(57)【要約】【課題】  従前の導電性トナーを使用する際の不具合である静電転写性の改善、カラー適性の改善を行い、かぶりやトナークラウドを有効に防止でき、環境変化や経時劣化の影響を受けにくく、簡単で且つ汎用性のある装置を提供する。【解決手段】  静電潜像Ｚを担持した像担持体１に対向配置され、帯電された導電性トナー２を担持搬送するトナー担持体３と、このトナー担持体３と像担持体１との間に現像電界が形成され、この現像電界領域にて像担持体１上の静電潜像Ｚをトナー現像する現像電界形成手段４と、トナー担持体３に対向配置される電荷注入部材６を有し、この電荷注入部材６とトナー担持体３との間に電荷注入電界を作用させ、導電性トナー２に電荷を注入する電荷注入手段５とを備え、電荷注入手段５は、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界が調整可能に形成される電荷注入電界形成手段７を具備していることを特徴とする現像装置。【選択図】  図１
2006091269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性トナーにて静電潜像を可視画像化する現像装置において、
静電潜像を担持した像担持体に対向配置され、帯電された導電性トナーを担持搬送するトナー担持体と、
このトナー担持体と像担持体との間に現像電界が形成され、この現像電界領域にて像担持体上の静電潜像をトナー現像する現像電界形成手段と、
トナー担持体に対向配置される電荷注入部材を有し、この電荷注入部材とトナー担持体との間に電荷注入電界を作用させ、導電性トナーに電荷を注入する電荷注入手段とを備え、
電荷注入手段は、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界が調整可能に形成される電荷注入電界形成手段を具備していることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、  
装置の使用条件変化が検知可能なセンサを有し、電荷注入電界形成手段はこのセンサからの検知情報に基づいて電荷注入電界を調整可能に形成することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１記載の現像装置において、
センサは、像担持体上のトナー像の濃度が検知可能な濃度センサを含むことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１記載の現像装置において、
センサは、像担持体上の潜像電位が検知可能な電位センサを含むことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１記載の現像装置において、
センサは、装置の使用条件環境が検知可能な環境センサを含むことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１記載の現像装置において、
導電性トナーは現像電界作用域にて高抵抗に変化し且つ電荷注入電界作用域にて低抵抗に変化することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１記載の現像装置において、
電荷注入手段は、電荷注入部材とトナー担持体との間に現像電界より大きな電荷注入電界を作用させることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１記載の現像装置において、
電荷注入手段は、電荷注入部材とトナー担持体との間に導電性トナーを挟んで摺擦しながら電荷注入するものであることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１記載の現像装置において、
トナー担持体は、表面を被覆し且つ導電性トナーとの間で電荷移動が抑制可能な高抵抗層を備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
静電潜像を担持した像担持体と、この像担持体に対向配置される請求項１ないし９いずれかに記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、帯電された導電性トナーによって静電潜像を可視像化する現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における電子写真方式の画像形成装置では、絶縁性トナーを摩擦帯電して電荷を与え、現像に供する方法が広く一般的に用いられている。
ここで、トナーを帯電させる方法としては、トナーのバインダ樹脂や添加剤との組合せによりトナーの摩擦帯電性を予め制御しておき、現像装置内でトナーが攪拌されたり搬送されたりしていることを利用し、搬送経路の途中におけるトナーの攪拌動作や搬送動作によりトナー同士を摩擦させることで、摩擦帯電を生じやすい物質とトナーとの摩擦によってトナーを帯電させる方法が多く採用されている。
【０００３】
このようなトナーの帯電方法において、摩擦によって帯電したトナーの帯電量には、ある程度の帯電分布が存在しているため、トナーには、帯電量が少ない低帯電トナーや、トナー全体の帯電極性とは逆の帯電極性を有する逆極性トナーが含まれていることが多い。
このとき、低帯電トナーは、現像装置内のトナー担持体から離れて画像形成装置内を漂う所謂トナークラウドとなりやすく、このトナークラウドは画像形成装置の不良原因となる。
また、逆極性トナーは、像担持体上の静電潜像のうち、本来トナーが付着しない背景部に引きつけられ、背景部の一様な汚れである所謂かぶりを発生させる。
更に、この種の摩擦帯電方法にあっては、環境変化や経時変化の影響を受けやすく、トナーや攪拌部材等の摩擦帯電機構の表面状態が変化し、結果的に、トナーの帯電状態が不安定になり易い。
【０００４】
そこで、このような不具合を解消するために、導電性トナーを使用する方法、具体的には、導電性トナーへ電荷を注入して帯電し、現像に供する方法が知られている。
この方法は、摩擦帯電を利用しないため、種々の利点がある。
特に、導電性トナーは電荷が移動し易く、均一な電荷をトナーに与えることができるため、かぶりやトナークラウドを防止でき、環境変化や経時劣化の影響を受けにくいことは最大の特長である。また、摩擦帯電機構が不要なため、構造が簡単で、小型化、低価格化が可能であることも、大きな魅力である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１１６０４号公報（第３−５頁、図１）
【特許文献２】特公昭５８−２６０２６号公報（第１−５頁、図１）
【特許文献３】特公昭６３−１０４２６号公報（第１−２頁、第２図）
【特許文献４】特開昭６３−１５９８７０号公報（第１−４頁、第１図）
【特許文献５】特開平６−９５５１８号公報（第１−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、導電性トナーが汎用的にならない最大の理由は、コロトロンやバイアスロールといった汎用的な静電転写方式では、吸湿した記録紙へのトナー像の転写が困難なためである。
また、カラー画像を形成する場合、色材の異なるカラートナーを重ねて種々の色を再現するが、導電性トナーではトナーを重ねることができず、カラー化に対応できないためである。
この原因は、トナーが導電性であるが故に、吸湿して低抵抗になった記録紙やトナー相互間でトナー電荷の移動が発生し、トナーへの静電吸着力が失われてしまうことによる。
【０００７】
また、別の技術的課題として、導電性トナーは容易に電荷注入するため、潜像電位が不安定になると、現像バイアスと静電潜像の背景部との間の小さな電位差（クリーニング電位とする）でも、トナーへ逆極性の電荷が電荷注入し、かぶりの原因になり易い。
【０００８】
このような技術的課題を解決するために、従来にあっては、以下のａ〜ｅの先行技術が提案されている。
すなわち、
ａ  トナーとして、正負両極性のうち一方の極性に帯電し易く、かつ、該極性に帯電した後は他方の極性に帯電し難い特性を具備させた提案、言い換えれば、電荷を注入しやすいが、リークしにくいトナー材料に関する提案（例えば特許文献１参照）、
ｂ  基体の少なくとも一方の面に絶縁性媒質を所定量塗工し、所定レベルの体積固有抵抗値を備えた記録紙（転写媒体）を用いることで、紙の電荷保持量を安定且つ均一とする提案（例えば特許文献２参照）、
ｃ  現像後かつ転写に先立ち静電潜像の画像部電位を現像時の画像部電位の所定レベルまで低減させ、トナーの飛び散りを抑制する提案（例えば特許文献３参照）、
ｄ  導電性トナーと絶縁性トナーとの混合により、転写時には、紙から導電性トナーへの電荷注入を絶縁性トナー（絶縁体）にて防ぎ、導電性トナーと紙との非接触化を図ることで、導電性トナーの電荷保持性を保つようにした提案（例えば特許文献４参照）、
ｅ  像担持体上の導電性トナーを加熱することでトナーを軟化・溶融し、軟化・溶融したトナーの粘着力を利用することにより像担持体から被記録材への転写性を良好に保つようにした非静電転写技術に関する提案（例えば特許文献５参照）、などが試みられてきた。
【０００９】
しかしながら、いずれの先行技術も絶縁トナー同等の転写性を得ることができないばかりでなく、例えば先行技術ａ，ｄにあっては、特殊な材料を使用しなければならないし、また、先行技術ｂにあっては、特殊な記録紙を使用しなければならず、更に、先行技術ｃ，ｅにあっては、特殊な作像プロセスが必要不可欠になるため、いずれの先行技術にあっても、汎用性を大きく損なう懸念があり、現段階において実用化には至っていない。
【００１０】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、従前の導電性トナーを使用する際の不具合である静電転写性の改善、カラー適性の改善を行い、かぶりやトナークラウドを有効に防止でき、環境変化や経時劣化の影響を受けにくく、簡単で且つ汎用性のある現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明は、図１（ａ）に示すように、導電性トナー２にて静電潜像Ｚを可視像化する現像装置において、静電潜像Ｚを担持した像担持体１に対向配置され、帯電された導電性トナー２を担持搬送するトナー担持体３と、このトナー担持体３と像担持体１との間に現像電界が形成され、この現像電界領域にて像担持体１上の静電潜像Ｚをトナー現像する現像電界形成手段４と、トナー担持体３に対向配置される電荷注入部材６を有し、この電荷注入部材６とトナー担持体３との間に電荷注入電界を作用させ、導電性トナー２に電荷を注入する電荷注入手段５とを備え、電荷注入手段には、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界が調整可能に形成される電荷注入電界形成手段７を具備させたことを特徴とする。
【００１２】
このような技術的手段において、導電性トナー２を扱う現像方式としては、例えば一成分現像方式や二成分現像方式などのいずれの現像方式であってもよい。
また、トナー担持体３としては、導電性トナー２を担持搬送するものであれば、ロール状、ベルト状など任意の形態でよく、磁極のレイアウト等も任意に設定して差し支えない。
更に、現像電界形成手段４は、像担持体１とトナー担持体３との間に現像電界を形成するものを広く含み、ここでいう現像電界としては直流電界のみ、あるいは、交番電界を重畳した直流電界など適宜選定してよい。
【００１３】
また、本発明において、導電性トナー２の態様としては、導電性トナー基体をベースとし、この表面に絶縁性又は半導電性被覆層を設けた態様や、例えば絶縁性トナー基体をベースとし、その表面に導電性微粒子を埋設する等各種の態様がある。
前者の態様にあっては、導電性トナー基体は結果的に導電性を有するトナー基体であればよく、例えば絶縁性トナー基体内に導電性微粒子を混入させたり、絶縁性トナー基体の外表面近傍に導電性微粒子を付着させる等適宜選定して差し支えない。また、被覆層の好ましい態様としては、例えば無定形高分子を主成分とする被覆層が挙げられる。ここで、無定形高分子を主成分とする被覆層とは、少なくとも無定形高分子相の割合が８０％以上であること意味する。更に、被覆層としては、導電性トナー基体を完全に被覆する態様に限らず、不完全に被覆する態様をも含む。この場合において、抵抗調整は被覆層の一部に凹所を設けたり、あるいは、層厚を調整することにより行うようにすればよい。
一方、後者の態様にあっては、絶縁性トナー基体は電子写真方式等で使用される絶縁性トナーであればよく、例えばスチレンアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂等を使用したものが挙げられる。更に、導電性微粒子としては、絶縁性トナー基体に埋め込む観点からは、好ましくは大きさがサブミクロンのものがよく、例えばＩＴＯ、酸化すず、酸化亜鉛、酸化チタン等の微粒子が挙げられる。更に、導電性微粒子にあっては、導電性トナー２をカラートナーに適用するためには、透明性を備えていることが好ましく、このことでカラー適性（特に発色性）に優れた導電性トナー２を得ることが可能になる。
【００１４】
更に、電荷注入手段５としては、図１（ｂ）に示すように、電荷注入部材６とトナー担持体３との間に電荷注入電界ＥDを作用させ、導電性トナー２に電荷注入するものであればよい。このとき、電荷注入電界は必ずしも現像電界より大きいものに限られず、また、電荷注入部材６はトナーに対して電荷を注入する機能部材であれば例えばロール状、プレート状、ブレード状のもの等適宜選定して差し支えないが、代表的には導電性ロール又は導電性ゴムを接着した導電板が挙げられる。尚、電荷注入部材６の材質はアルミニウム、ステンレス等が使用されるがこれに限らず適宜選定して差し支えない。
【００１５】
更にまた、電荷注入手段５としては、電荷注入部材６とトナー担持体３との間に電荷注入電界を生成させるための要素として、通常電源等の電荷注入電界形成手段７が用いられる。
本発明において、この電荷注入電界形成手段７は、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界が調整可能に形成されている。
この場合、電荷注入電界形成手段７は、画像濃度変化や環境変化等の使用条件環境が異なる場合でも、適正な電荷注入電界を作用させることができる。
ここでいう電荷注入電界としては直流電界のみ、あるいは、交番電界を重畳した直流電界など適宜選定してよい。
【００１６】
このような、電荷注入電界形成手段７において、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界を調整するには、装置の使用条件変化が検知可能なセンサ８を用いるようにすればよい。この種のセンサ８の代表的態様としては、画像濃度を検知する濃度センサや装置の周辺環境を検知する環境センサ等が挙げられる。
この場合、センサ８からの検知情報は通常制御手段に取り込まれ、この制御手段が電荷注入電界形成手段７へ所定の制御信号を送出し、電荷注入電界を調整可能とするものであるが、制御手段を介することなく、センサ８からの検知情報に応じて電荷注入電界形成手段を直接調整するようにしてもよい。
更に、センサ８としての濃度センサは、例えば像担持体１又は記録媒体上のトナーパッチの濃度（現像トナー量）を検知可能にするものであればよい。この場合、この濃度センサによって検知される現像トナー量が主として電荷注入量に相当して依存することから、この濃度センサからの検知情報に応じて電荷注入量（具体的には電荷注入電界）を制御することにより画像濃度を調整することができる。尚、像担持体１はトナー像を担持するものを広く含み、例えば、中間転写型画像形成装置であれば、感光体等の像形成担持体に限らず、中間転写体をも含む。よって、濃度センサの配設箇所としては、像形成担持体又は中間転写体のいずれでもよい。
また、濃度センサの使用モデル態様としては、鏡面反射型、拡散反射型、透過型など既知の光学センサを適宜選定してよい。
【００１７】
更に、濃度センサを使用する場合の好ましい態様としては、像担持体１上の潜像電位を検知可能にする電位センサを設ける態様が挙げられる。
本態様によれば、濃度センサによって検知される現像トナー量は、主として電荷注入量に依存するものの像担持体１上の潜像電位にも依存する。従って、電位センサを設けることによって、この電位センサの検知情報に応じて像担持体１上の潜像電位を常に一定範囲内に保つようにすれば、濃度センサは常に同一条件下での検知を可能にすることができる。
【００１８】
また、センサ８としての環境センサを用いる態様にあっては、装置の使用条件環境を検知することができる。
ここで、トナー帯電量は、温度や湿度等の使用条件環境によって変化するため、環境センサの検知情報に基づいて電荷注入電界を制御することにより環境変化に応じた帯電量を得ることが可能になる。
更に、環境センサの態様としては、温度センサと湿度センサの両方を備える態様のほか、温度センサのみ、または、湿度センサのみ等適宜選定してよい。
ここで、温度センサはサーミスタやシリコンＩＣ等、適宜選定してよく、また、湿度センサは高分子抵抗変化型と同等の性能を有するものであれば適宜選定して差し支えない。
【００１９】
また、電荷注入手段５としては、電荷注入部材６とトナー担持体３にトナーが供給可能なトナー供給部材とを兼用する態様であってもよいし、トナー担持体３に担持された状態のトナーに対して電荷注入する電荷注入部材６を有する態様であってもよい。
ここで、前者の兼用型の態様にあっては、電荷注入部材６は、電荷注入機能の他に、トナー供給機能を実現する部材であることが必要である。
一方、後者の態様は、電荷注入部材６をトナー供給部材とは別個に設ける態様であり、電荷注入に対する機能性のみを追求することができるため、トナーの帯電性を確保する上で好ましい。
【００２０】
更に、電荷注入手段５の電荷注入方式としては、電荷注入部材６とトナー担持体３との間に導電性トナー２を挟んで摺擦しながら電荷注入する方式（摺擦型電荷注入方式）が好ましい。この方式にあっては、導電性トナー２と電荷注入部材６との接触確率を高め、かつ、導電性トナー２の接触抵抗を低減することが可能になり、その分、低い電荷注入電界にてトナーに対して効率的に電荷注入することが可能である。
【００２１】
また、摺擦型電荷注入方式を採用した電荷注入手段５にあっては、導電性トナー２の見かけ上の抵抗を下げた状態で電荷注入することが可能であり、その分、電荷注入電界をある程度低く設定したとしても、帯電性能を良好に保つことが可能である。
このため、現像電界に比べて電荷注入電界を必ずしも大きく設定しなくても、導電性トナー２に対して電荷注入を行うことが可能になる。
よって、導電性トナー２としては、現像電界作用域にて高抵抗に変化し且つ電荷注入電界作用域にて低抵抗に変化するという挙動を実現することができる。つまり、図２（ａ）に示すように、導電性トナー２は、現像電界作用域にて高抵抗に変化し、電荷注入電界作用域にて低抵抗に変化する抵抗可変部９を備えている挙動を示すのである。
また、この種の摺擦型電荷注入方式にあっては、電荷注入部材６とトナー担持体３との間に導電性トナー２を単層状態で挟むことが重要であり、これにより、均一な帯電を可能とし、逆極性トナーの発生を有効に防止することができる。
【００２２】
但し、導電性トナー２はトナーへ印加する電界の大きさに依存して抵抗変化する挙動を示すため、現像電界作用領域に比べて電荷注入電界作用域にて導電性トナー２をより低抵抗にするには、現像電界より大きな電荷注入電界を作用させることが好ましい。
このように、電荷注入電界＞現像電界の関係を満たす電荷注入手段５にあっては、導電性トナー２の電気抵抗を以下のようにスイッチングさせることが必要である。
すなわち、静電潜像Ｚの画像部電位と現像バイアス電位とで形成される現像電界より大きく且つ電荷注入電界よりも小さい電界で高抵抗から低抵抗へスイッチング（抵抗変化）するようにすればよい。
【００２３】
本態様においては、導電性トナー２としては、体積抵抗率が電荷注入電界にて１０１０Ω・ｃｍ以下であり且つ現像電界にて１０１１Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。これは、電荷注入電界にて１０１０Ω・ｃｍ以下であれば、電荷注入し易く、一方、現像電界にて１０１１Ω・ｃｍ以上であれば、電荷保持し易いことによる。
【００２４】
更に、導電性トナー２の抵抗変化の好ましい態様としては、例えば静電潜像Ｚの背景部電位と現像バイアス電位とで形成されるクリーニング電界より大きく且つ電荷注入電界よりも小さい電界で高抵抗から低抵抗へスイッチング（抵抗変化）するものが挙げられる。
本態様によれば、クリーニング電界と電荷注入電界との中間電界にて導電性トナー２は高抵抗から低抵抗へスイッチングするため、クリーニング電界作用域においては、導電性トナー２は高抵抗に保たれることになり、トナー担持体３上の先端の導電性トナー２に逆極性の電荷が誘導されることはない。
このため、トナー担持体３上の導電性トナー２に逆極性電荷が誘導され、静電潜像の背景部に付着するという所謂かぶり現象は有効に抑制される。
更にまた、導電性トナー２の抵抗変化の好ましい態様としては、転写時に形成される転写電界よりも大きく且つ電荷注入電界よりも小さい電界で高抵抗から低抵抗へスイッチングする態様が挙げられる。
本態様によれば、転写電界と電荷注入電界との中間電界にて導電性トナー２は高抵抗から低抵抗へとスイッチングするため、転写電界作用域では、導電性トナー２は高抵抗に保たれることになり、転写時において、導電性トナー２と記録紙との間で電荷の移動が発生することはなく、例えば高含水紙などに対しても導電性トナー２の電荷が保持され、良好な転写性能が得られる。
【００２５】
また、摺擦型電荷注入方式の代表的態様としては、電荷注入手段５が電荷注入部材６とトナー担持体３との間に周速差を持たせるものが挙げられる。
より具体的には、電荷注入手段５としては回動可能な電荷注入部材６を有し、トナー担持体３との間に周速差を持たせて電荷注入部材６を回動させる態様が挙げられる。この態様では、電荷注入部材６の回動方向は任意であるが、トナーの帯電性を考慮すると、電荷注入部材６とトナー担持体３との周速差が１．５倍以上であることが好ましい。
更に、トナー供給部材と兼用する電荷注入部材６の好ましい態様としては、トナー担持体３との対向部位にて同方向で且つ周速差をもって回動するものであればよい。このとき、電荷注入部材６の回動方向が同方向である方式（With方式）では帯電可能であるが、電荷注入部材６の回動方向が逆方向である方式（Against方式）では、電荷注入部材６とトナー担持体３との間に導電性トナー２が挟まれる前にトナー担持体３にトナーが転移する挙動になるため、帯電し難い懸念がある。
【００２６】
また、前記周速差を持たせる別の具体的態様としては、トナー担持体３に対向して電荷注入部材６を固定配置し、トナー担持体３との間に周速差を持たせるようにした態様が挙げられる。本態様の電荷注入部材６としてはブレード状部材が好ましい。
【００２７】
また、トナー担持体３としては、表面を被覆し且つ導電性トナー２との間で電荷移動が抑制可能な高抵抗層を備えた態様であることが好ましい。
このように、トナー担持体３に高抵抗層を具備させるようにすれば、導電性トナー２とトナー担持体３との間で電荷を移動させ難くすることが可能であり、その分、逆極性トナーが発生し難くなるという利点が得られる。
この点、トナー担持体３の表面層が低抵抗であると、電荷注入電界での電荷注入動作時に導電性トナー２とトナー担持体３との間で分極（電荷交換）し、導電性トナー２に逆極性電荷が誘導され、逆極性トナーが発生し易いという懸念がある。
【００２８】
ここで、高抵抗層の好ましい態様としては、電荷注入電界作用域にてトナー担持体３と導電性トナー２との間で電荷交換が行われない程度の放電時定数を有するものであればよい。この場合、トナー担持体３の電荷注入電界作用域に対する通過時間は数十ミリ秒であるので、トナー担持体３の高抵抗層の放電時定数が１００ミリ秒以上得られれば両者間での電荷交換は困難になると推測される。
そして、このような挙動を具現化するには、高抵抗層としては、電荷注入電界作用域にて体積抵抗率が１０１１Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２９】
この点について補足すると、一般的に、トナー担持体３に要求される機能としては、低電位性、自己放電性、過電流制御、トナー帯電制御がある。低電位性とは、一般的な像担持体１の帯電電位が所定電圧（例えば５００Ｖ〜６００Ｖ）程度に制限されるため、十分な現像電界を得るためには、トナー担持体３での電気容量的な電圧損失を小さくすることが必要である。そのために、トナー担持体３の高抵抗層は薄層ほどよいが、ピンホール等を考慮して数十μｍ以下に設定される。また、自己放電性とは、トナー担持体３に電荷が蓄積しないように抵抗を設定することで、従来の一成分現像方式では、トナー担持体３が一回転する時間である数１００ミリ秒以下の放電時定数が得られるように体積抵抗率を１０１１Ω・ｃｍ未満程度に設定される。また、過電流制御とは、例えば電荷注入部材６とトナー担持体３とを接触配置させ、両者間に電荷注入電界を作用させた際に過電流を防止するための抵抗が必要不可欠であり、この観点からすれば、１０９Ω・ｃｍ以上であれば実用上問題が無い。
【００３０】
したがって、１０９Ω・ｃｍ〜１０１１Ω・ｃｍに設定すれば、自己放電性、過電流制御を満足することは可能であるが、この抵抗値ではトナー帯電制御性（電荷注入性）が悪く、逆極性トナーが発生し易くなってしまう。
そこで、自己放電性を除く他の要件を充足するには、高抵抗層の体積抵抗率を１０１１Ω・ｃｍ以上にすることが好ましい。ところで、本態様においては、トナー担持体３は表面に高抵抗層を備えているが、自己放電性については不十分になる懸念がある。この状態において、自己放電性をも充足するためには、例えばトナー担持体３にトナー担持体３の表面電位が除電可能な除電部材を補助除電機構として配設することが好ましい。
【００３１】
また、本発明は、現像装置を組み込んだ画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明に係る画像形成装置は、静電潜像Ｚを担持した像担持体１と、この像担持体１に対向配置される現像装置とを備えたものであればよい。
【００３２】
次に、本発明に係る現像装置の作用について説明する。
導電性トナー２は、図２（ｂ）に示すように、電荷注入手段５の電荷注入部材６とトナー担持体３との間に電荷注入電界を作用させ、この電荷注入電界作用域にて電荷注入され、トナー担持体３側へ移動する。
このとき、導電性トナー２は、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、例えば電荷注入部材６とトナー担持体３との間に挟まれ摺擦されながら電荷注入されるため、電荷注入電界作用域では、導電性トナー２の抵抗可変部９が低抵抗に変化し、導電性トナー２には容易に電荷が注入される。
この後、トナー担持体３上に担持された導電性トナー２は、図２（ｂ）に示すように、像担持体１とトナー担持体３との間の現像領域へ搬送され、現像電界作用域に入り、像担持体１へと移動して像担持体１上の静電潜像Ｚを可視像化する。
このとき、例えば現像電界作用域において、電荷注入電界作用域よりも導電性トナー２の抵抗が高くなる条件（例えば電荷注入電界＞現像電界の関係を満たす、あるいは、導電性トナー２を摺擦させない状態で現像電界を作用させるなど）を採用するようにすれば、導電性トナー２は、図２（ａ）に示すように、現像電界作用域では、前記導電性トナー２の抵抗可変部９が高抵抗に変化することから、導電性トナー２は電荷を保持した状態を保ち、導電性トナー２相互間等で電荷の移動は行われない。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る現像装置によれば、電荷注入電界作用域、現像電界作用域の条件を適宜選定することにより、導電性トナーに電荷を注入する場合に導電性トナーを低抵抗に変化させ、導電性トナーに対し容易に電荷を注入させることができ、しかも、現像する場合に導電性トナーを高抵抗に変化させ、導電性トナーの電荷保持性を向上させることができる。  従って、本発明によれば、導電性トナーに対する電荷注入性を安定化させることができ、その分、導電性トナーに対する電荷注入性と、注入された電荷保持性とを容易に両立させることが可能になり、導電性トナーに対する電荷注入性を良好に保ちながら、現像電界作用域にて不要に電荷注入される事態を有効に回避することができる。
【００３４】
また、本発明によれば、電荷注入電界作用域にて導電性トナーの抵抗を容易に低減可能とし、それ以外では導電性トナーを高抵抗に保つことが可能である。このため、転写電界作用域にて、例えば導電性トナーを摺擦することなく、トナーの移動を低電界で行うようにすれば、導電性トナーの抵抗を高くすることが可能になり、転写時における導電性トナーの電荷保持性を良好に保つことができる。
それゆえ、導電性トナーに保持している電荷が吸湿した記録紙やトナー相互間で移動することを有効に防止することができ、トナーへの静電吸着力を維持することができる。
よって、高含水紙などへのトナー画像の転写も可能となり、しかも、カラートナーの重ねによるカラー画像を形成することも可能になるから、導電性トナーに対する良好な転写性能を簡単に実現することができる。
このように、本発明に係る現像装置によれば、従前の導電性トナーを使用する際の不具合である、静電転写性の改善、カラー適性の改善を行い、かぶりやトナークラウドを有効に防止でき、環境変化や経時劣化の影響を受けにくく、簡単で且つ汎用性のある現像装置を提供することができる。
【００３５】
特に、本発明においては、電荷注入電界形成手段にて装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界を調整可能としているので、環境変化や経時変化によって電荷注入条件が異なる場合でも、適正な電荷注入を行うことが可能になり、導電性トナーに対する電荷注入不良を有効に回避することができる。
このとき、電荷注入電界形成手段は、例えば装置の使用条件変化が検知可能なセンサからの検知情報に基づいて電荷注入電界を簡単に調整することできるため、装置構成が不必要に複雑化することはない。
【００３６】
また、導電性トナーに対して適正な電荷注入を行うことができるため、現像電界作用域にて、低電荷トナーや逆極性トナーが生成されることは少なくなり、その分、かぶりやトナークラウドを有効に防止でき、導電性トナーに対する現像性能を良好に保つことができる。
更に、このような現像装置を用いた画像形成装置によれば、導電性トナーに対する現像性能を良好に保つことができ、しかも、導電性トナーに対する良好な転写性能を簡単に実現することができるため、導電性トナーを用いた良好な作像性能を簡単且つ確実に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、本実施の形態に係る画像形成装置は、所謂タンデム型と称されるものであり、装置本体１７の上方に原稿を読み取る画像読取ユニット１８を配設する一方、装置本体１７内に四つの色成分（本実施の形態ではＹ：イエロ、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）の作像エンジン１９（具体的には１９ａ〜１９ｄ）を横方向に配列し、その下方には各作像エンジン１９の配列方向に沿って循環搬送される中間転写ベルト２８を配設すると共に、この中間転写ベルト２８には当該中間転写ベルト２８上の画像を記録媒体としての例えば記録紙４８に転写させる二次転写装置（本実施の形態では二次転写ロール）４９を配設し、更に、装置本体１７の下方には前記記録紙４８が収容される給紙カセット４７を配設し、この給紙カセット４７からの記録紙４８を二次転写ロール４９を経て定着装置６０へと導くようにしたものである。
【００３８】
同図において、本実施の形態に係る画像形成装置は、所定方向に回転する像担持体としての感光体ドラム２０を有し、この感光体ドラム２０の周囲には、感光体ドラム２０を帯電する帯電装置２１と、この感光体ドラム２０上に静電潜像Ｚを形成する潜像書込装置としての例えば露光装置２２と、感光体ドラム２０上に形成された静電潜像を可視像化する現像装置３０と、感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写ベルト２８に一次転写させる一次転写装置（本実施の形態では一次転写ロール２４）と、感光体ドラム２０上の残留トナーを除去するクリーニング装置２５と、感光体ドラム２０上の表面電位を除電する除電ロール２９とを順次配設したものである。
一方、中間転写ベルト２８は、複数（本例では四つ）の張架ロール４２〜４６に掛け渡されており、張架ロール４２は駆動ロール、張架ロール４３は二次転写ロール４９のバックアップロールとして機能し、その他の張架ロール４４〜４６は従動ロールとして機能するようになっている。
【００３９】
ここで、現像装置３０は、図４（ａ）に示すように、導電性トナー４０を含む現像剤Ｇが収容される現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１には感光体ドラム２０に対向して現像用開口３２を開設すると共に、この現像用開口３２に面して現像ロール（現像電極）３３を配設し、この現像ロール３３に所定の現像バイアスを印加することで、感光体ドラム２０と現像ロール３３との間の現像領域に現像電界を作用させ、更に、現像ハウジング３１内には前記現像ロール３３と対向して電荷注入ロール（注入電極）３４及びトナー供給ロール３５を設けたものである。  
【００４０】
更に、この現像装置３０は、現像ハウジング３１内のトナー供給ロール３５の奥側には導電性トナー４０が含まれる現像剤Ｇを撹拌するアジテータ３６を配設したものである。
そして、現像ロール３３には現像バイアス電源３７からの現像バイアスＶＢが印加され、電荷注入ロール３４には電荷注入バイアス電源３８からの電荷注入バイアスＶＤが印加される。
一方、トナー供給ロール３５には電荷注入バイアスＶＤとは逆極性を有するトナー供給バイアス電源３９からのトナー供給バイアスＶＳが印加される。それにより、感光体ドラム２０の静電潜像Ｚと現像ロール３３との間には現像電界が、現像ロール３３と電荷注入ロール３４との間には電荷注入電界が作用し、現像ロール３３とトナー供給ロール３５との間にはトナー供給電界が作用する。
【００４１】
特に、本実施の形態において、現像ロール３３にあっては、図４（ｂ）に示すように、金属製シャフト３３１の周囲に弾性ベース層３３２を設け、この弾性ベース層３３２の周囲に高抵抗層３３３を直接若しくは中間層を介して被覆するようにしたものである。
金属製シャフト３３１としてはアルミニウムやステンレス等の金属製の中実体からなる芯金や内部を中空にくり抜いた刃金属製の円筒体が用いられる。尚、アルミニウム製を使用する場合には表面をアルマイト処理したものを用いてもよい。また、弾性ベース層３３２としては、例えばシリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリウレタン系エラストマー等が挙げられ、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、イオン導電剤等が付与されている。更に、高抵抗層３３３としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等に、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム等の導電性材料を付与して抵抗調整を行ったものが挙げられる。尚、現像ロール３３としては、金属製シャフトに直接高抵抗層を設ける態様もある。
【００４２】
この現像ロール３３の製造方法としては、円筒状金型の中空部に、金属製シャフト３３１をセットし、上記円筒状金型と金属製シャフト３３１との空隙部に上記弾性ベース層３３２の形成材料を注型した後、加熱し架橋させる。更に、この中間品の外周に、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法等により高抵抗層３３３を塗工し、塗工後に乾燥及び加熱処理を行うものが挙げられる。
そして、高抵抗層３３３としては、後述するように、電荷注入電界作用域にて電荷注入ロール３４と現像ロール３３との間で電荷交換が抑制される範囲で適宜選定されており、例えば体積抵抗率が１０１１Ω・ｃｍ以上に設定されている。
【００４３】
更に、本実施の形態において、電荷注入ロール３４は、例えばサンドブラスト法や化学エッチング法等により表面に小さく均一な凹凸面を形成したアルミニウム製のロールから構成され、また、電荷注入ロール３４の回転方向については現像ロール３３と対向部にて同方向に回動させるが、電荷注入特性を考慮すると、電荷注入ロール３４としては、現像ロール３３との対向部にて同方向で且つ周速差（例えば１．５倍以上）をもって回動し、電荷注入ロール３４と現像ロール３３との間に導電性トナー４０を挟持し、摺擦しながら電荷注入する態様が好ましい。
【００４４】
尚、電荷注入ロール３４に代えて、現像ロール３３に対向して図示外の電荷注入ブレードの一端を固定配置し、この電荷注入ブレードの先端部を前記現像ロール３３に接触配置するようにしてもよい。この電荷注入ブレードとしては、金属支持板に導電性のゴム又は樹脂製の導電弾性体を貼り付けたものが用いられる。
本態様においては、固定型の電荷注入ブレードと現像ロール３３との間には当然ながら周速差があるから、本実施の形態と同様な作用を奏する。
【００４５】
また、本実施の形態において、トナー供給ロール３５は、例えばウレタンゴム、シリコーンゴム等の導電性のフォームロールで構成されており、現像ロール３３に対して電荷注入ロール３４及びトナー供給ロール３５は軽く接触又は微小間隙をもって支持されている。
【００４６】
更にまた、本実施の形態で用いられる現像剤Ｇとしての導電性トナー４０については後述する。
ここで、本実施の形態における導電性トナー４０としては、例えば図５（ａ）に示すように、導電性を有する材料からなる導電性トナー基体（導電性コア）４０１を有し、この導電性コア４０１の周囲を絶縁性被覆層（例えば絶縁性樹脂層）４０２で被覆すると共に、導電性コア４０１の一部が露出するように前記絶縁性被覆層４０２に適宜数の凹部４０３を設けたものが用いられる。
本実施の形態において、導電性トナー４０は、重合法や各種公知のカプセル化技術で作製することができる。この時、導電性コア４０１は、ポリエステルやスチレンアクリル系樹脂に導電性カーボンブラック、磁性粉、ＩＴＯ／酸化チタン／酸化すず等の透明導電粉等の導電剤を分散させたり、ポリエステルやスチレンアクリル系樹脂からなる粒子表面を前記導電剤により被覆することによって、作製する。
このような態様の導電性トナー４０は、高電界を印加すると低抵抗化する傾向を示す。そして、低抵抗化する電界の大きさについては、導電性トナー４０の主として凹部４０３の占有割合、あるいは、絶縁性被覆層４０２の厚さなどに依存する。
このメカニズムについては、導電性コア４０１が絶縁性被覆層４０２にて被覆されているため、導電性コア４０１は、直接的にトナー相互や電極部材等に接触することがなく、絶縁性被覆層４０２を介して一定の微小間隙を保つことになり、この結果、例えば高電界が印加された時、トンネル効果等により導通することになる、と推測される。
【００４７】
また、導電性トナー４０の他の態様としては、例えば図５（ｂ）に示すように、導電性コア４０１を絶縁性若しくは半導電性の被覆層４０４にて被覆し、被覆層４０４の厚さｈを適宜調整することにより、導電性トナー４０の抵抗を調整可能とした態様等適宜選定して差し支えない。
このとき、半導電性の被覆層４０４については、それ自体半導電性の材料を用いるようにしてもよいし、例えば絶縁性樹脂に、酸化チタンや酸化すず等の金属酸化物や導電性カーボンを微量含有させた半導電性樹脂を用いるようにしてもよい。
【００４８】
ここで、導電性トナー４０の好ましい態様としては、導電性コア４０１の表面に無定形高分子を主成分とする、言い換えれば無定形高分子相の割合が８０％以上である被覆層４０４が被覆されたものが挙げられる。
本態様において、導電性コア４０１としては、例えば通常の絶縁性トナーからなる絶縁性トナー基体（絶縁性コア）の外表面近傍に導電性微粒子を付着させる態様や、絶縁性コアの内部に導電性微粒子を混入させるものなど適宜選定して差し支えない。
【００４９】
次に、導電性トナーの製造方法については、湿式製造方法、乾式製造方法、及び、両者を組み合わせる等適宜選定して差し支えない。
先ず、絶縁性コアの製造については、乾式製造方法である混練粉砕法や、湿式製造方法である乳化凝集法、溶解懸濁法等いずれの方法で作製してもよいが、トナーの粒度分布シャープ化や形状制御の自由度という観点から乳化凝集法が好ましい。乳化凝集法とは、乳化重合により樹脂微粒子分散液を調製し、また着色剤を溶媒に分散した着色剤分散液や必要に応じて離型剤分散液を調製した後、これらを混合し、トナー粒径に相当する凝集粒子を形成し、加熱して凝集粒子を融合・合一してトナーを製造する方法である。この製造プロセスは一括で混合し凝集してもよいし、凝集工程を複数段階的に行わせ、第１段階の母体凝集を形成した後、凝集形成の第２段階で加えた粒子を第１段階の母体凝集粒子の表面に付着させるようにしてもよい。
このような乳化凝集法によるトナー作製時に、絶縁性コア表面に導電性微粒子を付着させ、更に、被覆層を被膜形成するようにしてもよい。
尚、上述した製造方法は、絶縁性コアの表面に導電性微粒子を付着させるようにしているが、乳化凝集法によるトナー作製時に絶縁性コア内に導電性微粒子を混入させるようにしても差し支えない。
【００５０】
また、導電性トナーの乾式製造方法としては、例えば乳化凝集法で製造した絶縁性コアを乾燥後、その表面に導電性微粒子を付着させ、更に、被覆層としての樹脂微粒子を被膜形成するようにしたものが挙げられる。
この製造方法は、例えば撹拌混合機に絶縁性コアと導電性微粒子とを混入した後に所定時間撹拌混合し、絶縁性コアに導電性微粒子を付着させ、導電性コアを形成する（撹拌混合工程（Ｉ））。
しかる後、撹拌混合機に導電性コアとポリエステルやスチレンアクリルなどからなる樹脂微粒子とを混入した後、所定時間撹拌混合し、導電性コアの周囲に被覆層（絶縁層）を形成するようにすればよい（撹拌混合工程（II））。
ここで、導電性トナーの乾式製造方法の具体例を挙げると、例えば平均粒径６．５μｍの絶縁性コアに例えばＩＯＴ微粒子（住友金属鉱山株式会社製）所定量（例えば１５ｗｔ％）加え、サンプルミル（型式：ＳＫ−Ｍ１０型協立理工株式会社製）により所定時間撹拌混合し（例えば１２０００ｒｐｍ、３０秒）、絶縁性コアの表面にＩＴＯ微粒子を付着させる。しかる後、ＩＴＯ微粒子が付着された絶縁性コア（導電性コア）に、ポリエステル等の樹脂微粒子を所定量（例えば１０ｗｔ％）加え、前記サンプルミルにて所定時間撹拌混合し（例えば１２０００ｒｐｍ、３０分）、所定の絶縁層を形成するようにするものが挙げられる。
尚、後述する実施例では、この乾式製造方法の具体例にて作製した導電性トナーを用いた。
【００５１】
また、本実施の形態で用いられる現像装置３０以外の各デバイスについては適宜選定して差し支えない。例えば一次転写装置２４としては、図３に示すように、例えば感光体ドラム２０に対向して図示外の転写ロールを配設し、この転写ロールに転写バイアスを印加することで感光体ドラム２０と転写ロールとの間に転写電界を作用させ、記録媒体である記録紙４８に感光体ドラム２０上のトナー像を静電的に転写させるもの等適宜選定して差し支えない。
【００５２】
特に、本実施の形態に係る画像形成装置において、中間転写ベルト２８のうち最終色作像エンジン１９ｄの配設位置の直後には、濃度センサ２６が中間転写ベルト２８に近接して対向配設されている。
この濃度センサ２６は、中間転写ベルト２８上に設けられて各色成分のトナーパッチの濃度を検知するものである。このとき、各色成分のトナーパッチは、各作像エンジン１９の感光体ドラム２０上にパッチ状の静電潜像（潜像パッチ）を形成し、各現像装置３０にて前記潜像パッチをトナー現像したものであり、例えば色成分毎に所定ピッチ間隔を置いて配設するようにしたものである。
更に、本実施の形態において、感光体ドラム２０の周囲には電位センサ２３が配設されており、この電位センサ２３は感光体ドラム２０上の潜像電位を検知可能にするものである。
この場合、濃度センサ２６によって検知される現像トナー量は、主として電荷注入量に依存するものの像担持体１上の潜像電位にも依存する。従って、電位センサ２３を設けることによって、感光体ドラム２０上の潜像電位を常に一定範囲内に保つようにすれば、濃度センサ２６は常に同一条件下でトナーパッチの濃度を検知することが可能になる。
【００５３】
更に、本実施の形態にあっては、画像形成装置には、図３に示すように、電荷注入バイアス電源３８（図４参照）、帯電装置２０及び露光装置２２などを制御する制御装置４１が設けられている。
この制御装置４１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートを含むマイクロコンピュータシステムにて構成されており、一連の作像処理を実現する上で必要な作像プログラム（例えばリフレッシュモード作像処理プログラムなどを含む）をＲＯＭ内に予め組込み、濃度センサ２６及び電位センサ２３からの入力信号などをＣＰＵに取り込み、ＣＰＵにて前記作像処理プログラムを実行することにより所定の制御信号を生成し、電荷注入バイアス電源３８、帯電装置２０及び露光装置２２などに各制御信号を送出するようになっている。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について図３を基に説明する。
今、作像プロセスが開始されると、先ず、感光体ドラム２０表面が帯電装置２１により帯電され、露光装置２２が帯電された感光体ドラム２０上に静電潜像Ｚを書き込み、現像装置３０が前記静電潜像Ｚを可視像化する。
しかる後、感光体ドラム２０上のトナー像は転写部位へと搬送され、一次転写装置２４が記録媒体である中間転写ベルト２８に感光体ドラム２０上のトナー像を静電的に転写する。
尚、感光体ドラム２０上の残留トナーはクリーニング装置２５にて清掃される。
更に、中間転写ベルト２８上に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト２８の回動に伴って、二次転写装置(本実施の形態では二次転写ロール)４９へ搬送されると共に、給紙カセット４７から搬送された記録紙４８が中間転写ベルト２８と二次転写ロール４９との接触領域へ搬送され、二次転写ロール４９にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、中間転写ベルト２８上のトナー像は、記録紙４８に静電吸引される。この後、トナー像が転写された記録紙４８は定着装置６０により定着され、記録紙４８へのトナー像の定着が行われる。
【００５５】
このような作像プロセスにおいて、現像装置３０の基本的作動について説明すると、以下の通りである。
すなわち、図４及び図７に示すように、現像装置３０は、現像ハウジング３１内において導電性トナー４０がアジテータ３６により撹拌され、撹拌された導電性トナー４０は、トナー供給ロール３５表面に供給される。次に、このトナー供給ロール３５に供給されたトナーは、トナー供給ロール３５の回転により、現像ロール３３とトナー供給ロール３５との対向位置に搬送される。
このとき、トナー供給ロール３５と現像ロール３３は対向部にて逆方向に回動しているため、導電性トナー４０は双方のロール間に狭持及び摺擦されることなく、即ちほとんど帯電することなく現像ロール３３へ移転する。
【００５６】
そして、現像ロール３３上に担持された導電性トナー４０は、電荷注入ロール３４との対向位置に搬送される。このとき、現像ロール３３と電荷注入ロール３４との間には、現像ロール３３に接続している現像バイアス電源３７の現像バイアスＶＢと、電荷注入ロール３４に接続している電荷注入バイアス電源３８の電荷注入バイアスＶＤとの差により形成された電荷注入電界が作用している。
尚、図７では、符号４０ａは電荷注入前の導電性トナー、４０ｂは電荷注入後の導電性トナーを夫々示す。
この電荷注入作用域において、導電性トナー４０は現像ロール３３と電荷注入ロール３４との間に単層状態で挟まれ、かつ、現像ロール３３と電荷注入ロール３４との間に挟持され、摺擦されながら電荷注入される。
【００５７】
このような状態において、導電性トナー４０と電荷注入ロール３４との接触確率が高められ、しかも、導電性トナー４０の接触抵抗を小さくすることが可能になり、その分、導電性トナー４０の見かけ上の抵抗が小さくなり、導電性トナー４０は低抵抗な状態で電荷注入される。このため、電荷注入電界としては、比較的低電界であっても、導電性トナー４０には効率的に電荷注入が行われる。
【００５８】
ここで、制御装置４１はトナーパッチの濃度検知サイクルを実行し、濃度センサ２６からの検知情報に基づいて電荷注入バイアス電源３８を制御し、電荷注入電界を調整可能にする。
この場合、濃度センサ２６は中間転写ベルト２８に転写されたトナーパッチ濃度を検知し、電位センサ２３は感光体ドラム２０上の潜像パッチ電位を検知し、これらの検知情報が制御装置４１へ送出される。
ここで、図６に示すように、制御装置４１は、電位センサ２３からの検知情報に基づいて感光体ドラム２０上の潜像パッチ電位が一定レベルであるか否かをチェックし、一定レベルであれば、濃度センサ２６による濃度検知動作を実行し、一方、一定レベルでなければ、帯電装置２１の帯電量及び／又は露光装置２２の露光量を制御し、感光体ドラム２０上の潜像パッチ電位を所定のレベルに調整し、再度電位センサ２３による潜像パッチ電位をチェックする。
このようにして、感光体ドラム２０上の潜像パッチ電位が常に所定のレベルに保たれる条件下において、濃度センサ２６は中間転写ベルト２０上のトナーパッチの濃度を検知可能とする。そして、この濃度センサ２６による検知情報に基づいて、制御装置４１は、電荷注入量の可変量を算出し、電荷注入バイアス電源３８に所定の制御信号を送出するため、電荷注入ロール３４と現像ロール３３との間には現像装置３０の使用条件変化（電荷注入量変化）に対応した電荷注入電界を作用させることが可能になる。
【００５９】
そして、電荷注入された導電性トナー４０は、そのまま現像ロール３３上を搬送され、現像ロール３３と感光体ドラム２０との対向部位に進む。ここで、感光体ドラム２０上の静電潜像Ｚと、現像ロール３３に接続している現像バイアス電源３７の現像バイアスとの差により形成された現像電界が、導電性トナー４０に加わることとなる。
また、感光体ドラム２０上に露光装置２２（図３参照）によって書き込まれた静電潜像部分は、表面帯電が除電されていることから、現像電界によって、この部分のみ導電性トナー４０が感光体ドラム２０に移動し、静電潜像Ｚを可視像化する。
本実施の形態において、この現像電界は電荷注入電界より低電界となっているため、電荷注入電界にて導電性トナー４０に注入された電荷が、現像電界で逃げることもなく、良好な現像が行われる。
【００６０】
また、感光体ドラム２０に転移せず現像ロール３３上に残留した導電性トナー４０は、現像ロール３３の回転によってトナー供給ロール３５との対向位置へ運ばれる。
ここで、特に、本実施の形態においては、トナー供給ロール３５と現像ロール３３との対向部には電荷注入電界に対して逆極性のトナー供給電界が作用しており、このトナー供給電界作用域には静電力が働いている。この静電力は現像ロール３３上の導電性トナー４０をトナー供給ロール３５側へ回収するように作用するため、トナー供給ロール３５との対向位置へ運ばれてきた現像ロール３３上のトナー４０は剥離回収される。
更に、トナー供給電界は電荷注入電界に対して逆極性の電界であり、電荷注入電界にて帯電された現像ロール３３の帯電電位を弱める方向に作用することから、現像ロール３３の帯電電位を除電することができ、その分、現像ロール３３の帯電履歴は解消される。
【００６１】
また、本実施の形態では、感光体ドラム２０上で可視像化されたトナー像は、図３に示すように、感光体ドラム２０と一次転写ロール２４との対向する位置で中間転写ベルト２８に転写され、更に二次転写ロール４９，バックアップロール４３の対向する位置で記録紙に転写される。
また、クリーニング電界においてかぶりの原因となる電荷の移動が発生することもなく、更に、記録紙４８やトナー相互間で電荷の移動が発生しないことから、静電転写方式において、吸湿した記録紙４８へのトナー像の転写が可能になり、また、カラートナーを重ねて、カラー画像を形成することが可能になる。
更に、導電性トナーが多量の導電性フィラー（例えばカーボンブラック等）を含んでいないため、トナーが低温で溶融し、定着による良好な画質が実現可能となる。
【００６２】
尚、本実施の形態では、複数の感光体ドラムを有するタンデム型の画像形成装置構成を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、例えば１個の感光体ドラムに対し複数個の現像装置若しくはロータリ型現像装置を設け、１サイクル毎に１色のトナー像を形成すると共に中間転写体へ順次転写し、複数サイクルで各色成分トナー像を多重転写することで、カラー画像を形成する態様についても同様に適用できる。また、記録紙搬送体上に用紙を保持、搬送し転写を行う用紙搬送転写方式でも同様に適用できる。
また、本実施の形態では、カラー機で説明したが、モノクロ専用機でも同様に適用できることは勿論である。
更に、本実施の形態における現像装置３０として、実施の形態１の現像装置を配設したが、実施の形態２の現像装置を用いても同様の効果を得られることは明らかである。
【００６３】
また、本実施の形態では、電荷注入ロール３４による電荷注入方式として、摺擦型電荷注入方式が採用されているが、この方式は逆極性トナー（ＷＳＴ：Wrong Sign Tonerの略）の発生率を下げる点で好ましい。
図８〜図１２に基づいて説明すると、今、現像電極と注入電極との間に導電性トナーを入れ、電荷注入電界を作用させると、例えば図８に示すように、電荷注入電界（導電性トナーの粒子層への印加電界に相当）の大きさに応じて逆極性トナー（ＷＳＴ）の発生率が変化する。
図８によれば、電荷注入電界が低電界であると、図９に示すように、帯電効率が悪く、帯電できないトナーが、帯電したトナーに付着し、又は、現像電極との非静電的付着力により現像電極側へ移動する。従って、電荷注入電界を高める程、帯電効率の上昇によりＷＳＴが減少することが理解される。
一方、電荷注入電界が高電界であると、図１０に示すように、帯電したトナーが現像電極へ移動し、多層を形成すると、トナー相互で電荷交換して分極してしまい、上層トナーがＷＳＴ化する。従って、電荷注入電界を高める程、分極に起因するＷＳＴが増加する傾向にある。
【００６４】
そこで、ＷＳＴの発生率を下げるための解決策としては、例えば図１１（ａ）に示すように、低電界で高い注入効率を実現する、あるいは、図１１（ｂ）に示すように、ＷＳＴが現像電極へ移動しないようにするという方針が考えられる、更に、図１２（ａ）に示すように、高電界でもトナー層間で分極しないようにする、あるいは、図１２（ｂ）（ｃ）に示すように、トナーが多層にならない、言い換えれば、重ならないようにする、という方針が考えられる。
上述した電荷注入方式は、このような方針に基づいて案出されたものであり、現像ロール（現像電極に相当）３３と電荷注入ロール（注入電極に相当）３４との間に導電性トナー４０を挟持し、摺擦しながら電荷注入する方式では、電荷注入ロール３４との接触確率を高め、かつ、接触抵抗を低減することが可能であるため、低い電荷注入電界にてトナーを単層状態で効率的に電荷注入することが可能になるのである。また、トナー層間にせん断力を与えるため、トナーが分極状態で重なることを防止でき、高電界でもＷＳＴの発生を防止できるのである。
【００６５】
◎実施の形態２
図１３は、本実施の形態に係る現像装置を示し、図１４(ａ)（ｂ）、図１５（ａ）（ｂ）は図１３の要部を示す模式図である。
同図において現像装置３０は、実施の形態１における現像装置とほぼ同様に構成されているが、実施の形態１と異なり、電荷注入ロール４３がトナー供給ロールをも兼用した態様としている。
尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
本実施の形態において、現像装置３０は、現像ロール３３に対向する位置に、電荷注入ロール４３が配設されている。そして、現像ロール３３には現像バイアス電源３７からの現像バイアスＶＢが印加される一方、電荷注入ロール４３には電荷注入バイアス電源３８から電荷注入バイアスＶＤ（本例では現像バイアスより大きく設定）が印加されている。また、現像ハウジング３１内の電荷注入ロール４３の表面には導電性トナーの薄層形成用の層形成ブレード４２が接触配置され、また、現像ハウジング３１内の電荷注入ロール４３の奥側には、導電性トナー４０が含まれる現像剤Ｇを攪拌するアジテータ３６が配設されたものである。
更に、本態様では、電荷注入ロール４３は実施の形態１と同様に現像ロール３３との間に周速差をもって回動するようになっている。
尚、本態様において、層形成ブレード４２は例えば厚さ０．０３〜０．３ｍｍ程度のステンレスの板ばねにシリコーンゴムやＥＰＤＭを接着剤等により接着したものである。この層形成ブレード４２の一端は、電荷注入ロール４３の表面に軽く接触し、他端は現像ハウジング３１の一部に支持されている。
また、本実施の形態では、実施の形態１と略同様に濃度センサ２６及び電位センサ２３が配設されており、制御装置４１は、濃度センサ２６及び電位センサ２３の検知情報に基づいて電荷注入バイアス電源３８を制御するようになっている。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る現像装置３０の作動について図１４（ａ）を基に説明する。
現像装置３０は、現像ハウジング３１内において導電性トナー４０がアジテータ３６により撹拌され、撹拌された導電性トナー４０は、電荷注入ロール４３と層形成ブレード４２との間を通過することにより、電荷注入ロール４３の表面に均一なトナー層を形成する。
更に、トナー層は、電荷注入ロール４３の回転により、現像ロール３３と電荷注入ロール４３との対向位置に搬送される。
このとき、現像ロール３３と電荷注入ロール４３との間には、現像ロール３３に接続している現像バイアス電源３７の現像バイアスＶＢと、電荷注入ロール４３に接続している電荷注入バイアス電源３８による電荷注入バイアスＶＤとの差により形成された電荷注入電界が作用し、導電性トナー４０は、現像ロール３３と電荷注入ロール４３との間に挟持され、摺擦されながら電荷注入される。
【００６８】
また、導電性トナー４０が現像ロール３３と電荷注入ロール４３との間に挟持され、摺擦されながら電荷注入される態様において、導電性トナー４０と電荷注入ロール４３との接触確率が高められ、しかも、導電性トナー４０の接触抵抗を小さくすることが可能になり、その分、導電性トナー４０の見かけ上の抵抗が小さくなり、導電性トナー４０は低抵抗な状態で電荷注入される。このため、電荷注入電界としては、比較的低電界であっても、導電性トナー４０には効率的に電荷注入が行われる。
この点、例えば図１４（ｂ）に示すように、現像ロール３３との対向部位にて電荷注入ロール３４を逆方向に回転させる態様にあっては、導電性トナー４０は電荷注入ロール４３上に層形成ブレード４２にて層厚規制された後現像ロール３３へと供給されるが、供給された導電性トナー４０は現像ロール３３と電荷注入ロール４３との間のニップ部を通過することなく、現像ロール３３へと担持されることから、導電性トナー４０への電荷注入が不足する懸念がある。
【００６９】
この後、現像ロール３３上で電荷が注入された導電性トナー４０は、そのまま現像ロール３３上を搬送され、現像ロール３３と感光体ドラム２０との対向部位に進む。
ここで、感光体ドラム２０上の静電潜像Ｚと、現像ロール３３に接続している現像バイアス電源３７の現像バイアスＶＢとの差により形成された現像電界が、導電性トナー４０に加わることとなる。
このため、感光体ドラム２０上の静電潜像Ｚに導電性トナー４０が移動し、静電潜像Ｚを可視像化する。本実施の形態においては、この現像電界は電荷注入電界より低電界となっているため、電荷注入電界にて導電性トナー４０に注入された電荷が、現像電界で逃げることもなく、良好な現像が行われる。
このような現像動作過程おいては、電荷注入ロール４３への電荷注入処理は、濃度センサ２６及び電位センサ２３からの検知情報に基づいて電荷注入バイアス電源３８を制御し、装置の使用条件変化（本例ではトナーパッチ濃度変化）に応じて、電荷注入電界を調整するようにしたものである。
【００７０】
尚、本実施の形態においては、電荷注入ロール４３に代えて、現像ロール３３に対向して図示外の電荷注入ブレードの一端を固定配置し、この電荷注入ブレードの先端部を前記現像ロール３３に接触配置するようにしてもよい。この電荷注入ブレードとしては、金属支持板に導電性のゴム又は樹脂製の導電弾性体を貼り付けたものが用いられる。
本態様においては、固定型の電荷注入ブレードと現像ロール３３との間には当然ながら周速差があるから、本実施の形態と同様な作用を奏する。
【００７１】
また、本実施の形態では、電荷注入ロール３４は、図１５（ａ）に示すように配設されているが、これに限定されるものではなく、感光体ドラム２０の回転方向が逆方向である態様（本態様では、露光装置２２の配設位置が感光体ドラム２０の下側に制限される）では、例えば図１５（ａ）に示すように、現像ロール３３、電荷注入ロール３４を配設するようにすればよく、本態様では、電荷注入ロール３４から現像ロール３３にかけて導電性トナー４０を重力方向に沿って供給することができるため、現像ロール３３へのトナーの供給性を上げることが可能である。
更に、この態様において、図１５（ｂ）に示すように、現像ロール３３のうち電荷注入ロール３４位置の上流側に除電用のリフレッシュロール５０を配設するようにすれば、例えば現像ロール３３の表面に例えば電荷注入電界作用域にて体積抵抗率が１０１１Ω・ｃｍ以上の高抵抗層を設けたとしても、現像ロール３３に不必要に電荷が蓄積することなく、常にリフレッシュされた状態で、現像ロール３３上の導電性トナー４０に対し電荷注入ロール３４による電荷注入動作が効率的に行なわれる。
尚、本実施の形態では、リフレッシュロール５０は現像ロール３３と同電位の状態で接触配置されている。
【００７２】
◎実施の形態３
図１６は、本発明に係る現像装置が適用された実施の形態３の画像形成装置を示す。
同図において、画像形成装置は、実施の形態１における画像形成装置と略同様に構成されているが、電位センサ２３と濃度センサ２６を配設せず、環境センサ２７を備え付けた態様になっている。
尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７３】
この環境センサ２７は、使用条件環境を検知可能とし、本例では温度及び湿度を検知する温度センサ及び湿度センサであり、その検知情報が制御装置４１に送出可能に接続されている。そして、制御装置４１は、環境センサからの検知情報に基づいて図１７に示す電荷注入量設定処理を実行し、電荷注入バイアス電源３８に所定の制御信号を送出するようになっている。
【００７４】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
一連の画像形成装置の作動において、環境センサ２７は画像形成装置内の温度及び湿度を検知し、この検知情報を制御装置４１へ送出する。
このとき、制御装置４１は、図１７に示すように、環境センサ２７で検知された情報が高温高湿Ａ、常温常湿Ｂまたは低温低湿Ｃのいずれに当てはまるかを判別し、その判別結果から適正な電荷注入量に対応する電荷注入バイアス変化量を決定する。
そして、制御装置４１は決定した電荷注入バイアス変化量に基づく制御信号を送出し、決定された情報に基づいて電荷注入バイアス電源３８を制御し、使用条件環境に応じた適正な電荷注入処理を行う。
また、本実施の形態においては、電荷注入調整用のセンサとしては、環境センサ２７のみが用いられているが、実施の形態１に係る濃度センサ２６や電位センサ２３を併設すれば、より適切な電荷注入電界を作用させることも可能になる。
【００７５】
◎実施の形態４
図１８は、静電転写方式を用いない画像形成装置に本発明を適用した実施の形態４を示す。
本実施の形態に係る画像形成装置においては、感光体ドラム９０の周囲に、感光体ドラム９０を帯電する帯電装置９１と、帯電された感光体ドラム９０上に各色成分（本例ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）の静電潜像を書き込む露光装置９２と、感光体ドラム９０上に形成された各色成分潜像を各色成分トナーにて可視像化する現像装置９３と、感光体ドラム９０上のトナー像を転写させるための粘着中間転写ロール９４と、感光体ドラム９０上の残留トナーを清掃するクリーニング装置９５とが配設されている。また、現像装置９３内には現像ロール１０２と、電荷注入ロール１０３と、トナー供給ロール１０４とが配設されている。
また、粘着中間転写ロール９４の下方には、加熱源を有する二次転写ロール９６が配設されている。
尚、符号９８は記録紙９７を送出する記録紙供給装置、９９は定着済みの記録紙９７を搬送する搬送ベルトである。
【００７６】
本実施の形態において、粘着中間転写ロール９４は、例えば、シリコーンゴム等の弾性部材で構成されているため、感光体ドラム９０と粘着中間転写ロール９４との間、及び、二次転写ロール９６と粘着中間転写ロール９４との間は、所定のニップ域をもって弾性接触した状態となっている。
また、本実施の形態における現像装置９３及び導電性トナーは、実施の形態１又は実施の形態２で用いたものと同様なものを使用することが可能であり、その他の装置についても、適宜選定して差し支えない。
【００７７】
特に、本実施の形態では、画像形成装置内に環境センサ１００が配設されている。この環境センサ１００は温度及び湿度を検知可能とした温度センサ及び湿度センサであり、この検知情報が制御装置１０１に送出可能に接続されている。
更に、制御装置１０１は、環境センサ１００からの検知情報に基づいて電荷注入バイアス電源３８を制御し、装置の使用条件変化（本例では使用環境変化）に応じて電荷注入電界を制御するものである。
【００７８】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
本実施の形態において、感光体ドラム９０上に担持された静電潜像は、現像装置９３によって感光体ドラム９０の一回転ごとに異なる色成分のトナー像を重ねられる。この重ねられたトナー像は、粘着中間転写ロール９４上に押圧されることにより、粘着中間転写ロール９４の粘着力によって一括して粘着中間転写ロール９４上に転写される。
その後、粘着中間転写ロール９４上に転写されたトナー像は、二次転写ロール９６によって加熱されるとともに、粘着中間転写ロール９４の離型性は向上し、また、トナー像も加熱されることにより粘性化する。これにより、トナー像は、粘着中間転写ロール９４と二次転写ロール９６との間にある記録紙９７に再転写され、同時に定着も完了する。
【００７９】
このような作像過程において、本実施の形態で用いられる導電性トナーの特性は実施の形態１と同様な特性を備えているので、電荷注入された導電性トナーは現像電界作用領域では高抵抗化した状態で感光体ドラム９０の静電潜像を可視像化し、感光体ドラム９０上でトナー像を重ねることが可能になる。
【００８０】
また、このような作像過程において、環境センサ２７は画像形成装置内の温度及び湿度を検知し、この検知情報を制御装置４１へ送出する。
このとき、制御装置４１では、図１７に示すように、環境センサ２７で検知された情報が高温高湿、常温常湿、または、低温低湿のいずれに当てはまるか判別し、その判別結果から適正な電荷注入電界を作用させるために電荷注入バイアス変化量を決定する。
そして、制御装置４１は電荷注入バイアスを制御し、適正な電荷注入電界を作用させることが可能なる。
【００８１】
尚、本実施の形態においては、電荷注入調整用のセンサとしては、環境センサ２７のみを用いたものが示されているが、これに限られるものではなく実施の形態１に係る濃度センサ２６や電位センサ２３を別々に若しくは併せて用いるようにしてもよい。
【実施例】
【００８２】
以下の各実施例で用いる現像装置モデルを図１９に、また、転写装置モデルを図２０にそれぞれ示す。
＜現像装置モデル＞
図１９に示す現像装置モデルは、実施の形態１に係る現像装置３０（図４参照）をモデル化したものである。
図４及び図１９において、符号１２１は電荷注入ロール３４に相当する電荷注入プレート（トナー供給プレート）であり、例えばアルミニウムプレートにて構成される。
そして、前記電荷注入プレート１２１には電荷注入電源１２５が接続されており、電荷注入バイアスＶ1が印加されている。
また、符号１２２は現像装置３０の現像ロール３３に相当するトナー担持ロールであり、例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムパイプにて構成されている。
そして、このトナー担持ロール１２２には現像バイアス電源１２６が接続されており、現像バイアスＶ2が印加されている。
更に、符号１２３は感光体ドラム２０に相当する像担持プレートであり、例えば表面に５５μｍ厚のＰＥＴフィルムを貼り付けたアルミニウムプレートにて構成され、トナー担持ロール１２２に対して所定の間隙を介して対向配置され、略水平方向に移動する。
そして、像担持プレート１２３には像担持バイアス電源１２７が接続されており、所定の像担持バイアスＶ3が印加されている。
【００８３】
このような現像装置モデルにおいて、電荷注入プレート１２１上に、導電性トナー１２０（実施の形態１で用いた導電性トナー４０に相当）を約一層散布し、図１９中の右方向へスライドさせる。
このとき、電荷注入プレート１２１に印加された電荷注入バイアスＶ1とトナー担持ロール１２２に印加された現像バイアスＶ2とにより、電荷注入プレート１２１とトナー担持ロール１２２との間には電荷注入電界Ａが形成されており、この電荷注入電界Ａにより、電荷注入プレート１２１上の導電性トナー１２０に電荷が注入されると共に、導電性トナー１２０は静電吸引力によりトナー担持ロール１２２へ移動する。
次いで、トナー担持ロール１２２へ移動した導電性トナー１２０は、トナー担持ロール１２２の回転により現像領域まで搬送されると、像担持プレート１２３に印加された像担持バイアスＶ3とトナー担持ロール１２２に印加された現像バイアスＶ2とにより現像電界Ｂが形成され、この現像電界Ｂにより、導電性トナー１２０が像担持プレート１２３へ移動する。
【００８４】
このような現像動作過程において、現像装置３０の現像性能を良好に保つには、電荷注入電界Ａが現像電界Ｂよりも高電界であり、電荷注入電界Ａと現像電界Ｂとの中間電界以上の高電界にて導電性トナー１２０の抵抗が高抵抗から低抵抗へとスイッチングすることが好ましいことが確認された。
このことは、後述する実施例にて裏付けられる。
また、多層のトナー像を移動させる必要がない単色の作像プロセスであれば、感光体ドラム２０の背景部へのトナー付着のみを防止するようにすればよい。
このとき、現像ロール３３と背景部の電位差によって形成される電界（クリーニング電界）の影響で、現像ロール３３上の先端のトナーに逆極性の電荷が誘導され、背景部に付着しかぶりの原因になる可能性がある。
そこで、この場合には、導電性トナー１２０の特性として、クリーニング電界より大きく、電荷注入電界Ａ以下で電気抵抗を高抵抗から低抵抗へスイッチングさせ、所定範囲の電気抵抗を満たすようにすればよい。
一般に、クリーニング電界は現像電界Ｂよりも小さいので、上述した導電性トナー（電荷注入電界Ａと現像電界Ｂとの中間電界以上の高電界にて抵抗が高抵抗から低抵抗へとスイッチング特性を具備）１２０はそのまま使用することができる。
【００８５】
＜転写装置モデル＞
図２０に示す転写装置モデルは、実施の形態１で用いられる一次転写装置２４（図３参照）をモデル化したものである。
図３及び図２０において、符号１３１は電荷注入ロール３４に相当する電荷注入プレート（トナー供給プレート）であり、例えばアルミニウムプレートにて構成される。
そして、前記電荷注入プレート１３１には電荷注入電源１３５が接続されており、電荷注入バイアスＶ4が印加されている。
また、符号１３２は感光体ドラム２０に相当する像担持ロールであり、例えば表面に５５μｍ厚のＰＥＴフィルムを貼り付けたアルミニウムパイプにて構成されている。
そして、この像担持ロール１３２には像担持バイアス電源１３６が接続されており、像担持バイアスＶ5が印加されている。
更に、符号１３３は転写装置２４の転写ロール等の電極部材に相当する記録媒体プレートであり、表面に記録媒体１３４（例えば図３中の記録紙４８に相当）を貼り付けたアルミニウムプレートにて構成される。
そして、この記録媒体プレート１３３には転写バイアス電源１３７が接続され、転写バイアスＶ6が印加されている。
【００８６】
このような転写装置モデルにおいて、トナー供給プレート１３１上に、導電性トナー１２０を約一層散布し、図２０中の右方向へスライドさせる。
このとき、像担持ロール１３２に印加された像担持バイアスＶ5と電荷注入プレート１３１に印加された電荷注入バイアスＶ4とにより、電荷注入プレート１３１と像担持ロール１３２との間には電荷注入電界Ａが形成されており、この電荷注入電界Ａにより、像担持ロール１３２上の導電性トナー１２０に電荷が注入される。
次いで、像担持ロール１３２へ移動した導電性トナー１２０は、像担持ロール１３２の回転により転写領域まで搬送されると、記録媒体プレート１３３に印加された転写バイアスＶ6と像担持ロール１３２に印加された像担持バイアスＶ5とにより転写電界Ｃが形成され、この転写電界Ｃにより、導電性トナー１２０が記録媒体プレート１３３へ移動する。
【００８７】
このような転写動作過程において、一次転写装置２４の転写性能を良好に保つには、電荷注入電界Ａが転写電界Ｃよりも高電界であり、電荷注入電界Ａと転写電界Ｃとの中間電界以上の高電界にて導電性トナー１２０の抵抗が高抵抗から低抵抗へとスイッチングすることが好ましいことが確認された。
このことは、後述する実施例にて裏付けられる。
【００８８】
◎実施例１
図２１は、実施の形態１に係る現像装置モデル（図４参照）において、実施の形態１に係る導電性トナーに相当する導電性トナー１２０に電界を印加したとき、この導電性トナー１２０の体積抵抗率変化を測定した結果である。
同図によれば、導電性トナー１２０は、高電界が印加されると、高抵抗から低抵抗へと急激に低抵抗化することが理解される。
【００８９】
ここで、電荷注入電界Ａ及び現像電界Ｂと、導電性トナー１２０の電気抵抗との関係について説明する。
一般的に、導電性トナー１２０に印加される電界Ｅは、以下のように表現される。
Ｅ＝（Ｖ−ＶＳ）/εｔ（Ｄｐ＋Ｄｔ＋Ｄｍ＋Ｄｇ）
但し、Ｖ：対向電極の電位、ＶＳ：移動前トナー層上の電位、Ｄｐ〜Ｄｇ：ニップを形成する各層の誘電厚さ（Ｄｐ：像担持体誘電厚さ、Ｄｔ：トナー層誘電厚さ、Ｄｍ：トナー担持体誘電厚さ、Ｄｇ:空隙層誘電厚さ）、εｔ：トナーの比誘電率である。
以上から予測すると、上記条件では、電荷注入時に導電性トナー１２０へ印加される電界は７×１０４Ｖ/ｃｍ、現像時に導電性トナー１２０に印加される電界は８×１０３Ｖ/ｃｍであった。
このとき、同図に示すように、８×１０３Ｖ/ｃｍと７×１０４Ｖ/ｃｍとの間で、導電性トナー１２０の体積抵抗率は、１０１６Ω・ｃｍから１０９Ω・ｃｍへ変化している。
【００９０】
そして、電荷注入電界Ａ領域及び現像電界Ｂ領域の通過時間は０．０１秒程度であるので、電荷を容易に注入するためには、時定数０．０１秒以下であることが好ましく、導電性トナー１２０の体積抵抗率は、１０１０Ω・ｃｍ以下であればよい。
また、帯電した電荷を保持するためには、現像電界Ｂが印加されている時間内で、電荷移動等が起こらないことが必要なので、時定数で０．１秒以上であることが好ましく、導電性トナー１２０の体積抵抗率は、１０１１Ω・ｃｍ以上であればよい。
尚、導電性トナー１２０の体積抵抗率は、φ３０ｍｍのセル中にトナーを充填し、上下面に電圧を印加し、流れる電流を測定することにより計算した。
【００９１】
◎実施例２
図２２は、実施の形態１に係る現像装置モデル（図４参照）において、像担持バイアス電源１２７の像担持バイアス変化に対する現像トナー量（層数に換算）を、実施の形態１に係る導電性トナーに相当する導電性トナー１２０を用いた時と、比較例に係る絶縁性被覆層４０４（図５参照）を有していない導電性トナー１２０を用いた時とで比較測定した結果である。
本実施例は、現像バイアスＶ2を０Ｖ、電荷注入バイアスＶ1を−１５０Ｖに固定設定し、一連の作像プロセスを３回繰り返して、像担持プレート１２３上に多重現像させた。ここで、トナー担持ロール１２２の表面には１２μｍ厚のＰＥＴフィルムを巻き付けてあり、電荷注入プレート１２１と同速度で回転する。像担持プレート１２３の表面には、２５μｍ厚のフィルム状感光体が貼り付けてあり、トナー担持ロール１２２の１／２の速度で移動させた。
【００９２】
本実施例において、像担持プレート１２３電圧（像担持バイアスＶ3）を−１５０Ｖに変化させたとき、導電性トナー１２０を用いた現像トナー量（層数）は増加する一方、比較例に係る導電性トナー（絶縁性被覆層４０４を有していない導電性トナー）を用いた現像トナー量はほとんど増加していない。
これにより、カラー画像を形成する場合、導電性トナー１２０は、色材の異なるカラートナーを重ねて種々の色を再現できるが、比較例に係る導電性トナーでは、カラー化に対応できないことが理解される。
【００９３】
◎実施例３
図２３は、実施の形態１に係る転写装置モデル（図２０参照）において、記録媒体プレート１３３電圧（転写バイアスＶ6）と転写率（％）との関係を測定した結果である。
本実施例において、記録媒体プレート１３３の表面に貼り付けた記録媒体１３４としては、絶縁紙、半導電紙（５×１０８Ω・ｃｍ、高含水紙状態）を使用した。
そして、像担持ロール１３２電圧（像担持バイアスＶ5）を０Ｖ、電荷注入プレート１３１電圧（電荷注入バイアスＶ4）を−４００Ｖに固定設定し、また、半導電紙に対し絶縁性被覆層４０４（図５参照）で絶縁コートされていない導電性トナーを使用した比較例についても測定した。このとき、像担持ロール１３２の表面には５５μｍ厚のＰＥＴフィルムを巻き付けてあり、電荷注入プレート１３１と同速度で回転する。
本実施例の測定結果により、本実施例に係る導電性トナー１２０は、絶縁紙及び半導電紙（高含水紙）において、８０％以上の転写率が可能である一方、比較例に係る導電性トナーは、半導電紙（高含水紙）において３０％前後の転写率しか得られず、転写不良を発生してしまう。
このように、本実施例に係る導電性トナー１２０（転写時に形成される転写電界Ｃよりも大きく、電荷注入電界Ａよりも小さい中間電界以上で、高抵抗から低抵抗へと抵抗変化するスイッチングする抵抗可変部を具備）を用いれば、高含水転写、多重転写が可能になる。
【００９４】
◎実施例４
本実施例は、実施例２と同様なモデルを用い、トナー担持ロール（現像ロールに相当）１２２の高抵抗層の体積抵抗率をパラメータとし、導電性トナーに対する粒子層への印加電界とＷＳＴ発生率との関係を測定したものである。
本実施例の実験条件としては、電荷注入プレート１２１は、速度２１０ｍｍ／ｓｅｃ．、プレート表面が素アルミニウム、トナー担持ロール１２２への食い込み量が１１００μｍに設定され、また、トナー担持ロール１２２の速さは１２０ｍｍ／ｓｅｃ．、高抵抗層は２０μｍ厚で硬度がアスカＣ５０°にて適宜体積抵抗率にて構成されている。更に、トナーとしては、実施例１と同様である。
結果を図２４に示す。
同図によれば、トナー担持ロール１２２の高抵抗層が１０１１Ω・ｃｍ以上で、ＷＳＴ発生率が大幅に低減していることが理解される。
尚、トナー担持ロール１２２の高抵抗層の体積抵抗率の測定装置としては、図２５に示すように、電荷注入プレート１２１上にトナー担持ロール１２２を所定の押圧力Ｐ（例えば２ｋｇ／単位長さ）にて押圧し、この状態で、両者間に所定の電荷注入電界ＥD（本例では１００Ｖを印加）を作用させ、このときの注入電流を測定し、この測定結果に基づいて高抵抗層の体積抵抗率を算出するようにしたものである。
【００９５】
◎実施例５
図４に示す現像装置モデルを用い、トナー供給ロール（供給電極）３５の回転方向及び速度比をパラメータとし、トナー供給電界（導電性トナーの粒子層印加電界）を変化させ、その際に帯電されるトナーの注入電荷量を測定した。
ここで、実験条件としては、トナー供給ロール（供給電極）３５は表面が素アルミニウムにて構成され、現像ロール（現像電極）３３に対し１１００μｍ食い込んで配設されている。
また、現像ロール３３は直径４０ｍｍであり、電極表面が２５μｍ厚ポリエステルと導電性スポンジとからなり、速さ１２０ｍｍ／ｓｅｃ．にて移動する。更に、導電性トナーとしては実施の形態１の具体例で示したものを用いた。また、注入電荷量の測定は、ホソカワミクロン製のイ−スパートアナライザを用いた。
【００９６】
図２６はトナー供給電界と注入電荷量との関係を示す。尚、図２６中、「Ａｇａｉｎｓｔ」は現像電極と供給電極との対向部位での移動方向が逆方向であることを指し、「Ｗｉｔｈ」はその移動方向が同方向であることを指す。
図２６によれば、供給電極移動方向がＡｇａｉｎｓｔであるモデルが注入電荷量の少ないことが確認される。
これは、導電性トナー４０が現像電極と供給電極とのニップ域を通過しないため、その分、帯電されず、これに伴って、注入電荷量が少ないものと推測される。
【００９７】
更に、この現像装置モデルを用い、トナー供給ロール３５の回転方向を「Ａｇａｉｎｓｔ」とし、供給電極と現像電極の速度比を１．７５とし、ＤＣ＋ＡＣ電圧のＤＣを１５０ＶとしてＡＣ注入電圧を変化させ、そのときの注入電荷量を測定した。その結果を図２７に示す。
同図によれば、図２６に示す結果からも明らかなように、トナー供給ロール３５の回転方向を「Ａｇａｉｎｓｔ」とした注入電荷量の少なくなる条件下において、更にＡＣ注入電圧及び周波数をある程度大きくさせることで、より注入電荷量が低減されることが理解される。
【００９８】
◎実施例６
本実施例は、実施例５と同様な現像装置モデルを用い、電荷注入ロール（注入電極）３４の回転方向を「Ｗｉｔｈ」とし、注入電極／現像電極速度比をパラメータとし、電荷注入電界（導電性トナーの粒子層印加電界）を変化させ、そのときのＷＳＴ発生率、トナー移動量及び注入電荷量を測定した。その結果を図２８〜図３０に示す。尚、実験条件などについては実施例５と同様である。
図２８によれば、注入電極／現像電極速度差を設けることによってＷＳＴ発生率が低下していることが理解される。特に、本実施例では、速度比の一例をパラメータとして例示しているが、１．５倍以上の速度差を設けるようにすれば、等速の場合に比べて、例えば１／１０以下程度までＷＳＴ発生率を低下させることができる。尚、実施の形態２のモデルについて同様な実験を行ったところ、同様な傾向が見られた。
このことは、本実施例モデルが電荷注入効率向上と多層化防止の点で寄与しているものと推測される。
このことは図２９，図３０によって裏付けられる。
図２９によれば、注入電極／現像電極速度差を設けることによってトナー移動量（層数）が１以下であることが理解され、また、図３０によれば、注入電極／現像電極速度差を設けることによって注入電荷量が増加していることが理解される。
【００９９】
◎実施例７
本実施例は、実施例１と同様な現像装置モデルを用い、トナー電荷量を６μＣ／ｇ，１１μＣ／ｇ，１８μＣ／ｇとして変化させ、像担持プレート電圧及び現像トナー量を測定したものである。その結果を図３１に示す。尚、図３１おいて、横軸の像担持プレート電圧は電位センサによる帯電電圧を示し、縦軸の現像トナー量はトナーパッチに対するトナー量を示す。
図３１によれば、電位センサによる帯電電位が一定であれば、トナー電荷量と現像トナー量（トナーパッチ濃度に対応）との間に相関関係が認められることが理解される。このため、電位センサにて潜像パッチ電位を一定に保つようにすれば現像トナー量（トナーパッチ濃度）に応じてトナー帯電量を調整できることが理解される。
【０１００】
◎実施例８
本実施例は、実施例１と同様な現像装置モデルを用い、環境条件として温度及び湿度を夫々（２２℃，５５％）、（２８℃，８５％）、（１０℃，１５％）とした時の粒子層印加電界と注入電荷量との関係を調べたものである。結果を図３２に示す。
図３２によれば、低温低湿環境に比べて高温高湿環境の方が注入電荷量の多いことが確認され、導電性トナーの電荷注入性は環境条件変化に伴って変わることが理解される。
ここで、環境条件変化に伴う注入電荷量変化は比較的小さいので、必ずしも環境条件変化に伴って注入電荷量を制御する必要はないが、環境条件変化に伴って注入電荷量を制御するようにすれば、画像の中間調を高精度に制御する等画質安定性の高いシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】（ａ）は本発明に係る現像装置及び画像形成装置の概要を示す説明図、（ｂ）は電荷注入手段の要部を示す説明図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る導電性トナーの抵抗変化状態を示す説明図、（ｂ）は本発明に係る現像装置の作動状態を示す説明図である。
【図３】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図４】（ａ）（ｂ）実施の形態１で用いられる現像装置の詳細を示す説明図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は実施の形態１で用いられる導電性トナーの構造を示す説明図ある。
【図６】実施の形態１に係る電位センサ及び濃度センサからの検知情報に基づく制御装置の制御作動を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る現像装置の作動状態を示す説明図である。
【図８】従前の導電性トナーに対する粒子層への印加電界と逆極性トナー（Wrong Sign Toner）の発生率との関係を示す説明図である。
【図９】従前の導電性トナーの電荷注入時（低電界作用時）における挙動を模式的に示す説明図である。
【図１０】従前の導電性トナーの電荷注入時（高電界作用時）における挙動を模式的に示す説明図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）は導電性トナーの電荷注入時（低電界作用時）における技術的課題に対する解決方針を示す説明図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は導電性トナーの電荷注入時（高電界作用時）における技術的課題に対する解決方針を示す説明図である。
【図１３】実施の形態２に係る現像装置を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は実施の形態２に係る現像装置の作動状態を示す図、（ｂ）は比較の形態モデルに係る現像装置の作動状態を示す図である。
【図１５】（ａ）は実施の形態２に係る現像装置の変形形態を示す説明図、（ｂ）は更にその変形形態を示す図である。
【図１６】実施の形態３に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図１７】実施の形態３に係る環境センサの検知情報に基づく制御装置の制御作動を示す図である。
【図１８】実施の形態４に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図１９】実施の形態１に係る現像装置を実施例モデル化した説明図である。
【図２０】実施の形態１に係る転写装置を実施例モデル化した説明図である。
【図２１】実施例１における印加電界に対する導電性トナーの体積抵抗率変化を示す説明図である。
【図２２】実施例２における像担持プレート電圧変化に対する現像トナー量を示す説明図である。
【図２３】実施例３における記録媒体プレート電圧変化に対する転写率を示す説明図である。
【図２４】実施例４において、トナー担持ロールの高抵抗層をパラメータとし、導電性トナーに対する粒子層への印加電界と逆極性トナー（Wrong Sign Toner）の発生率との関係を示す説明図である。
【図２５】トナー担持ロールの高抵抗層の体積抵抗率を測定する原理を示す説明図である。
【図２６】実施例５において、供給電極移動方向及び供給電極／現像電極速度比をパラメータとし、粒子層印加電界と注入電荷量との関係を示す説明図である。
【図２７】実施例５において、ＡＣ電圧と注入電荷量との関係を示す説明図である。
【図２８】実施例６において、注入電極／現像電極速度比をパラメータとし、粒子層印加電界と逆極性トナーの発生率との関係を示す説明図である。
【図２９】実施例６において、注入電極／現像電極速度比をパラメータとし、粒子層印加電界とトナー移動量（層数）との関係を示す説明図である。
【図３０】実施例６において、注入電極／現像電極速度比をパラメータとし、粒子層印加電界と注入電荷量との関係を示す説明図である。
【図３１】実施例７において、トナー帯電量をパラメータとし、像担持プレート電圧及び現像トナー量との関係を示す図である。
【図３２】実施例７において、夫々の環境条件における粒子層印加電圧と注入電荷量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…像担持体，２…導電性トナー，３…トナー担持体，４…現像電界形成手段，５…電荷注入手段，６…電荷注入部材，７…電荷注入電界形成手段，８…センサ，９…抵抗可変部，Ｚ…静電潜像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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