、表面に散在する誘電体部を有し、前記トナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体上の前記トナーの層厚を規制する規制部と、を備える現像装置において、
前記誘電体部が、帯電系列上で前記規制部よりも前記トナーの正規帯電極性と同極性側に位置することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記トナー担持体は、表面に凸部を有し、
前記誘電体部は前記凸部に存在することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー担持体の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓと前記トナーの平均粒径ｒとが、ｒ≦Ｒｚｊｉｓを満たすことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー担持体の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓと前記トナーの平均粒径ｒとが、Ｒｚｊｉｓ≦３ｒを満たすことを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
【請求項５】
更に、前記トナーの表面に外添され、帯電系列上で前記誘電体部よりも前記トナーの正規帯電極性と逆極性側に位置する外添剤を有し、
前記誘電体部は前記外添剤により前記トナーの正規帯電極性と同極性に帯電されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
更に、前記トナーの表面に外添され、帯電系列上で前記誘電体部よりも前記トナーの正規帯電極性と逆極性側に位置する外添剤を有し、
前記トナーと前記誘電体部の仕事関数差が前記誘電体部と前記外添剤の仕事関数差より小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
前記トナーと前記規制部の仕事関数差が前記規制部と前記外添剤の仕事関数差より大きいことを特徴とする請求項６に現像装置。
【請求項８】
前記規制部の先端に、前記トナーを前記規制部と前記トナー担持体との対向領域の外へ案内する案内部を有し、
該案内部は、帯電系列上で前記誘電体部よりも前記トナーの正規帯電極性と逆極性側に位置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記トナー担持体は、前記誘電体部に隣接する導電体部を表面に有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記トナー担持体の表面は、下記式（Ａ）および（Ｂ）からなるポリエステル共重合樹脂を含むドメイン相と、下記式（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）を含むポリエステルメラミン樹脂のマトリックス相とからなる海島型の相分離構造を有し、
前記マトリックス相には導電性微粒子が偏在しており、
前記ドメイン相が前記誘電体部として機能し、前記マトリックス相が前記導電体部として機能することを特徴とする請求項９に記載の現像装置。
【化１】
0005989081.tif 000008
（式（Ｂ）中、Ｒ１は炭素数２以上９以下の直鎖アルキレン基、もしくは炭素数６以上９以下の分岐鎖状アルキレン基であり、Ｒ２は炭素数２以上８以下の直鎖アルキレン基である）
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置と、静電潜像を担持する像担持体と、を有し、画像形成装置本体に対し着脱可能に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置と、静電潜像を担持する像担持体と、を有し、記録媒体に画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプロセスカートリッジを備え、記録媒体に画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
トナーを収納する容器と、表面に散在する誘電体部を有し、前記トナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体上の前記トナーの層厚を規制する規制部と、を備える現像装置と、
前記規制部の電位から前記誘電体部の電位を減じた電位差が前記トナーの正規帯電極性と逆極性となるように、前記規制部に電圧を印加する電圧印加装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記トナー担持体は、表面に凸部を有し、
前記誘電体部は前記凸部に存在することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記トナー担持体の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓと前記トナーの平均粒径ｒとが、ｒ≦Ｒｚｊｉｓを満たすことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記トナー担持体の表面の十点平均粗さＲｚｊｉｓと前記トナーの平均粒径ｒとが、Ｒｚｊｉｓ≦３ｒを満たすことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
更に、前記トナーの表面に外添され、帯電系列上で前記誘電体部よりも前記トナーの正規帯電極性と逆極性側に位置する外添剤を有し、
前記誘電体部は前記外添剤により前記トナーの正規帯電極性と同極性に帯電されることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
更に、前記トナーの表面に外添され、帯電系列上で前記誘電体部よりも前記トナーの正規帯電極性と逆極性側に位置する外添剤を有し、
前記トナーと前記誘電体部の仕事関数差が前記誘電体部と前記外添剤の仕事関数差より小さいことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記トナーと前記規制部の仕事関数差が前記規制部と前記外添剤の仕事関数差より大きいことを特徴とする請求項１９に画像形成装置。
【請求項２１】
前記規制部の先端に、前記トナーを規制部と前記トナー担持体との対向領域の外へ案内する案内部を有し、
該案内部は、帯電系列上で前記誘電体部よりも前記トナーの正規帯電極性と逆極性側に位置することを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記トナー担持体は、前記誘電体部に隣接する導電体部を表面に有することを特徴とする請求項１４〜２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２３】
前記電圧印加装置は、前記規制部の電位から前記導電体部の電位を減じた電位差が前記トナーの正規帯電極性と逆極性となるように、前記規制部に電圧を印加することを特徴とする請求項２２に記載の画像形成装置。
【請求項２４】
前記トナー担持体の表面は、下記式（Ａ）および（Ｂ）からなるポリエステル共重合樹脂を含むドメイン相と、下記式（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）を含むポリエステルメラミン樹脂のマトリックス相とからなる海島型の相分離構造を有し、
前記マトリックス相には導電性微粒子が偏在しており、
前記ドメイン相が前記誘電体部として機能し、前記マトリックス相が前記導電体部として機能することを特徴とする請求項２２又は２３に記載の画像形成装置。
【化２】
0005989081.tif 000009
（式（Ｂ）中、Ｒ１は炭素数２以上９以下の直鎖アルキレン基、もしくは炭素数６以上９以下の分岐鎖状アルキレン基であり、Ｒ２は炭素数２以上８以下の直鎖アルキレン基である）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置において、画像形成の履歴が残像として後の画像形成に現れる、所謂ゴーストという現象が知られている。ゴーストは、例えば濃度の高いベタ画像形成後にハーフトーン画像を形成すると、ハーフトーン画像上にベタ画像の跡が現れやすい。また、濃度の高い所謂ベタ画像を形成する際に、画像後端の濃度が低下してしまう現象が知られている。【０００３】
このようなゴーストの発生やベタ画像後端の濃度低下を抑制するために、従来の現像装置では、現像ローラ（トナー担持体）に対して接触してトナーの供給および剥ぎ取りを行う供給ローラ（トナー供給部材）を設ける構成が一般的に採用されている。すなわち、現像ローラ上に残る画像形成の履歴を供給ローラの剥ぎ取り作用により消去することで、ゴーストを抑制することができる。また、供給ローラにより現像ローラへ新たなトナーを供給することで、ベタ画像後端の濃度低下を抑制することができる。【０００４】
これに対し、現像装置の小型化及び低コスト化のため、上記の供給ローラを省いた現像装置が提案されている。【０００５】
特許文献１、２では、トナー担持体として、その表面に誘電体部を散在させた構成を採用し、供給ローラを省いた現像装置が提案されている。即ち、トナー担持体表面の誘電体部を、トナー層厚規制部（規制部）が直接、又はトナーを介して摺擦することにより、誘電体部を帯電し、誘電体部とその周りとの間に微小閉電界を形成する。トナー担持体表面へ搬送されたトナーは、微小閉電界によるグラディエント力を受けて、トナー担持体表面に吸引され担持される。特許文献１、２においては、トナー担持体上のトナーの帯電量を安定化することを目的として、誘電体部が帯電系列上で規制部よりもトナーの正規帯電極性（静電潜像を現像するための帯電極性）と逆極性側に位置するような構成にすべきことが記載されている。例えばトナーの帯電極性が負極性の場合には、帯電系列上で（−）トナー＜規制部＜誘電体部（＋）、となるような構成にすべきことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特登録０３２７２０５６号公報
【特許文献２】特登録０３１６２２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術のように誘電体部が帯電系列上で規制部よりもトナーの正規帯電極性と逆極性側に位置するような構成を採用すると、前述のゴーストが発生しやすくなることが本発明者の検討により明らかとなった。上記の従来技術の構成では、トナーが誘電体部に対して静電的に強く付着するためトナー層厚の規制が難しく、現像ローラ上に残る画像形成の履歴を十分に消去できない傾向がある。【０００８】
従って本発明の目的は、トナー担持体に接触してトナーの供給および剥ぎ取りを行うトナー供給部材を省いた現像装置において、ベタ画像後端の濃度低下を抑制し、且つゴーストの発生をも抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本出願に係る第一の発明は、トナーを収納する容器と、表面に散在する誘電体部を有し、前記トナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体上の前記トナーの層厚を規制する規制部と、を備える現像装置において、前記誘電体部が、帯電系列上で前記規制部よりも前記トナーの正規帯電極性と同極性側に位置することを特徴とする現像装置である。【００１０】
上記目的を達成するため、本出願に係る第二の発明は、トナーを収納する容器と、表面に散在する誘電体部を有し、前記トナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体上の前記トナーの層厚を規制する規制部と、を備える現像装置と、前記規制部の電位から前記誘電体部の電位を減じた電位差が前記トナーの正規帯電極性と逆極性となるように、前記規制部に電圧を印加する電圧印加装置と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、トナー担持体に接触してトナーの供給および剥ぎ取りを行うトナー供給部材を省いた現像装置において、ベタ画像後端の濃度低下とゴーストの発生とを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略構成図
【図２】実施例１に係る現像装置等の概略構成図
【図３】実施例１に係る現像ローラの層構成、平面図、断面図
【図４】実施例１に係る現像システムの説明図
【図５】実施例１に係る現像システムの説明図
【図６】実施例１に係るトナー付着メカニズムの説明図
【図７】実施例１に係るトナー層規制メカニズムの説明図
【図８】実施例１に係る導電体部３２、誘電体部３１、帯電層４１の電位模式図
【図９】実施例１に係るその他の規制方法説明図
【図１０】実施例１に係るその他の現像ローラの構成を示す平面図、断面図
【図１１】実施例１に係るその他の現像装置等の概略構成図
【図１２】実施例１に係るローレット加工型現像ローラの平面図、断面図
【図１３】実施例２に係る表面に凹凸を有す現像ローラの層構成、平面図、断面図
【図１４】実施例２に係る現像システムの説明図
【図１５】実施例２に係るトナー付着メカニズムの説明図
【図１６】実施例２に係るトナー層規制メカニズムの説明図
【図１７】実施例３に係る現像システムの説明図
【図１８】実施例３に係るトナー付着メカニズムの説明図
【図１９】実施例３に係る導電体部３２、誘電体部３１、帯電層４１の電位模式図
【図２０】実施例４に係る現像装置等の概略構成図
【図２１】実施例４に係る導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４ｂの電位模式図
【図２２】実施例５に係る導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４ｂの電位模式図
【図２３】実施例５に係る導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４ｂの電位模式図
【図２４】実施例６に係る導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４ｂの電位模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。以下に説明する実施例は、例示的に本発明を説明するものであって、以下に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれに限定するものではない。
【実施例１】
【００１４】
＜画像形成装置＞
本実施例の画像形成装置１００の概略構成を図１に示す。本実施例の画像形成装置１００は、主な構成として、感光ドラム１、現像装置２、クリーニング装置８、帯電ローラ７、露光装置９１、転写ローラ９３、定着器９４等を有する。感光ドラム１、現像装置２、クリーニング装置８、帯電ローラ７は、プロセスカートリッジＰとして一体化されており、画像形成装置本体（画像形成装置１００のうち、プロセスカートリッジＰを除いた部分）に対して着脱可能に構成されている。現像装置２は負の正規帯電極性（静電潜像を現像するための帯電極性。本実施例では負極性の静電潜像を反転現像するので、トナーの正規帯電極性は負である。）をもつトナーを内包している。【００１５】
露光装置９１から発信されたレーザービームが反射ミラー９２を介して感光ドラム１上の露光位置Ａに達するように、露光装置９１、反射ミラー９２は配置されている。感光ドラム１の下部には、転写ローラ９３が配置されている。転写後の転写材Ｓは定着器９４に送られる。転写位置に対して感光ドラムの移動方向下流にはクリーニング装置８が設置されている。付属のブレードが感光ドラム１上のトナーを掻き落とせるように接触配置されている。【００１６】
画像形成装置の画像形成動作について説明する。コントローラ部７０が所定の制御プログラムや参照テーブルに従って以下の画像形成動作を統括的に制御する。まず、矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃで回転している感光ドラム１の表面上を、帯電ローラ７で所定電位に帯電する。露光位置Ａにおいて、画像信号に応じて露光装置９１から発信されたレーザービームにより、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像位置Ｃにおいて現像装置２で現像し、トナー像を形成する。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写位置Ｂにて転写材Ｓに転写される。トナー像を転写された記録媒体としての転写材Ｓは定着器９４に送られる。定着器９４は転写材Ｓ上のトナー像を加圧及び加熱して転写材Ｓに定着し、最終画像とする。【００１７】
次に、本実施例の現像装置の構成について説明する。
図２は、本実施例に係る現像装置２等の概略構成図である。像担持体としての感光体ドラム１は外径２４ｍｍであり、周速１５０ｍｍ／ｓｅｃで、矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光体ドラム１の左側に現像装置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、周知の帯電手段、露光手段、転写手段、クリーニング手段、定着装置（いずれも不図示）等が配設されている。【００１８】
本実施例の現像装置２は、図２に示すように、現像容器６、現像ローラ３、規制ブレード４を備える。現像容器６は、非磁性一成分系現像剤であるトナー５を収納する。トナー担持体としての現像ローラ３は外径１２ｍｍであり、周速１８０ｍｍ／ｓｅｃで矢印Ｒ２方向に回転駆動される。本実施例では、現像ローラ３は感光ドラム１表面に接触配置している。また、規制ブレード４は、現像ローラ上のトナーの層厚を規制する規制部として機能する。また、規制ブレード４は、帯電層４１を備え、現像ローラ３上の誘電体部にトナー５を介して所定の電荷を付与する電荷付与手段、及びトナー５に所定の電荷を付与するトナー帯電手段としての機能を有している。【００１９】
本発明は現像ローラ３に当接するトナー供給部材を省いた構成であり、現像ローラ３表面に多層のトナーを担持するため、前述のグラディエント力を利用している。そのため現像ローラ３表面に誘電体部と導電体部を設け、規制ブレード４がトナーを介して摺擦することにより、誘電体部を帯電し、導電体部との隣接部上に微小閉電界を形成する。現像ローラ３表面へ搬送されたトナーは、微小閉電界によるグラディエント力を受けて、現像剤担持体表面に吸引され担持される。【００２０】
本実施例における現像ローラ３の表面は、電荷を保持できる誘電体部と、誘電体部に隣接する導電体部とが微小面積で混在露出するように構成されている。具体的には、図３（ａ）に示すように軸芯体３０ａの外周上に、導電性ゴム材料からなる弾性層３０ｂと、表面層３０ｃとを有して現像ローラ３が構成される。現像ローラ３は、弾性層３０ｂ上に、誘電体粒子を分散した導電性樹脂材料からなる表面層３０ｃを例えばコーティング等で形成して、その表面を研磨して作製することができる。現像ローラ３の平面図を図３（ｂ）、断面図を図３（ｃ）に示す。誘電体部３１を所定の方法にて帯電することにより、図３（ｃ）の電気力線Ｅで示すように微小閉電界（マイクロフィールド）が形成される。【００２１】
誘電体部３１の大きさは、外径が５〜５００μｍ程度にすることが望ましい。これは、表面に電荷を保持し、画像ムラを抑制するために最適な値である。外径＞５μｍである場合には、誘電体部３１表面に十分な電荷を保持し、十分な微小閉電界を形成することができる。また、外径＜５００μｍとである場合には、誘電体部３１と導電体部３２の電位差が大きくなり過ぎず、画像のムラを抑制することができる。更に、誘電体部３１は、規制ブレード４によるトナー層厚規位置を通過してから次にトナー層厚規制位置を通過するまでの間（現像ローラ３の回転周期Ｔの間）、導電部３２との電位差をある程度維持し、微小閉電界を維持する必要がある。そのため、誘電体部３１の電気抵抗値Ｒ、静電容量Ｃは、現像ローラ３の回転周期Ｔに対して、ＣＲ≧Ｔ／Ｌｎ１０（Ｌｎ：自然対数）を満たすことが好ましい。これにより、規制ブレード４によるトナー層厚規制位置で帯電された誘電体部３１は、回転周期Ｔ経過後、少なくとも１０％以上の電荷量を維持することができる。本実施例ではＣＲ≧０．０９１とすることで上述の関係を満たし、微小閉電界を維持している。【００２２】
また、図３（ｃ）の電気力線Ｅで示す微小閉電界を形成するためには、導電体部３２が保持する電荷は小さい方が望ましい。そのため、導電体部３２の電気抵抗値Ｒ、静電容量Ｃは、例えば現像ローラ３の回転周期Ｔに対して、ＣＲ＜Ｔ／Ｌｎ１００（Ｌｎ：自然対数）を満たすことが好ましい。これにより、導電体部３１が帯電する材料であったとしても、回転周期Ｔ経過後、１％未満の電荷量へと減衰する。本実施例ではＣＲ＜０．０４５とすることで上述の関係を満たし、微小閉電界を形成している。【００２３】
誘電体粒子の体積抵抗率は、２３℃／５０％ＲＨ環境下で、三菱化学（株）製の抵抗測定装置Ｈｉｒｅｓｔａ−ＵＰを用い、測定対象試料に１０００Ｖの電圧を３０秒間印加して測定した。測定対象試料の使用量は、測定対象の粒子の密度等を考慮して適宜調整することが好ましく、例えば、アクリル樹脂粒子を測定する場合は、それを０．６ｇ用い、そして、これらに２０００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力をかけて圧縮したものを測定対象試料とした。誘電体粒子の比誘電率は、次のようにして測定する。まず、底面積２．２６ｃｍ２の円筒内に粉体試料を入れ、上下電極に１５ｋｇの加圧を行う。同時に、１Ｖｐｐ、１ＭＨｚの交流電圧を印加し、そのときの電流を測定し、その後正規化して比誘電率を算出する。現像ローラ３表面の誘電体部３１のＣＲ測定は、誘電体部３１を所定の方法で帯電し、その減衰率を測定することで代用できる。例えば、現像ローラ３から表面１ｃｍ×１ｃｍ、厚み３ｍｍの測定用サンプルを切り出し、ＭＩＬＴＹ社製ゼロスタット３により＋イオンを放射する。そして、誘電体部３１の電位を走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＡ３００，ＳＩＩナノテクノロジー（株）製）のＫＦＭモードにて、所定時間間隔で測定し電位減衰率からＣＲを算出することができる。【００２４】
図３のような表面層３０ｃを形成するには、例えば、バインダーとしてのウレタン樹脂にアクリル樹脂粒子を分散する。表面層３０ｃに導電性を付与するために用いる導電性物質としては、カーボンブラックやイオン導電性物質を同様に用いることができる。本実施例では、表面層３０ｃの導電性物質の含有量を、ウレタン樹脂１００質量部に対して、０．２０質量部とすることで、ウレタン樹脂部は導電体部３２として機能している。また、誘電体部３１には平均粒径３０μｍのアクリル樹脂粒子を採用している。（本明細書における平均粒径とは、２０℃、０．０１質量％固形分濃度で、ＤＬＳ、特にマイクロトラック法で測定した５０％累積粒径値（ｄ５０）及び９０％累積粒径値（ｄ９０）のことを意味するものとする）本実施例では、アクリル樹脂粒子の含有量をウレタン樹脂１００質量部に対して、７０質量部とすることで誘電体部／導電体部の面積比としては、誘電体部の面積が全体の５０％程度となるようにしている。【００２５】
詳細は後述するが、本実施例での現像システムには現像ローラ３表面の誘電体部３１、規制ブレード４の帯電層４１、及びトナーの仕事関数の関係を利用している。現像ローラ３表面の誘電体部に用いた材料の仕事関数は、表面分析装置（ＡＣ−２型、理研計器（株）製）を用い、照射光量２５０ｎＷにて測定すると５．７ｅＶであった。【００２６】
本実施例における規制ブレード４は、帯電層４１ａを設けたものを用いた。具体的には、リン青銅金属薄板上に前述のポリアミド樹脂をラミネート加工したものである。本実施例ではリン青銅の金属薄板の厚みを０．１ｍｍ、ポリアミド樹脂の厚みを０．１ｍｍとした。帯電層４１の仕事関数は、前述の測定方法により５．４２ｅＶであった。【００２７】
本実施例におけるトナー５には、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。トナー５の仕事関数は、前述の測定方法により６．０１ｅＶであった。【００２８】
本実施例では、接触現像用の現像バイアスとして直流電源６１から現像ローラ３に−３００Ｖの直流電圧を印加し、感光ドラム１には、ベタ白画像部で−５００Ｖ、ベタ画像部で−１００Ｖになるように潜像設計を施した。本実施例では、好適な画像濃度を得るため、ベタ画像形成時感光ドラム１上のトナーコート量として０．５４ｍｇ／ｃｍ２必要であり、そのため現像ローラ３上のトナーコート量０．４５ｍｇ／ｃｍ２を要する。【００２９】
本実施例では、現像ローラ３の誘電体部３１、規制ブレード４の帯電層４１、及びトナー５を、前述した仕事関数となるよう材料選択することで、帯電系列上（−）トナー５＜誘電体部３１＜帯電層４１（＋）、となるように構成している。このような構成とすることで、トナー５と帯電層４１及び誘電体部３１との摩擦により、トナー５に負極性の電荷を、帯電層４１及び誘電体部３１に正極性の電荷を付与することができる。更に、上述の帯電系列上、トナー５と帯電層４１及び誘電体部３１との摩擦により、現像ローラ３表面と帯電層４１表面の間にはトナー５が帯電層４１に移動する電位差が生じる。【００３０】
以下、本実施例での現像システムについて、図４（ベタ画像形成）図５（ベタ白画像形成）を用い説明する。本実施例では、ベタ画像形成に現像ローラ３上の全トナーを現像に使っている。図４、図５に示すトナー５の白抜きトナーは無帯電又は低帯電のトナーで、−（マイナス）表示のトナーは現像ローラ３表面と帯電層４１に規制され帯電したトナーである。【００３１】
まず、ベタ画像形成について説明する。規制位置にて、図４（ａ）に示すようにトナー５と帯電層４１及び誘電体部３１との摩擦により、トナー５に負極性の電荷を、帯電層４１及び誘電体部３１に正極性の電荷を付与する。これにより、誘電体部３１と導電体部３２の間に前述の微小閉電界が形成される。現像部にて、図４（ｂ）に示すように、現像ローラ３上の全トナーを現像する。現像後に現像ローラ表面が現像容器６へ回収され、現像容器６内にて、図４（ｃ）に示すように、現像ローラ３上に形成された微小閉電界によるグラディエント力で、３層程度のトナー層を形成する。そして、規制位置にて、図４（ａ）に示すように、ベタ画像形成時においても、常に現像ローラ３上に２層程度のトナーコート量を得て、前述のベタ画像追従不良を抑制することができる（詳細は後述）。【００３２】
次に、ベタ白画像形成について説明する。ベタ黒画像形成時と同様に、規制位置にて誘電体部３１と導電体部３２の間に前述の微小閉電界が形成される。現像部にて、図５（ｂ）に示すように、現像ローラ３上の全トナーは現像容器への回収部へ向かう。回収部から現像容器６内にて、図５（ｃ）に示すように、現像ローラ３上に形成された微小閉電界によるグラディエント力で、４層程度のトナー層を形成する。そして、規制位置にて、図５（ａ）に示すように、ベタ白画像形成時においても、本発明である、現像ローラ３と帯電層４１の帯電系列差を利用した規制により、現像ローラ３上に２層程度のトナーコート量を得ることができる。即ち、ベタ画像形成時、ベタ白画像形成時において、規制位置通過後のトナーコート量を同等とすることで、前述のゴースト画像の発生を抑制することができる。（詳細は後述）【００３３】
ここで、本発明の特徴である、ゴースト画像良化メカニズムについて図６、図７を用い詳細に説明する。図６、図７に示すトナー５の白抜きトナーは無帯電又は低帯電のトナーで、−（マイナス）表示のトナーは現像ローラ３表面と帯電層４１に規制され帯電したトナー、及び現像ローラ３表面を転がり帯電したトナーである。【００３４】
まず、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）にて、ベタ画像形成時、現像ローラ３表面にトナーが付着するメカニズム、図６（ｄ）（ｅ）（ｆ）にて、ベタ白画像形成時のトナー付着メカニズムについて説明する。ベタ画像形成時は、図６（ａ）に示すように現像ローラ３表面は、トナーコートがなくなった状態で現像容器６内に戻ってくる。そして、無帯電又は低帯電のトナーが、図６（ｂ）に示すように、微小閉電界Ｅが発生する誘電体部３１表面にグラディエント力で吸引され、現像ローラ３表面に接触したトナーは−に帯電する。この付着したトナーは、図６（ｂ）に示すようにローラ表面凹凸を形成し、その隙間にトナーを担持し、図６（ｃ）に示す３層程度のトナー層を形成する。一方ベタ白画像形成時は、現像ローラ３表面にトナーコートの−電荷が積層されるため、誘電体部３１と導電体部３２上のトナー層表面電位は−側にシフトし、図６（ｄ）に示すように、微小閉電界Ｅを形成する。そして、無帯電又は低帯電のトナーが、図６（ｅ）に示すように、微小閉電界Ｅが発生する導電体部３２表面にグラディエント力で吸引され、ローラ表面凹凸を形成し、その隙間にトナーを担持し、図６（ｆ）に示す４層程度のトナー層を形成する。【００３５】
次に、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）にて、ベタ画像形成時、現像ローラ３表面のトナー層を規制ブレード４によって規制するメカニズム、図７（ｄ）（ｅ）（ｆ）にて、ベタ白画像形成時のトナー層規制メカニズムについて説明する。ベタ画像形成時は図７（ａ）に示すように、現像ローラ３表面に３層程度のトナー層を形成し、図７（ｂ）に示すようにグラディエント力による拘束が弱い上層のトナーは機械的に現像ローラ３表面から剥ぎ取られる。下層のトナーは、図７（ｃ）に示すように、規制位置へ搬送されマイナス帯電する。一方ベタ白画像形成時は、図７（ｄ）に示すように、現像ローラ３表面に４層程度のトナー層を形成し、規制される。ここで、本実施例では、帯電系列上（−）トナー５＜誘電体部３１＜帯電層４１（＋）、となるように構成している。そのため、導電体部３２、誘電体部３１、帯電層４１の電位関係は、図８（ａ）に示すように、導電体部３２＝現像バイアス（以下Ｖｄｃ）、誘電体部３１＝Ｖｄｃ＋α、帯電層４１＝Ｖｄｃ＋βとなる（仕事関数差によりα＜β）。これにより、図７（ｅ）に示すように、現像ローラ３表面のマイナストナーは、帯電層４１と誘電体部３１間の電界により現像ローラ３表面から剥ぎ取られやすくなる。このとき、ベタ画像形成時と比較し、より上層にマイナストナーが積層されているため、電界により剥ぎ取られるトナー量は多くなる。【００３６】
即ち、本実施例では以上説明した、現像ローラ３表面へのトナー付着メカニズム及び、トナー層規制メカニズムにより、ベタ画像形成時ベタ白画像形成時の規制位置通過後のトナーコート量を同等とすることで、ゴースト画像発生を大幅に良化することができる。ここでは、現像ローラ３表面のトナーコート状態に最も違いが表れやすいベタ画像形成とベタ白画像形成との比較について詳細を述べたが、ハーフトーン画像形成時においても、前述のメカニズムにより規制位置通過後のトナーコート量を同等とすることができる。また、本実施例の図１の画像形成装置によりＡ４サイズ１０００枚の画像形成を行ったが、好適な画像濃度を維持し、画像不良の発生無く、良好な画像が得られた。【００３７】
以上のように、本実施例の画像形成装置は、表面に誘電体部３１が散在する現像ローラ３を備え、誘電体部３１が帯電系列上で規制ブレード４よりもトナーの正規帯電極性と同極性側に位置するように各部材が構成される。これにより、現像剤供給部材を省いた現像装置を用いて、ベタ画像後端の濃度低下を抑制し、且つゴーストの発生をも抑制する画像形成装置を提供することができる。【００３８】
なお、本実施例では、現像ローラ３、規制ブレード４、トナー５を前述の材料構成としているが、誘電体部が帯電系列上で規制ブレード４よりもトナーの正規帯電極性と同極性側に位置すればよく、前述の材量構成に限るものではない。例えばトナーが正帯電極性である場合には（−）帯電層４１＜誘電体部３１＜トナー５（＋）と各材料を構成し、導電体部３２、誘電体部３１、帯電層４１の電位関係を、図８（ｂ）のようにできる。【００３９】
帯電層４１の導電性は、導電、絶縁いずれの場合でも本発明の効果を得ることができるが、弾性ブレード上の電荷のチャージアップを防止し、トナーに不必要な電荷を持たせないためには導電化することが望ましい。【００４０】
また、本発明の効果をより引き出すことができるように、図９（ａ）に示すように、規制ブレード４の先端面が現像ローラ３に対して法線方向を向くよう配置している。すなわち、規制ブレード４の先端に、トナーを規制部ブレード４と現像ローラ３との対向領域Ｘの外へ案内する案内部４ｐを有する。案内部４ｐは、帯電系列上で誘電体部３１よりもトナーの正規帯電極性と逆極性側に位置する。これにより、図９（ｂ）に示すように、電界により剥ぎ取られた上層のマイナストナーは、案内部４ｐの帯電層４１に付着し、次々と搬送されてくるマイナストナーに押し上げられて矢印方向へ案内される。このため、電界により剥ぎ取られたマイナストナーは規制位置近傍に留まらず、現像ローラ３表面の上層マイナストナーはより確実に剥ぎ取られる。したがって、本発明のゴースト改善効果を一層高めることができる。【００４１】
本実施例における現像ローラ３は、表面に誘電体部３１が散在する構成を用いている。ここで、「散在」とは、誘電体部同士が分離している状態に限られず、例えば図１０（ａ）に示すように、誘電体部が連続している状態も含む意味で用いている。すなわち、誘電体部３１は、表面全体に対してある程度の割合で、一箇所に固まることなく、規則的に又は不規則に分布していればよい。図１０（ａ）では、誘電体部３１が海島型における海に相当し、導電体部３２が海島型における島に相当する。図１０（ｂ）に示すように導電体部３２は下層の導電層と接触している。このような構成においても、誘電体部３１を所定の方法にて帯電することにより、図１０（ｂ）の電気力線Ｅで示すように微小閉電界（マイクロフィールド）が形成され、本実施例と同等の効果を奏し得る。【００４２】
本実施例では、感光ドラム１と現像ローラ３を接触配置する構成としたが、接触現像時トナーへかかる圧力を無くすため、図１１に示すように感光ドラム１と現像ローラ３ａを非接触で配置してもよい。この場合、図１２に示すローレット型現像ローラ３ａ採用すると、誘電体部・導電体部の大きさや面積比の制御が容易である。具体的には、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する。その後に表面を切削加工して芯金部が導電体部３２として、溝内の樹脂が誘電体部３１として、それぞれ表面に露出するようにすることによって形成できる。現像ローラ３ａの平面図を図１２（ａ）、断面図を図１２（ｂ）に示す。誘電体粒子には、前述のアクリル樹脂を使用している。規制部材には、弾性ブレード４ａに帯電層４１ａを設けたものを用いている。図１１に示す構成では、電源６２から現像バイアスとして交流バイアスと直流バイアスを重畳したバイアスを印加することで現像を行う。このように非接触現像の場合であっても、現像ローラ、規制部材を上述のような構成とすることで、本実施例と同等の効果を奏し得る。
【実施例２】
【００４３】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
本実施例の特徴は、実施例１にて説明した画像形成装置において、図１３に示すように、現像ローラ３表面に凸部を有し、誘電体部３１が凸部に存在する構成にある。また本実施例では、現像ローラ３表面の凹凸に追従し易いよう、規制ブレード４の先端面が現像ローラ３に対して法線方向を向くよう配置している。その他の主な構成は実施例１と同様である。本実施例では、誘電体部３１を凸部に設けることで、誘電体部３１を帯電層４１に直接摩擦帯電させることが可能となり、誘電体部３１をトナーと同極性の−に帯電することができる。【００４４】
本実施例における現像ローラ３は、図１３（ａ）に示すように軸芯体３０ａの外周上に、導電性ゴム材料からなる弾性層３０ｂと、表面層３０ｃとを有して構成される。図１３（ｂ）に現像ローラ３の平面図、図１３（ｃ）に断面図を示す。表面層３０ｃは化学式（Ａ）及び（Ｂ）からなるポリエステル共重合樹脂を含むドメイン相と、化学式（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を含むポリエステルメラミン樹脂のマトリックス相からなる海島型の相分離構造を有する。【００４５】
【化１】
0005989081.tif 000002
式（Ｂ）中、Ｒ１は炭素数２以上９以下の直鎖アルキレン基、もしくは炭素数６以上９以下の分岐鎖状アルキレン基であり、Ｒ２は炭素数２以上８以下の直鎖アルキレン基である。【００４６】
この表面層は、誘電体部からなるドメイン相と導電性微粒子が偏在した導電体部からなるマトリックス相が微小面積で混在露出していることを特徴とし、ドメイン相が誘電体部３１ｂとして機能し、マトリックス相が前記導電体部３２ｂとして機能する。誘電体部３１ｂを所定の方法にて帯電することにより、図１３（ｃ）の電気力線Ｅで示すように微小閉電界（マイクロフィールド）が形成される。【００４７】
誘電体部３１ｂの円相当径は１０μｍ以上が好ましい。１０μｍ以上とすることで、トナーを保持するのに充分な帯電電位量を得ることができる。ここで円相当径は、現像ローラ表面に投影されるドメイン相の面積と同じ面積を持つ円の直径を指す。尚、本発明におけるドメイン相は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等によって同定可能である。両部の面積比としては、誘電体部の面積が全体の５０％程度となるようにしている。本実施例では表面層３０ｃの厚みを１０μｍとしている。
また、誘電体部が凸となる現像ローラ３の表面粗さコントロールは、相分離構造の制御によって行うことができる。海島型の相分離構造を有する塗膜を形成する方法として、結晶性が高く、常温では固体状態の樹脂材料を過飽和量の溶媒に溶解し、塗膜を形成する方法が挙げられる。結晶性の高い樹脂材料は、塗膜形成中の溶剤の揮発によって部分的に結晶が析出しやすい性質を示す。この、結晶の凸状の析出部がドメイン部となり、連続的に塗膜が形成された部分がマトリックス部となることで海島型の相分離構造を形成する。このドメイン相、つまり、結晶の析出度は、本実施例においては、ポリエステル共重合樹脂の結晶性に依存する。このポリエステル共重合樹脂の結晶性を分子構造の最適化をすることで、結晶サイズの大きさや、被覆率を制御することが重要なポイントである。また、樹脂材料の結晶性の適正化とともに、溶媒の沸点や蒸発速度およびＳＰ値によっても、相分離構造、つまりドメインの大きさの制御を達成することが出来る。【００４８】
さらに、マトリックス相への導電性微粒子の偏在を、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）のマッピング分析を行うことにより、確認した。その結果、ドメイン状の領域は、絶縁性を示すのに対して、その周囲のマトリックス領域は、導電性が確認された。また、現像ローラ３表面の誘電体部に用いた材料の仕事関数は、表面分析装置（ＡＣ−２型、理研計器（株）製）を用い、照射光量２５０ｎＷにて測定すると５．６ｅＶであった。【００４９】
本実施例では、図１４（ａ）に示すように、誘電体部３１ｂの凸部の高さよりトナー粒径の方が小さい場合には、誘電体部３１ｂは帯電層４１との摩擦により−帯電する。図１４（ｂ）に示すように、誘電体部３１ｂの凸部の高さよりトナー粒径が大きい場合には、誘電体部３１ｂは帯電層４１と摩擦せず、トナーとの摩擦により＋帯電する。【００５０】
本実施例でのゴースト画像良化メカニズムについて説明する。実施例１と異なるのは、誘電体部３１が凸部に存在する点であり、凸部の高さとトナー粒径の関係により、正負両極性をとりうる点である。ただし、実施例１で述べた通り、本発明での現像ローラ３表面へのトナー吸引は、微小閉電界によるグラディエント力であるため、トナーが受ける力の向きは電界の向きに依らず、電界の大きくなる方向へ力を受ける。誘電体部３１が負極性である場合については、実施例３にて詳細に説明する。そのため、ゴースト画像良化のメカニズムについては、実施例１と同様であり、詳細な説明は省略する。図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）にて、ベタ画像形成時の現像ローラ３表面にトナーが付着する説明図、図１５（ｄ）（ｅ）（ｆ）にて、ベタ白画像形成時のトナー付着説明図を示す。図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）にて、ベタ画像形成時の現像ローラ３表面のトナー層を規制ブレード４によって規制する説明図、図１６（ｄ）（ｅ）（ｆ）にて、ベタ白画像形成時のトナー層規制説明図を示す。【００５１】
本実施例の現像装置を用い、Ａ４サイズ１００００枚の画像形成を行った場合のトナー平均粒径ｒ、現像ローラ３表面粗さＲｚｊｉｓ（十点平均粗さ）、ゴースト・カブリの関係を表１に示す。【００５２】
【表１】
0005989081.tif 000003
評価基準    Ａ：発生無し、Ｂ：軽微に発生、許容レベル、Ｃ：ＮＧレベル【００５３】
現像ローラ３表面Ｒｚｊｉｓが小さい場合のゴースト発生は、誘電体部３１へのトナー融着により、誘電体部３１ｂとトナーの摩擦で微小閉電界を形成できなくなったためである。これに対し、現像ローラ３表面Ｒｚｊｉｓを大きくすると、帯電層４１との摩擦により誘電体部３１ｂがトナーと同極性に帯電するため、トナー融着発生を抑制できる。そして、Ｒｚｊｉｓが大きくなるにつれ、トナーと同極性に帯電する誘電体部３１ｂの割合が増え、Ｒｚｊｉｓ≧ｒ（トナー平均粒径）とすることで、トナー融着を大幅に抑制できる。トナーと同極性に帯電する誘電体部３１ｂの割合は、Ｒｚｊｉｓとトナーの粒度分布によってきまる。また、Ｒｚｊｉｓ＞３ｒとすることでカブリが発生するのは、現像ローラ３表面の凹凸に３層のトナー層が形成され易くなり、トナーとトナーに挟まれた層は帯電できないためである。従って、カブリを抑制するためにはＲｚｊｉｓ≦３ｒを満たすことが望ましい。【００５４】
以上のように、本実施例の画像形成装置は、表面に誘電体部３１が散在する現像ローラ３を備え、誘電体部３１が帯電系列上で規制ブレード４よりもトナーの正規帯電極性と同極性側に位置するように各部材が構成される。これにより、現像剤供給部材を省いた現像装置を用いて、ベタ画像後端の濃度低下を抑制し、且つゴーストの発生をも抑制し、長寿命を実現可能な画像形成装置を提供することができる。【００５５】
本実施例では、現像ローラ３の表面粗さの形成に前述の方法を採用したが、誘電体部３１ｂが凸となり、所定の表面粗さを得られる方法であれば、本発明の効果はこれに限るものではない。例えば、導電性基体上に、絶縁粒子を分散した導電性樹脂の表面層をコートし、その表面を研磨することで絶縁粒子を突出させ、所定の表面粗さを得る構成としても、本実施例と同等の効果を奏し得る。
【実施例３】
【００５６】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
本実施例では、実施例１にて説明した画像形成装置において、図１７に示すように、トナー５表面に外添剤５１が分散された現像剤を採用する。本実施例では、帯電系列上で誘電体部３１よりもトナー５の正規帯電極性と逆極性側に位置する外添剤５１がトナー５の表面に外添されており、誘電体部３１が外添剤５１によりトナーの正規帯電極性と同極性に帯電されることを特徴としている。すなわち、帯電系列上で（−）トナー５＜誘電体部３１＜外添剤５１（＋）となる外添剤５１をトナーの表面に外添することで、誘電体部３１をトナーの正規帯電極性と同極性の−に帯電することを特徴としている。その他の主な構成は実施例１と同様である。【００５７】
本実施例では、外添剤に酸化チタンを用い、トナー１００質量部に対して、外添剤０．５質量部を高速撹拌し、トナー表面を処理することで現像剤を調製した。詳細は後述するが、本実施例での現像システムには現像ローラ３表面の誘電体部３１、トナー５及び外添剤５１の仕事関数の関係を利用している。トナー５、外添剤５１の仕事関数は、前述の測定方法により６．０１ｅＶ、５．４１ｅＶであった。【００５８】
本実施例では、トナー５、及び外添剤５１を、前述した仕事関数となるよう材料選択することで、帯電系列上（−）トナー５＜誘電体部３１＜帯電層４１＜外添剤５１（＋）、となるように構成している。更に、トナー５と誘電体部３１の仕事関数差を誘電体部３１と外添剤５１との差より小さく、トナー５と帯電層４１の仕事関数差を帯電層４１と外添剤５１との差より大きくなるよう構成している。このような構成とすることで、トナー５と誘電体部３１との摩擦により、トナー５は負極性、外添剤５１に正極性に帯電し、誘電体部３１はより仕事関数差の大きい外添剤５１との摩擦により負極性に帯電する。また、トナー５と帯電層４１との摩擦により、帯電層４１はより仕事関数差の大きいトナー５との摩擦により正極性に帯電する。【００５９】
本実施例でのゴースト画像良化メカニズムについて説明する。実施例１と異なるのは、誘電体部３１が負極性である点である。本発明での現像ローラ３表面へのトナー吸引は、微小閉電界によるグラディエント力であるため、トナーが受ける力の向きは電界の向きに依らず、電界の大きくなる方向へ力を受ける。そのため、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、誘電体部３１の極性がトナーと同極性であっても、微小閉電界を形成すれば、トナーを吸引することができる。ベタ画像形成時、ベタ白画像形成時の現像ローラ３表面にトナーが付着するメカニズムについては実施例１と同様である。次に、トナー層を規制ブレード４によって規制するメカニズムについて説明する。導電体部３２、誘電体部３１、帯電層４１の電位関係は、図１９（ａ）に示すように、導電体部３２＝現像バイアス（以下Ｖｄｃ）、誘電体部３１＝Ｖｄｃ−α、帯電層４１＝Ｖｄｃ＋βとなる。これにより、実施例１と同様に、現像ローラ３表面のマイナストナーは、電界により現像ローラ３表面から剥ぎ取られやすくなる。【００６０】
即ち、本実施例では以上説明した、ゴースト画像良化メカニズムにより、ベタ画像形成時とベタ白画像形成時の規制位置通過後のトナーコート量を同等とすることで、ゴースト画像発生を抑制できることができる。また、実施例１の現像装置と本実施例の現像装置を図１の画像形成装置によりＡ４サイズ１００００枚の画像形成を行った結果を表２に示す。【００６１】
【表２】
0005989081.tif 000004
ＡＢＣ評価基準    Ａ：発生無し、Ｂ：軽微に発生、許容レベル、Ｃ：ＮＧレベル【００６２】
実施例１での画像形成枚数増加によるゴースト発生は、誘電体部３１へのトナー融着により、誘電体部３１とトナーの摩擦で微小閉電界を形成できなくなったためである。これに対し、実施例３では誘電体部３１がトナーと同極性であるため、トナー融着発生を低減し、長寿命を実現できる。【００６３】
以上のように、本実施例の画像形成装置は、表面に誘電体部３１が散在する現像ローラ３を備え、誘電体部３１が帯電系列上で規制ブレード４よりもトナーの正規帯電極性と同極性側に位置するように各部材が構成される。これにより、現像剤供給部材を省いた現像装置を用いて、ベタ画像後端の濃度低下を抑制し、且つゴーストの発生をも抑制する画像形成装置を提供することができる。【００６４】
本実施例では、トナー５、誘電体部３１、帯電層４１を前述の材料構成としているが、これに限るものではない。例えばトナーが正帯電極性である場合には（−）外添剤５１＜帯電層４１＜誘電体部３１＜トナー５（＋）と各材料を構成し、導電体部３２、誘電体部３１、帯電層４１の電位関係を、図１９（ｂ）のようにできる。【００６５】
本実施例では、帯電系列上（−）トナー５＜誘電体部３１＜帯電層４１＜外添剤５１（＋）、となる構成としているが、（−）トナー５＜誘電体部３１＜外添剤５１＜帯電層４１（＋）、であっても構わない。この場合、トナー５と誘電体部３１の仕事関数差を誘電体部３１と外添剤５１との差より小さくすることで、誘電体部３１をトナーと同極性の−に帯電するこができ、本実施例と同等の効果を奏し得る。【００６６】
本実施例では、外添剤５１に酸化チタンを採用したが、以下のような公知の無機粉体中で上記の帯電系列上の位置を満たすものであれば特に限定するものではない。具体的には、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、の如き金属の酸化物、チタン酸カルシウムの如き複合金属酸化物、炭酸カルシウムの如き金属塩、等のもので、上記の帯電系列上の位置を満たすものであれば使用できる。
【実施例４】
【００６７】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
本実施例では、実施例１にて説明した画像形成装置において、規制ブレード４の帯電層４１を無くし、図２０に示すように直流電源７２（電圧印加装置）から規制ブレード４ｂにブレードバイアスＶｂｒを印加することにより、現像ローラ３表面のトナーコート量を制御する。【００６８】
本実施例では、誘電体部３１からトナーが剥ぎ取られるような電界をブレードバイアスにて形成する。現像ローラ３には現像バイアスＶｄｃを印加するための直流電源７１が接続されている。その他の主な構成は実施例１と同様である。【００６９】
画像形成中の誘電体部３１と導電体部３２の電位差（以降Ｖｍｆと呼ぶ）の測定を、以下の手順で行った。
（１）ベタ白画像形成後現像ローラ３を取り出し、表面１ｃｍ×１ｃｍ、厚み３ｍｍの測定用サンプルを切り出す。
（２）画像形成終了から３０分後、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＡ３００，ＳＩＩナノテクノロジー（株）製）のＫＦＭモードにて、上記サンプルの誘電体部３１と導電体部３２の電位差を測定する。
（３）誘電体部３１の非誘電率、抵抗率から３０分での電位減衰を計算し、Ｖｍｆを決定する。【００７０】
本実施例では、上記(２)で測定した値は２０Ｖである。そして、本実施例で採用した誘電体部３１のアクリル樹脂粒子は非誘電率＝３．５、抵抗率＝１Ｅ＋１５（Ω・ｍ）であり、電位減衰は６％であるため画像形成中のＶｍｆ＝２１．３Ｖである。【００７１】
本実施例にてブレードバイアスを印加し、画像形成した場合の結果を表３に示す。本実施例では負帯電極性のトナーを用いているため、ブレードバイアスＶｂｒと現像バイアスＶｄｃとの電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）をプラスに設定する。これにより、トナーが現像ローラ３表面から規制ブレード４ｂへと移動する向きに電界が発生する。【００７２】
【表３】
0005989081.tif 000005
ＡＢＣ評価基準    Ａ：発生無し、Ｂ：軽微に発生、許容レベル、Ｃ：ＮＧレベル【００７３】
表３に示すように電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）をマイナスからプラスへと変化させることで、ゴースト画像が良化する。このゴ−スト画像が良化するメカニズムは実施例１と同様で、図７（ｂ）（ｅ）の上層トナーを電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）により発生する電界で剥ぎ取るためである。本実施例ではＶｍｆ＝２１．３Ｖであるため、電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）は、Ｖｍｆよりも大きな＋２５Ｖ〜＋５０Ｖとすることでゴースト画像が大幅に良化する。また、電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）をプラスに大きくしすぎる（＋１００Ｖ以上）と、規制ブレード４によるトナーコート量の規制時に、電界による現像ローラ３上トナーの剥ぎ取り効果が大きくなり画像濃度が下がる場合がある。この場合は、現像ローラの回転速度を速めることにより、好適な画像濃度を維持することができる。【００７４】
ここで、図２１（ａ）に本実施例、（ｂ）（ｃ）（ｄ）に本実施例の変形例となる、導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４の電位模式図を示す。図２１（ａ）は、トナーが負極性で現像バイアスが負極性の場合である。図２１（ｂ）は、トナーが正極性で現像バイアスが正極性の場合である。図２１（ｃ）は、トナーが負極性で現像バイアスが正極性の場合である。図２１（ｄ）に、トナー正極性で現像バイアスが負極性の場合である。いずれの場合においても、誘電体部３１からトナーが剥ぎ取られる電界が発生する電位関係に設定されている。【００７５】
本実施例の図２０の現像装置を用いて、導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４の電位を図２１（ａ）の設定とし、Ａ４サイズ１０００枚の画像形成を行ったが、好適な画像濃度を維持し、画像不良の発生無く、良好な画像が得られた。【００７６】
以上、本実施例の画像形成装置は、表面に誘電体部３１が散在する現像ローラ３を備え、規制ブレード４ｂの電位から誘電体部３１の電位を減じた電位差がトナーの正規帯電極性と逆極性となるように、規制ブレード４ｂに電圧を印加する。これにより、現像剤供給部材を省いた現像装置を用いて、ベタ画像後端の濃度低下を抑制し、且つゴーストの発生をも抑制する画像形成装置を提供することができる。
【実施例５】
【００７７】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
本実施例では、実施例２にて説明した画像形成装置において規制ブレード４の帯電層４１を無くし、図２０に示すように直流電源７２から規制ブレード４ｂにブレードバイアスＶｂｒを印加することにより、現像ローラ３表面のトナーコート量を制御する。その他の主な構成は実施例２と同様である。【００７８】
本実施例にてブレードバイアスを印加し、画像形成した場合の結果を表４に示す。本実施例では負帯電極性のトナーを用いているため、ブレードバイアスＶｂｒと現像バイアスＶｄｃとの電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）をプラスに設定する。これにより、トナーが現像ローラ３表面から規制ブレード４ｂへと移動する向きに電界が発生する。本実施例では、現像ローラ３の表面粗さＲｚｊｉｓ＝６μｍ、トナー平均粒径６μｍを採用している。本実施例では、実施例４と同様Ｖｍｆ＝２１．３Ｖである。【００７９】
【表４】
0005989081.tif 000006
ＡＢＣ評価基準    Ａ：発生無し、Ｂ：軽微に発生、許容レベル、Ｃ：ＮＧレベル【００８０】
表４に示すように電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）をマイナスからプラスへと変化させることで、ゴースト画像が良化する。このゴ−スト画像が良化するメカニズムは実施例３と同様で、図１９（ｂ）（ｅ）の上層トナーを電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）により発生する電界で剥ぎ取るためである。前述の通り、誘電体部３１の凹凸高さよりトナー粒径の方が小さい場合には、誘電体部３１は帯電層４１との摩擦により−帯電し、そうでない場合には、誘電体部３１はトナーとの摩擦により＋帯電する。本実施例での誘電体部３１ｂは−に帯電する割合が多いが、＋に帯電する誘電体部３１も存在する。従って、電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）は、全ての誘電体部３１ｂに剥ぎ取り電界が生じるように、Ｖｍｆ＝２１．３Ｖよりも大きな電位差とすることでゴースト画像が大幅に良化する。また、電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）をプラスに大きくしすぎる（＋１００Ｖ以上）と、規制ブレード４によるトナーコート量の規制時に、電界による現像ローラ３上トナーの剥ぎ取り効果が大きくなり、画像濃度が下がる場合がある。この場合は、現像ローラの回転速度を速めることにより、好適な画像濃度を維持することができる。【００８１】
本実施例において、現像ローラ３の表面粗さＲｚｊｉｓ＝１７μｍ、トナー平均粒径６μｍを採用した場合には、全ての誘電体部３１が−に帯電するため、電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）＞０でゴースト画像は発生しなかった。本実施例におけるブレードバイアスの選択はＲｚｊｉｓとトナー平均粒径、粒度分布等から適宜決めると良い。そこで、本実施例での電位模式図は、誘電体部３１ｂがトナーと同極性に帯電するものとそうでないものが混在する場合は図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を採用し、誘電体部３１ｂが全てトナーと同極性に帯電する場合は図２３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を採用する。【００８２】
また、画像形成枚数増加による、誘電体部３１へのトナー融着を抑制するメカニズムは実施例３と同様である。【００８３】
本実施例の図２０の現像装置を用いて、導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４の電位を図２２（ａ）の設定とし、Ａ４サイズ１００００枚の画像形成を行ったが、好適な画像濃度を維持し、画像不良の発生無く、良好な画像が得られた。【００８４】
以上、本実施例の画像形成装置は、表面に誘電体部３１が散在する現像ローラ３を備え、規制ブレード４ｂの電位から誘電体部３１の電位を減じた電位差がトナーの正規帯電極性と逆極性となるように、規制ブレード４ｂに電圧を印加する。これにより、現像剤供給部材を省いた現像装置を用いて、ベタ画像後端の濃度低下を抑制し、且つゴーストの発生をも抑制し、長寿命を実現可能な画像形成装置を提供することができる。
【実施例６】
【００８５】
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
本実施例では、実施例３にて説明した画像形成装置において、規制ブレード４の帯電層４１を無くし、図２０に示すように規制ブレード４ｂにブレードバイアスを印加することにより、現像ローラ３表面のトナーコート量を制御する。その他の主な構成は実施例３と同様である。【００８６】
本実施例にてブレードバイアスを印加し、画像形成した場合の結果を表５に示す。本実施例では負帯電極性のトナーを用いているため、ブレードバイアスＶｂｒと現像バイアスＶｄｃとの電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）がプラスとなるように、電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）を設定する。これにより、トナーが現像ローラ３表面から規制ブレード４ｂへと移動する向きに電界が発生する。【００８７】
【表５】
0005989081.tif 000007
ＡＢＣ評価基準    Ａ：発生無し、Ｂ：軽微に発生、許容レベル、Ｃ：ＮＧレベル【００８８】
表５に示すように電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）をマイナス→プラスへと変化させることで、ゴースト画像が良化する。このゴ−スト画像が良化するメカニズムは実施例２と同様で、図７（ｂ）（ｅ）の上層トナーを電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）による電界で剥ぎ取るためである。本実施例では誘電体部３１がトナーと同極性（−）に帯電するため、導電体部３２の方が電界で剥ぎ取りにくい電位となる。そのため、電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）＞０とすることで誘電体部３１と導電体部３２の両方からトナーをはぎ取るような電界を形成でき、ゴースト画像が大幅に良化する。また、電位差（Ｖｂｒ−Ｖｄｃ）をプラスに大きくしすぎる（＋１００Ｖ以上）と、規制ブレード４によるトナーコート量の規制時に、電界による現像ローラ３上トナーの剥ぎ取り効果が大きくなり、画像濃度が下がる場合がある。この場合は、現像ローラの回転速度を速めることにより、好適な画像濃度を維持することができる。【００８９】
ここで、図２４（ａ）に本実施例、（ｂ）（ｃ）（ｄ）に本実施例の変形例となる、導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４ｂの電位模式図を示す。図２４（ａ）はトナーが負極性で現像バイアスが負極性の場合、図２４（ｂ）はトナーが正極性で現像バイアスが正極性の場合、図２４（ｃ）はトナーが負極性で現像バイアスが正極性の場合、図２４（ｄ）はトナー正負極性で現像バイアスが負極性の場合である。いずれの場合においても、誘電体部３１からトナーが剥ぎ取られる電界が発生する電位関係に設定されている。【００９０】
また、画像形成枚数増加による、誘電体部３１へのトナー融着を抑制するメカニズムは実施例２と同様である。【００９１】
本実施例の図２０の画像形成装置にて、導電体部３２、誘電体部３１、規制ブレード４電位を図２４（ａ）の設定とし、Ａ４サイズ１００００枚の画像形成を行ったが、好適な画像濃度を維持し、画像不良の発生無く、良好な画像が得られた。【００９２】
以上、本実施例の画像形成装置は、表面に誘電体部３１が散在する現像ローラ３を備え、規制ブレード４ｂの電位から誘電体部３１の電位を減じた電位差がトナーの正規帯電極性と逆極性となるように、規制ブレード４ｂに電圧を印加する。これにより、現像剤供給部材を省いた現像装置を用いて、ベタ画像後端の濃度低下を抑制し、且つゴーストの発生をも抑制し、長寿命を実現可能な画像形成装置を提供することができる。【００９３】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
【符号の説明】
【００９４】
１  感光ドラム
２  現像装置
３  現像ローラ
４  規制ブレード
５  トナー
６  現像容器
３１  現像ローラ表面誘電体部
７２  直流電源
【図１】
0005989081.tif 000010
【図２】
0005989081.tif 000011
【図３】
0005989081.tif 000012
【図４】
0005989081.tif 000013
【図５】
0005989081.tif 000014
【図６】
0005989081.tif 000015
【図７】
0005989081.tif 000016
【図８】
0005989081.tif 000017
【図９】
0005989081.tif 000018
【図１０】
0005989081.tif 000019
【図１１】
0005989081.tif 000020
【図１２】
0005989081.tif 000021
【図１３】
0005989081.tif 000022
【図１４】
0005989081.tif 000023
【図１５】
0005989081.tif 000024
【図１６】
0005989081.tif 000025
【図１７】
0005989081.tif 000026
【図１８】
0005989081.tif 000027
【図１９】
0005989081.tif 000028
【図２０】
0005989081.tif 000029
【図２１】
0005989081.tif 000030
【図２２】
0005989081.tif 000031
【図２３】
0005989081.tif 000032
【図２４】
0005989081.tif 000033