(57)【要約】【課題】  現像性能や転写性能を向上した導電性トナー及びこの製造方法、更に、この導電性トナーを用いた現像装置並びに画像形成装置を提供する。【解決手段】  静電潜像１を担持した像担持体２に対向配置され、帯電された導電性トナー３を担持搬送するトナー担持体４と、このトナー担持体４と像担持体２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２上の静電潜像１をトナー現像する現像電界形成手段５とを備えた現像装置に用いられる導電性トナー３であって、絶縁性トナー基体６の表面部には現像電界において高抵抗に変化し且つ現像電界より大きな電荷注入電界において低抵抗に変化する抵抗可変部７を備え、この抵抗可変部７は、絶縁性トナー基体６の外表面近傍に導電性微粒子８を埋設させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を備えた現像装置に用いられる導電性トナーであって、
絶縁性トナー基体の表面部には、現像電界において高抵抗に変化し且つ現像電界より大きな電荷注入電界において低抵抗に変化する抵抗可変部を備え、
この抵抗可変部は、絶縁性トナー基体の外表面近傍に導電性微粒子を埋設させたことを特徴とする導電性トナー。
【請求項２】
請求項１記載の導電性トナーにおいて、
導電性微粒子は、透明性を備えていることを特徴とする導電性トナー。
【請求項３】
請求項１記載の導電性トナーにおいて、
抵抗可変部は、導電性トナーの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以上であることを特徴とする導電性トナー。
【請求項４】
請求項１記載の導電性トナーを製造するに際し、
絶縁性トナー基体と導電性微粒子とを撹拌混合する工程を備えていることを特徴とする導電性トナー製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の導電性トナーを製造するに際し、
導電性トナーの抵抗可変部は、絶縁性トナー基体と導電性微粒子との撹拌混合時間を調整する工程を備えていることを特徴とする導電性トナー製造方法。
【請求項６】
静電潜像を担持した像担持体に対向配置されて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を備えた現像装置であって、
前記導電性トナーには、請求項１乃至３のいずれかに記載の導電性トナーを用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６記載の現像装置において、
トナー担持体に対向配置される電荷注入部材を備え、
トナー担持体と電荷注入部材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により、導電性トナーに電荷を注入することを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７記載の現像装置において、
電荷注入部材に対し、トナー担持体のトナー搬送方向上流側にトナー供給部材を配設し、
このトナー供給部材はトナー担持体に導電性トナーを供給することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項７記載の現像装置において、
電荷注入部材は、トナー担持体に導電性トナーが供給担持せしめられるトナー供給部材を兼用することを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれかに記載の現像装置を用い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、電子写真方式等の現像工程で用いられる可視材料であるトナーに係り、特に、導電性トナー及びその製造方法並びに前記導電性トナーを用いた現像装置、更には、この現像装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子写真方式などを適用した複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像剤として、絶縁性のトナーを使用し、この絶縁性トナーを摩擦帯電することによって所定の極性の電荷を与え、像担持体上の静電潜像を現像する方法が一般に広く用いられている。
ここで、絶縁性トナーを帯電させる方法としては、トナー中のバインダ樹脂や添加剤を適宜組合わせることにより、トナーの摩擦帯電特性を予め制御しておき、現像装置内でトナーが撹拌されたり搬送される際に、搬送経路の途中におけるトナーの撹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は、トナーの摩擦状態が個々のトナー粒子によって異なるため、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する。そのため、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極性に帯電した逆極性トナーが含まれることが多い。
このうち、低帯電トナーは、現像装置内の現像ロール等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、画像形成装置の種々の不良発生の原因となるという不具合を有している。
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静電的に引きつけられ、背景部の一様な汚れである所謂かぶりを発生させるという不具合を有している。
更に、この種の摩擦帯電方法にあっては、温度や湿度等の環境変化や、現像装置の使用に伴う経時変化の影響を受けやすく、トナーや撹拌部材等の摩擦帯電機構の表面状態の変化に伴って、結果的に、トナーの帯電状態が不安定になり易いという不具合を有している。
【０００４】
そこで、このような不具合を解消するために、絶縁性トナーの代わり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させ、現像に供する方法が知られている。
この導電性トナーを用いる方法は、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、現像装置の構造が簡単で、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（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献２】特公昭５８−２６０２６号公報（発明の詳細な説明の欄）
【特許文献３】特公昭６３−１０４２６号公報（発明の詳細な説明の欄、第２図）
【特許文献４】特開昭６３−１５９８７０号公報（実施例の欄、第３図）
【特許文献５】特開平６−９５５１８号公報（実施例の欄、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を使用すると、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必要があるが、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起こり、トナーへの静電吸着力が失われてしまうことによる。
更に、別の技術的課題として、導電性トナーは容易に電荷注入が可能なため、静電潜像の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呼ぶ）でも、トナーへ逆極性の電荷が電荷注入されてしまい、かぶりの原因になり易い。
【０００７】
このような技術的課題を解決するために、種々の技術が既に提案されている。
例えば、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、当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がなされている（例えば特許文献１参照）。
また、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、所望の体積固有抵抗を備えた記録紙（転写媒体）を用いることで、記録紙の電荷保持を安定にすると共に電荷保持量を均一とする提案がなされている（例えば特許文献２参照）。
更に、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画像部電位の所定のレベルまで低減させ、トナーの飛び散りを抑制する提案がなされている（例えば特許文献３参照）。
更にまた、導電性トナーと絶縁性トナーとの混合により、転写時に、記録紙からの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、導電性トナーと記録紙との接触確率を低減することで、導電性トナーの電荷保持力を改善するようにした提案がなされている（例えば特許文献４参照）。
また、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・溶融させ、この軟化・溶融されたトナーの機械的な粘着力を利用することにより、像担持体から記録紙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がなされている（例えば特許文献５参照）。
【０００８】
しかしながら、いずれの先行技術においても、絶縁性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、特許文献１及び特許文献４にて開示された先行技術にあっては、特殊な材料を使用しなければならず、また、特許文献２に開示された技術にあっては、特殊な記録紙を使用しなければならず、更に、特許文献３及び特許文献５にて開示された技術にあっては、特殊な作像プロセスが必要不可欠になる等の問題がある。
そのため、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のが実情である。
【０００９】
更に、従来の導電性トナーにあっては、絶縁性トナー中に添加する導電性フィラー（例えばカーボンブラック等）を多量に含有させるため、導電性トナーの溶融がしづらくなると共に、カラーに対する発色性が悪く、カラー適正が劣る等の欠点がある。
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り、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る導電性トナー及びその製造方法を提供するものである。
また、この導電性トナーを用いることで、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の現像装置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】
【００１０】
すなわち、本発明は、図１（ａ）（ｃ）に示すように、静電潜像１を担持した像担持体２に対向配置され、帯電された導電性トナー３を担持搬送するトナー担持体４と、このトナー担持体４と像担持体２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２上の静電潜像１をトナー現像する現像電界形成手段５とを備えた現像装置に用いられる導電性トナー３であって、絶縁性トナー基体６の表面部には現像電界において高抵抗に変化し且つ現像電界より大きな電荷注入電界において低抵抗に変化する抵抗可変部７を備え、この抵抗可変部７は、絶縁性トナー基体６の外表面近傍に導電性微粒子８を埋設させたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような技術的手段において、導電性トナー３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等のいずれの現像方式であってもよい。
また、トナー担持体４としては、導電性トナー３を担持搬送できるものであれば、ロール状、ベルト状等任意の形状でよく、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５は、像担持体２とトナー担持体４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。
【００１２】
そして、抵抗可変部７の抵抗変化の代表的態様としては、静電潜像１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）する態様が挙げられる。
本態様によれば、現像電界と電荷注入電界との中間電界にて、抵抗可変部７は高抵抗から低抵抗へスイッチングするようになっている。
そのため、導電性トナー３への電荷注入時は、電荷注入電界で抵抗可変部７の抵抗が低くなることで容易に電荷注入される。一方、現像時には、電荷注入電界より小さい現像電界で抵抗可変部７の抵抗が高く保たれ、トナー相互間での電荷移動が抑制される結果、導電性トナー３の電荷保持性が向上する。このため、導電性トナー３は、現像電界作用領域で均一に帯電した状態を保つこととなり、かぶりやトナークラウド等を抑制することが可能となる。
尚、本願での電荷注入電界や現像電界等は、電界強度の大きさを意味する。
【００１３】
また、抵抗可変部７の抵抗変化の好ましい態様としては、例えば静電潜像１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で抵抗可変部７は高抵抗から低抵抗へスイッチングするため、クリーニング電界の作用領域において、抵抗可変部７は高抵抗に保たれることになり、トナー担持体４上の先端の導電性トナー３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４上の導電性トナー３に逆極性電荷が誘導され、静電潜像１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。
【００１４】
更に、抵抗可変部７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荷との中間電界にて抵抗可変部７は高抵抗から低抵抗へとスイッチングするため、転写電界の作用領域では、抵抗可変部７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３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３の電荷が保持され、良好な転写性能が得られるようになる。
【００１５】
特に、本願での「導電性微粒子８を埋設」とは、図１（ｂ）に示すように、導電性微粒子８が絶縁性トナー基体６で覆われているか否かは必須ではなく、絶縁性トナー基体６外表面より突出していない位置で、絶縁性トナー基体６の外表面近傍に埋め込まれている状態であればよい。仮に、導電性微粒子８が絶縁性トナー基体６外表面より突出した場合は、電荷注入電界や現像電界が加わったときにリーク等により所望の効果が上がらず、かぶりやトナークラウド等を引き起こす可能性がある。
そして、抵抗可変部７は、絶縁性トナー基体６の外表面近傍に導電性微粒子８を埋設させることで形成される。
【００１６】
また、絶縁性トナー基体６としては、通常の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８としては、絶縁性トナー基体６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。更にまた、導電性微粒子８にあっては、導電性トナー３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正（特に発色性）に優れた導電性トナー３が可能になる。よって、ＩＴＯ、酸化すず等の透明性を備えた導電性微粒子８がより一層好ましい。
【００１７】
また、抵抗可変部７の好ましい抵抗条件としては、例えば導電性トナー３の体積抵抗率を電荷注入電界にて１０10Ω・ｃｍ以下にし且つ現像電界にて１０11Ω・ｃｍ以上にすればよい。このような範囲の抵抗条件に設定すれば、導電性トナー３に対し、電荷注入電界の作用領域での電荷注入動作、及び、現像電界の作用領域での電荷保持動作は、極めて良好に行われる。また、これにより、多層トナーの現像が可能になる。
【００１８】
更に、本発明における導電性トナー３を作製するには、絶縁性トナー基体６と導電性微粒子８とを撹拌混合する工程を備えていることが好ましく、これらの撹拌混合時間を調整することで絶縁性トナー基体６外表面近傍への導電性微粒子８の埋設状態を制御することが可能になり、導電性トナー３としての所望の特性を得ることができる。このとき、撹拌混合する方式は特に限定されず、いずれであってもよい。
【００１９】
また、本発明を現像装置の観点から捉えると、図１（ｃ）に示すように、静電潜像１を担持した像担持体２に対向配置されて帯電された導電性トナー３を担持搬送するトナー担持体４と、このトナー担持体４と像担持体２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２上の静電潜像１をトナー現像する現像電界形成手段５とを備え、導電性トナー３として上述の導電性トナーを用いた態様が挙げられる。
このとき、現像電界形成手段５は、現像電界を発生させるものであり、例えば、直流電界のみ、あるいは、交流電界を重畳した直流電界など適宜選定してよい。
【００２０】
そして、本発明における導電性トナー３は、上述したような構成を備えているため、このような導電性トナー３に効果的に電荷注入を行い、トナー担持体４へ担持するには、例えば、以下のようにすればよい。
すなわち、トナー担持体４に対向配置される電荷注入部材９を備え、トナー担持体４と電荷注入部材９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により、導電性トナー３に電荷を注入するようにすればよい。このとき、電荷注入電界は、直流電界が好ましいが、交流電界を重畳した直流電界等適宜選定してよい。
【００２１】
更に、トナー担持体４に対する導電性トナー３の供給担持をやり易くする観点からは、電荷注入部材９に対し、トナー担持体４のトナー搬送方向上流側にトナー供給部材を配設し、このトナー供給部材によってトナー担持体４に導電性トナー３を供給する態様が好ましい。
また、装置を簡略化する観点からは、電荷注入部材９が、トナー担持体４に導電性トナー３を供給担持するトナー供給部材を兼用する態様が好ましい。
【００２２】
そして、電荷注入部材９とトナー供給部材とを備える態様にあっては、トナー供給部材は、導電性トナー３に接触する構成であればよく、例えば、ロール状、ブレード状等の形状が挙げられる。また、電荷注入部材９としては、トナー担持体４上に担持された導電性トナー３に電荷注入電界を印加できる態様であればよく、例えば、導電性ロールや導電性ゴムを接着した導電板等が好ましいが、これに限らず適宜選定して差し支えない。
【００２３】
一方、電荷注入部材９がトナー供給部材を兼用する態様においては、電荷注入部材９はトナー担持体４に対向配置される部材であって、トナー担持体４に導電性トナー３を供給担持させると共に、トナー担持体４との間に電荷注入電界を作用させるための電極として働くものであればよく、例えばロール状やプレート状のもの等適宜選定して差し支えない。また、電荷注入部材９の態様としては、導電性トナー３をトナー担持体４に供給担持させる観点からは、導電性フォームロールや表面に小さく均一な凹凸面を形成した導電性ロール等が好ましいが、これに限らず適宜選定して差し支えない。
【００２４】
更に、本発明は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を組み込んだ画像形成装置をも対象とするものである。
特に、画像形成装置において、現像性能及び転写性能を両立させるには、抵抗可変部７が、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抵抗変化する現像装置と、像担持体２上のトナー像を電荷注入電界よりも小さい転写電界にて記録媒体に転写する転写装置とを備えたものが好ましい。
【００２５】
次に、本発明に係る現像装置の作用について説明する。
本発明において、導電性トナー３は、図２（ｂ）に示すように、例えば、トナー担持体４と電荷注入部材９との間に、現像電界よりも高電界である電荷注入電界を加えることで、この電荷注入作用領域（電荷注入領域）において導電性トナー３が電荷注入される（電荷注入工程）。
このとき、図２（ａ）に示すように、電荷注入電界においては、抵抗可変部７が低抵抗に変化することから導電性トナー３の最外層が低抵抗層として働くことになり、導電性トナー３には容易に電荷が注入される。
【００２６】
この後、トナー担持体４上を担持搬送された導電性トナー３は、図２（ｂ）に示すように、像担持体２とトナー担持体４との間の現像領域へ搬送され、現像電界形成手段５による現像電界の作用領域に入り、像担持体２へと移動して像担持体２上の静電潜像１を可視像化する（可視像化工程）。
このとき、図２（ａ）に示すように、現像電界においては、抵抗可変部７が高抵抗に変化することから高絶縁性皮膜として働くことになり、導電性トナー３には電荷が注入され難くなり、その分、導電性トナー３は、電荷を保持した状態を保ち、導電性トナー３相互間等で電荷の移動は行われないようになる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る導電性トナーは、現像電界より大きい電荷注入電界で低抵抗化し、現像電界にて高抵抗化する抵抗可変部を備えたので、電荷を注入する場合は抵抗可変部を低抵抗化させ容易に電荷の注入ができ、現像をする場合は抵抗可変部を高抵抗化させることで電荷保持性を向上させることができる。
【００２８】
更に、本発明に係る導電性トナーを用いることで、導電性トナーに対する電荷注入性と、注入された電荷の電荷保持性とを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、現像電界作用領域におい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。このため、現像電界作用領域において、低電荷トナーや逆極性トナーが生成されることが少なく、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。
【００２９】
また、本発明に係る導電性トナーによれば、作用電界により抵抗変化する抵抗可変部を具備しているため、例えば、転写電界作用領域において抵抗可変部の抵抗を高くすることにより、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。このため、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。
特に、本発明では、通常の絶縁性トナーの外表面近傍に導電性微粒子を埋設することで、簡単に抵抗可変部を構築できる。また、導電性微粒子も少なくて済むため、カラー適正を損なわない導電性トナーが可能となる。
【００３０】
また、本発明に係る導電性トナーは、通常の絶縁性トナーと導電性微粒子とを撹拌混合させ、この撹拌混合時間を調整することで所望の特性を得るようにできるので、簡単な製造方法で導電性トナーが実現可能となる。
そして、このような導電性トナーの製造方法によれば、導電性トナーの特性も安定し且つ安価な導電性トナーが実現可能となる。
更に、従来トナーを利用できるため新規導電性トナー開発に際して、開発工数を低減できるという利点がある。
【００３１】
また、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。
【００３２】
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】
【００３３】
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Ｚを可視像化する現像装置３０と、感光体ドラム２０上で可視像化されたトナー像を記録媒体である記録紙２８に転写する転写装置２４と、感光体ドラム２０上の残留トナーを清掃するクリーニング装置２５とを順次配設したものである。
【００３４】
本実施の形態において、現像装置３０は、図３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３４を設けたものである。
【００３５】
更に、この現像装置３０には、図４（ａ）に示すように、現像ハウジング３１内の電荷注入ロール３４の表面には、導電性トナー４０の薄層を形成する層形成部材３５を備えており、また、現像ハウジング３１内の電荷注入ロール３４の奥側に設けられて導電性トナー４０を含む現像剤Ｇを撹拌するアジテータ３６を備えている。
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が印加される一方、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が印加されるようになっている。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するようになっている。
【００３６】
また、本実施の形態において、現像ロール３３は、例えば表面をアルマイト処理したアルミニウム製のロールで構成され、電荷注入ロール３４は、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、現像ロール３３と電荷注入ロール３４とは軽く接触又は微小間隙をもって支持されている。
更に、層形成部材３５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。この層形成部材３５の一端は、電荷注入ロール３４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。
尚、図４（ｂ）は、図４（ａ）の要部を示す模式図である。
【００３７】
ここで、本実施の形態における導電性トナー４０としては、図５（ａ）（ｂ）に示すように、通常の絶縁性トナーからなる絶縁性コア２０１の外表面近傍に導電性微粒子を埋め込んで導電層２０２を形成すると共に、絶縁性コア２０１の外表面を絶縁性被覆層２０３として機能させるようにしたものである。そのため、本実施の形態では、導電性微粒子が絶縁性コア２０１の外表面で覆われているか否かは必須ではなく、絶縁性コア２０１の外表面より突出していない位置で、空隙を有し、埋め込まれている状態であればよい。尚、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
そして、このような構成の導電性トナー４０には、本件の特徴点である抵抗可変部が導電層２０２及び絶縁性被覆層２０３で構成されているため、高電界を印加すると急激に低抵抗化する傾向を示す。尚、低抵抗化する電界の大きさについては、導電性トナー４０の主として絶縁性被覆層２０３の厚さや導電層２０２の導電性微粒子の分布状態等に依存する。
【００３８】
このメカニズムについては、導電層２０２が絶縁性被覆層２０３にて被覆されているため、導電層２０２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２０３を介して、または空隙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、トンネル効果や微小間隙での気中放電等により低抵抗化することになる、と推測される。
【００３９】
このような導電性トナー４０は、図６に示すように、通常の絶縁性トナーとしてのスチレンアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂の絶縁性トナー４０１と、ＩＴＯや酸化すず等の導電性微粒子４０２との所定量を、撹拌混合機４０３に投入し、所定の時間撹拌混合させることで作製している。
尚、撹拌混合機４０３としては、撹拌混合する機能を有するものであればよく、ミルのような粉砕機等を利用することもできる。
そして、作製された導電性トナー４０は、導電性微粒子４０２が絶縁性トナー４０１内に潜り込み、最終的に導電性トナー４０表面には絶縁性被覆層２０３、その内層に導電性微粒子による導電層２０２が形成されるようになる（図５参照）。
このとき、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、導電層２０２（具体的には導電性微粒子の形状で示す）は、絶縁性被覆層２０３で必ずしも覆われる必要はなく、絶縁性被覆層２０３の表面より突出する位置になければよい。
【００４０】
更に、本実施の形態において、図３に示すように、転写装置２４は、例えば感光体ドラム２０に対向して転写ロール（図示せず）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２８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である。
【００４１】
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。
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、転写装置２４が記録媒体である記録紙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。
【００４２】
ここで、本実施の形態における現像装置３０の作動について図４（ａ）（ｂ）を基に詳述する。
同図において、本実施の形態における現像装置３０は、アジテータ３６により撹拌された導電性トナー４０が、電荷注入ロール３４表面に供給され、この電荷注入ロール３４と層形成部材３５との間を通過することにより、電荷注入ロール３４の表面に均一なトナー層を形成する。更に、この形成されたトナー層は、電荷注入ロール３４の回転により、現像ロール３３と電荷注入ロール３４との対向位置に搬送される。
このとき、現像ロール３３に接続している現像バイアス電源３７の現像バイアスと、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による電荷注入バイアスとの差により形成された電荷注入電界によって、導電性トナー４０に所定の電荷が注入される。
【００４３】
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、良好な現像が実施できる。
【００４４】
更に、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と転写装置２４との対向する位置で、記録紙２８に転写される。
本実施の形態においては、この転写工程においても、感光体ドラム２０と転写装置２４とで形成される転写電界が、前述の電荷注入電界より低電界で行われるため、良好な転写ができる。
【００４５】
◎実施の形態２
図８（ａ）は、本発明に係る実施の形態２の現像装置を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）の要部を示す模式図である。
同図において、本実施の形態における現像装置３０は、実施の形態１における現像装置と略同様に構成されているが、電荷注入ロール３４の他に、導電性トナー４０を現像ロール３３上に供給担持するトナー供給ロール１０１を備えている点が実施の形態１と異なる。
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。
【００４６】
本実施の形態での現像装置３０は、現像ロール３３に対向する位置に、導電性トナー４０を現像ロール３３上に供給担持するトナー供給ロール１０１及び現像ロール３３上に担持された導電性トナー４０に電荷を注入する電荷注入ロール３４が設けられている。
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が印加される一方、この現像バイアス電源３７がトナー供給ロール１０１にも接続され、トナー供給ロール１０１と現像ロール３３とが同電位になるようになっている。
また、本実施の形態におけるトナー供給ロール１０１は、表面をサンドブラスト法や化学エッチング法等により小さく均一な凹凸面が形成されたアルミニウム製のロールから構成され、現像ロール３３とトナー供給ロール１０１とは軽く接触又は微小間隙をもって支持されている。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る現像装置３０の作動について説明する。
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、トナー供給ロール１０１と層形成部材３５との間を通過することにより、トナー供給ロール１０１の表面に均一なトナー層を形成する。
更に、トナー層は、トナー供給ロール１０１の回転により、現像ロール３３とトナー供給ロール１０１との対向位置に搬送され、現像ロール３３上に供給担持される。
そして、現像ロール３３上に担持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３４との対向部位で、この間に形成される電荷注入電界により電荷が注入される。
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、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、良好な現像が実施できる。
本実施の形態における現像装置３０は、実施の形態１と同様の作動を行うことから、画像形成装置の現像装置としては、いずれの現像装置３０をも利用することができる。
【００４８】
◎実施の形態３
図９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、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６０の上方に原稿を読み取る画像読取ユニット６１を配設する一方、装置本体６０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６２（具体的には６２ａ〜６２ｄ）を横方向に配列し、その下方には各作像エンジン６２の配列方向に沿って循環搬送される中間転写ベルト６３を配設すると共に、この中間転写ベルト６３には当該中間転写ベルト６３上の画像を記録媒体としての例えば記録紙６４に転写させる二次転写装置６５を配設し、更に、装置本体６０の下方には前記記録紙６４が収容される供給カセット６６を配設し、この供給カセット６６からの記録紙６４を二次転写装置６５を経て定着装置６７へと導くようにしたものである。
【００４９】
本実施の形態において、作像エンジン６２は、例えば感光体ドラム７１を有し、この感光体ドラム７１の周囲に、感光体ドラム７１を帯電する帯電器７２、帯電された感光体ドラム７１上に静電潜像を書き込むレーザ装置等の潜像書込装置７３、感光体ドラム７１上の静電潜像を各色成分トナーにて可視像化する現像装置７４（具体的には７４ａ〜７４ｄ）、感光体ドラム７１上のトナー像を中間転写ベルト６３に一次転写させる一次転写装置７５及び感光体ドラム７１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ７６を順次配設したものである。
一方、中間転写ベルト６３は、複数（本例では四つ）の張架ロール８１〜８４に掛け渡されており、張架ロール８１は駆動ロール、その他の張架ロール８２〜８４は従動ロールとして機能するようになっている。
更に、本実施の形態に係る現像装置７４は、実施の形態１の現像装置を使用しており、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
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９を基に説明する。
夫々の現像装置７４（具体的には７４ａ〜７４ｄ）によって、感光体ドラム７１上の静電潜像は現像され、可視像化（トナー像）される。
そして、感光体ドラム７１と中間転写ベルト６３とが接する位置にある一次転写装置７５には、感光体ドラム７１上のトナー像と逆極性の電圧が印加されているため、感光体ドラム７１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト６３上に一次転写される。
更に、中間転写ベルト６３上に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト６３の回動に伴って、二次転写装置６５へ搬送されると共に、給紙カセット６６から搬送された記録紙６４が、中間転写ベルト６３と二次転写装置６５との接触領域へ搬送され、二次転写装置６５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６３上のトナー像は、記録紙６４に静電吸引される。この後、トナー像が転写された記録紙６４は定着装置６７により定着され、記録紙６４へのトナー像の定着が行われる。
【００５１】
本実施の形態においても、導電性トナーは、実施の形態１と同様の特性を備えていることから、電荷注入領域では電荷注入電界（高電界）を印加することにより低抵抗へ変化する。そのため、導電性トナーへの電荷注入が容易に行われる。一方、現像領域及び転写領域では、現像電界及び転写電界（いずれも低電界）が印加されても、導電性トナーは高抵抗を保つため、現像電界及び転写電界が印加されたときに導電性トナーの注入電荷が逃げることもなく、安定して現像、転写が可能になる。
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６４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６４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。
【００５２】
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７４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。
【００５３】
◎実施の形態４
図１０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、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、静電潜像の画像部と現像バイアスとにより形成される現像電界より大きく、電荷注入電界より小さい電界で電気抵抗を高抵抗から低抵抗へスイッチングできるようになっているため、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。
また、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、低温でのトナー溶融が可能になり、一様な溶融転写ができる。
これにより、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く、構造が簡単で、小型化、低価格化が可能な静電転写方式を用いない画像形成装置を実現することができる。
また、静電転写方式を使用しない画像形成装置であって、カラー画像を形成する必要がないモノクロ専用機であれば、概ね単層のトナー像を形成すればよいので、背景部へのトナー付着のみを防止すればよい。
このとき、現像バイアスと背景部の電位差とによって形成される電界（クリーニング電界）によって、現像ロール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になることを防止するため、導電性トナーの特性として、クリーニング電界より大きく且つ電荷注入電界より小さい電界で電気抵抗を高抵抗から低抵抗へスイッチングできるようにすればよい。
【実施例】
【００５７】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態１の作像プロセスにおいて、現像装置及び転写装置に要求される動作条件について詳細に検討したものである。
先ず、図４に示す現像装置３０をモデル化すると、例えば図１１のように表わされる。
図４及び図１１において、符号４１は電荷注入ロール３４の一要素である電荷注入プレートであり、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４１には電荷注入バイアス電源４５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４２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４２には現像バイアス電源４６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４３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５０μｍ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４２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４３には像担持バイアス電源４７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。
【００５８】
このような現像装置モデルにおいて、電荷注入プレート４１上に、本実施の形態における導電性トナー４０を約１層散布し、図１１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４１に印加された電荷注入バイアスＶ１とトナー担持ロール４２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４１とトナー担持ロール４２との間には電荷注入電界Ａ（図中矢印方向）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４１上の導電性トナー４０に電荷が注入されると共に、導電性トナー４０は静電吸引力によりトナー担持ロール４２へ移動する。
次いで、トナー担持ロール４２へ移動した導電性トナー４０は、トナー担持ロール４２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４３に印加された像担持バイアスＶ３とトナー担持ロール４２に印加された現像バイアスＶ２とにより現像電界Ｂ（図中矢印方向）が形成され、この現像電界Ｂにより、導電性トナー４０が像担持プレート４３へ移動する。
【００５９】
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４０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必要であることが確認された。
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４０の特性として、クリーニング電界より大きく且つ電荷注入電界Ａより小さい電界で、電気抵抗を高抵抗から低抵抗へスイッチングさせ、所望の範囲の電気抵抗を満たすようにすればよい。
通常、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４０（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する特性を具備）はそのまま使用することができる。
【００６０】
更に、転写装置２４（図３参照）をモデル化すると、図１２に示すように表わされる。
図４及び図１２において、符号５１は電荷注入ロール３４の一要素である電荷注入プレートであり、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５１には電荷注入バイアス電源５５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５２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５０μｍ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５２には像担持バイアス電源５６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５３は転写装置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５４（例えば図３中の記録紙２８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５３には転写バイアス電源５７が接続され、転写バイアスＶ６が印加されている。
【００６１】
このような転写装置モデルにおいて、電荷注入プレート５１上に、導電性トナー４０を約１層散布し、図１２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５１に印加された電荷注入バイアスＶ４と像担持ロール５２に印加された像担持バイアスＶ５（静電潜像の代替として印加）とにより、電荷注入プレート５１と像担持ロール５２との間には電荷注入電界Ａ（図中矢印方向）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５１上の導電性トナー４０に電荷が注入されると共に、導電性トナー４０は静電吸引力により像担持ロール５２へ移動する。
次いで、像担持ロール５２へ移動した導電性トナー４０は、像担持ロール５２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５３に印加された転写バイアスＶ６と像担持ロール５２に印加された像担持バイアスＶ５とにより転写電界Ｃ（図中矢印方向）が形成され、この転写電界Ｃにより、導電性トナー４０が記録媒体プレート５３へ移動する。
【００６２】
このような転写動作過程において、転写装置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４０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必要であることが確認された。
【００６３】
◎実施例２
図１３は、実施例１の現像装置モデル（図１１参照）において、導電性トナーに電界を印加したとき、この導電性トナー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。
【００６４】
ここで、電荷注入電界Ａ及び現像電界Ｂと、導電性トナー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へ印加される電界は５×１０4Ｖ／ｃｍ、現像時に導電性トナーに印加される電界は８×１０3Ｖ／ｃｍであった。
このとき、図１３に示すように、８×１０3Ｖ／ｃｍと５×１０4Ｖ／ｃｍとの間で、導電性トナーの体積抵抗率は、１０12Ω・ｃｍから１０9Ω・ｃｍへ変化している。
【００６５】
また、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、時定数が０．０１秒以下であることが好ましく、また、導電性トナーの体積抵抗率は１０10Ω・ｃｍ以下であればよい。
更に、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、また、導電性トナーの体積抵抗率は１０11Ω・ｃｍ以上であればよい。
尚、導電性トナーの体積抵抗率は、φ３０ｍｍのセル中にトナーを充填し、トナー層厚、及び、上下面に電圧を印加したときに流れる電流を測定することにより算出した。
【００６６】
◎実施例３
図１４は、実施例１の現像装置モデル（図１１参照）において、像担持プレート電圧（像担持バイアスＶ３）の変化に対する現像トナー量（層数に換算）を、本願に係る導電性トナーを用いた時と、比較例に係る導電性トナー（抵抗可変部を持たない導電性トナー）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−６００Ｖに固定設定し、一連の作像プロセスを４回繰り返して、像担持プレート上に多重現像させた。
【００６７】
本実施例において、像担持バイアスＶ３を５０〜１５０Ｖに変化させたとき、導電性トナーを用いた現像トナー量（層数）は増加するが、比較例に係る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、本実施例に係る導電性トナーは、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。
【００６８】
◎実施例４
図１５は、実施の形態１に係る転写装置モデル（図１２参照）において、記録媒体プレート電圧（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、記録媒体プレートの表面に貼り付けた記録媒体としては、絶縁紙、半導電紙（５×１０8Ω・ｃｍ、高含水紙状態）を使用した。
そして、像担持バイアスＶ５を０Ｖ、電荷注入バイアスＶ４を−６００Ｖに固定設定し、また、半導電紙（高含水紙に相当）に対し比較例に係る導電性トナー（抵抗可変部を持たない導電性トナー）についても測定した。
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は、絶縁紙及び半導電紙（高含水紙相当）において、８０％以上の転写率が可能であるが、比較例に係る導電性トナーは、半導電紙（高含水紙相当）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（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。
【００６９】
◎実施例５
本実施例は、一般的なカラー絶縁性トナー粒子（平均粒径６．５μｍ）に、例えば、住友金属鉱山製ＩＴＯ粒子を１５ｗｔ％加え、サンプルミル（協立理工製：ＳＫ−Ｍ  １０型）により撹拌混合を行い、混合時間（撹拌混合時間）を変えた時の粒子の体積抵抗率と印加電界との関係を測定した。尚、体積抵抗率は、実施例２と同様のφ３０ｍｍのセルを使用し測定した。
図１６は、その結果であり、ここから次のような事項が確認された。
（１）混合時間３０秒では、体積抵抗率は印加電界に左右されず、常に低抵抗で推移している。これは、混合時間３０秒では、ＩＴＯ粒子が絶縁性トナー表面に露出したままとなっており、このために混合された粒子が半導電性を示しているものと推定される。
（２）混合時間５分では、印加電界を大きくすると急激な体積抵抗率の低下が確認され、本件における導電性トナーとしての所望の特性が得られる。すなわち、混合時間５分程度では、ＩＴＯ粒子が絶縁性トナーの表面に露出しない程度に潜り込み、粒子表面には薄い絶縁層が形成された状態になり、低電界においてはこの絶縁層による高抵抗特性を示し、高電界においてはトンネル効果や絶縁破壊効果等により低抵抗を呈するものと推定される。
（３）混合時間３０分では、体積抵抗率が印加電界に左右されず、常に高抵抗で推移している。これは、ＩＴＯ粒子が絶縁性トナー表面から内部へ深く潜り込み、粒子表面には絶縁性トナーによる絶縁層が１層形成された状態になり、体積抵抗率が高抵抗で推移したものと推定される。
以上のように、本実施例によれば、例えばＩＴＯ粒子等の導電性微粒子を絶縁性トナーと混合し、その混合時間を調整するだけで本件の導電性トナーとしての所望の特性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】（ａ）は本発明に係る導電性トナーの概要を示す説明図であり、（ｂ）（ｃ）は本発明に係る現像装置の概要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をモデル化した説明図であり、（ｂ）は本発明に係る現像装置及び導電性トナーの説明図である。
【図３】実施の形態１に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図４】（ａ）は実施の形態１で用いられる現像装置の説明図であり、（ｂ）はその要部模式図である。
【図５】（ａ）は実施の形態１で用いられる導電性トナーの具体的構成例を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図６】実施の形態１に係る導電性トナーの製造工程を示す説明図である。
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は導電性トナーでの絶縁性被覆層に対する導電性微粒子の埋設状況を示す説明図である。
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態２に係る現像装置の説明図であり、（ｂ）はその要部模式図である。
【図９】実施の形態３に係る画像形成装置の説明図である。
【図１０】実施の形態４に係る画像形成装置の説明図である。
【図１１】実施例１における現像装置モデルを示す説明図である。
【図１２】実施例１における転写装置モデルを示す説明図である。
【図１３】実施例２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１４】実施例３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１５】実施例４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１６】実施例５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。
【符号の説明】
【００７１】
１…静電潜像，２…像担持体，３…導電性トナー，４…トナー担持体，５…現像電界形成手段，６…絶縁性トナー基体，７…抵抗可変部，８…導電性微粒子，９…電荷注入部材
【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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