JP2015001700A - 湿式現像装置および湿式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度ムラの発生を抑制し、良好な条件で現像、転写を行うことができる現像剤担持体を有する湿式現像装置、およびこの湿式現像装置を備える湿式画像形成装置を提供する。【解決手段】キャリヤ液にトナー粒子が分散された湿式現像剤を使用する湿式現像装置であって、静電潜像に上記湿式現像剤を供給するローラー状の現像剤担持体９と、上記現像剤担持体９に対向して配置され、トナー粒子に電荷を与えるトナー帯電装置とを備え、上記現像剤担持体は、導電性の基体９ａと、上記基体９ａの上に設けられる弾性層と、を含み、上記弾性層は、弾性を有する材料中に導電性のフィラーを分散させた低硬度弾性層９ｂと、上記低硬度弾性層９ｂより高硬度の材料中に導電性のフィラーを分散させた高硬度弾性層９ｃとの積層構造を有し、上記低硬度弾性層９ｂの電気抵抗は、上記高硬度弾性層９ｃの電気抵抗より低い。【選択図】図８

Description

本発明は、プリンター、複写機、ファクシミリ装置、その他の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像方式として湿式現像を採用した湿式現像装置および湿式画像形成装置に関する。

オンデマンドに高画質な印刷を行なえる湿式電子写真方式を用いた湿式画像形成装置が種々提案されている。湿式電子写真方式では、キャリア液とトナー粒子とを含む液体トナー（湿式現像剤）を用いて画像形成を行なう。

湿式画像形成装置の１つとして、キャリア液中のトナー粒子にコロナチャージャーなどの外部荷電装置を用いて、現像ローラー上でトナー粒子を荷電する構成の湿式画像形成装置が提案されている。

このような外部荷電を用いてトナー粒子を荷電する方法以外のトナー粒子への荷電手段としては、現像剤中のトナー粒子をキャリア液との間の電荷授受で荷電するよう、現像剤の材料を選択しておき、プロセス中では特に荷電を付与しない方式も提案されている。

外部荷電装置でトナーを帯電させる方式を用いるメリットとしては、印刷条件に応じ、トナー粒子の荷電を最適な状態に容易に変更できることが挙げられる。

このような、湿式画像形成装置とし特開２００９−１０９９７６号公報（特許文献１）および特開２０００−２４２０８８号公報（特許文献２）が挙げられる。

特許文献１の画像形成装置には、トナー粒子を外部からトナー帯電器によって荷電させて現像させる技術が開示されている。特許文献２の画像形成方法には、現像剤担持体が発泡体と低抵抗（〜１０^８Ω／□）の表層との２層構成を有し、表層に直接バイアス付与する技術が開示されている。

特開２００９−１０９９７６号公報 特開２０００−２４２０８８号公報

現像ローラーに用いられる部材としては、通常、金属等の基材上に弾性層を設けて一定の導電性を付与した現像剤担持体（弾性導電性ローラー）が用いられる。一般的にはそのような現像剤担持体には、ポリウレタンなどの弾性部材にカーボンまたは金属粒子などの導電性粒子を一定部数含有させて導電性を付与した導電性弾性体が用いられる。

このような導電性弾性体においては、現像プロセスの他のローラーおよび／または部材との接触において圧縮が生じた際、圧縮時の変形によって部材内で含有させた導電性粒子間の距離が変わる。そのため、導電性弾性体の導電性（電気抵抗）が変化することが知られている。

導電性弾性体の導電性が一度変化すると、その部分の抵抗は、圧縮を解除した後も抵抗変化が履歴として一部残る、いわゆるヒステリシス特性を持つ。

このような材料を、湿式画像形成装置の現像剤担持体として使用すると、たとえば、現像剤担持体の停止時に圧接していた所にヒステリシスが強く残る。その結果、現像剤担持体の上に一部のみ抵抗の低い部分が発生してしまう。

このような状態でコロナチャージャーにてトナー粒子の荷電を行なうと、チャージャーからトナー粒子が受け取った電荷が現像剤担持体と流れ出るトナー粒子の荷電減衰速度に差が生じ、ヒステリシスが生じている部分とそうでない部分とで現像部での実質的なトナー粒子の荷電量に差が生じる。そうなると現像特性をはじめとした画像形成特性に差が生じ、最終画像に濃度ムラとして顕在化してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、濃度ムラの発生を抑制し、良好な条件で現像、転写を行なうことができる現像剤担持体を有する湿式現像装置、およびこの湿式現像装置を備える湿式画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の湿式現像装置は、キャリア液にトナー粒子が分散された湿式現像剤を使用する湿式現像装置であって、静電潜像に上記湿式現像剤を供給するローラー状の現像剤担持体と、上記現像剤担持体に対向して配置され、上記トナー粒子に電荷を与えるトナー帯電装置とを備える。

上記現像剤担持体は、導電性の基体と、上記基体の上に設けられる弾性層とを含み、上記弾性層は、弾性を有する材料中に導電性のフィラーを分散させた低硬度弾性層と、上記低硬度弾性層より高硬度の材料中に導電性のフィラーを分散させた高硬度弾性層との積層構造を有し、上記低硬度弾性層の電気抵抗は、上記高硬度弾性層の電気抵抗より低い。

他の形態においては、上記高硬度弾性層は、上記低硬度弾性層よりも外側に設けられている。

他の形態においては、上記現像剤担持体の電気抵抗は、表面積当たりの抵抗が１０^６Ω・ｃｍ^２以上１０^８Ω・ｃｍ^２以下である。

他の形態においては、上記低硬度弾性層の電気抵抗は、上記高硬度弾性層の電気抵抗に対して１０Ω・ｃｍ^２倍以上異なっている。

他の形態においては、上記高硬度弾性層の硬度はデュロメータ硬さ試験Ａ型で７０度以上である。

他の形態においては、上記低硬度弾性層の硬度はデュロメータ硬さ試験Ａ型で４０度以下である。

他の形態においては、上記湿式現像剤は、上記トナー帯電装置から電荷を与えられた上記トナー粒子の電荷が時間の経過とともに減衰する特性を有する。

他の形態においては、上記湿式現像剤は、上記キャリア液と混合した状態では、上記トナー粒子は外部から電荷を与えることによって荷電を保持するが、上記キャリア液を揮発させた状態では、上記トナー粒子のみとなり、外部から電荷を与えた際に実質的に荷電を保持しない特性を有する。

他の形態においては、上記湿式現像剤は、上記トナー粒子の荷電の減衰時定数が減衰速度の早い第１の減衰過程と、上記第１の減衰過程減よりも遅い第２の減衰過程の２段階の減衰特性を有する。

他の形態においては、他の形態においては、上記トナー帯電装置により上記トナー粒子に電荷を与えてからの時間として、現像ニップまでの時間が上記第１の減衰過程に属する。

他の形態においては、上記トナー帯電装置により上記トナー粒子に電荷を与えてからの時間として、現像ニップまでの時間が上記第２の減衰過程に属する。

本発明の湿式画像形成装置は、像担持体と、上記像担持体上に静電潜像を形成する像形成機構と、上記像形成機構によって上記像担持体上に形成された上記静電潜像を現像する、上記のいずれかに記載の湿式現像装置とを備える。

本発明の他の湿式画像形成装置は、キャリア液にトナー粒子が分散された湿式現像剤を使用し、静電潜像を担持する像担持体と、上記像担持体上の上記静電潜像を画像に現像する現像装置と、上記像担持体から上記画像を受け取って搬送し記録媒体に上記画像を転写する中間転写体とを備えた湿式画像形成装置であって、以下の構成を備える。

上記中間転写体は、導電性の基体と、上記基体の上に設けられる弾性層とを含み、上記弾性層は、弾性を有する材料中に導電性のフィラーを分散させた低硬度弾性層と、上記低硬度弾性層より高硬度の材料中に導電性のフィラーを分散させた高硬度弾性層との積層構造を有し、上記低硬度弾性層の電気抵抗は、上記高硬度弾性層の電気抵抗より低く設けられている。

この発明によれば、濃度ムラの発生を抑制し、良好な条件で現像、転写を行なうことができる現像剤担持体を有する湿式現像装置、およびこの湿式現像装置を備える湿式画像形成装置を提供する。

本実施の形態１における湿式画像形成装置の構成を示す全体模式図である。 本実施の形態１における湿式画像形成装置における湿式現像剤の現像剤担持体の抵抗ムラとトナー荷電との関係を説明する図であり、（Ａ）は加圧前の状態を示す模式図、（Ｂ）は加圧後の状態を示す模式図である。 湿式現像剤の導電性が変化した場合の変形量と抵抗との関係を示す図である。 湿式画像形成装置に採用される現像装置の構成を示す図である。 トナー粒子の帯電からの時間とトナー層表面電位との関係を示す図である。 「抵抗６条ローラー」、「抵抗７条ローラー」、および「抵抗８条ローラー」における、トナー粒子の帯電からの時間とトナー層表面電位との関係を示す図である。 「抵抗６条ローラー」、「抵抗７条ローラー」、および「抵抗８条ローラー」における、トナー粒子の帯電からの時間とトナー層表面電位との関係を横軸対数で示す図である。 本実施の形態における現像剤担持体の断面構造を示す図であり、（Ａ）は、基体、第１層（低硬度弾性層）、第２層（高硬度弾性層）の順に積層された現像剤担持体を示し、（Ｂ）は、基体、第２層（高硬度弾性層）、第１層（低硬度弾性層）の順に積層された現像剤担持体を示す。 本実施の形態２の湿式画像形成装置に用いる湿式現像剤のトナー層表面電位の減衰特性を示す図である。 本実施の形態２の湿式画像形成装置に用いる湿式現像剤のトナー層表面電位の減衰特性を横軸対数で示す図である。 実施の形態１の湿式現像剤を用いた場合の、トナー荷電装置による帯電を、キャリア液を含む通常の状態で行った場合と、キャリア液を揮発させてトナー層のみに対して行った場合を示す図である。 実施の形態２の２段階減衰特性を持つ湿式現像剤を用いた場合の、トナー荷電装置による帯電を、キャリア液を含む通常の状態で行った場合と、キャリア液を揮発させてトナー層のみに対して行った場合を示す図である。 実施の形態２の２段階減衰特性を持つトナー粒子の帯電から時間とトナー層表面電位との関係を示す図である。 ２段階減衰特性を持たないトナー粒子の帯電から時間とトナー層表面電位との関係を示す図である。 画像パターンを示す図である。 比較例１、実施例１−１１の評価結果を示す図である。 比較例１−４、実施例１、１２−１４の評価結果を示す図である。

本発明に基づいた実施の形態における湿式現像装置およびこの湿式現像装置を備える湿式画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（実施の形態１）
以下、本実施の形態における湿式画像形成装置１００について、図を参照しながら説明する。

（湿式画像形成装置１００の全体構成および動作）
図１を参照して、本実施の形態に係る湿式画像形成装置１００の構成を説明する。作像部は、像担持体としての感光体ドラム１、帯電装置２、露光装置３、湿式現像装置４、中間転写体５、２次転写部材６、像担持体クリーニング装置７、および、中間転写体クリーニング装置８を備える。

感光体ドラム１は、表面に感光体層（不図示）が形成された円筒形状である。感光体ドラム１は、図１中の矢印Ａ方向に回転駆動する。感光体ドラム１の外周には、帯電装置２、露光装置３、湿式現像装置４、中間転写体５、像担持体クリーニング装置７が、感光体ドラム１の回転方向（Ａ方向）に沿って順次配置されている。

帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を所定電位に帯電させる。露光装置３は、感光体ドラム１の表面に光を照射し照射領域内の帯電レベルを低下させて静電潜像を形成する。湿式現像装置４は、感光体ドラム１上に形成された潜像を現像する。すなわち、感光体ドラム１の現像領域へ湿式現像剤を搬送し、その湿式現像剤に含まれるトナー粒子を感光体ドラム１の表面の静電潜像に供給してトナー像を形成する。

現像プロセスにおいては、湿式現像装置４の現像剤担持体９に電源（不図示）から現像バイアス電圧が印加される。感光体ドラム１上の潜像の電位とのバランスで生じた電界に従って現像剤中のトナー粒子が感光体ドラム１の潜像部分に静電吸着され、感光体ドラム１上の潜像が現像される。

図１に示す湿式画像形成装置１００において、中間転写部は、中間転写体５、２次転写部材６、中間転写体クリーニング装置８を備える。

中間転写体５は、感光体ドラム１と対向するように配置されており、感光体ドラム１と接触しながら図中の矢印Ｅ方向に回転する。中間転写体５と感光体ドラム１とのニップ部で、感光体ドラム１から中間転写体５への一次転写が行なわれる。

一次転写プロセスにおいては、中間転写体５に、電源（不図示）から転写バイアス電圧が印加される。これにより、一次転写位置における中間転写体５と感光体ドラム１との間に電界が形成され、感光体ドラム１上のトナー像が、中間転写体５に静電吸着され、中間転写体５上に転写される。

感光体ドラム１上のトナー像が中間転写体５に転写されると、像担持体クリーニング装置７が感光体ドラム１上の残存トナー像を除去し、次の画像形成が行なわれる。必要に応じて、像担持体クリーニング装置７と帯電装置２との間にはイレーサーランプ１０が設置される。

中間転写体５と２次転写部材６とは、記録材としての記録媒体１１を挟んで対向するように配置されており、記録媒体１１を介して接触回転する。中間転写体５と２次転写部材６とのニップ部で、中間転写体５から記録媒体１１への二次転写が行なわれる。記録媒体１１は、二次転写のタイミングに合わせて二次転写位置へ図中の矢印Ｆ方向に搬送される。

二次転写プロセスにおいては、２次転写部材６に、電源（不図示）から転写バイアス電圧が印加される。これにより、中間転写体５と２次転写部材６との間に電界が形成され、中間転写体５と２次転写部材６との間を通過させた記録媒体１１上へ中間転写体５上のトナー像が静電吸着され、記録媒体１１上に転写される。

トナー像が記録媒体１１上に転写されると、中間転写体クリーニング装置８が中間転写体５上の残存トナー像を除去し、次の一次転写が行なわれる。記録媒体１１は、その後図示しない定着装置へと搬送され、記録媒体１１上のトナー粒子を加熱溶融してトナー粒子を記録用紙に定着させる。

図１では、感光体ドラム１と湿式現像装置４とを１組として、単色の湿式画像形成装置１００を示しているが、感光体ドラム１と湿式現像装置４とを合計４組用意し、それぞれにＣＭＹＫ（シアン（Cyan）、マゼンタ（Magenta）、イエロー（Yellow）、黒（Black））の各色の画像形成をさせ、中間転写体５上で重ね合わせる構成にしたカラーの画像形成装置に対しても本発明は適用可能である。その他、従来から用いられる電子写真各プロセス技術は、画像形成装置の目的に応じて任意の構成と組み合わせることができる。

（湿式現像剤の構成）
現像に用いる湿式現像剤について説明する。湿式現像剤は、溶媒であるキャリア液体中に着色されたトナー粒子を高濃度で分散している。湿式現像剤には、分散剤、荷電制御剤などの添加剤を適宜、選んで添加してもよい。

キャリア液としては、絶縁性の溶媒が用いられる。トナー粒子は、主として樹脂と着色のための顔料または染料からなる。樹脂には、顔料または染料をその樹脂中に均一に分散させる機能と、記録媒体１１に定着される際のバインダとしての機能がある。

トナー粒子としては、一般に電子写真方式の湿式現像剤に用いるものであれば、特に制限することなく使用することができる。トナー粒子用結着樹脂としては、たとえばポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、その他熱可塑性樹脂を用いることができる。これらの樹脂を複数、混合して用いることも可能である。トナー粒子の着色に用いられる顔料および染料も一般に市販されているものを用いることができる。

トナー粒子の体積平均粒子径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下の範囲が適当である。トナー粒子の平均粒子径が０．１μｍを下回ると現像性が大きく低下する。一方、平均粒子径が５μｍを超えると画像の品質が低下する。

湿式現像剤の調製方法としては、一般に用いられる技法に基づいて調製することができる。たとえば、結着剤樹脂と顔料とを所定の配合比で、加圧ニーダ、ローラーミルなどを用いて溶融混練して均一に分散させ、得られた分散体をたとえばジェットミルによって微粉砕する。得られた微粉末をたとえば風力分級機などにより分級することで、所望の粒径の着色トナー粒子を得ることができる。

得られたトナー粒子をキャリア液としての絶縁性液体と所定の配合比で混合する。この混合物をボールミル等の分散手段により均一に分散させ、湿式現像剤を得ることができる。

湿式現像剤に対するトナー粒子の割合は、１０〜５０質量％程度が適当である。１０質量％未満の場合、トナー粒子の沈降が生じやすく、長期保管時の経時的な安定性に問題がある。必要な画像濃度を得るため、多量の現像剤を供給する必要があり、記録媒体１１上に付着するキャリア液が増加し、定着時に乾燥せねばならず、蒸気が発生し環境上の問題が生じる。５０質量％を超える場合には、湿式現像剤の粘度が高くなりすぎ、製造上も取り扱いも困難になる。

本実施の形態においては、ポリエステル樹脂を１００部、銅フタロシアニン１５部をヘンシェルミキサー（登録商標）で十分混合した後、ロール内加熱温度１００℃の同方向回転二軸押出し機を用い溶融混練を行なう。得られた混合物を冷却、粗粉砕して粗粉砕トナー粒子を得た。

ＩＰＳ２０２８（出光興産社製）７５部、粗粉砕トナー粒子を２５部、分散剤としてＶ２１６（ＩＰＳ社製）を０．８部混合し、サンドミルにより４日間湿式粉砕し、湿式現像剤を得た。その時の粒径は２．０μｍであった。粒径はレーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２２００（島津製作所社製））にて測定した。

（現像プロセスの詳細）
上記湿式画像形成装置１００を用いた湿式現像装置４における現像プロセスの詳細に説明する。湿式現像剤１２が現像剤槽１３中に貯められている。汲み上げ部材１４は一部が湿式現像剤１２中に浸漬され、図中Ｄ方向に回転する。その回転により湿式現像剤１２は汲みあげられる。汲み上げ部材１４に当接して設けられた規制ブレード１５により、湿式現像剤１２は一定の膜厚に規制される。

湿式現像剤１２が規制された後、汲み上げ部材１４は供給部材１６に当接し、湿式現像剤１２を供給部材１６に受け渡す。供給部材１６は現像剤担持体９の回転方向とは逆方向の図中Ｃ方向に回転しており、その方向に受け渡された湿式現像剤１２を搬送する。湿式現像剤１２は、その後供給部材１６と現像剤担持体９との対向部にて現像剤担持体９上に受け渡される。現像剤担持体９の特徴、およびトナー粒子の帯電の詳細については後述する。

現像剤担持体９上の湿式現像剤１２は、コロトロンチャージャー、帯電ローラー、その他のトナー帯電装置１７によって湿式現像剤１２中のトナー粒子の帯電が行なわれる。このようにトナー粒子の帯電を外部のトナー帯電装置１７によって行なう方式を外部荷電方式とここでは呼ぶことにする。

一方、湿式現像剤１２のトナー粒子をキャリア液との間の電荷授受で常に荷電した状態となるよう、湿式現像剤１２の材料を選択しておき、プロセス中では特に荷電を付与しない非外部荷電方式のトナー帯電方法、キャリア粒子および／または部材との摩擦帯電でトナー粒子を荷電する乾式の電子写真現像剤の荷電方式も知られている。

本実施の形態で採用している外部荷電方式のメリットとしては、材料選択の時点で基本的な荷電量が決まってしまうその他方式と比べ、外部環境変化、耐久変化、紙種などに応じ、トナー粒子の荷電を最適な状態に容易に変更できる点である。

トナー粒子を帯電された湿式現像剤１２は、感光体ドラム１と現像剤担持体９との対向部である現像ニップｎに移動する。現像剤担持体９上に形成されたトナー層は、感光体ドラム１に当接し、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。

現像に使用されず現像剤担持体９上に残存した湿式現像剤１２は現像クリーニング部材１８により回収される。現像クリーニング部材１８により回収された湿式現像剤１２は元の湿式現像剤１２とトナー濃度が異なるため、現像剤槽１３とは別のタンク（図示せず）に回収され、トナー濃度を調整後、再び現像剤槽１３に戻される。

汲み上げ部材１４には、ウレタン製またはＮＢＲ製のゴムローラー、または、表面に凹部を設けたアニロックスローラーを用いることができる。供給部材１６には、ウレタン製またはＮＢＲ製のゴムローラーを用いることができる。供給部材１６なしで、汲み上げ部材１４が供給部材１６を兼ねてもよい。

本実施の形態では、現像剤担持体９、湿式現像剤１２、現像剤槽１３、汲み上げ部材１４、規制ブレード１５、供給部材１６、および現像クリーニング部材１８により湿式現像装置４を構成しているが、すべてが必須の構成ではない。湿式現像装置は、現像剤担持体９を備え、感光体ドラム１上の静電潜像を画像に現像する構成であればよい。

本実施の形態に示した湿式現像装置４内の各のローラー間の相対的な回転方向の関係が異なる形態でも、後述する本実施の形態の特徴部分である現像剤担持体９の構成は有効である。

（現像剤担持体９の抵抗ムラとトナー荷電との関係について）
図２（Ａ）、（Ｂ）を参照して、現像剤担持体９の抵抗ムラとトナー荷電との関係について説明する。本実施の形態では現像剤担持体９として金属等の基材上に弾性層を設けて一定の導電性を付与した弾性導電性ローラーが用いられる。そのような導電性弾性ローラーは、ポリウレタンなどの弾性部材にカーボン、金属粒子などの導電性粒子を一定部数含有させて導電性を付与することで作成される。

従来の湿式画像形成装置に用いられてきた導電性弾性体においては、現像剤担持体９として用いた場合、他のローラーまたは部材、たとえば図１の供給部材１６、感光体ドラム１、および現像クリーニング部材１８といった周辺部材との接触によって圧縮が生じた際には、導電性（電気抵抗）が変化することが知られている。

これは、図２（Ａ）から（Ｂ）に示すように、圧縮時の変形（図中の矢印Ｆ方向）によって、湿式現像剤１２の層厚さが変化（ｈ１→ｈ２）し、湿式現像剤１２に含有された導電性粒子であるトナー粒子１２ａの間の距離が変わるためである。ここで、図２中において、湿式現像剤１２は、トナー粒子１２ａとキャリア液１２ｂとを含んでいる。

図３に示すように、湿式現像剤１２の導電性が変化すると、その部分の抵抗が圧縮を解除した後も抵抗変化が履歴として一部残ってしまういわゆるヒステリシスを持つことも知られている。

このような材料を上記のように湿式画像形成装置１００における現像剤担持体９に使用すると、停止時などに周辺部材との接触によって圧縮していた所などにヒステリシスが残り、現像剤担持体９上に一部のみ抵抗の低い部分が発生してしまう。このような状態で、湿式現像装置４内でトナー帯電装置１７によってトナー帯電を行なうような湿式画像形成装置１００においてトナー粒子を帯電させると、次のような課題があることが分かった。

その課題の説明に先立ち、トナー帯電装置１７によって帯電された、湿式現像剤１２中のトナー粒子１２ａの帯電について説明する。トナー帯電装置１７によって帯電されたトナー粒子１２ａの帯電量は時間とともに減少していく。この現象の様子は現像剤担持体９の金属基体を接地して基準とし測定したトナー粒子１２ａの表面電位によって間接的に把握することができる。

図４に示す湿式現像装置４の構成で、トナー帯電装置１７の通過後に現像剤担持体９の回転を停止することでトナー層の表面電位が時間とともにどのように推移するかを表面電位計１９によって測定する。その結果を図５に示す。

図５に示すように、トナー帯電装置１７によって荷電されたトナー粒子１２ａが時間とともにその電位を失っていく過程が表面電位の減衰として観測される。このようなトナー荷電の減衰挙動はトナー粒子１２ａの帯電を外部のトナー帯電装置１７によって行なう外部荷電方式の特徴である。

トナー帯電装置１７によって荷電されたトナー粒子１２ａの帯電量の低下の程度は１つには用いるトナー粒子１２ａの特性によるものである。しかし、それ以外に、現像剤担持体９の抵抗によっても変化する。

図６および図７に、抵抗値の異なる現像剤担持体９を用いた場合の、トナー層表面電位の減衰特性を示す。両者の違いは、図７は図６のデータを横軸対数プロットに変更して表現したものである。

ローラーの抵抗値はそれぞれ、２．６×１０^６Ω・ｃｍ^２、３．２×１０^７Ω・ｃｍ^２、３．１×１０^８Ω・ｃｍ^２であった。便宜上、それぞれのローラーを、「抵抗６乗ローラー」、「抵抗７乗ローラー」、「抵抗８乗ローラー」と呼ぶ。各現像剤担持体９の抵抗値の測定は後述する方法にて測定した。

これらを踏まえ、湿式現像装置４内でトナー帯電装置１７によってトナー帯電を行なう湿式画像形成装置において、停止時などに周辺部材との接触によって圧縮していた所などにヒステリシスが強く残り、現像剤担持体９上に一部のみ抵抗の低い部分が発生してしまうことに伴う課題を説明する。

図６を参照して、ローラーの抵抗が変わると、トナー粒子１２ａの荷電減衰特性が変化している。これは、ローラーの抵抗自体を大きく変化させた場合の例であるが、ここまで大きな変動ではなくとも、上記した圧縮解放のヒステリシスによって１本のローラーの中に１部抵抗の低い部分が発生すると、その部分の抵抗が低下し、トナー粒子１２ａの荷電が局所的に低下してしまうことが考えられる。

そのことを示すため、現像剤担持体９を感光体ドラム１に一定時間停止状態で圧接したのちに画像形成を行ない、圧接していた部分にトナー粒子１２ａの濃度低下に伴う悪影響が発生するかどうか確認した。この実験では、圧縮解放によるヒステリシスによる抵抗ムラが引き起こす問題を確認するためのものなので、現像剤担持体９として、本実施の形態の現像剤担持体９とは異なり、導電性弾性層が１層のみで構成された現像剤担持体９を使用した。

その結果、現像剤担持体９が圧接されていた部分に対応して、画像濃度が濃くなる現象（濃度ムラ）を確認した。これは圧縮されていた部分の抵抗が低下したことでその部分に担持搬送されていたトナー粒子１２ａの現像ニップｎへの到達時点での帯電量が低下し、潜像電位と現像バイアスの差である現像電位差を埋めるのに必要なトナー量が増加して画像濃度が濃くなったと考えられる。

すなわち、湿式現像装置４内でトナー帯電装置１７によってトナー帯電を行なうような湿式画像形成装置において、圧縮・解放による抵抗変動のヒステリシスが残るようなローラーを現像剤担持体９として用いると、画像にトナー粒子の荷電ムラに起因する濃度ムラが発生するという問題が生じる。

（本実施の形態の現像剤担持体９の構成）
図８（Ａ），（Ｂ）を参照して、本実施の形態においては、特に現像剤担持体９に用いられる導電性ローラーの感圧導電特性に伴うヒステリシスの影響をなくし、画像形成時の抵抗ムラの発生を回避するため、現像剤担持体として以下のような構成を採用する。

現像剤担持体９として、弾性層として複数の弾性層を設け、各弾性層の構成としてはポリウレタンなどの樹脂材料にカーボン、金属粒子などの導電性粒子を一定部数含有させて特定の導電性を付与する。その際、そのうちの第１層は弾性層として像担持体（感光体ドラム１など）との間でニップを形成できるよう、弾性を持たせた低硬度弾性層とし、第２層は低硬度弾性層に比べて弾性を抑えあるいは実質的に弾性のない高硬度弾性層とする。

各層の電気抵抗については、低硬度弾性層である第１層の抵抗が高硬度弾性層である第２層の抵抗に対して低くなるよう設定し、実質的に第２層（高硬度弾性層）の抵抗がローラー抵抗を規定するようにしておく。

たとえば、第１層（低硬度弾性層）の抵抗を、単位面積当たり（深さ方向全体で）１０^５Ω・ｃｍ^２、第２層（高硬度弾性層）の抵抗を、単位面積当たり（深さ方向全体で）１０^７Ω・ｃｍ^２というように差をつけておく。

このような構成を採ることで、第１層（低硬度弾性層）が変形することでローラー全体としては弾性が得られ、像担持体（感光体ドラム１など）の周辺部材との間でニップを形成することができる。

一方、現像剤担持体９の抵抗に関しては、ローラーの層方向の総抵抗は第１層（低硬度弾性層）および第２層（高硬度弾性層）の和で決定されるため、従来の課題であった弾性層（低硬度弾性層）の変形に伴う抵抗ムラが発生したとしても、ローラーの層方向の総抵抗は実質的に変形がなく、かつ抵抗の高い第２層（高硬度弾性層）の抵抗で規定されて実質的に抵抗ムラが生じない。

具体的に第１層（低硬度弾性層）および第２層（高硬度弾性層）の抵抗が上記の数字の場合を仮定してこのことを説明すると、第１層（低硬度弾性層）の一部の抵抗が圧縮解放に伴うヒステリシスで１０^５Ω・ｃｍ^２からたとえば３０％低下したとしても、現像剤担持体９の層方向の総抵抗は非ヒステリシス発生部分では、１０^７Ω・ｃｍ^２＋１０^５Ω・ｃｍ^２＝１．０１×１０^７Ω・ｃｍ^２、ヒステリシス発生部分では、１０^７Ω・ｃｍ^２＋１０^５×（１−０．３）＝１．００７×１０^７Ω・ｃｍ^２と実質的にほとんど変動が生じず、抵抗ムラも生じない。その結果、従来課題であったトナー粒子１２ａの荷電ムラを、本実施の形態の現像剤担持体９によって回避することが可能になる。

以上、本実施の形態の現像剤担持体９の特徴部分について記載してきたが、それを構成するための材料等については以下のようなものが挙げられる。現像剤担持体９の基体９ａの材質としては、たとえば、アルミ系あるいはステンレス系あるいは鉄系などの金属材料、それらの合金を用いることができる。

第１層（低硬度弾性層）に用いる弾性材料としてはシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴム材料、ポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化樹脂の発泡体、あるいはポリエチレン、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂のゴム発泡体などの発泡材料が例として挙げられる。

第２層（高硬度弾性層）に用いる樹脂材料としてはポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料を例として挙げられる。

第１層（低硬度弾性層）および第２層（高硬度弾性層）への導電性付与に用いられるフィラーとしては、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、金属粉、金属酸化物の微粒子等、あるいはそれらの混合物が挙げられる。

複層構成の作成方法としては、たとえば、次のような方法が挙げられる。基体をセットした金型中に上記第１層（低硬度弾性層）の原料を注入する。反応、冷却によって固化させた後脱型することで基体の外周に第１層（低硬度弾性層）を周設する。さらに所定の厚みになるよう表面研磨を行なう。

次に、上記の第２層（高硬度弾性層）の原料を溶液中に希釈したものに先のローラーをディッピングして第１層（低硬度弾性層）の上に第２層（高硬度弾性層）の材料を塗布し、それを乾燥させることで現像剤担持体９を得ることができる。

ただしここに挙げた方法は一例であり、従来知られている別の方法で本実施の形態に規定の構成の現像剤担持体９が得られる場合、その方法を用いてもよい。

実際の使用においては、抵抗と硬度の大小以外に、表層と弾性層を合わせた現像剤担持体９としての総抵抗が高すぎると連続で画像形成したときに現像剤担持体９の表面がチャージアップし、連続画像形成において全体の濃度が経時変化していくなどの不具合が発生する。

特に、第２層（高硬度弾性層）にフィラーを導入せず、実質的に絶縁性としてしまうとチャージアップした電荷が全く減衰されず、実用に堪えない。フィラーを加え、一定の導電性を付与する必要がある。

一方、現像剤担持体９の総抵抗が低すぎると、電圧印加の瞬間にスパイク電圧が加わる場合など現像剤担持体９と感光体ドラム１との間にリークが発生した際、リーク電流が大きく流れ、リーク経路となった感光体ドラム１の箇所にスポット状の特性不良が発生する原因となる。そのため、望ましくは現像剤担持体９のローラーの層方向の総抵抗は単位面積当たり６〜８乗Ω・ｃｍ^２の値になるよう調整するのが望ましい。

図８（Ａ）に示すように、第１層（低硬度弾性層）９ｂと第２層（高硬度弾性層）９ｃの位置関係として、第１層（低硬度弾性層）９ｂを内側（基体９ａ側）、第２層（高硬度弾性層）９ｃを外側に配置する構成、または、図８（Ｂ）に示すように、第２層（高硬度弾性層）９ｃを内側（基体９ａ側）、第１層（低硬度弾性層）９ｂを外側に配置する構成のいずれの採用も可能である。実際の使用においては、図８（Ａ）に示す、第１層（低硬度弾性層）９ｂと第２層（高硬度弾性層）９ｃの位置関係として、第２層（高硬度弾性層）９ｃを外側に設定した方が、現像剤担持体９の耐久性が向上するため好ましい。

以上は現像剤担持体（現像ローラー）９として本実施の形態のローラーを適用した場合について説明してきたが、上記ローラー部材上にトナー粒子を搬送し、そのうえでコロナチャージャーなどの荷電付与部材でトナー粒子を外部荷電するような構成であれば、中間転写体として同様の構成のローラーを用いた場合でも同じ効果が期待できる。

（ローラー抵抗の測定方法）
ローラー抵抗（現像剤担持体９の抵抗）の測定は以下の方法で行なった。圧縮解放による導電性の変化（ヒステリシス）の影響を排除するため、無負荷の状態で十分時間を経過した現像剤担持体９を平面の金属板に０．４Ｎ／ｃｍ^２程度の弱い力で接触させ、金属板との間でニップを形成した。

その状態で現像剤担持体９の基体（芯金）９ａと金属板との間にＶ＝１００Ｖの電圧を印加し、電流Ｉ［Ａ］を測定した。別途金属板との間のニップ面積Ｓ［ｃｍ^２］を測定し、以下の式１に基づき、ローラー表面単位面積当たりの基体からの抵抗値Ｒを導いた。
単位面積当たりの抵抗値 Ｒ＝［Ｖ／Ｉ］×Ｓ・・・（式１）
この式から、ニップ面積および現像剤担持体９の弾性層の厚みに左右されない、単位面積当たりの厚み方向を通しての抵抗値が導かれる。この値がトナー荷電の現像剤担持体９の基体９ａへの電流の流れ込みを、現像剤担持体９の弾性層がどの程度阻害するかの指標となる。単位は［Ω・ｃｍ^２］である。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２における湿式画像形成装置１００について説明する。本実施の形態では、湿式現像剤１２として、外部荷電したあとのトナー帯電の減衰が、減衰の早い第１の減衰過程と減衰の遅い第２の減衰過程とをもつような現像剤を用い、トナー帯電装置通過から現像ニップｎまでの時間として、トナー粒子の荷電減衰が第一の減衰過程の間であるような構成を採用している。

（本実施の形態の湿式現像剤１２の特徴）
図９、１０は本実施の形態の湿式画像形成装置１００に用いる湿式現像剤１２のトナー層表面電位の減衰特性を示したものである。実施の形態１で用いた湿式現像剤１２の場合（図６、図７参照）と同様に、抵抗の異なる現像剤担持体９を用いた場合も含め示してある。

本実施の形態で用いた現像剤担持体９は、上記実施の形態で説明した第１層（低硬度弾性層）および第２層（高硬度弾性層）を有している。現象面から考えて、同様の抵抗の現像剤担持体であればトナー帯電の減衰過程は同じになると考えられる。

現像剤担持体の抵抗はそれぞれ、３．３×１０^６Ω・ｃｍ^２、２．５×１０^７Ω・ｃｍ^２、３．０×１０^８Ω・ｃｍ^２であった。便宜上、それぞれのローラーを「抵抗６乗ローラー」、「抵抗７乗ローラー」、「抵抗８乗ローラー」と呼ぶ。各現像剤担持体の抵抗の測定は実施の形態１で説明した方法にて測定した。図９および図１０のグラフの違いは、図１０は図９のデータを横軸対数プロットに変更して表現したものである。

図７と図１０とを比較すると、図７に示す実施の形態１の湿式現像剤を用いた場合、トナー粒子の減衰は横軸対数で見た場合直線的に減少していく。一方、図１０に示す、本実施の形態の湿式現像剤を用いた場合、（負の）傾きの大きい第１直線部（第１の減衰過程）と、（負の）傾きの小さい第２直線部（第２の減衰過程）の２過程に分かれて減衰が起こっている。

すなわち、本実施の形態のトナー粒子は、初めに非常に早いトナー荷電の減衰が起こり、一定時間の後、残りのトナー荷電がゆっくりと減衰していくという減衰過程をたどる。このような特性を以下「２段減衰特性」と呼ぶ。

このような特性となる湿式現像剤の別の特徴として、以下のようなことが分かっている。図１１および図１２は、湿式現像剤に対するトナー荷電装置による帯電を、キャリア液を含む通常の状態で行なった場合と、キャリア液を揮発させてトナー層のみに対して行なった場合とを、実施の形態１の湿式現像剤と本実施の形態の湿式現像剤とのそれぞれの場合で示したものでる。図１１が実施の形態１の湿式現像剤の場合、図１２が本実施の形態の湿式現像剤の場合である。

実施の形態１の湿式現像剤（図１１）では、キャリア液揮発後も多少の値の低下（キャリア液がなくなったことで実質的なトナー層厚みが若干変化したことによると考えられる）はあるものの、トナー層の表面電位は観測され、トナー層が現像剤の状態と同様、絶縁性を持って存在していることが確認できる。

一方、本実施の形態の湿式現像剤（図１２）では、キャリア液揮発後はほとんどトナー層の表面電位が観測されず、キャリア液がない状態ではトナー粒子が帯電できないという特徴を持っていることが分かる。

実施の形態１で用いたトナー粒子はトナー粒子は実質的に絶縁性の物質から構成されていたのに対し、実施の形態２で用いたトナー粒子は導電性を有している。実施の形態２で用いたトナー粒子の場合は、乾燥状態でトナー粒子の表面に直接トナー荷電装置によって荷電した場合には与えた電荷がトナーバルクを通って速やかに散逸してしまっているためと考えられる。

本実施の形態で用いたトナー粒子は、キャリア液の存在により、トナー荷電装置によって与えられた電荷はすぐにトナー粒子に直接触れず、一定の（極短い）距離を置きながらトナー粒子の周囲にまとわりついたような状態でトナー粒子と一体となっていると考えられる。

第１の減衰過程は、比較的電荷が散逸しやすいトナーバルクを何らかの経路から伝って通って電荷が減衰していく現象を表していると考えられる。一方、第２の減衰過程はトナーバルクを通じずに減衰していくような実施の形態１で用いたトナー粒子と共通の減衰現象を表していると考えられる。

このような特徴を持つトナー粒子を、我々は以下のような製法により得た。実施の形態１においてトナー原料として用いた、ポリエステル樹脂を１００部、銅フタロシアニン１５部に加え、トナーバルクに一定の導電性を持たせるため、イオン導電剤１部を添加し、ヘンシェルミキサー（登録商標）で十分混合した後、ロール内加熱温度１００℃の同方向回転二軸押出し機を用い溶融混練を行ない、得られた混合物を冷却、粗粉砕して粗粉砕トナー粒子を得た。

その他については実施の形態１と同様に、ＩＰＳ２０２８（出光興産社製）７５部、粗粉砕トナー粒子を２５部、分散剤としてＶ２１６（ＩＰＳ社製）を０．８部混合し、サンドミルにより４日間湿式粉砕し、湿式現像剤を得た。その時のトナー粒子の粒径は、２．０μｍであった。トナー粒子の粒径はレーザ回折式粒度分布測定装置（ＳＡＬＤ−２２００（島津製作所社製））にて測定した。

（本実施の形態のトナー粒子を用いた場合のメリット）
図１および図１３を参照して、このような２段階減衰特性を持つトナー粒子を本実施の形態の現像剤担持体（２層構造）と組み合わせて用いた場合のメリットについて説明する。

現像時のトナー粒子１２ａの荷電量は、初期的にトナー帯電装置１７によって与えた電荷量と、トナー帯電装置１７によるトナー粒子１２ａの帯電から現像ニップｎまでの時間が経過したときまでの減衰によって決まる。

装置レイアウトと現像剤担持体９の周速からトナー粒子１２ａの帯電から現像ニップまでの時間は決まるため、荷電量の調整は主にトナー帯電装置１７からトナー粒子１２ａへ与える電流量によって調整される。トナー帯電装置１７にコロトロンチャージャーを用いた場合はワイヤー電流からケーシングに流れ込む電流を差し引いた値がトナー粒子１２ａへ与える電流量（電荷量）となる。

図１３に示した通り、本実施の形態のトナー粒子１２ａでは，荷電直後は荷電減衰の早い第１の減衰過程に従って減衰する。本実施の形態では、トナー粒子１２ａの帯電から現像ニップｎまでの時間を、第１の減衰過程の間に設定することとしている。そのような設定ではトナー粒子１２ａは現像前後の間も帯電量がどんどん減衰していくこととなる。

再び図１を参照して、現像ニップｎの通過後は現像されずに現像剤担持体９上に残った現像残トナーを現像クリーニング部材１８にて回収することとしている。この現像クリーニング部材１８での回収は、現像クリーニング部材１８の当接部でトナー粒子を掻き取ることによって行なわれる。この工程はトナー粒子１２ａの帯電量が低いほど、トナー粒子１２ａの静電的付着力が小さくなるため行ないやすい。

本実施の形態のように、トナー粒子１２ａの帯電から現像ニップｎまでの時間を第１の減衰過程の間に設定することにより、現像時に所定の帯電量をもったトナー粒子１２ａが、現像前後の間も帯電量がどんどん減衰していくことで現像クリーニング部材１８との当接部に到達するまでにクリーニングに適した低荷電のトナー粒子１２ａへと変化する。その結果、現像クリーニング部材１８の当接圧力を低く設定することができる。これにより、現像クリーニング部材１８および現像剤担持体９の長寿命化に繋がる。

しかし、減衰の早い第１の減衰過程の間にトナー粒子１２ａの現像を行なうことは、現像剤担持体９の抵抗ムラの影響が大きいところで現像を行なうことになる。図１３において、仮に±１／３乗程度の抵抗ムラが発生した場合のトナー荷電量のムラの程度を、０．１秒時点（第１の減衰過程領域）および０．６秒時点（第２の減衰過程領域）それぞれで示している。

０．１秒時点でのムラの程度は非常に大きいものになることが確認できる。図１４において、２段減衰特性を持たないトナー粒子（実施の形態１のトナー粒子）でも同様の図示をしているが、同じ０．１秒時点でほぼ同じ５０Ｖのトナー帯電量になる場合でも、２段減衰特性のトナー粒子の方が、荷電減衰が緩やかな通常のトナー粒子に比べ、トナー荷電量のムラに繋がりやすいことが分かる。

しかしながら現像剤担持体９として実施の形態１で示した２層構造を用いた場合は、このような大きな抵抗ムラが発生しないため、第１の減衰過程に現像ニップｎまでの時間を設定しても、荷電ムラを生じることなく使用することができる。

以上、実施の形態１で説明した現像剤担持体９と実施の形態２で説明した２段減衰特性を持つようなトナー粒子を組み合わせて使い、第１の減衰過程中に現像を行なうよう設定することで、第１の減衰過程の減衰の早さを活かして現像ニップｎの通過後、現像クリーニング時のトナー粒子の荷電量を抑えることができる。

さらに、第１の減衰過程の早さの悪影響である現像剤担持体９の抵抗ムラの発生し易さを、実施の形態１で説明した現像剤担持体９の２層構造の現像剤担持体９の特徴である抵抗ムラが発生し難い特性よって補完することができる。その結果、クリーニング性の向上、それに伴う部材耐久性の向上、および、画像の濃度ムラの解消を実現させることが可能になる。

（実施の形態３）
実施の形態３における湿式画像形成装置１００について説明する。本実施の形態では、実施の形態２で説明した減衰過程が２段階となるトナー粒子を用いるが、トナー帯電装置１７から現像ニップｎまでの時間は、第２の減衰過程とする。

このような設定を採用すると実施の形態２で説明したような現像クリーニング時にトナー荷電が低下電荷しているというメリットは失われる。しかし、荷電の減衰が安定していることで駆動ムラ（ローラー回転の速度ムラ）などによってトナー帯電装置から現像ニップｎまでの時間に微小なむらが生じた時でも、それがトナー粒子の荷電ムラ、ひいては画像の濃度ムラに繋がることがなくなる。

抵抗ムラに起因する荷電ムラを本実施の形態の現像剤担持体９を用いることで解消し、駆動ムラに起因する荷電ムラを減衰過程が２段階となるトナー粒子１２ａを本実施の形態の設定で使用することで、荷電ムラに起因する濃度ムラを解消できる。

（実施例）
上記各実施の形態の形態における湿式画像形成装置１００の効果を確認するために、後述する各実施例、比較例の条件で実験を行なった。

実験手順としては、図１に示す湿式画像形成装置１００を用い、現像剤担持体９を像担持体に８時間以上圧接状態で放置した後、図１５に示す、一面塗（ベタ）とハーフトーンとの２種類のチャートが通紙方向にわたって続くような画像パターンを出力し、圧接部に対応した現像剤担持体周期の濃度ムラが発生するかどうかを目視により確認した。

現像剤担持体９の外径はφ１００である。トナー帯電装置１７中心と現像ニップｎの中心の現像剤担持体９の中心を挟んでなす角は４５°に、トナー帯電装置１７中心と現像クリーニング部材１８の当接部が現像剤担持体９中心を挟んでなす角は１８０°になるようレイアウトした。

現像剤担持体９の周速をｖ［ｍｍ／ｓ］とすると湿式現像剤がトナー帯電装置１７直下を通過してからの時間は、現像ニップｎまでは、（１００×π×４５／３６０）／ｖ［ｓｅｃ］、現像クリーニング部材１８の当接部までは、（１００×π×１８０／３６０）／ｖ［ｓｅｃ］となる。

トナー粒子１２ａの帯電量については上記現像タイミングでのトナー層表面電位が５０Ｖ前後となるよう、トナー粒子１２ａの種類および現像剤担持体９の周速に応じてトナー帯電装置１７の電流を調整した。

現像剤槽１３中のトナー濃度は２５％に調整し、現像剤担持体９上の湿式現像剤１２の搬送量は６ｇ／ｍ^２になるよう調整した。現像部のバイアスとしては、現像剤担持体９に印加するバイアスは４００Ｖ、感光体ドラム１（像担持体）の非画像部電位は６００Ｖ、画像部電位は２０Ｖであった。

各条件で現像部クリーニング部材の当接圧を変化させ、現像残トナーのクリーニング不良が発生する限界のクリーニング部材圧接力（限界クリーニング圧）と、その限界クリーニング圧で連続耐久試験した時のクリーニング不良発生枚数を確認した。

（比較例１）
比較例１では現像剤担持体９として２．５×１０^７Ω・ｃｍ^２に調整された単層の弾性層からなるローラーを用いた。弾性層の厚みは３ｍｍ、硬度はデュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度で３０度とした。トナー粒子１２ａとしては実施の形態１で示した荷電減衰特性が２段減衰特性ではないトナー粒子を用いた。

現像剤担持体９の周速は４００ｍｍ／ｓに設定した。トナー帯電装置１７〜現像ニップｎ間の時間は０．１０秒、トナー帯電装置１７〜現像クリーニング部材１８の当接部間の時間は０．３９秒になる。

これらの条件下で、トナー帯電装置１７の電流を調整した結果、トナー帯電装置１７の電流は１２０μＡとし、現像時トナー層電位は５４Ｖとした。周速との関係から算出したその時の面積当たり供給電荷量は１０００μＣ／ｍ^２である。この電流設定のときの現像クリーニング時トナー層電位は４９Ｖであった。

（比較例２）
比較例２では、現像剤担持体９として比較例１と同じ単層の弾性層からなるローラーを用い、トナー粒子１２ａとしては比較例１と異なり、実施の形態２で示した荷電減衰特性が２段減衰特性のトナー粒子１２ａを用いた。現像剤担持体９の周速については、トナー帯電装置１７〜現像ニップｎ間の時間が第１の減衰過程に入るよう、４００ｍｍ／ｓに設定した。この時、トナー帯電装置１７〜現像ニップｎ間の時間は０．１０秒、トナー帯電装置１７〜現像クリーニング部材１８の当接部間の時間は０．３９秒になる。一方、第１の減衰時間は０．３５秒であった。

これらの条件下でトナー帯電装置１７の電流を調整した結果、トナー帯電装置１７の電流は１２０μＡ、その時の現像時トナー層電位は５２Ｖであった。周速との関係から算出したその時の面積当たり供給電荷量は１０００μＣ／ｍ^２である。この電流設定のときの現像クリーニング時トナー層電位は２３Vであった。

（実施例１）
実施例１では現像剤担持体９として弾性層が２層構成の現像剤担持体を用いた。下層の第１層（低硬度弾性層）は厚み３ｍｍ、デュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度で３０度に調整した。表層に第２層（高硬度弾性層）を塗布する前に、第１層（低硬度弾性層）のみでの電気抵抗を測定したところ、４．８×１０^５Ω・ｃｍ^２であった。

第１層（低硬度弾性層）の上に３０μｍの厚みになるよう第２層（高硬度弾性層）を塗布した。別途バルクで測定した第２層（高硬度弾性層）の材料としての硬度はデュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度で８５度であった。第２層（高硬度弾性層）塗布後のローラーの電気抵抗は２．３×１０^７Ω・ｃｍ^２であった。第１層（低硬度弾性層）のみの電気抵抗との差異から、ほぼこの値が第２層（高硬度弾性層）の電気抵抗とみなすことができる。

トナー粒子１２ａとしては，比較例１と同じトナー粒子を用い、現像剤担持体９の周速も同じ４００ｍｍ／ｓに設定した。

これらの条件下でトナー帯電装置の電流を調整した結果、トナー帯電装置１７の電流は比較例１と同じ１２０μＡ、その時の現像時トナー層電位は５４Ｖであった。周速との関係から算出したその時の面積当たり供給電荷量は１０００μＣ／ｍ^２である。この電流設定のときの現像クリーニング時のトナー層電位は４９Ｖであった。

（比較例３）
比較例３は、実施例１の構造において、現像剤担持体９として、内側に第２層（高硬度弾性層）を設け、外側に第１層（低硬度弾性層）を設けたものである。比較例３は比較例１と同様に、トナー荷電が減衰せず、しかも表層材料が低硬度のため、表面研磨してもＲｚが大きいため、限界クリーニング圧を下げることができず、その結果、耐久性能も低いものであった。

（実施例２〜５）
実施例２〜５は、現像剤担持体９の全体抵抗値の適正範囲に関する実施例である。全体抵抗値が６乗Ω・ｃｍ^２を切ると、現像剤担持体９と感光体ドラム１との間でリークが発生し感光体ドラム１上に不規則にスポット状の特性不良が発生した。その結果、特性不良に対応する場所で感光体ドラム１に黒点（ボイド）が周期的に発生した。全体抵抗値が８乗Ω・ｃｍ^２を超えると（実施例５は、全体抵抗値が９乗Ω・ｃｍ^２）、現像剤担持体９がチャージアップし、連続駆動の際、画像部濃度が濃くなるとともに非画像部へのかぶりが発生した。

（実施例６）
実施例６は、実施例１と同様の構成において、第２層（高硬度弾性層）と第１層（低硬度弾性層）との抵抗差が１０倍以下になった場合に関する実施例である。第２層と第１層との抵抗差が小さいため、全体抵抗に占める低硬度弾性層の抵抗がやや高まり、ほぼ認識不可なレベルだが、若干の画像ムラが発生した。画像ムラのレベルについては、以下に濃度ムラ評価法を説明する。

（実施例７〜１１）
実施例７〜１１は、実施例１の構成において、第１層（低硬度弾性層）および第２層（高硬度弾性層）の各層の硬度に関する実施例である。第２層（高硬度弾性層）のデュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度が７０度以下、あるいは第１層（低硬度弾性層）のデュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度が４０度以上になると第２層（高硬度弾性層）の変形が生じ、第２層（高硬度弾性層）の抵抗変化によって濃度ムラが発生する。さらに第２層（高硬度弾性層）のデュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度が７０度以下かつ第１層（低硬度弾性層）のデュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度が４０度以上になると画像ムラの程度がやや悪化している。

（実施例１２）
実施例１２ではトナー粒子１２ａとして実施の形態２で示した荷電減衰特性が２段減衰特性のトナー粒子を用いた。現像剤担持体９の周速は、トナー帯電装置１７〜現像ニップｎの間の時間が第２の減衰過程に入るよう、８０ｍｍ／ｓの低速に設定した。この時、トナー帯電装置１７〜現像ニップｎ間の時間は０．４９秒、トナー帯電装置１７〜現像クリーニング部材１８の当接部間の時間は１．９６秒になる。一方、第１の減衰時間は０．３５秒であった。

これらの条件下でトナー帯電装置１７の電流を調整した結果、トナー帯電装置の電流は４８μＡ、その時の現像時トナー層電位は４９Ｖであった。周速との関係から算出したその時の面積当たり供給電荷量は２０００μＣ／ｍ^２である。この電流設定のときの現像クリーニング時のトナー層電位は３７Ｖであった。

（実施例１３）
実施例１３では実施例１２と同様に、トナー粒子１２ａとして実施の形態２で示した荷電減衰特性が２段減衰特性のトナー粒子を用い、かつ現像剤担持体９の周速については、トナー帯電装置１７〜現像ニップ間の時間が第１の減衰過程に入るよう、４００ｍｍ／ｓに設定した。

この時、トナー帯電装置１７〜現像ニップｎ間の時間は０．１０秒、トナー帯電装置１７〜現像クリーニング部材１８の当接部間の時間は０．３９秒になる。一方、第１の減衰時間は０．３５秒であった。

これらの条件下でトナー帯電装置１７の電流を調整した結果、トナー帯電装置１７の電流は１２０μＡ、その時の現像時トナー層電位は５２Ｖであった。周速との関係から算出したその時の面積当たり供給電荷量は１０００μＣ／ｍ^２である。この電流設定のときの現像クリーニング時トナー層電位は２２Ｖであった。

（実施例１４）
実施例１４では実施例１３と同様、トナー粒子１２ａとして実施の形態２で示した荷電減衰特性が２段減衰特性のトナー粒子を用い、かつ現像剤担持体９の周速については、さらに速くし８００ｍｍ／ｓに設定した。この時、トナー帯電装置１７〜現像ニップｎ間の時間は０．０５秒、トナー帯電装置１７〜現像クリーニング部材１８の当接部間の時間は０．２０秒になる。一方、第１の減衰時間は０．３５秒であった。

これらの条件下でトナー帯電装置１７の電流を調整した結果、トナー帯電装置１７の電流は１６０μＡ、その時の現像時トナー層電位は４８Ｖであった。周速との関係から算出したその時の面積当たり供給電荷量は６６７μＣ／ｍ^２である。この電流設定のときの現像クリーニング時トナー層電位は２３Ｖであった。

（比較例４）
比較例４は、実施例１３の構造において、現像剤担持体９として、内側に第２層（高硬度弾性層）を設け、外側に第１層（低硬度弾性層）を設けたものである。比較例４は比較例２と同様に、トナー荷電は減衰しているものの、表層材料が低硬度のため、表面研磨してもＲｚが大きいため、限界クリーニング圧を下げることができず、その結果、耐久性能も低いものであった。

（濃度ムラ評価法）
図１５に、画像ムラの評価に用いるチャートを示す。一面印刷（ベタ塗）およびハーフトーン印刷のそれぞれで、画像ムラ発生部とその隣接する箇所の反射濃度を測定し、その差を画像ムラの程度の指標とした。

ランクとしてはいずれかの濃度差が０．０３以下の場合（認識不可）を評価「Ａ」、濃度差が０．０３〜０．０６以下の場合（ほぼ認識不可）を評価「Ｂ」、０．０６〜０．１（やや分かるも問題なし）の場合を評価「Ｃ」、１．０以上を「Ｄ」（ムラとして認識される）とした。画像ムラの測定、メモリーの評価とも測定にはＸ−Ｒｉｔｅ社製濃度計「Ｘ−Ｒｉｔｅ３１０」を用いた。

（評価）
比較例１から４および実施例１〜１４の評価結果を図１６および図１７に示す。比較例１と実施例１との比較から、現像剤担持体９として単層のものを用いた比較例１では画像ムラが発生しているのに対し、２層構成の本実施の形態の現像剤担持体９を用いた実施例１ではヒステリシスに伴う抵抗ムラが発生しないため、画像ムラが解消されている。

一方、比較例１および実施例１どちらの場合も、クリーニング時のトナー層電位は４９Ｖと現像時からほとんど減衰しておらず、限界クリーニング圧も３５Ｎ／ｍと高めであった。その限界クリーニング圧で連続耐久試験した時のクリーニング不良発生枚数は、比較例は１９５ｋ、実施例１は、１１０ｋといずれも短かった。

比較例２では，トナー粒子１２ａの荷電は低下しているものの、表層が低硬度弾性層のためクリーニング性が悪く、結果的に限界クリーニング圧を下げることができずクリーニング耐久枚数も低いままであった。

２段減衰特性を持つトナー粒子を用いた実施例１２〜１４と、２段減衰特性ではないトナー粒子を用いた実施例１〜１１との比較から、いずれの場合も２層構成の現像剤担持体９を用いており画像ムラは解消している。しかし、クリーニング時のトナー層電位、限界クリーニング圧、クリーニング不良発生枚数に差が生じた。

特に、２段減衰特性をもつトナー粒子の場合、第１の減衰過程で現像が行なわれるよう設定した実施例１３および実施例１４では、クリーニング時のトナー層電位が２０Ｖ程度まで減衰しており、それに伴って限界クリーニング圧も１０Ｎ／ｍと低めであった。その限界クリーニング圧で連続耐久試験した時のクリーニング不良発生枚数も実施例１３は６１０ｋ、実施例１４は５５０ｋと長寿命となった。

一方、トナー粒子１２ａは、２段減衰特性を持つものの、第２の減衰過程で現像が行なわれるよう設定した実施例１２では、クリーニング時のトナー層電位が３７Ｖと実施例１３、１４の場合ほど減衰しておらず、限界クリーニング圧も３０Ｎ／ｍであった。その限界クリーニング圧で連続耐久試験した時のクリーニング不良発生枚数も、２２０ｋであった。

現像剤担持体９は感光体との接触によって一定幅以上の現像ニップｎを形成する必要があるため全体としての硬度はデュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度で４０度以下程度の低硬度が求められる。単層の現像剤担持体を用いた場合、当然表層硬度も同じデュロメータ硬さ試験（JIS K6253, ISO7169-1）Ａ型に従って測定したゴム硬度でＡ４０度以下になる。

クリーニングを容易にするには、表面粗さＲｚをトナーの平均粒径以下まで下げることが有効である。しかし、そのような低硬度の弾性材料では表面研磨してもＲｚを湿式現像装置に用いられるトナー粒子のサイズ（２μｍ程度）まで高めることが困難である。

そのため、比較例２では、荷電減衰特性が２段減衰特性のトナー粒子１２ａを用い、トナー粒子の荷電が低下しているにもかかわらず、クリーニングのためには現像クリーニング部材１８を強く押し当てる必要があり、クリーニング耐久枚数も低いままである。

現像剤担持体９として硬度の異なる２層以上の構成とし最表層を高硬度弾性層とすることで、全体硬度が低硬度で現像ニップ幅を確保しつつ、表面が平滑でクリーニング性の良い現像剤担持体９を得ることができる。このような構成の現像剤担持体９にクリーニング時の荷電を低減できる荷電減衰特性が２段減衰特性のトナー粒子を組み合わせた実施例１２〜１４の場合のみ、現像ニップｎ幅が確保できる全体硬度を確保しつつ現像剤担持体９の表面が平滑で、かつクリーニング時のトナーの荷電が低いというクリーニングにとって理想的な状態を達成することができる。

以上、本実施の形態における現像剤担持体９を含む湿式現像装置４、および、この湿式現像装置４を備える湿式画像形成装置１００によれば、トナー粒子を現像剤担持体９上でトナー帯電装置（外部荷電装置）１７によって荷電して現像を行なう湿式電子写真方式において、荷電ムラに起因する濃度ムラの発生を解消することができる。

さらにトナー粒子として減衰過程が２段階となる特性を持つものを用いることで、さらにクリーニング性の向上に伴う部材寿命の延長効果、さらなる濃度ムラ抑制効果などが得られる。

特に導電性ローラーの感圧導電特性に伴うヒステリシスの影響をなくし、画像形成時の抵抗ムラの発生を回避するため、以下のような構成を採用している。実質的に現像剤担持体９の抵抗を規定する層として、変形が少なく感圧導電効果の生じにくい高硬度で比較的高抵抗の第１層を設け、一方他の部材との間でニップを形成するための弾性層としては低硬度でかつ低抵抗の第２層を用いる。

このような構成を採用することで、第２層（弾性層）が変形し感圧導電効果による抵抗変動およびそのヒステリシスが生じたとしても、現像剤担持体９の層方向全体の抵抗としては高抵抗の第１層の抵抗値で規定されるため実質的に抵抗ムラは発生せず、トナー粒子の荷電ムラを回避することができる。

上記構成の現像剤担持体９と組み合わせて、トナー粒子として、外部荷電した後の荷電量の減衰特性が、減衰の早い第１の減衰過程と減衰の遅い第２の減衰過程とをもつようなトナー粒子を含む現像剤を用い、トナー帯電装置通過から現像ニップｎまでの時間を、減衰過程特性に対して適切に設定することで、さらにクリーニング性の向上に伴う部材寿命の延長効果、さらなる濃度ムラ抑制効果などが得られる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 像担持体、２ 帯電装置、３ 露光装置、４ 湿式現像装置、５ 中間転写体、６ ２次転写部材、７ 像担持体クリーニング装置、８ 中間転写体クリーニング装置、９ 現像剤担持体、１０ イレーサーランプ、１１ 記録媒体、１２ 湿式現像剤、１２ａ トナー粒子、１２ｂ キャリア液、１３ 現像剤槽、１４ 汲み上げ部材、１５ 規制ブレード、１６ 供給部材、１７ トナー帯電装置、１８ 現像クリーニング部材、１９ 表面電位計。

Claims (13)

1. キャリア液にトナー粒子が分散された湿式現像剤を使用する湿式現像装置であって、
   静電潜像に前記湿式現像剤を供給するローラー状の現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対向して配置され、前記トナー粒子に電荷を与えるトナー帯電装置と、を備え、
   前記現像剤担持体は、
   導電性の基体と、
   前記基体の上に設けられる弾性層と、を含み、
   前記弾性層は、
   弾性を有する材料中に導電性のフィラーを分散させた低硬度弾性層と、前記低硬度弾性層より高硬度の材料中に導電性のフィラーを分散させた高硬度弾性層との積層構造を有し、
   前記低硬度弾性層の電気抵抗は、前記高硬度弾性層の電気抵抗より低い、湿式現像装置。
2. 前記高硬度弾性層は、前記低硬度弾性層よりも外側に設けられている、請求項１に記載の湿式現像装置。
3. 前記現像剤担持体の電気抵抗は、表面積当たりの抵抗が１０^６Ω・ｃｍ^２以上１０^８Ω・ｃｍ^２以下である、請求項１または２に記載の湿式現像装置。
4. 前記低硬度弾性層の電気抵抗は、前記高硬度弾性層の電気抵抗に対して１０Ω・ｃｍ^２倍以上異なっている、請求項１から３のいずれか１項に記載の湿式現像装置。
5. 前記高硬度弾性層の硬度はデュロメータ硬さ試験Ａ型で７０度以上である、請求項１から４のいずれか１項に記載の湿式現像装置。
6. 前記低硬度弾性層の硬度はデュロメータ硬さ試験Ａ型で４０度以下である、請求項５に記載の湿式現像装置。
7. 前記湿式現像剤は、前記トナー帯電装置から電荷を与えられた前記トナー粒子の電荷が時間の経過とともに減衰する特性を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の湿式現像装置。
8. 前記湿式現像剤は、
   前記キャリア液と混合した状態では、前記トナー粒子は外部から電荷を与えることによって荷電を保持するが、
   前記キャリア液を揮発させた状態では、前記トナー粒子のみとなり、外部から電荷を与えた際に実質的に荷電を保持しない特性を有する、請求項７に記載の湿式現像装置。
9. 前記湿式現像剤は、
   前記トナー粒子の荷電の減衰時定数が減衰速度の早い第１の減衰過程と、前記第１の減衰過程減よりも遅い第２の減衰過程の２段階の減衰特性を有する、請求項８に記載の湿式現像装置。
10. 前記トナー帯電装置により前記トナー粒子に電荷を与えてからの時間として、現像ニップまでの時間が前記第１の減衰過程に属する、請求項９に記載の湿式現像装置。
11. 前記トナー帯電装置により前記トナー粒子に電荷を与えてからの時間として、現像ニップまでの時間が前記第２の減衰過程に属する、請求項９に記載の湿式現像装置。
12. 像担持体と、
    前記像担持体上に静電潜像を形成する像形成機構と、
    前記像形成機構によって前記像担持体上に形成された前記静電潜像を現像する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の湿式現像装置と、を備える、
    湿式画像形成装置。
13. キャリア液にトナー粒子が分散された湿式現像剤を使用し、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体上の前記静電潜像を画像に現像する現像装置と、前記像担持体から前記画像を受け取って搬送し記録媒体に前記画像を転写する中間転写体と、を備えた湿式画像形成装置であって、
    前記中間転写体は、
    導電性の基体と、
    前記基体の上に設けられる弾性層と、を含み、
    前記弾性層は、
    弾性を有する材料中に導電性のフィラーを分散させた低硬度弾性層と、前記低硬度弾性層より高硬度の材料中に導電性のフィラーを分散させた高硬度弾性層との積層構造を有し、
    前記低硬度弾性層の電気抵抗は、前記高硬度弾性層の電気抵抗より低く設けられている、湿式画像形成装置。

Images