JP2005331780A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【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、かつ、導電性トナー２を挟んで摺擦しながら電荷注入する電荷注入手段５とを備える。これを用いた画像形成装置をも対象とする。
【選択図】 図１

Description

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。

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。

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。

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。

特開平１０−１１１６０４号公報（第３−５頁、図１） 特公昭５８−２６０２６号公報（第１−５頁、図１） 特公昭６３−１０４２６号公報（第１−２頁、第２図） 特開昭６３−１５９８７０号公報（第１−４頁、第１図） 特開平６−９５５１８号公報（第１−６頁、図１）

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。

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。

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。

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。

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。

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、かつ、導電性トナー２を挟んで摺擦しながら電荷注入する電荷注入手段５とを備えたことを特徴とするものである。

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。

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％以上であることを意味する。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。

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、かつ、導電性トナー２を挟んで摺擦しながら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。
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。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。

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。

特に、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であることが必要である。
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。
ここで、図３〜図７に基づいて説明すると、今、電荷注入部材６（注入電極に相当）とトナー担持体３（現像電極に相当）との間に単に導電性トナー２を介在させ、電荷注入電界を作用させるモデル（但し、注入電極と現像電極との間に導電性トナーを挟んで摺擦させていない態様）を想定すると、例えば図３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３によれば、電荷注入電界が低電界であると、図４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５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。
尚、電荷注入電界が高電界であると、異常放電が発生し易く、その分、ＷＳＴの発生率が増加する懸念もある。

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６（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６（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７（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７（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、電荷注入部材６（注入電極）とトナー担持体３（現像電極）との間に導電性トナー２を挟持し、摺擦しながら電荷注入する方式では、電荷注入部材６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。

また、電荷注入部材６とトナー担持体３との間で導電性トナー２を摺擦する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であればよい。
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。

また、前記周速差を持たせる別の電荷注入手段５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。
更に、電荷注入手段５の好ましい態様としては、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。

また、電荷注入手段５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作用させるものであるが、本発明にあっては、電荷注入手段５による電荷注入方式は、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を挟んで摺擦しているため、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８を備えている挙動を示すのである。

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。
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１０^１０Ω・ｃｍ以下であり且つ現像電界にて１０^１１Ωｃｍ以上であることが好ましい。これは、電荷注入電界にて１０^１０Ω・ｃｍ以下であれば、電荷注入し易く、一方、現像電界にて１０^１１Ωｃｍ以上であれば、電荷保持し易いことによる。

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荷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。

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。

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、電荷注入部材６とトナー担持体３との間に挟持されて摺擦し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８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、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８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。

本発明に係る現像装置によれば、導電性トナーへの電荷注入方式として、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、かつ、導電性トナーを挟んで摺擦しながら電荷注入するようにしたので、導電性トナーと電荷注入部材との間の接触確率を高め、かつ、導電性トナーの接触抵抗を小さくすることにより、その分、見かけ上のトナー抵抗を低減することができ、比較的低い電荷注入電界で導電性トナーに対し均一に電荷注入することができる。更に、電荷注入電界作用域では、トナー移動量を単層に制御することが容易であるため、導電性トナーに対し均一な帯電を実現でき、逆極性トナーの発生率を効果的に抑制することができる。更にまた、比較的低い電荷注入電界にて導電性トナーに対し電荷注入することができるため、異常放電の発生リスクも少なく、その分、逆極性トナーの発生率を硬化的に抑制することができる。
このため、本発明にあっては、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と、注入された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。このため、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、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。

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、例えば転写電界作用域にて、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。

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。

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８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。

本実施の形態において、現像装置３０は、図９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を設けたものである。
特に、本実施の形態では、電荷注入ロール３４は現像ロール３３に導電性トナー４０を供給するためのトナー供給ロールをも兼用したものになっている。
ここで、電荷注入ロール３４の回転方向については適宜選定して差し支えないが、トナーの供給性及び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。

更に、この現像装置３０は、図９に示すように、現像ハウジング３１内の電荷注入ロール３４の表面に導電性トナー４０の薄層形成用の層形成ブレード３５を接触配置し、また、現像ハウジング３１内の電荷注入ロール３４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。

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、層形成ブレード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。この層形成ブレード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。
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。

尚、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。例えば転写装置２４としては、図８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等適宜選定して差し支えない。

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１０（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。

また、導電性トナー４０の他の態様としては、例えば図１０（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。

ここで、図１０（ｂ）に示す導電性トナー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。

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、乾式製造製法である混練粉砕法や、湿式製造製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。

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。

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８により説明する。
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。

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１１（ａ）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では、図９に示すアジテータ３６により撹拌された導電性トナー４０が、トナー供給ロールと兼用する電荷注入ロール３４表面に供給され、この電荷注入ロール３４と層形成ブレード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が形成される。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３４との間に挟持され、摺擦されながら電荷注入される。尚、図１１（ａ）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。

このような状態において、導電性トナー４０と電荷注入ロール４２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。
この電荷注入方式は、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く、このことは後述する実施例にて裏付けられる。
この点、例えば図１１（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３４上に層形成ブレード３５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３４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。

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８参照）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、良好な現像が実施される。

更に、感光体ドラム２０上で可視像化されたトナー像は、図８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。
このとき、この転写工程において、感光体ドラム２０と転写装置２４とで形成される転写電界として、電荷注入電界より低電界で行うようにすれば、電荷注入電界にて導電性トナー４０に注入された電荷が、転写電界で逃げることなく、良好な転写が実施される。

尚、本実施の形態では、電荷注入ロール３４は、図１１（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１２（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１２（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３９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１０^１１Ω・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、本例では、リフレッシュロール３９は現像ロール３３と同電位の状態で接触配置されている。

◎実施の形態２
図１３は実施の形態２に係る現像装置を示し、図１４は図１３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、実施の形態１と異なり、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４１と、導電性トナー４０に電荷を注入する電荷注入ロール４２とを別個に備えている。
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。

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４１を有し、現像ロール３３のうちトナー供給ロール４１位置よりも下流側に電荷注入ロール４２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４１にも接続され、トナー供給ロール４１と現像ロール３３とが同電位になるようになっている。一方、電荷注入ロール４２には電荷注入バイアス電源３８から電荷注入バイアス（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、本実施の形態におけるトナー供給ロール４１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４１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、本実施の形態では、電荷注入ロール４２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。

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４１と層形成ブレード３５との間を通過することにより、トナー供給ロール４１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４１の回転により、現像ロール３３とトナー供給ロール４１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には、現像ロール３３と電荷注入ロール４２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。

このとき、導電性トナー４０は、現像ロール３３と電荷注入ロール４２との間に挟持され、かつ、両者間の周速差によって摺擦しながら電荷注入されることになり、導電性トナー４０と電荷注入ロール４２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、良好な現像が実施される。

尚、本実施の形態においては、電荷注入ロール４２に代えて、図１５に示すように、現像ロール３３に対向して電荷注入ブレード４３の一端を固定配置し、この電荷注入ブレード４３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４３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４３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。

◎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、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。

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。

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１６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、供給カセット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。

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。

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。

◎実施の形態４
図１７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。

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。

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。

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。

以下の各実施例で用いる現像装置モデルを図１８に、また、転写装置モデルを図１９にそれぞれ示す。
＜現像装置モデル＞
図１８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９参照）をモデル化したものである。
図９及び図１８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。

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１８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。

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。

＜転写装置モデル＞
図１９に示す転写装置モデルは、実施の形態１で用いられる転写装置２４（図８参照）をモデル化したものである。
図８及び図１９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。

このような転写装置モデルにおいて、電荷注入プレート１３１上に、導電性トナー１２０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１３１に印加された電荷注入バイアスＶ4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、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、電荷注入プレート１３１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像担持ロール１３２へ移動する。
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。

このような転写動作過程において、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。

◎実施例１
図２０は、実施の形態１に係る現像装置モデル（図１８参照）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。

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７×１０^４Ｖ/ｃｍ、現像時に導電性トナー２０に印加される電界は８×１０^３Ｖ/ｃｍであった。
このとき、図２０に示すように、８×１０^３Ｖ/ｃｍと７×１０^４Ｖ/ｃｍとの間で、導電性トナー２０の体積抵抗率は、１０^１６Ω・ｃｍから１０^９Ω・ｃｍへ変化している。

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、１０^１０Ω・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、１０^１１Ω・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。

◎実施例２
図２１は、実施の形態１に係る現像装置モデル（図１８参照）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。

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。

◎実施例３
図２２は、実施の形態１に係る転写装置モデル（図１９参照）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（５×１０^８Ω・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。

◎実施例４
図９に示す現像装置モデルを用い、電荷注入ロール（注入電極）３４の回転方向及び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発生率及び注入電荷量を測定した。
ここで、実験条件としては、電荷注入ロール（注入電極）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厚ポリエステルフィルム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。
尚、図２３中、「Ａｇａｉｎｓｔ」は現像電極と注入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２３は電荷注入電界とＷＳＴ発生率との関係を示し、また、図２４は電荷注入電界と注入電荷量との関係を示す。
図２３，図２４によれば、注入電極移動方向がＷｉｔｈであるモデルがＷＳＴ発生率が低く、電荷注入量が多いことが確認される。
このとき、注入電極移動方向がＡｇａｉｎｓｔであるモデルにあっては、導電性トナーが現像電極と注入電極とのニップ域を通過しないため、その分、十分な帯電時間が確保されず、これに伴って、ＷＳＴ発生率が高く、電荷注入量が少ないものと推測される。

◎実施例５
本実施例は、実施例４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、その結果を図２５〜図２７に示す。尚、実験条件などについては実施例４と同様である。
図２５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２６，図２７によって裏付けられる。
図２６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２７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。

（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。 （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。 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。 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。 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。 （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。 （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。 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。 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。 （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。 （ａ）は実施の形態１に係る現像装置の作動状態を示す説明図、（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説明図である。 （ａ）は実施の形態１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説明図である。 実施の形態２に係る現像装置を示す説明図である。 実施の形態２に係る現像装置の作動状態を示す説明図である。 実施の形態２に係る現像装置の変形形態を示す説明図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 実施例４において、注入電極移動方向及び注入電極／現像ロール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。 実施例４において、注入電極移動方向及び注入電極／現像ロール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。 実施例５において、注入電極／現像ロール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。 実施例５において、注入電極／現像ロール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。 実施例５において、注入電極／現像ロール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。

符号の説明

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…抵抗可変部，Ｚ…静電潜像

Claims (14)

1. 導電性トナーにて静電潜像を可視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、かつ、導電性トナーを挟んで摺擦しながら電荷注入する電荷注入手段とを備えたことを特徴とする現像装置。
2. 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。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   導電性トナーは、導電性トナー基体の周囲に絶縁性若しくは半導電性被覆層を被覆したものであることを特徴とする現像装置。
4. 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ものであることを特徴とする現像装置。
5. 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にトナーが供給可能なトナー供給部材とを兼用することを特徴とする現像装置。
6. 請求項１記載の現像装置において、
   電荷注入手段は、トナー担持体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を有することを特徴とする現像装置。
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周速差を持たせることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１記載の現像装置において、
   電荷注入手段は回動可能な電荷注入部材を有し、トナー担持体との間に周速差を持たせて電荷注入部材を回動させることを特徴とする現像装置。
9. 請求項８記載の現像装置において、
   電荷注入部材とトナー担持体との周速差が１．５倍以上であることを特徴とする現像装置。
10. 請求項５記載の現像装置において、
    トナー供給部材を兼用する電荷注入部材は、トナー担持体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ることを特徴とする現像装置。
11. 請求項１記載の現像装置において、
    電荷注入手段は、トナー担持体に対向して電荷注入部材を固定配置し、トナー担持体との間に周速差を持たせたものであることを特徴とする現像装置。
12. 請求項１１記載の現像装置において、
    電荷注入部材はブレード状部材にて構成されることを特徴とする現像装置。
13. 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単層状態で挟むことを特徴とする現像装置。
14. 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１３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。

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