JP2006317980A - 現像装置、画像形成装置及び画像形成プロセスユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 現像ローラ上のトナーを摩擦帯電するための接触部材を設ける必要がなく、ベタ画像を部分的に有する画像に続く低コントラスト画像における濃度ムラのない高品質トナー像を形成できる現像装置、プリンタ及び画像形成プロセスユニットを提供する。
【解決手段】 トナーを担持する現像ローラ４０２と、二成分現像剤１２を担持してトナー供給領域Ａ２に搬送し、現像剤１２よりトナー１０のみを現像ローラ４０２に供給する磁気ブラシローラ４０３とを備えた現像装置において、現像ローラのトナーを担持していない表面が該トナー供給領域Ａ２を１回通過したときに、現像ローラ表面における単位面積当たりの最大担持量のトナーを現像ローラ表面に供給して担持させるように、磁気ブラシローラ４０３によるトナー供給条件を設定する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置、該装置に用いる現像装置及び画像形成プロセスユニットに係り、詳しくは、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを有する現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置及び画像形成プロセスユニットに関するものである。

従来、この種の画像形成装置に用いる現像装置として、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像装置と、トナーを一成分現像剤として用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する一成分現像装置が知られている。これらの現像装置のうち後者の一成分現像装置は、構成が簡易で小型化できるというメリットを有している。また、磁性粒子を用いないため、二成分現像剤の磁気ブラシが潜像担持体へ当たる状態の影響で、静電潜像に忠実でなく多少現像ムラが発生してしまう現象、いわゆる磁気ブラシマークが発生しない。更に、二成分現像装置に比して現像剤層が薄く、いわゆるエッジ効果と呼ばれる現象も少ない。このため、一成分現像装置は、高精細な画像の再現性に優れている。なかでも、非磁性一成分現像剤を用いるものは、カラー化への対応が優れており、高繊細なカラー画像を得る現像装置として適している。

しかしながら、通常の一成分現像装置では、トナー担持体上のトナーの帯電制御は該トナー担持体に接触するブレードやトナー供給ローラ等の接触部材による摩擦帯電で行われるため、トナーの帯電制御性の高速化、高耐久化への対応が難しいという課題がある。また、上記接触部材の加圧でトナー担持体上のトナーにストレスがかかってトナーフィルミングが起ったり、トナー内に外添剤が入り込んだりすることにより、画質の劣化を招くおそれがある。更に、トナー担持体と上記接触部材との摩擦により両者が摩耗して現像特性が経時的に変化するおそれもあった。これらの問題を解決するために、上記従来のブレードやトナー供給ローラ等の接触部材による摩擦帯電を用いないで、所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して担持させることが好ましい。

上記接触部材による摩擦帯電を用いないで所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して担持させることができる現像装置として、二成分現像剤からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を用い、該トナー供給部材上の磁気ブラシよりトナーのみをトナー担持体に供給して担持させる現像装置が提案されている（例えば、特開昭５６−４０８６２号公報、特開昭５９−１７２６６２号公報参照）。これらの現像装置では、トナー供給部材（磁気ローラー、磁気ブラシ形成体）上に二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシ中のトナーは磁性粒子との摩擦により所定極性に帯電される。そして、このトナー供給部材上の磁気ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみが、トナー担持体（現像ローラ、トナー層保持体）上に移動して担持される。

ところが、上記特開昭５６−４０８６２号公報等に記載されているように、トナー供給部材に形成した磁気ブラシからトナーのみがトナー担持体上に供給される現像装置を用いて、ベタ画像と低コントラスト画像とを連続して現像するとき、本来均一な濃度となるべき該低コントラスト画像に濃度ムラが発生する場合があった。具体的には、図１６に示すように、上記現像装置で現像する潜像担持体表面の潜像が、幅方向（表面移動方向と直交する方向）にベタ画像３００ａ及び白画像３００ｂを並べて形成した先行画像部３００と、該先行画像部に続く全幅に形成された低コントラストの後続画像部３０１とにより構成されている場合に、上記濃度ムラが発生する。図１６において、上記先行画像部３００のベタ画像３００ａの現像によりトナー担持体上の該ベタ画像に対応する部分のトナーが多量に使用されるため、低コントラストの後続画像部３０１のうち該ベタ画像３００ａに続いて現像される部分３０１ａに画像濃度不足が発生し、他の部分３０１ｂとの間に濃度差が生じてしまう。その結果、本来均一な画像濃度であるべき低コントラストの後続画像部３０１に濃度ムラが発生する。
なお、上記図１６の例では、上記潜像担持体の幅方向における一部にベタ画像が形成されている場合における低コントラスト画像上の濃度ムラについて示したが、この濃度ムラは、上記先行画像部におけるベタ画像の形成位置に関係することなく、上記先行画像部の一部にベタ画像を有していれば発生するおそれがある。

そこで、本発明者らが上記低コントラスト画像における濃度ムラの原因について実験等により調べたところ、上記ベタ画像の現像でトナーが多量に消費されたトナー担持体表面部分に対して、トナー供給部材からのトナー供給が間に合わず、トナー担持量が部分的に不足することが、上記低コントラスト画像での濃度ムラの原因であることがわかった。

本発明は以上の背景のもとでなされたものであり、その目的は、トナー担持体上のトナーを摩擦帯電するための接触部材を設ける必要がなく、しかもベタ画像を部分的に有する画像に続いて画像濃度が均一な低コントラスト画像を現像する場合でも、該低コントラスト画像における濃度ムラのない高品質のトナー像を形成することができる現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置及び画像形成プロセスユニットを提供することである。

上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明は、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりの最大担持量のトナーを該トナー担持体表面に供給して担持させるように、該トナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とするものである。

ここで、上記トナー担持体表面における単位面積当たりの「最大担持量」とは、表面にトナーを担持していないトナー担持体を回転させていった場合に、ある有限の回転数でトナー担持体表面におけるトナーの単位面積当たりの担持量が最大値をとるようなトナー担持特性を示すときの該最大値をいう。
例えば、図１７中の曲線Ｃ１に示すように、トナー担持体がある一定の回転数だけ回転したときに該トナー担持体表面の単位面積当たりのトナー担持量が飽和するような飽和特性を示す場合は、その飽和担持量（図中の「Ａsat」で示した量）が、上記「最大担持量」となる。
また、図１７中の曲線Ｃ２に示すように、トナー担持体がある一定の回転数だけ回転したときに該トナー担持体表面の単位面積当たりのトナー担持量がピークとなり、その後の回転ではトナー担持量が若干減少するような特性を示す場合は、そのピークのときの担持量（図中の「Ａpeak」で示した量）が、上記「最大担持量」となる。

請求項１の現像装置では、トナー供給部材に担持された二成分現像剤は、トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送される。このトナー供給領域で、トナー供給部材の該現像剤よりトナーのみがトナー担持体に供給され担持される。このトナーの供給は、トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりの最大担持量のトナーを該トナー担持体表面に供給して担持するように行われる。よって、トナー担持体の表面のうち部分的なベタ画像の現像でトナーを多量に消費する部分があったとしても、該多量の消費があった部分に対して十分な量のトナーを供給して担持させることができる。したがって、ベタ画像を部分的に有する画像に続いて画像濃度が均一な低コントラスト画像を現像する場合でも、該低コントラスト画像に濃度ムラが生じない。

請求項２の発明は、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりのトナー担持量が目標量の−３０〜＋３０％の範囲に入るように、該トナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とするものである。

請求項２の現像装置では、トナー担持体のトナーを担持していない表面がトナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりのトナー担持量が目標量の−３０〜＋３０％の範囲に入るように、該トナー担持体にトナーを供給する。このトナー供給により、トナー担持体の表面のうち部分的なベタ画像の現像でトナーを多量に消費する部分があったとしても、該多量の消費があった部分に対して十分な量のトナーを供給して担持させることができる。従って、該ベタ画像に続いて低コントラスト画像を現像する場合でも該低コントラスト画像における残像率を２％以下に抑えることができる。

ここで、上記「残像率Ｒ」は、ベタ画像及び白画像の直後に２ｂｙ２のドットパターンからなる低コントラスト画像を形成し、該低コントラスト画像のベタ画像直後の部分の画像濃度をＩＤ_Ａとし、白画像直後の部分の画像濃度をＩＤ_Ｂとしたとき、次式で定義されたものである。

請求項３の発明は、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりのトナー担持量が０．３５〜０．７［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように、該トナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とするものである。

請求項３の現像装置では、トナー担持体のトナーを担持していない表面がトナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりのトナー担持量が０．３５〜０．７［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように、該トナー担持体にトナーを供給する。このトナー供給により、トナー担持体の表面のうち部分的なベタ画像の現像でトナーを多量に消費する部分があったとしても、該多量の消費があった部分に対して十分な量のトナーを供給して担持させることができる。

請求項４の発明は、画像を構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該画像の階調を表現するように潜像担持体に形成された潜像の該トナー付着画素を現像する請求項１、２又は３の現像装置であって、上記トナー担持体におけるトナーの単位面積当たりの最大担持量を、上記潜像担持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当たりの最大トナー付着量よりも小さくしたことを特徴とするものである。

請求項４の現像装置では、トナー担持体におけるトナーの単位面積当たりの最大担持量が、潜像担持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当たりの最大トナー付着量よりも小さいので、該潜像に対する飽和現像を確実に行うことができる。しかも、前述のようにベタ画像を現像した後でもトナー担持体上のトナー担持量が不足することがない。

請求項５の発明は、画像を構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該画像の階調を表現するように潜像担持体に形成された潜像の該トナー付着画素を現像する請求項１、２又は３の現像装置であって、上記潜像担持体に形成された潜像のトナー付着画素が上記現像領域を通過しているときに上記トナー担持体上のトナーのうち該トナー付着画素に対向している部分のトナーが全て該トナー付着画素の現像に用いられるように、現像条件を設定したことを特徴とするものである。

請求項５の現像装置では、潜像担持体に形成された潜像のトナー付着画素が現像領域を通過しているときにトナー担持体上のトナーのうち該トナー付着画素に対向している部分のトナーが全て該トナー付着画素の現像に用いることにより、該潜像に対する飽和現像を確実に行うことができる。しかも、前述のようにベタ画像を現像した後でもトナー担持体上のトナー担持量が不足することがない。

請求項６の現像装置では、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときの該表面における単位面積当たりのトナー担持量が、上記潜像担持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当たりの最大トナー付着量よりも多くなるように、該トナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とするものである。

請求項６の現像装置では、トナー担持体のトナーを担持していない表面がトナー供給領域を１回通過したときの該表面における単位面積当たりのトナー担持量が、潜像担持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当たりの最大トナー付着量よりも多くなるように、該トナー担持体にトナーを供給する。このトナー供給により、トナー担持体の表面のうち部分的なベタ画像の現像でトナーを多量に消費する部分があったとしても、該潜像担持体上の潜像に対して上記最大トナー付着量のトナーを付着させることができる。

請求項７の発明は、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可能なスリーブを用い、上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、上記二成分現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗が１０^８Ω以下であり、上記トナー担持体に印加する現像バイアスと上記トナー供給部材に印加するトナー供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上であり、該トナー担持体に対する該スリーブの線速比が２倍以上である条件下で、上記トナー供給部材上に形成される二成分現像剤からなる磁気ブラシにおけるトナーによる磁性粒子の被覆率を、３６％以上に設定したことを特徴とするものである。

ここで、上記磁性粒子の「ダイナミック抵抗」は、後述の図９の測定システムを用いて測定したものである。また、上記「被覆率」は、二成分現像剤のトナー濃度（トナーの磁性粒子に対する重量比）ＴＣ［ｗｔ％］、トナーの粒子半径ｒ［μm］、磁性粒子の半径Ｒ［μm］、トナーの真比重ρｒ及び磁性粒子の真比重ρｃ用いて、次式により求めたものである。ただし、磁性粒子を被覆するトナーは１層であると仮定している。

請求項７の現像装置では、上記磁性粒子のダイナミック抵抗などの条件下で、上記トナーによる磁性粒子の被覆率を３６％以上に設定することにより、上記トナー担持体と該トナー供給部材上のトナーとの接触確率を増加させている。これにより、該トナー供給部材によるトナー供給能力が高まり、ベタ画像の現像でトナー担持体上のトナーが多量に消費されても、該トナー担持体上のトナー担持量を速やかに回復することができる。

請求項８の発明は、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可能なスリーブを用い、上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、上記二成分現像剤のトナー濃度が５ｗｔ％以上であり、該二成分現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗が１０^８Ω以下であり、上記トナー担持体に印加する現像バイアスと上記トナー供給部材に印加するトナー供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上である条件下で、該トナー担持体に対する該スリーブの線速比を、２．５倍以上に設定したことを特徴とするものである。

請求項８の現像装置では、上記二成分現像剤のトナー濃度などの条件下で、上記トナー担持体に対する上記トナー供給部材のスリーブの線速比を２．５倍以上に設定することにより、上記トナー担持体と該トナー供給部材上のトナーとの接触確率を増加させている。これにより、該トナー供給部材によるトナー供給能力が高まり、ベタ画像の現像でトナー担持体上のトナーが多量に消費されても、該トナー担持体上のトナー担持量を速やかに回復することができる。

請求項９の発明は、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可能なスリーブを用い、上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、上記二成分現像剤のトナー濃度が５ｗｔ％以上であり、上記トナー担持体に印加する現像バイアスと上記トナー供給部材に印加するトナー供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上であり、該トナー担持体に対する該スリーブの線速比が２倍以上である条件下で、該トナー供給部材に担持される二成分現像剤中の磁性粒子のダイナミック抵抗を、１０^３Ω以下に設定したことを特徴とするものである。

請求項９の現像装置では、上記二成分現像剤のトナー濃度などの条件下で、二成分現像剤中の磁性粒子のダイナミック抵抗を１０^３Ω以下に設定することにより、現像剤の誘電率を高め、上記トナー供給領域においてトナーを上記トナー担持体側に移動させる向きの供給電界を強める。これにより、上記トナー供給部材によるトナー供給能力が高まり、ベタ画像の現像でトナー担持体上のトナーが多量に消費されても、該トナー担持体上のトナー担持量を速やかに回復することができる。

請求項１０の発明は、請求項７、８又は９の現像装置において、上記現像バイアスと上記トナー供給バイアスとの電位差の絶対値を、１５０Ｖ以下に設定したことを特徴とするものである。

請求項１０の現像装置では、上記現像バイアスと上記トナー供給バイアスとの電位差の絶対値を１５０Ｖ以下に設定し、未現像時において上記トナー担持体上に過剰なトナーが担持されないようにする。このように該トナー担持体上の過剰なトナー担持を抑えて適正量以下にしておくことにより、上記ベタ画像の現像で多量のトナーが消費されても、該トナー担持体上のトナー担持量を速やかに回復することができる。

請求項１１の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上の該トナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とするものである。

請求項１２の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、該潜像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する１次転写装置と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する２次転写装置とを備えた画像形成装置であって、該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とするものである。

請求項１３の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様帯電する帯電装置と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置とを、画像形成装置に対して着脱可能に一体構造物として構成した画像形成プロセスユニットであって、該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とするものである。

請求項１１及び１２の画像形成装置並びに請求項１３の画像形成プロセスユニットでは、トナー担持体上に適正な量で担持されたトナーを用いて潜像担持体上の潜像を現像できるので、ベタ画像を部分的に有する画像の直後に低コントラスト画像を現像する場合でも、濃度差のない高品質の画像を安定して得ることができる。

請求項１乃至１３の発明によれば、トナー担持体上のトナーを摩擦帯電するための接触部材を設ける必要がないので、トナー担持体上のトナーフィルミングや、トナー担持体及び接触部材の摩耗による現像特性の経時的な変化などの問題がない。しかも、ベタ画像を部分的に有する画像に続いて画像濃度が均一な低コントラスト画像を現像する場合でも、該低コントラスト画像における濃度ムラのない高品質のトナー像を形成することができるという効果がある。

特に、請求項４及び５の発明によれば、２値プロセスでベタ画像に続いて低コントラスト画像を形成した場合において、該ベタ画像に起因する濃度ムラを防止できるとともに、該低コントラスト画像を構成する各トナー付着画素（ドット）の径及び画像濃度を均一にすることができるという効果がある。

また特に、請求項１０の発明によれば、未現像状態が続いたときでも、上記トナー担持体上の過剰なトナー担持を抑え、上記低コントラスト画像における濃度ムラの発生を防止することができるという効果がある。

以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真式レーザプリンタ（以下「プリンタ」という。）及び該プリンタに用いる現像装置に適用した実施形態について説明する。
まず、図１を用いて、本実施形態に係るプリンタの全体の概略構成について説明する。このプリンタは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１の周辺に、感光体１の表面を一様帯電する帯電装置２、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を感光体１に照射する露光装置３、感光体１に形成された静電潜像に対し現像ローラ４０２上の帯電トナーを付着させることでトナー像を形成する現像装置４、感光体１上に形成されたトナー像を転写材としての転写紙２０に転写する転写装置５、転写後に感光体１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置６等が順に配設されている。また、感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成手段は、上記帯電装置２及び露光装置３により構成されている。
また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写装置５で転写されたトナー像を転写紙２０に定着する図示しない定着装置とが備えられている。

なお、上記プリンタを構成する複数の装置の一部は、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物（ユニット）として構成してもよい。例えば、図２に示すように、感光体１と帯電装置２と現像装置４とクリーニング装置６とを、プリンタ本体に対して着脱可能に、一体構造物である画像形成プロセスユニット５０として構成してもよい。

上記構成のプリンタにおいて、矢印ａ方向に回転する感光体１の表面は、帯電装置２で一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、現像領域Ａ１において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙２０は図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ７により所定のタイミングで感光体１と転写装置５とが対向する転写部に送出・搬送される。そして転写装置５により、転写紙２０に感光体１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体１上に形成されたトナー像が転写紙２０に転写される。次いで、転写紙２０は、感光体１から分離され、図示しない定着装置に送られ、該定着装置でトナー像が定着された転写紙２０が出力される。転写装置５でトナー像が転写された後の感光体１の表面は、クリーニング装置６でクリーニングされ、感光体１上に残ったトナーが除去される。

次に、本実施形態における感光体１の構成及び感光体上の潜像形成について詳しく説明する。
上記感光体１はアルミ等の素管に感光性を有する無機又は有機感光体を塗布し、感光層を形成したものであるが、厚みの比較的薄いポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ニッケル等に感光層を形成したベルト感光体を使用することも可能である。なお、本実施形態では負極性に一様帯電する感光体１を使用しているが、必要に応じて正極性に一様帯電する感光体を使用してもよい。また、本実施形態の感光体１の直径は５０ｍｍであり、線速２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動している。

本実施形態のプリンタでは、従来の光書き込み系に対してビームスポット径を小さくして且つ書き込みエネルギーを増加した条件になるように、露光装置３における光書き込み条件を設定している。

ここでは、上記光書き込み条件を、感光体１の微分感度Ｓというパラメータを用いて説明する。この微分感度Ｓは、露光装置３が照射する光ビームと同等の波長の光ビームで感光体１を均一露光したときに得られる感光体１の表面電位Ｖ（Ｅ）と露光量Ｅとの関係で定義される。具体的には、感光体１をある露光量Ｅで露光し、ここから露光量Ｅを微小な値ΔＥだけ増やしたときの感光体表面電位をＶ（Ｅ＋ΔＥ）とした場合、微分感度Ｓは、次式で定義される。

一般に、微分感度Ｓは露光量Ｅが増加するに従い低減する。「微分感度を十分小さくする値」というのは、求める安定性を得るのに十分な感光体１の減衰特性の領域を使用することができるような露光量の値を意味する。この場合の「求める安定性」というのは、画像を構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該画像の階調を表現する２値プロセスにおいて、均一なドット径及び所定の現像濃度を有した複数のドット画像を形成できることであり、それが経時的に大きな変化をしないことである。ところが、感光体１の経時劣化に伴う露光後電位の上昇で現像濃度不足が生じることがある。そこで、このような画像品質を低下させないような露光後電位にするための露光量の値が「微分感度を十分に小さくする値」であり、例えば感光層の微分感度Ｓがその最大値の１／３以下の値にすることである。また、現像条件の観点からは、上記２値プロセスにおいて均一なドット径及び所定の現像濃度を有した複数のドット画像を形成するために、感光体１の静電潜像を飽和現像することが好ましい。

図３は、本実施形態における感光体１の感光層１ｔの構成を示したものである。感光層１ｔは電荷発生層１ａと電荷輸送層１ｂとにより構成され、全体の膜厚ＴＰが１３μｍとなっている。そして、感光層１ｔの膜厚ＴＰと光ビームの露光径Ｄｂとは、次式の関係を満足するように設定されている。

ここで、光ビームの露光径Ｄｂは、感光体１の表面座標を（ｘ、ｙ）としたとき、感光体１上での光ビームのエネルギー分布Ｐ（ｘ、ｙ、ｔ）［Ｗ／ｍ^２］を露光時間で積分した値として定義される次式の露光量分布Ｅ（ｘ、ｙ）［Ｊ／ｍ^２］のピーク値より１／ｅ^２での最小直径として定義される。

図４は、感光体１上での露光量分布の説明図である。本実施形態では、１画素分の静電潜像を感光体１に形成するために、副走査方向に約２０μｍだけ露光すると、露光量分布における光ビームの露光径は、図４に示すように主走査方向及び副走査方向共に約３８μｍとなる。つまり、主副走査方向とも、近似的に３８μｍのガウス分布を示す。従って、露光量分布のピーク値より１／ｅ^２での最小値径として定義される光ビームの露光径Ｄｂは３８μｍである。

図５は、露光量に対する感光体１の表面電位の減衰特性を測定した実験結果を示すグラフである。図５中の記号「◆」が実測データであり、記号「■」、「△」及びそれらを結ぶ破線は微分感度を説明するためにプロットしたものである。各破線の傾きが微分感度となる。本実施形態における露光装置３は、その光ビームの波長が６７０ｎｍであり、露光パワーが感光体１の表面で０．２３ｍＷになるように調節されている。これにより、露光量分布のピーク値での露光量、つまり、露光径Ｄｂ内での最大露光量が、感光層１ｔの微分感度を十分に小さくする値となる。

図５に示す感光体１の表面電位の減衰特性では、最大微分感度が２８［Ｖ・ｍ^２／ｍＪ］であり、その１／３以下の微分感度Ｓに対応する露光量Ｅが微分感度を十分に小さくする値である。参考までに述べると、図５の感光体１の減衰特性では、露光量分布のピーク値（ピーク露光量）の露光量Ｅが２０［ｍＪ／ｍ^２］であり、これに対応する微分感度Ｓは５［Ｖ・ｍ^２／ｍＪ］である。従って最大微分感度の約１／５となっている。

また、本実施形態においては現像ローラ４０２の体積固有抵抗は１０^３Ω・ｃｍであり、従来の一成分現像装置と比較して低い値である。そのため、現像特性におけるγ曲線（現像ポテンシャルに対する現像量）をみると、図６の曲線Ｃ１で示すようにその立ち上がり部の傾きが大きく、比較的低電位でも現像しやすくすぐに飽和してしまう。図６中の曲線Ｃ２は、比較例として示した従来の一成分現像装置におけるγ曲線である。
図６の曲線Ｃ１に示すような急峻な立ち上がりを示す現像特性を有する現像ローラ４０２を用いることは、現像ローラ４０２上のトナー担持量を一定にしてベタ画像で該現像ローラ４０２上の全量のトナーを現像するのは比較的容易ではある。しかし、小径ドットを形成するには従来の感光体及び書き込みの諸条件では微分感度が十分下がらない場合は現像量の変化が生じやすい。その結果、ドット径の変動が見られるが、本実施形態では上記潜像形成条件が１／ｅ^２で規定される潜像ドット径の部分で十分、微分感度が下がっているので均一なドット径及び現像濃度のドット画像を形成できる。

次に、現像装置４の構成について詳しく説明する。
図７に示すように、現像装置４のケーシング４０１の内部には、感光体１側から、トナー担持体としての現像ローラ４０２、トナー供給部材としての磁気ブラシローラ4０３、攪拌・搬送部材４０４、４０５が配設されている。ケーシング４０１内のトナー１０と磁性粒子１１とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）１２は、攪拌・搬送部材４０４、４０５で攪拌され、その一部が、磁気ブラシローラ４０３上に担持される。磁気ブラシローラ4０３上の現像剤１２は、現像剤規制部材としての規制ブレード４０６で層厚が規制された後、トナー供給領域Ａ２で現像ローラ４０２に接触する。このトナー供給領域Ａ２で磁気ブラシローラ４０３上の現像剤１２よりトナー１０のみ分離されて現像ローラ４０２に供給される。

本実施形態の現像装置では、アルミ素管をベースとした剛体のドラム状の感光体１を用いているので、現像ローラ４０２はゴム材料が良好で、硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好である。また、現像ローラ４０２の直径は１０〜３０ｍｍが好適である。本実施形態では直径１６ｍｍのものを用いた。また、現像ローラ４０２の表面は適宜あらして粗さＲｚ（十点平均粗さ）を１〜４μｍとした。この表面粗さＲｚの範囲は、トナー１０の体積平均粒径に対して１３〜８０%となり、現像ローラ４０２の表面に埋没することなくトナー１０が搬送される範囲である。ここで、現像ローラ４０２のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げることができる。また、いわゆるベルト感光体を使用した場合には現像ローラ４０２の硬度は低くする必要がないので、金属ローラ等も使用可能である。また、上記現像ローラ４０２の表面には、経時品質を安定化させるために適宜コ−ト材料を被覆することが有好である。また、本実施形態における現像ローラ４０２の機能はトナーを担持するためだけのものであり、従来の一成分現像装置のようにトナー１０と現像ローラ４０２との摩擦帯電によるトナー１０への帯電電荷付与の必要がないために、現像ローラ４０２は電気抵抗、表面性、硬度と寸法精度を満たせば良く、材料の選択幅は格段に増えることとなる。

上記現像ローラ４０２の表層コート材料は、帯電がトナー１０と逆極性でも良いし、トナーを所望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また後者の表層コート材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更に均一に現像ローラ４０２にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０^３〜１０^８Ω・ｃｍに設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用するベース層の体積抵抗率は１０^３〜１０^５Ω・ｃｍなので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。

上記現像ローラ４０２の表面部の体積抵抗率は、図８（ａ）及び（ｂ）に示す方法で測定したものである。まず、測定対象の現像ローラ４０２を、接地された導電性のベース板３００上にセットし、現像ローラ４０２の芯金（回転軸）４０２ａの両端にそれぞれにＦ＝４．９Ｎ（＝５００ｇｆ）の荷重をかけ、全体でＦ＝９．８Ｎ（１ｋｇｆ）の荷重をかける。これにより、図８（ｂ）に示すようにベース板３００との間にニップＷを形成する。現像ローラ４０２の芯金４０２ａには、電流計３０１を介して直流電源３０２を接続する。そして、直流電圧Ｖ（＝１Ｖ）を印加し、そのときの電流値Ｉ［Ａ］を読み取る。この印加電圧値Ｖ［Ｖ］及び電流値Ｉ［Ａ］の測定値と、各種寸法Ｌ１［ｃｍ］、Ｌ２［ｃｍ］及びＷ［ｃｍ］の測定値とを用いて、次式により現像ローラ４０２の弾性層４０２ｂの体積抵抗率ρｖを求める。

また、上記現像ローラ４０２のコ−ト層の厚みは５〜５０μｍの範囲が良好で、５０μｍを越えるコート層の硬度とベース層の硬度差が大きい場合で応力が発生した時にひび割れ等の不具合が生じやすくなる。また５μｍを下回ると表面磨耗が進むとベース層の露出が発生してトナーが付着しやすくなる。

上記現像剤１２を構成するトナー１０は、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。添加剤の粒径は通常０．１〜１．５μmの範囲である。色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。トナー１０は更に場合によってはワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。
トナー１０の体積平均粒径は３〜１２μｍの範囲が好適である。本実施形態で用いたトナー7の体積平均粒径は７μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
また、本実施形態では、帯電極性が負極性のトナー１０を使用しているが、感光体１の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性のトナーを使用してもよい。

上記磁性粒子１１は金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子１１の粒径は２０〜５０μｍの範囲が好適である。また、磁性粒子１１の抵抗は、ダイナミック抵抗ＤＲで１０^３Ω以下が好ましい。
ここで、上記磁性粒子１１のダイナミック抵抗ＤＲの測定は、図９に示す測定システムを用いて次のように行った。まず、接地した台座２００の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ２０ｍｍの回転可能なスリーブ２０１をセットする。このスリーブ２０１の表面には、幅Ｗ＝６５ｍｍ及び長さＬ＝０．５〜１ｍｍの対向面積を有する対向電極（ドクタ）２０２を、ギャップｇ＝０．９ｍｍで対向させる。次に、スリーブ２０１を回転速度６００ｒｐｍ（線速６２８ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動し始める。そして、回転しているスリーブ２０１上に測定対象の磁性粒子を所定量（１４ｇ）だけ担持させ、該スリーブ２０１の回転により該磁性粒子を１０分間攪拌する。次に、スリーブ２０１に電圧を印加しない状態で、スリーブ２０１と対向電極２０２との間を流れる電流Ｉoff［Ａ］を電流計２０３で測定する。次に、直流電源２０４からスリーブ２０１に耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧Ｅ［Ｖ］を５分間印加する。本実施形態では２００Ｖを印加した。そして、電圧Ｅを印加した状態でスリーブ２０１と対向電極２０２との間を流れる電流Ｉon［Ａ］を電流計２０３で測定する。これらの測定結果から、次式を用いてダイナミック抵抗ＤＲ［Ω］を算出する。

上記磁気ブラシローラ４０３は、複数の磁極を有する磁石部材４０７を内蔵した非磁性の回転可能なスリーブ４０８で構成されている。磁石部材４０７は固定配置され、現像剤１２がスリーブ４０８上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。本実施形態で用いたスリーブ４０８は、直径がφ１８ｍｍであり、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１０〜２０μｍの範囲に入るようにサンドブラスト処理されている。

磁気ブラシローラ４０３に内蔵された磁石部材４０７は、規制ブレード４０６による規制箇所から磁気ブラシローラ４０３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）、Ｓ極（Ｓ３）の５つの磁極を有する。なお、磁石部材４０７の磁極の配置は、図７の構成に限定されるものではなく、磁気ブラシローラ４０３の周囲の規制ブレード４０６等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。例えば図１０に示すように、規制ブレード４０６による規制箇所から磁気ブラシローラ４０３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）の４つの磁極を配置してもよい。また、図７の現像装置の例では磁石部材４０７を固定配置しスリーブ４０８を回転駆動するように構成したが、スリーブ４０８を固定配置しその内側のローラ状の磁石部材を回転させるように構成してもよい。

上記磁石部材４０７の磁力により、スリーブ４０８上にトナー１０及び磁性粒子１１からなる現像剤１３がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシローラ４０３上の磁気ブラシ中のトナー１０は、磁性粒子１１と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気ブラシローラ４０３上のトナーの帯電量としては、−１０〜−４０［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。

上記現像ローラ４０２は、磁気ブラシローラ４０３内の磁極Ｎ２に隣接するトナー供給領域Ａ２で磁気ブラシローラ４上の磁気ブラシと接触するようにして対向するとともに、現像領域Ａ１で感光体１に対向するように配設されている。
また、本実施形態では規制ブレード４０６と磁気ブラシローラ４０３の間の最近接部における間隔が５００μｍに設定され、また規制ブレード４０６に対向した磁石部材４０７の磁極Ｎ１を、規制ブレード４０６との対向位置よりも磁気ブラシローラ４０３の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシング４０１内における現像剤１２の循環流を容易に形成することができる。

上記規制ブレード４０６は、磁気ブラシローラ４０３との対向部で磁気ブラシローラ４上に形成された現像剤１２の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるようにするとともに、現像剤１２中のトナー１０と磁性粒子１１との摩擦帯電を促進させている。

また、現像ローラ４０２及び磁気ブラシローラ４０３はそれぞれ、図示しない回転駆動装置により図８の矢印ｂ方向及びｃ方向に回転駆動され、トナー供給領域Ａ２では両ローラの表面が互いに逆方向に移動するようになっている。本実施形態では、感光体１の線速２００ｍｍ／ｓに対し、現像ローラ４０２を線速３００ｍｍ／ｓで回転駆動している。
また、トナー供給領域Ａ２における現像ローラ４０２と磁気ブラシローラ40３のスリーブとのギャップは０．６ｍｍに設定した。

また、現像ローラ４０２の軸部には、現像領域Ａ１に現像電界を形成するための現像バイアスＶｂを印加する電源４０９が接続されている。また、磁気ブラシローラ４０３のスリーブ４０８には、トナー供給領域Ａ２にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアスＶsupを印加する電源４１０が接続されている。

次に、上記構成の現像装置４の動作を説明する。
ケーシング４０１内に収容された現像剤１２は、トナー１０と磁性粒子１１が混合されたものであり、攪拌・搬送部材４０４，４０５や磁気ブラシローラ４０３のスリーブ４０８の回転力、磁石部材４０７の磁力によって攪拌され、そのときに、トナー１０に磁性粒子１１との摩擦帯電により電荷が付与される。

一方、磁気ブラシローラ４０３上に担持された現像剤１２は規制ブレード４０６によって規制され、現像剤１２の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等により、現像ローラ４０２に転移し、残りはケーシング４０１内に戻される。

上記トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて現像ローラ４０２に転移し、薄層状のトナー１０が担持される。そして、現像ローラ４０２上に担持された薄層状のトナー１０は、該ローラ４０２の回転により現像領域Ａ１に搬送される。そして、上記現像バイアスで形成された現像電界により、感光体１上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像される。

次に、本実施形態の現像装置における現像ローラ４０２へのトナー供給条件と、ベタ画像の残像による低コントラスト画像における濃度差との関係を測定した複数の実験結果を、より具体的な実施例として説明する。ベタ画像の残像の評価には、図１１に示すようなベタ画像３００ａを部分的に有する画像３００とその後ろ側に低コントラスト画像３０１とを有する元画像を用いた。

〔実施例１〕
本実施例では、体積平均粒径が７μｍのトナー１０を用い、体積平均粒径が５０μｍでダイナミック抵抗ＤＲが１０^８Ωのシリコンコートの磁性粒子１１を用いた。また、現像剤１２中トナー濃度ＴＣは５ｗｔ％であった。このときのトナーの被覆率（前述の数２の定義式参照）を計算すると、３６．７％であった。なお、この計算においては、トナーの真比重ρ_Ｔを１．１５とし、磁性粒子の真比重ρ_Ｃを５．２とした。
また、トナー供給領域Ａ２における磁性ブラシローラ４０３の現像ローラ４０２に対する線速比αＳｕは２であり、トナー供給ポテンシャルΔＶsupは３５０Ｖであった。このトナー供給ポテンシャルΔＶsupは、現像バイアスＶｂとトナー供給バイアスＶsupとを用いて次式で算出したものである。

画像形成条件は、帯電電位ＶＤ＝−４５０Ｖ、露光後電位ＶＬ＝−６０Ｖ、現像バイアスＶｂ＝−３１０Ｖであり、現像ポテンシャル（ＶＬ−Ｖｂ）を２５０Ｖに設定している。上記トナー供給ポテンシャルΔＶsupは、現像ポテンシャルの１．６倍となっている。

以上の条件で上記元画像の潜像形成及び現像を行ったところ、未現像時にも変化の少ない安定したトナー薄層を現像ローラ４０２に形成することができ、上記ベタ画像直後の低コントラスト画像にネガ残像の発生しない均一な画像が得られた。

ここで、比較例として、トナー供給ポテンシャルΔＶsupを４００Ｖしてみたところ、前述の図１６に示すように、該ベタ画像３００ａの後ろ側に位置する部分３０１ａの現像濃度が低下したネガ残像（ゴースト）が生じ、該低コントラスト画像のその他の部分３０１ｂとの間に濃度差が生じた。この低コントラスト画像の２つの部分３０１ａ，３０１ｂに対して計算した残像率（前述の数１の定義式参照）を計算すると、−２％よりもマイナス側に大きな値となっていた。

なお、前述のトナーの被覆率Ｔｎの定義式からわかるように、トナー被覆率Ｔｎはトナー濃度ＴＣで変化する。例えば、トナー濃度ＴＣが５ｗｔ％、５．５ｗｔ％及び６ｗｔ％に対して、トナーの被覆率Ｔｎはそれぞれ３．６７％、４０．６％及び４４．５％となる。この３種類の条件で画像を比較したところ５ｗｔ％以上すなわち被覆率が３６％以上の場合、上記ネガ残像のない均一な画像が得られることを確認することができた。一方、トナー濃度ＴＣが５ｗｔ％より小さいときはベタ画像の現像によるトナー消費直後の低コントラスト画像の濃度が低くなった。

また、トナーの被覆率Ｔｎは、トナーの粒径等によっても変化する。ここで、トナーの体積平均粒径が７μm、６μｍ及び５μｍの場合について、トナーによる磁性粒子の被覆率Ｔｎが４０％となる下限トナー濃度ＴＣminを計算すると、図１２のようになる。本実施例の７μｍ径のトナーでは上記ＴＣminが５．５ｗｔ％であったのが、６μｍ径のトナーでは４．６ｗｔ％、５μｍ径のトナーにいたっては３．８ｗｔ％が下限となる。このようにトナー粒径を小さくすることで被覆率Ｔｎを維持しつつ、トナーＴＣを下げることが可能となり、トナー飛散等の悪影響が抑えることが可能となる。各トナーについて被覆率が上記３６％を下回ったときは、ベタ消費直後の現像能力が低減するためにネガ残像が発生してしまい、画像品質が劣化したものとなる。

〔実施例２〕
本実施例では、トナー供給ポテンシャルΔＶsupを１５０Ｖ以下にするとともに、磁気ブラシローラ４０３のスリーブの現像ローラ４０２に対する線速比を２．５以上に設定した。本実施形態の現像装置は、磁気ブラシローラ４０３のスリーブに現像ローラ４０２を非接触で配設させたものであり、現像ローラ４０２に対する部材の当接は一切な無い。そして、現像ローラ４０２と磁気ブラシローラ４０３との間には、両ローラに印加したバイアス電圧による電位差（トナー補給ポテンシャル）で電界が形成される。トナー供給ポテンシャルΔＶsupを１５０Ｖ以下にしないと、未現像状態で現像ローラ４０２を作動させると現像ローラ４０２上のトナー付着量が増加してしまう。その場合、必然的にベタ消費後の現像ローラ３へのトナー供給能力は低下するので、それを補うために、現像ローラ４０２に対する磁気ブラシローラ４０３のスリーブの線速比を高めることが有効である。

本実施例では、体積平均粒径が７μｍのトナー１０を用い、体積平均粒径が５０μｍでダイナミック抵抗ＤＲが１０^８Ωのシリコンコートの磁性粒子１１を用いた。また、現像剤１２中トナー濃度ＴＣは５ｗｔ％であった。そして、同一条件で、上記線速比αＳｕのみを変化させた場合の上記ネガ残像の発生状態を残像率で比較したところ、図１３に示すように、線速比αＳｕ＞２.５のときに残像率が±２％の範囲内に入り、問題の無いレベルであった。

〔実施例３〕
上記実施例２で述べたように、磁気ブラシローラ４０３による未現像時の現像ローラ３への付着量を安定化する条件を設定した場合に、必然的にベタ消費後の現像ローラ３へのトナー供給能力は低下する。その場合のトナー供給を補填するために、本実施例では、磁気ブラシローラ４０３上の現像剤１２中の磁性粒子のダイナミック抵抗ＤＲは、１０^３Ω以下の１０Ωである。このダイナミック抵抗ＤＲの測定方法は前述のとおりであるが、印加電圧は数Ｖのレベルに設定した。
また、本実施例では、体積平均粒径が７μｍのトナー１０を用い、体積平均粒径が５０μｍの磁性粒子１１を用いた。また、現像剤１２中トナー濃度ＴＣは５ｗｔ％であった。また、現像ローラ４０２に対する磁気ブラシローラ４０３のスリーブの線速比は２に設定した。

図１４は、本実施例の条件下で磁性粒子１１のダイナミック抵抗ＤＲの違いによる現像ローラ４０２へのトナー付着量の時間変化を測定した結果を示している。この結果からわかるように、ダイナミック抵抗ＤＲが１０^８Ωの磁性粒子を用いた場合に比較して、本実施例のようにダイナミック抵抗ＤＲが１０Ωの磁性粒子を用いた方がトナー付着量の立ち上がりが早く、トナー供給性が安定している。

〔実施例４〜実施例６〕
本実施例では、現像ローラ４０２に対する磁気ブラシローラ４０３のスリーブの線速比、トナー供給ポテンシャルΔＶsup、及びトナーによる磁性粒子の被覆率Ｔｎが異なる条件下で、現像ローラ４０２の回転数とトナー付着量との関係を測定した。表１に、各実施例４〜６と比較例１及び２における条件を示す。

表２及び図１５は、上記各条件下で現像ローラ４０２の回転数とトナー付着量との関係を測定した結果である。表２におけるトナー付着量の目標値は０．５５ｍｇ／ｃｍ^２とした。
この結果から、上記ベタ画像直後の低コンストラスト画像に残像による濃度差が生じないための条件として、次の条件を挙げることができる。
（１）現像ローラ４０２に対する磁気ブラシローラ４０３のスリーブの線速比を×２．５以上にする。
（２）トナー供給ポテンシャルを７０Ｖ以上にする。
（３）トナーによる磁性粒子の被覆率Ｔｎを３６％以上にする。

また、以上の結果により、現像ローラ４０２の１回転目におけるトナー付着量（トナー担持量）が目標量の−３０〜＋３０％の範囲に入るように、トナー供給条件を設定してもよいことがわかる。また、現像ローラ４０２の１回転目におけるトナー付着量（トナー担持量）が０．３５〜０．７［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように、トナー供給条件を設定してもよい。更に、現像ローラ４０２の１回転目におけるトナー付着量（トナー担持量）を基準にしたときの、２回転目以降の現像ローラ上のトナー付着量の増加比率が＋７０％以下になるように、トナー供給条件を設定することが好ましい。

なお、上記実施形態では、感光体上に形成したトナー像を転写紙に直接転写する場合について説明したが、本発明は、感光体上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その後、該中間転写体上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置及びそれに用いる現像装置にも適用できるものである。
例えば、一つの感光体上に各色ごとのトナー像を順次形成し、該感光体上の各色トナー像を一次転写装置で中間転写体としての中間転写ベルトに重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用することができる。
また例えば、中間転写体としての中間転写ベルトの直線状の移動経路部分に沿って感光体を含む画像形成ユニットを複数組並べて配置し、各画像形成ユニットの感光体上に互いに異なる色のトナー像を形成し、各感光体上のトナー像を一次転写装置で該中間転写ベルト上に重ね合わせて転写し、該中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に一括転写するタンデム型のカラー画像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用することができる。

また、上記実施形態では、プリンタ及びそれに用いる現像装置の場合について説明したが、本発明は、複写機やＦＡＸなど他の画像形成装置及びそれに用いる現像装置にも適用できるものである。

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図。 同プリンタに用いることができるプロセスユニットの部分斜視図 感光体の感光層の断面図。 感光体上での露光量分布の説明図。 露光量と感光体の表面電位との関係を示すグラフ。 現像特性におけるγ曲線（現像ポテンシャルに対する現像量）のグラフ。 同プリンタに用いる現像装置の概略構成図 （ａ）及び（ｂ）は、現像ローラの表面部の体積抵抗率測定システムの説明図。 現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗測定システムの説明図。 変形例に係る現像装置の概略構成図。 残像の評価に用いた元画像の説明図。 トナー粒径と、磁性粒子の被覆率を４０％にするためのトナー濃度との関係を示すグラフ。 現像ローラに対する磁気ブラシローラのスリーブの線速比と、残像率との関係を示すグラフ。 現像ローラの回転に伴って変化する、現像ローラ上のトナー付着量の時間変化を示すグラフ。 現像ローラの回転数と、現像ローラ上のトナー付着量との関係を示すグラフ。 ベタ画像直後の低コントラスト画像に発生したネガ残像の説明図。 トナー担持体の回転数とトナー担持体上のトナー担持量との関係を示すグラフ。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置
６ クリーニング装置
１０ トナー
１１ 磁性粒子
１２ 二成分現像剤
２０ 転写紙
５０ 画像形成プロセスユニット
４０１ ケーシング
４０２ 現像ローラ（トナー担持体）
４０３ 磁気ブラシローラ（トナー供給部材）
４０４，４０５ 攪拌・搬送部材
４０６ 規制ブレード
４０７ 磁石部材
４０８ スリーブ
４０９ 電源（現像バイアス用）
４１０ 電源（トナー供給バイアス用）
Ａ１ 現像領域
Ａ２ トナー供給領域

Claims (13)

1. 無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、
   該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりの最大担持量のトナーを該トナー担持体表面に供給して担持させるように、該トナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とする現像装置。
2. 無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、
   該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりのトナー担持量が目標量の−３０〜＋３０％の範囲に入るように、該トナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とする現像装置。
3. 無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、
   該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときに、該トナー担持体表面における単位面積当たりのトナー担持量が０．３５〜０．７［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように、該トナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とする現像装置。
4. 画像を構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該画像の階調を表現するように潜像担持体に形成された潜像の該トナー付着画素を現像する請求項１、２又は３の現像装置であって、
   上記トナー担持体におけるトナーの単位面積当たりの最大担持量を、上記潜像担持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当たりの最大トナー付着量よりも小さくしたことを特徴とする現像装置。
5. 画像を構成する画素のうちのトナーを付着させるトナー付着画素の単位面積当たりの密度により該画像の階調を表現するように潜像担持体に形成された潜像の該トナー付着画素を現像する請求項１、２又は３の現像装置であって、
   上記潜像担持体に形成された潜像のトナー付着画素が上記現像領域を通過しているときに上記トナー担持体上のトナーのうち該トナー付着画素に対向している部分のトナーが全て該トナー付着画素の現像に用いられるように、現像条件を設定したことを特徴とする現像装置。
6. 無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、
   該トナー担持体のトナーを担持していない表面が該トナー供給領域を１回通過したときの該表面における単位面積当たりのトナー担持量が、上記潜像担持体の潜像に吸引されて付着し得る単位面積当たりの最大トナー付着量よりも多くなるように、該トナー供給部材によるトナー供給条件を設定したことを特徴とする現像装置。
7. 無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、
   上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可能なスリーブを用い、
   上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、
   上記二成分現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗が１０^８Ω以下であり、上記トナー担持体に印加する現像バイアスと上記トナー供給部材に印加するトナー供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上であり、該トナー担持体に対する該スリーブの線速比が２倍以上である条件下で、
   上記トナー供給部材上に形成される二成分現像剤からなる磁気ブラシにおけるトナーによる磁性粒子の被覆率を、３６％以上に設定したことを特徴とする現像装置。
8. 無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、
   上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可能なスリーブを用い、
   上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、
   上記二成分現像剤のトナー濃度が５ｗｔ％以上であり、該二成分現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗が１０^８Ω以下であり、上記トナー担持体に印加する現像バイアスと上記トナー供給部材に印加するトナー供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上である条件下で、
   該トナー担持体に対する該スリーブの線速比を、２．５倍以上に設定したことを特徴とする現像装置。
9. 無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持して該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを備えた現像装置において、
   上記トナー供給部材として、磁石部材を内蔵した回転可能なスリーブを用い、
   上記トナー供給領域における上記トナー担持体の表面移動方向と該スリーブの表面移動方向とを逆方向にし、
   上記二成分現像剤のトナー濃度が５ｗｔ％以上であり、上記トナー担持体に印加する現像バイアスと上記トナー供給部材に印加するトナー供給バイアスとの電位差が７０Ｖ以上であり、該トナー担持体に対する該スリーブの線速比が２倍以上である条件下で、
   該トナー供給部材に担持される二成分現像剤中の磁性粒子のダイナミック抵抗を、１０^３Ω以下に設定したことを特徴とする現像装置。
10. 請求項７、８又は９の現像装置において、
    上記現像バイアスと上記トナー供給バイアスとの電位差の絶対値を、１５０Ｖ以下に設定したことを特徴とする現像装置。
11. 潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上の該トナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、
    該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
12. 潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、該潜像担持体上のトナー像を該中間転写体に転写する１次転写装置と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する２次転写装置とを備えた画像形成装置であって、
    該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
13. 潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様帯電する帯電装置と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置とを、画像形成装置に対して着脱可能に一体構造物として構成した画像形成プロセスユニットであって、
    該現像装置として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成プロセスユニット。

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