JP2008262110A - 現像方法及び画像形成方法、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い現像能力を持ち、かつ画像乱れや経時での地汚れ、トナー飛散といった不具合を発生させることのない現像方法及び現像装置を実現する。
【解決手段】静電潜像が形成される像担持体２に対して近接又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持された現像剤担持体５１を備え、該現像剤担持体５１の周面に静電潜像を可視化する現像剤５８を担持して搬送し、現像剤担持体５１と像担持体２との間に現像バイアスを印加して形成される電界内で像担持体上の潜像を現像剤のトナーで現像して可視像を形成する現像方法及び現像装置５において、現像剤のトナーで像担持体上の潜像を現像する現像領域もしくは現像領域近傍において現像剤の帯電状態を変化させる高エネルギー粒子線を照射する高エネルギー粒子線照射手段５７を設け、帯電した現像剤に電荷を付与することにより、トナー、キャリア間の付着力を低減し、現像効率を向上させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、静電潜像の現像方法及びそれを用いた画像形成方法、並びに静電潜像の現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式を利用した複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置では、画質や印刷速度の向上、機械サイズの小型化等、多様な点で著しい進歩を遂げている。電子写真方式は、光導電性物質を利用した像担持体（感光体と言う）を用い、この感光体上に電気的潜像（静電潜像と言う）を形成する工程と、該潜像を現像剤のトナーを用いて現像する現像工程と、紙等の記録媒体にトナー画像を転写する転写工程と、定着部材（定着ローラ、定着ベルト等）を用いた加熱等により、該トナー画像を定着する定着工程を有しているが、これらの工程のなかで画像形成に直接関わる現像工程は、画像形成装置の高機能化において非常に重要である。

一般に、電子写真における現像方式においては、トナーのみを現像剤として用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアを現像剤として用いる二成分現像方式とがある。
一成分現像方式は、トナーを現像剤担持体（例えば現像ローラ）に移動させて搬送し、トナー層規制部材によってトナーを摩擦帯電すると同時にトナーの層の厚みを規制し、現像ローラ上の薄層状態のトナーを電気的な力により現像するものである。
一方、二成分現像方式は、トナーとキャリアを攪拌することによりトナーに適正な帯電量を持たせることにより現像を行う方式であり、この方式では、複数の磁極が着磁されたマグネットローラ（あるいは複数の固定磁石）の外側に回転可能な円筒状の非磁性スリーブ（現像スリーブと言う）を設けた現像ローラにより、現像剤を像担持体まで担持搬送し、像担持体上の潜像を現像剤のトナーで現像する方式である。

いずれの方式においても、現像領域まで搬送されたトナーは、現像領域に発生する電界により、現像ローラや、スリーブ上のキャリアから剥離される。しかしながら、一般的に、トナーと現像ローラ、もしくは、トナーとキャリアは、摩擦帯電により発生した電荷により強固に付着しているため、現像バイアスとして直流電界を印加するのみでは、感光体上にトナーを現像することは困難である。したがって、一定の画像濃度を得るための、幾つかの方法が提案されている。

一つは、現像バイアスに、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスを用いるものが知られている（例えば特許文献１（特開平１１−７１８２号公報）、特許文献２（特開平１１−２７２０４８号公報））。
このように、現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳することにより、現像領域に振動電界が形成され、この振動電界により、現像ローラやキャリアに対するトナーの束縛が解かれ、トナーが感光体上の静電潜像に移動しやすくなるという作用がある。

また、もう一つの方法は、現像剤担持体と感光体を接触させ、かつ、それらの線速度に差を発生させる方法である。このように現像剤担持体と感光体に線速差を発生させることにより、現像剤が摺擦され、トナーに機械的衝撃を与えることができる。この機械的衝撃により、現像ローラやキャリアに対するトナーの束縛が解かれ、トナーが感光体上の静電潜像に移動しやすくなる。

特開平１１−７１８２号公報 特開平１１−２７２０４８号公報 特開２００１−３２４８６２号公報

しかしながら、上記のいずれの方法も以下のような課題を抱えている。
直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する方法では、例えば特許文献３（特開２００１−３２４８６２号公報）に記載されているように、交流電界により静電潜像に乱れが生じ、ハーフトーンなどの粒状性や細線再現性が改善されない等の画像上の不具合が生じることが課題として挙げられる。その他にも、カラー画像形成装置において、複数色の像を重ねて現像しようとしたときに、先に現像されたトナー像を交流電界で乱してしまうことも課題として挙げられる。このような課題があるため、交流電圧を印加する方法においては、交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を抑え、交流電圧印加に起因する不具合を低減することが必要である。

現像剤担持体と像担持体に線速差を発生させる方法では、現像剤担持体の線速度を増加させることによる、現像剤の劣化が課題として挙げられる。すなわち、現像に使用されないトナーは、現像剤担持体上に保持され続け、一回転毎にドクターブレード等からなる現像剤規制部を通過する。現像剤規制部は、現像剤に大きい機械的ストレスを付与する領域であり、トナーの劣化が進行し易い領域である。具体的には、トナーの帯電性、流動性に影響を与える外部添加剤が剥れる、もしくは埋没するといった不具合が発生し易い。このようなトナーの劣化が進行しやすくなることで、地肌汚れ、トナー飛散といった画像不良が起こり易くなることが知られている。このような課題があるため、現像剤担持体と像担持体に線速差を発生させる方法においては、現像剤担持体と像担持体の線速差をできる限り低減することが必要である。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、上記従来技術の課題を解決して良好な現像及び画像形成を行うことである。
すなわち本発明は、高い現像能力を持ち、かつ、画像乱れや経時での地汚れ、トナー飛散といった不具合を発生させることのない現像方法及び現像装置を提供することを目的とする。さらには、その現像方法を用いた画像形成方法を提供すること、及び、前記現像装置を備えた画像形成装置を提供すること、を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、静電潜像が形成される像担持体に対して近接又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持された現像剤担持体を用い、該現像剤担持体の周面に前記静電潜像を可視化する現像剤を担持して搬送し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアスを印加して形成される電界内で前記像担持体上の潜像を前記現像剤のトナーで現像して可視像を形成する現像方法において、前記現像剤のトナーで前記像担持体上の潜像を現像する現像領域もしくは現像領域近傍において前記現像剤の帯電状態を変化させる高エネルギー粒子線を照射することを特徴とする。

本発明の第２の手段は、第１の手段の現像方法において、前記高エネルギー粒子線は、前記現像領域もしくは現像領域近傍で、かつ前記現像剤担持体の回転方向上流側に照射することを特徴とする。
また、本発明の第３の手段は、第２の手段の現像方法において、前記高エネルギー粒子線は、前記現像領域に対して重力方向上方側から照射することを特徴とする。
さらに本発明の第４の手段は、第３の手段の現像方法において、前記現像剤担持体の周面に担持された現像剤の量又は層厚を規制する現像剤規制部材を、前記現像剤担持体に対して、重力方向上方側に設けたことを特徴とする。

本発明の第５の手段は、第１〜４のいずれか１つの手段の現像方法において、前記高エネルギー粒子線がトナーの帯電極性と同極性側に現像剤を帯電させることを特徴とする。
また、本発明の第６の手段は、第１〜５のいずれか１つの手段の現像方法において、前記高エネルギー粒子線が前記像担持体に届かないように遮蔽する手段を設けることを特徴とする。

本発明の第７の手段は、第１〜６のいずれか１つの手段の現像方法において、照射する高エネルギー粒子線の照射量を経時で変化させることを特徴とする。
また、本発明の第８の手段は、第１〜７のいずれか１つの手段の現像方法において、照射する高エネルギー粒子線の照射量を前記像担持体上の画像濃度を基に変化させることを特徴とする。

本発明の第９の手段は、像担持体上に静電潜像を形成し、該像担持体上の静電潜像を現像手段で現像して可視像を形成する画像形成方法において、前記現像手段による静電潜像の現像に、第１〜８のいずれか１つの手段の現像方法を用いることを特徴とする。
また、本発明の第１０の手段は、第９の手段の画像形成方法において、前記像担持体と前記現像手段を有する画像形成部を複数用い、各画像形成部で前記像担持体上に色の異なる画像を形成し、各像担持体に形成した画像を直接又は中間転写体を介して記録媒体に重ね合わせて転写し、多色又はフルカラー画像を形成することを特徴とする。

本発明の第１１の手段は、第９の手段の画像形成方法において、１つの像担持体と、現像色が異なる複数の現像手段と、中間転写体を用い、前記像担持体上に形成された静電潜像を１つの現像手段で現像して可視像を形成し、該可視像を中間転写体に転写するという工程を、前記複数の現像手段によって順次行い、前記中間転写体上で各色の可視像を重ね合わせて多色又はフルカラー画像を形成した後、該画像を記録媒体に転写して多色又はフルカラー画像を形成することを特徴とする。

本発明の第１２の手段は、静電潜像が形成される像担持体に対して近接又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持された現像剤担持体を備え、該現像剤担持体の周面に前記静電潜像を可視化する現像剤を担持して搬送し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアスを印加して形成される電界内で前記像担持体上の潜像を前記現像剤のトナーで現像して可視像を形成する現像装置において、前記現像剤のトナーで前記像担持体上の潜像を現像する現像領域もしくは現像領域近傍において前記現像剤の帯電状態を変化させる高エネルギー粒子線を照射する高エネルギー粒子線照射手段を備えることを特徴とする。

本発明の第１３の手段は、第１２の手段の現像装置において、前記高エネルギー粒子線照射手段は、前記現像剤担持体の回転方向上流側に位置することを特徴とする。
また、本発明の第１４の手段は、第１３の手段の現像装置において、前記高エネルギー粒子線照射手段は、前記現像領域に対して重力方向上方側に位置することを特徴とする。
さらに本発明の第１５の手段は、第１４の手段の現像装置において、前記現像剤担持体の周面に担持された現像剤の量又は層厚を規制する現像剤規制部材を有し、該現像剤規制部材を、前記現像剤担持体に対して、重力方向上方側に設けたことを特徴とする。

本発明の第１６の手段は、第１２〜１５のいずれか１つの手段の現像装置において、前記高エネルギー粒子線照射手段によって照射される高エネルギー粒子線が、トナーの帯電極性と同極性側に現像剤を帯電させることを特徴とする。
また、本発明の第１７の手段は、第１２〜１６のいずれか１つの手段の現像装置において、前記高エネルギー粒子線照射手段によって照射される高エネルギー粒子線が、前記像担持体に届かないように遮蔽する遮蔽手段を設置することを特徴とする。

本発明の第１８の手段は、第１２〜１７のいずれか１つの手段の現像装置において、照射する高エネルギー粒子線の照射量を経時で変化させることを特徴とする。
また、本発明の第１９の手段は、第１２〜１８のいずれか１つの手段の現像装置において、照射する高エネルギー粒子線の照射量を、前記像担持体上の画像濃度を基に変化させることを特徴とする。

本発明の第２０の手段は、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する手段と、該像担持体上の静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段とを有する画像形成装置において、前記現像手段として、第１２〜１９のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第２１の手段は、第２０の手段の画像形成装置において、前記像担持体と前記現像装置を有する画像形成部を複数備え、各画像形成部で前記像担持体上に色の異なる画像を形成し、各像担持体に形成した画像を直接又は中間転写体を介して記録媒体に重ね合わせて転写し、多色又はフルカラー画像を形成することを特徴とする。

本発明の第２２の手段は、第２０の手段の画像形成装置において、１つの像担持体と、現像色が異なる複数の現像装置と、中間転写体を備え、前記像担持体上に形成された静電潜像を１つの現像装置で現像して可視像を形成し、該可視像を前記中間転写体に転写するという工程を、前記複数の現像装置によって順次行い、前記中間転写体上で各色の可視像を重ね合わせて多色又はフルカラー画像を形成した後、該画像を記録媒体に転写して多色又はフルカラー画像を形成することを特徴とする。

上記の解決手段に記載のように、本発明の現像方法及び装置では、現像剤のトナーで像担持体上の潜像を現像する現像領域もしくは現像領域近傍において現像剤の帯電状態を変化させる高エネルギー粒子線を照射することにより、帯電した現像剤に電荷を付与することができ、キャリア上でトナーが移動する。このトナーの移動により、トナー、キャリア間の付着力を低減し、現像効率を向上させることが可能となる。
また、現像効率が向上することにより、現像剤担持体の線速を抑えることができるため、現像剤の劣化を低減することができる。したがって、現像剤の経時劣化も抑制でき、長期間、画質を維持することが可能になる。

なお、現像領域の下流側から、高エネルギー粒子線を照射した場合、現像領域中の現像剤だけでなく、現像領域を外れて、かつ、下流側領域の現像剤にも高エネルギー粒子線を照射してしまう。すなわち、現像領域外での、トナー、キャリア間付着力の低減が起こり、トナー飛散が起こり易くなる。
そこで本発明では、現像領域の上流側から、高エネルギー粒子線を照射することにより、現像領域の下流側に外れた現像剤のトナー、キャリア間付着力を低減することは起こらない。
また、現像領域上流側の現像剤のトナー、キャリア間付着力を低減することにより、現像領域上流側に外れたトナーが、キャリアから離脱したとしても、現像剤担持体の回転により発生する気流で、離脱したトナーが現像領域内に運ばれるので、トナー飛散は発生しにくくなる。

さらに本発明では、現像領域外で、トナー、キャリア間付着力が低減し、トナーがキャリアから離脱しても、重力の影響でトナーは下方に（現像領域側に）落ちてくるため、トナー飛散、地汚れが起こりにくい。
また、本来の帯電極性側に、トナーに電荷を付与するので、キャリアから離脱した後に、電界により像担持体側へ引き寄せられ易く、トナー飛散、地汚れが起こりにくい。

なお、高エネルギー粒子線が現像剤に照射された際に、現像剤上で散乱して、像担持体に高エネルギー粒子線が照射されてしまうことがある。そうすると、像担持体上の静電潜像が変化し、画像が乱れてしまう。
そこで、本発明では、遮蔽手段を像担持体の近傍に設けて、散乱粒子線をカットすることにより、像担持体上の静電潜像を乱すことなく、現像効率を向上させることができる。

また、経時で現像剤が劣化することにより、現像効率が低下するが、本発明では、経時で現像剤が劣化するにしたがい、ビームの照射量を増加させて、トナーキャリア間の付着力低減効果を大きくする。このとき、画像濃度を基に照射量を制御するため、より直接的に現像効率の制御を行うことが可能となる。

以上のように、本発明では、高い現像能力を持ち、かつ、画像乱れや経時での地汚れ、トナー飛散といった不具合を発生させることのない現像方法及び現像装置を実現することができる。そして本発明では、その現像方法を用いて良好な画像形成を行うことができる画像形成方法を実現することができ、さらには、前記現像装置を備えて良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を実現することができる。そして本発明では、特に多色またはフルカラー画像を形成する画像形成方法及び装置において、高画質な画像を形成するのに有効である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明者は、前述の目的を達成すべく鋭意検討した結果、現像剤のトナーが像担持体上の静電潜像に現像される現像領域もしくは現像領域近傍で、かつ現像剤担持体の回転方向上流側において、高エネルギー粒子線を照射することにより、従来よりも、遥かに高い現像能力を持つ現像方法及び現像装置を創案した。以下に本発明の現像方法及び装置の作用を記す。

電離現象を起こし得るエネルギーの粒子線を現像剤に照射すると、現像剤（例えばトナーとキャリア）上の電荷分布が変化し、トナー、キャリア間の付着力が低減する。例えば、負帯電性のトナーを使用した現像剤に、二次電子放出効率が１以下の電子線を照射する構成を考える。電子線を照射すると、トナーがマイナスに帯電させられ（図７参照）、トナー間のクーロン反発力と、キャリア上の正電荷とトナーの負電荷との引力が増加して、マイナス帯電させられたトナーが移動する。通常、現像剤が帯電しているときは、トナーはキャリアのカウンターチャージの上に位置するが、電子線を照射した作用によりトナーがカウンターチャージ上から外れた位置に移動すれば、トナーとキャリア間の付着力は低減して、感光体への現像効率が増加する。

このとき、トナーだけでなく、キャリア上の電荷も変化するが、この変化も上記と同様に現像効率を増加させるような作用を起こす。すなわち、電子線を照射することにより、キャリア表面にマイナスの電荷を帯びた領域がトナー近傍に生成し、そのキャリア上のマイナス帯電領域とトナーとの間にクーロン反発力が働く。このクーロン反発力により、カウンターチャージ上からトナーは移動して、トナー、キャリア間の付着力が低減する。

ここでは、二次電子放出効率が１以下の電子線を照射する構成の場合について述べたが、二次電子放出効率が１以上の場合、すなわち、プラス帯電側に帯電状態を変化させるような高エネルギー粒子線でも、現像効率を増加させるような作用を働かせることができる。その詳細については以下の実施例にて説明する。

まず、本発明が適用される画像形成装置の構成例及び動作について説明する。
図１は、本発明を適用する画像形成装置の一例を示す図である。図１において、画像形成装置１は、図示しない本体筐体内に、像担持体である光導電性の感光体２が収納されており、感光体２は図中の矢印で示す時計回り方向に回転駆動される。この感光体２の周囲には、帯電部３、書込部４、現像部５、紙転写部７、紙分離部、クリーニング部７、感光体除電部８等が配設されている。

帯電部３は、例えば帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャ等の帯電装置で構成され、図示しない電圧印加部の電源により所定の電圧を印加され、感光体２の表面を均一に帯電する。

書込部４は、例えばレーザ光源、カップリング光学系（コリメートレンズ、アパーチャ、シリンドリカルレンズ等）、光偏向器（ポリゴンミラー、ピラミダルミラー、振動ミラー等）、走査結像光学系（ｆθレンズ等の走査レンズや、像面湾曲補正用レンズ、収差補正用レンズ、ミラー等）などからなるレーザ走査方式の書込装置で構成され、感光体２上をレーザ光で走査して画像データに応じた静電潜像を形成する。なお、書込部４としては、上記のレーザ走査方式の他、発光ダイオードアレイ（ＬＥＤアレイ）と等倍結像光学系等からなるライン状の光書込装置を用いてもよい。

現像部５は、トナーのみを現像剤として用いる一成分現像方式の現像装置、あるいは、トナーとキャリアを現像剤として用いる二成分現像方式の現像装置からなり、感光体上の静電潜像を現像剤のトナーで現像して可視像化する。なお、現像装置の構成及び現像方法については後述する。

紙転写部７は、転写ローラ、転写ブラシ、転写チャージャ等の転写装置で構成され、図示しない電圧印加部の電源により所定の転写バイアスを印加され、感光体上のトナー像を記録媒体（例えば記録紙Ｐ）に転写する。
また、図示しないが、紙分離部には、必要に応じて紙分離爪や、除電チャージャ、除電針等が設けられ、感光体２から記録紙が分離しやすいようにしている。

クリーニング部７は、ブレードやファーブラシ等を用いたクリーニング装置で構成され、感光体上の転写残トナーを除去する。
また、除電部８は、ランプ、ＬＥＤ、除電チャージャ等からなる除電装置で構成され、感光体上の残留電荷を除去する。

上記の構成に加えて、画像形成装置１には、複数枚の記録紙Ｐを収納する給紙カセット１０（図１では１段の給紙カセットのみ図示しているが、必要に応じて複数段の給紙カセットが設けられる）を備えており、給紙カセット１０内の記録紙Ｐは、給紙ローラ１１と分離ローラ対１２により１枚ずつ給紙され、搬送ローラ１３を介してレジストローラ対１４に搬送される。そして、レジストローラ対１４でタイミング調整された後、紙転写部６と感光体２の間に送り出される。
また、紙転写部６よりも記録紙搬送方向下流側には、定着部９や、図示しない排紙トレーなどが設けられている。

なお、画像形成装置１には、以上に述べた装置各部の動作を制御する制御装置（マイクロプロセッサユニット等からなる中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発ＲＡＭ等）、入出力装置（Ｉ／Ｏポート、各種インターフェース等）、各種制御回路、クロック、タイマー、カウンタ、等で構成される）が設けられているが、制御装置の図示は省略する。

次に画像形成装置１の動作を説明する。画像形成装置１は、感光体２を図中の矢印で示す時計回り方向に回転駆動して、感光体２を帯電部３で一様に帯電した後、書込部４により画像データで変調されたレーザを照射して感光体２に静電潜像を形成し、静電潜像の形成された感光体２に現像部５でトナーを付着させて現像し、可視像（トナー画像）を形成する。画像形成装置１は、現像部５でトナーを付着してトナー画像を形成した感光体２を、紙転写部６で感光体２と紙転写部６との間に搬送されてきた記録紙Ｐに転写させ、トナー画像の転写された記録紙Ｐを定着部９に搬送する。定着部９は、例えば内蔵ヒータにより所定の定着温度に加熱される定着ローラ９ａと、定着ローラ９ａに所定圧力で押圧される加圧ローラ９ｂとを備え、紙転写部６から搬送されてきた記録紙Ｐを加熱、加圧して、記録紙上のトナー画像を記録紙Ｐに定着させた後、図示しない排紙トレー上に排出する。

一方、画像形成装置１は、紙転写部６でトナー画像を記録紙Ｐに転写した感光体２をさらに回転して、クリーニング部７で感光体表面に残留するトナーをクリーニングブレード７ａにより掻き落として除去した後、感光体除電部８で除電する。画像形成装置１は、感光体除電部８で除電した感光体２を帯電部３で一様に帯電させた後、上記と同様に、次の画像形成を行う。
なお、クリーニング部７は、クリーニングブレード７ａで感光体２上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではなく、例えばファーブラシ７ｂで感光体２上の残留トナーを掻き落とすものであってもよい。

次に、図２、図３は本発明を適用するカラー画像形成装置の例であり、図２はタンデム型のフルカラー画像形成装置、図３はリボルバタイプのフルカラー画像形成装置である。
図２に示すタンデム型のフルカラー画像形成装置は、中間転写部１５に沿って４つの画像形成部１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋを備えており、この４つの画像形成部１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋは、形成する画像の現像色がシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）と異なるが、構成は同じであり、各画像形成部の感光体周囲の構成は、図１の画像形成装置１と略同様である。

すなわち、画像形成部１Ｃを例に上げて説明すると、画像形成部１Ｃは、図示しない筐体（カートリッジ等）内に像担持体である光導電性の感光体２が収納されており、感光体２は図中の矢印で示す時計回り方向に回転駆動される。この感光体２の周囲には、帯電部３、書込部４、現像部５、中間転写部１５、クリーニング部７、感光体除電部（図示せず）等が配設されている。

ここで、帯電部３、書込部４、現像部５、クリーニング部７、感光体除電部の構成は前述の図１の画像形成装置１の構成と同様である。
また、各画像形成部１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋの感光体２と現像部５、帯電部３、クリーニング部７等は、図示しないカートリッジ内に一体的に設けてプロセスカートリッジとしてもよく、その場合は、このプロセスカートリッジは画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられるので、各画像形成部１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋのメンテナンスや、交換等が容易になる。

中間転写部１５は、駆動ローラ１５ｂと従動ローラ１５ｃからなる複数のローラに張架された無端ベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）１５ａと、各感光体に対向する位置の中間転写ベルト裏面側に配置される図示省略の１次転写手段（転写ローラ、転写ブラシ、転写チャージャ等）からなり、各画像形成部１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋの各感光体上に形成される各色のトナー画像が中間転写ベルト１５ａ上に順次転写される。

上記の構成に加え、フルカラー画像形成装置には、記録媒体である複数枚の記録紙Ｐを収納する給紙カセット１０（図２では１段の給紙カセットのみ図示しているが、必要に応じて複数段の給紙カセットが設けられる）を備えており、給紙カセット１０内の記録紙Ｐは、給紙ローラ１１と分離ローラ対１２により１枚ずつ給紙され、レジストローラ対１４に搬送される。そして、レジストローラ対１４でタイミング調整された後、中間転写部１５の中間転写ベルト１５ａと紙転写部１６との間に送り出される。
また、紙転写部１６よりも記録紙搬送方向下流側には、定着部９や、図示しない排紙トレーなどが設けられている。

なお、図２のフルカラー画像形成装置には、以上に述べた装置各部の動作を制御する制御装置（マイクロプロセッサユニット等からなる中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発ＲＡＭ等）、入出力装置（Ｉ／Ｏポート、各種インターフェース等）、各種制御回路、クロック、タイマー、カウンタ、等で構成される）が設けられているが、制御装置の図示は省略する。

次にフルカラー画像形成装置の動作を説明する。フルカラー画像形成装置の各画像形成部１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋでは、感光体２を図中の矢印で示す時計回り方向に回転駆動して、感光体２を帯電部３で一様に帯電した後、書込部４により画像データで変調されたレーザを照射して感光体２に静電潜像を形成し、静電潜像の形成された感光体２に現像部５で各色のトナーを付着させて現像し、可視像（トナー画像）を形成する。各画像形成部１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋは、現像部５で各色のトナーを付着して感光体２上に形成したトナー画像を、中間転写部１５で感光体２から中間転写ベルト１５ａに転写させ、これをＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの順で行ない、中間転写ベルト上に４色を重ね合わせたカラーのトナー画像を形成する。

中間転写ベルト上に形成されたカラーのトナー画像は、紙転写部１６で中間転写ベルト１５ａと紙転写部１６との間に搬送されてきた記録紙Ｐに転写させ、トナー画像の転写された記録紙Ｐを定着部９に搬送する。定着部９は、例えば内蔵ヒータにより所定の定着温度に加熱される定着ローラと、定着ローラに所定圧力で押圧される加圧ローラとを備え、紙転写部１６から搬送されてきた記録紙Ｐを加熱、加圧して、記録紙上のトナー画像を記録紙Ｐに定着させた後、図示しない排紙トレー上に排出する。

一方、各画像形成部１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋでは、中間転写部１５でトナー画像を中間転写ベルト１５ａに転写した感光体２をさらに回転して、感光体クリーニング部７で感光体表面に残留するトナーをクリーニングブレード等により掻き落として除去した後、図示しない感光体除電部で除電して、次の画像形成に備える。また、紙転写部１６でトナー画像を記録紙Ｐに転写した中間転写ベルト１５ａも、ベルトクリーニング部１５ｄでベルト表面に残留するトナーを掻き落として除去される。

次に、図３のリボルバタイプのフルカラー画像形成装置は、像担持体である１つの感光体２と、現像色の異なる複数の現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋと、中間転写部１５を備えている。より具体的には、感光体２の周囲には、帯電部３、書込部４、複数の現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋからなる現像部、中間転写部１５、クリーニング部７、感光体除電部８等が配設されている。

ここで、帯電部３、書込部４、クリーニング部７、感光体除電部８の構成は前述の図１の画像形成装置１の構成と同様である。
また、現像部には、現像色の異なる複数の現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋが、感光体２に対して接離可能に設けられており、複数の現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋの動作を切り替えることによって各色ごとの現像を行うようになっている。

中間転写部１５は、駆動ローラ１５ｂと従動ローラ１５ｃ、１５ｆからなる複数のローラに張架された無端ベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）１５ａと、各感光体に対向する位置の中間転写ベルト裏面側に配置される１次転写手段（例えば１次転写ローラ）１５ｅからなり、感光体上に形成される各色のトナー画像が中間転写ベルト１５ａ上に順次転写される。

すなわち、図３に示すフルカラー画像形成装置では、感光体上に形成された静電潜像を１つの現像装置で現像して可視像を形成し、該可視像を中間転写部１５の中間転写体（中間転写ベルト）１５ａに転写するという工程を、複数の現像装置５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｋの動作を切り替えることによって順次行い、感光体と中間転写ベルトが４回転する間に、中間転写ベルト１５ａ上でＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色の可視像を重ね合わせて多色又はフルカラー画像を形成する。

上記の構成に加え、図３のカラー画像形成装置には、記録媒体である複数枚の記録紙Ｐを収納する給紙カセット１０（図３では１段の給紙カセットのみ図示しているが、必要に応じて複数段の給紙カセットが設けられる）を備えており、給紙カセット１０内の記録紙Ｐは、給紙ローラ１１と分離ローラ対１２により１枚ずつ給紙され、搬送ローラ１３を介してレジストローラ対１４に搬送される。そして、レジストローラ対１４でタイミング調整された後、中間転写部１５の中間転写ベルト１５ａと紙転写部１６との間に送り出される。

中間転写ベルト上に形成されたカラーのトナー画像は、紙転写部１６で中間転写ベルト１５ａと紙転写部１６との間に搬送されてきた記録紙Ｐに転写され、トナー画像の転写された記録紙Ｐは定着部９に搬送される。定着部９は、例えば内蔵ヒータにより所定の定着温度に加熱される定着ローラ９ａと、定着ローラに所定圧力で押圧される加圧ローラ９ｂとを備え、紙転写部１６から搬送されてきた記録紙Ｐを加熱、加圧して、記録紙上のトナー画像を記録紙Ｐに定着させた後、図示しない排紙トレー上に排出する。

一方、画像形成部では、中間転写部１５でトナー画像を中間転写ベルト１５ａに転写した感光体２をさらに回転して、感光体クリーニング部７で感光体表面に残留するトナーをクリーニングブレード等により掻き落として除去した後、感光体除電部８で除電して、次の画像形成を行う。また、紙転写部１６でトナー画像を記録紙Ｐに転写した中間転写ベルト１５ａも、ベルトクリーニング部１５ｄでベルト表面に残留するトナーを掻き落として除去される。なお、ベルトクリーニング部１５ｄは、感光体２から中間転写ベルト１５ａに各色のトナー画像を順次転写する１次転写工程中（中間転写ベルトが４回転する間）はベルトから離間した位置に待機しており、紙転写部１６でトナー画像を記録紙Ｐに転写した直後に中間転写ベルト１５ａに当接してベルト表面をクリーニングするようになっている。
また、各クリーニング部７，１５ｄは、ブレードで感光体上や中間転写ベルト上の残留トナーを掻き落とすものに限るものではなく、例えばファーブラシで残留トナーを掻き落とすものであってもよい。

なお、図３のフルカラー画像形成装置にも、以上に述べた装置各部の動作を制御する制御装置（マイクロプロセッサユニット等からなる中央演算処理装置（ＣＰＵ）、各種メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発ＲＡＭ等）、入出力装置（Ｉ／Ｏポート、各種インターフェース等）、各種制御回路、クロック、タイマー、カウンタ、等で構成される）が設けられているが、制御装置の図示は省略する。

次に、本発明に係る現像方法及び現像装置に用いられる現像剤について説明する。
トナーとしては、粒子に添加剤が含有せしめられたものを用いている。この添加剤としては、従来から公知のものを使用することができる。具体的には、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等である。特に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌの酸化物であるシリカ、チタニア、アルミナなどが好適である。添加剤の添加量は、母体粒子１００重量部に対して０．５〜１．８重量部であることが好ましく、特に好ましくは、０．７〜１．５重量部である。添加剤の添加量が、０．５重量部未満であると、トナーの流動性が低下するため、十分な帯電性が得られず、地汚れやトナー飛散の原因になり易い。また、１．８重量部より多いと、流動性は向上するものの、ビビリ、ブレードめくれ等による感光体クリーニング不良や、トナーから遊離した添加剤による感光体等へのフィルミングが生じ易くなる。そして、クリーニングブレードや感光体等の耐久性が低下し、定着性も悪化する。さらには、細線部におけるトナーのチリが発生しやすくなり、特に、フルカラー画像における細線の出力の場合には、少なくとも２色以上のトナーを重ねる必要性から、付着量の増加によって特にその傾向が顕著になる。また、カラートナーの場合には、添加剤が多く含有されていると、透明シートに形成されたトナー画像をオーバーヘッドプロジェクターで投影した場合に投影像にかげりが生じ、鮮明な投影像が得られ難くなる。なお、添加剤の含有量を測定する方法としては種々のものが知られているが、蛍光Ｘ線分析法で求めるのが一般的である。これは、添加剤の含有量が既知のトナーについて、蛍光Ｘ線分析法で検量線を作成し、この検量線を用いて添加剤の含有量を求める方法である。
また、トナーとしては、体積平均粒径の範囲が３〜７［μｍ］であるものを用いることが望ましい。

磁性キャリアＣとしては、粒子径２０〜２００［μｍ］程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど、従来から公知のものを使用することができる。本発明の現像方法及び装置（並びに画像形成方法及び装置）では、金属又は樹脂からなるコア中にフェライト等の磁性材料を含有し、且つ表層にシリコーン樹脂等による被覆が施された平均粒径５５［μｍ］のものを用いている。表層の被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。また、ポリビニル樹脂、ポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂等でもよい。また、スチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂などでもよい。また、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体などでもよい。また、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂などでもよい。なお、必要に応じて導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。かかる導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などを用いることができる。これらの導電粉としては、平均粒子径が［１μｍ］以下のものが好ましい。これは、平均粒子径が［１μｍ］よりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になるからである。

［実施例１］
図４、図５は、本発明が適用される画像形成装置の現像部５を構成する現像装置の一実施例を、感光体２の近傍とともに示す概略断面図である。なお、本実施例は、二成分現像方式の実施例であるが、本発明は一成分現像方式にも適用できる。
図４に示す現像装置は、現像ケース５０内に、現像剤担持体である現像ローラ５１と、現像ローラ上の現像剤層の量や層厚を規制する層規制部材（例えばドクターブレード）５４と、トナーとキャリアからなる現像剤５８を攪拌・混合する現像剤攪拌部材（スキュリュー、コイル、パドル等）５５，５６とを備えており、現像ローラ５１は、感光体２に対して近接又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持された現像スリーブ５２と、その現像スリーブ内に固定配置され、複数の磁極が着磁されたマグネットローラ５３とから構成されている。また、図４に示す現像装置５では、現像剤５８のトナーで感光体２上の潜像を現像する現像領域もしくは現像領域近傍において現像剤の帯電状態を変化させる高エネルギー粒子線を照射する高エネルギー粒子線照射手段（例えば高エネルギー粒子線源）５７を備えている。
なお、現像装置５には、上記の構成の他、現像ケース内にトナーを供給するトナーホッパやトナー供給手段、及びトナー濃度検知センサ等が設けられているが、これらの図示は省略する。

図４において、トナーとキャリアを混合した現像剤５８は、現像剤撹拌部材５５，５６により、撹拌されながら、現像ローラ５１の現像スリーブ５２上まで搬送される。このとき、現像剤５８は現像剤撹拌部材５５，５６により、撹拌・搬送されながら、感光体２上に現像されるのに必要な帯電量をもつようになっている。

撹拌・帯電させられながら、搬送された現像剤５８は、現像スリーブ５２上に供給された後、現像スリーブ５２の回転方向に沿って、感光体２との対向位置に向けて搬送され始める。現像スリーブ上での搬送が開始した後に、層規制部材５４によって、現像剤５８は、その搬送量を規制される。すなわち、層規制部材５４と現像スリーブ５２の位置関係は、感光体２との対向位置に供給すべき現像剤量によって決定され、その距離は、０．１〜２ｍｍの範囲内にある。より厳密には、感光体２、現像スリーブ５２の線速、現像スリーブ径、現像剤中のトナー濃度によって決定される。

現像スリーブ５２には、図示しない現像剤担持体バイアス電源よりＤＣバイアスが印加される。具体的なバイアス条件としては、例えば、前述の帯電部３により感光体表面が一様に―９５０Ｖに帯電させられ、書込部４の露光により静電潜像が―１５０Ｖの電位を持つように設定されたとき、ベタ画像を得るには―６００Ｖの電圧を印加すればよい。

この装置例においては、現像ケース５０内の現像剤５８は、現像剤攪拌部材５５により現像スリーブ５２上に供給される。現像スリーブ５２上に供給された現像剤は、図中に矢印で示す現像スリーブ５２の回転方向に搬送される。現像剤は、層規制部材５４の位置まで搬送されて層規制部材５４を通過することにより、画像出力に必要な量の現像剤薄層を形成する。その後、現像剤は感光体２との対向部まで搬送される。そして、感光体２、現像スリーブ５２間のバイアス差により、現像スリーブ５２上の現像剤は感光体上に現像される。ここで図５は、現像領域で現像スリーブ５２上の現像剤が磁気穂（磁気ブラシとも言う）を形成し、現像剤のトナーにより感光体上の潜像が現像される様子を示している。

現像スリーブ５２としては、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体が用いられ、円筒形の該現像スリーブ５２が不図示の回転駆動機構によってマグネットロール５３の周りを回転（図４の例では反時計回りの向きに回転）されるようになっている。

マグネットロール５３は、材料としてＳｒフェライトまたはＢａフェライトの磁性粉に、６ＰＡもしくは１２ＰＡ等のＰＡ（ポリアミド）系材料、ＥＥＡ（エチレン・エチル共重合体）またはＥＶＡ（エチレン・ビニル共重合体）等のエチレン系化合物、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の塩素系材料、ＮＢＲ等のゴム材料の高分子化合物を混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることが多い。また、マグネット成型体は、現像ローラ５１の軸方向に延びる棒状のブロックであり、幅が狭く且つ高い磁気特性を得るために、Ｂｒ＞０．５Ｔ（テスラ）の材料を用いることが望ましく、多くはＮｅ系（Ｎｅ・Ｆｅ・Ｂ等）又はＳｍ系（Ｓｍ・Ｃｏ、Ｓｍ・Ｆｅ・Ｎ等）の希土類マグネットもしくはこれらのマグネット粉を上記と同様の高分子化合物と混合したプラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることができる。

現像スリーブ５２の回転により、現像剤は該現像スリーブ５２上に担持されて該現像スリーブ５２と共に搬送される。この搬送過程で各磁力分布中を現像剤が通過するとき、磁性キャリアが穂状に集合した磁気穂（磁気ブラシ）が現像スリーブ５２上の現像剤層から立ち上がり、そして該磁気穂が寝るという現象がある。ここで、磁気穂は磁力分布における法線方向磁力線に沿うように形成される。

以下に、本発明の本質的な作用である現像剤への高エネルギー粒子線の照射機構について述べる。本実施例においては、高エネルギー粒子線照射手段として、高エネルギー粒子線源５７を使用している。図５に示すように、高エネルギー粒子線源５７は現像領域直前で磁気穂が立ち上がるときに、現像スリーブ５２と感光体２の間に、現像剤５８にビームが照射できるような位置に設置される。具体的な部材間の距離関係は、高エネルギー粒子線（以下、ビームと言う）の種類とエネルギー、すなわち、現像剤表面に実質的に届くビーム強度、及び、それに対する現像効率向上の効果によって決定される。なお、高エネルギー粒子線源５７としては、例えば、熱電子銃や電界電子放出素子、ＵＶレーザー、Ｘ線管等を用いることができる。

次に現像剤へ高エネルギー粒子線を照射する効果について述べる。高エネルギー粒子線源５７は、画像形成中、常に作動しており、現像スリーブ５２上の現像剤５８が現像領域に搬送されると、現像剤表面にビームが照射される。ビームが現像剤５８に照射されると、キャリア表面上のトナーが持つ電荷が変化することにより、トナー、キャリア間の付着力が低減する。具体的には、下記のような作用が進行する。

例えば、負帯電性のトナーを使用した場合を考える。現像剤に、二次電子放出効率が１以下の電子線を照射すると、図７に示すように、トナーがマイナスに帯電させられ、トナー間のクーロン反発力が増加する。その結果、マイナス帯電させられたトナーが移動する。通常、現像剤が帯電しているときは、トナーはキャリアのカウンターチャージの上に位置するが、電子線を照射した作用によりトナーがカウンターチャージ上から外れた位置に移動すれば、トナー、キャリア間の付着力は低減して、感光体２への現像効率が増加する。このように、トナー、キャリア間の付着力が低減した状態で、現像剤は現像領域に侵入するため、従来の現像装置よりも電界によるキャリアからのトナーの剥れが進行し易く、高い現像効率を得ることができる。

また、図８に示すように、現像剤に、二次電子放出効率が１以上の電子線を照射し、トナー表面をプラスに帯電させても、トナー、キャリア間付着力を低減させ、現像効率向上の効果を得られる。すなわち、トナー表面が局所的にプラス帯電させられるため、トナー間のクーロン反発力が働き、トナーはカウンターチャージ上から、外れた位置に移動する。その結果、トナー、キャリア間の付着力を低減させることができる。

このように、いずれの極性側に帯電させても、トナー、キャリア間の付着力を低減させることは可能である。ただし、トナー飛散、地汚れという観点からは、本来の摩擦帯電の帯電極性側に、高エネルギー粒子線で更に帯電させる方が好ましい。例えば、負帯電性のトナーを使用した場合は、二次電子放出効率が１以下の電子線を照射することにより、現像剤のトナー表面にマイナス電荷を与えることが好ましい。

高エネルギー粒子線は、トナーだけではなく、キャリアも帯電させるが、これもトナー、キャリア間付着力を低減させる作用を持つ。すなわち、図９に示すように、キャリア上のトナーが存在しない領域では、ビームがトナーに遮蔽されないために、キャリア表面にビームが照射される。このことにより、キャリア表面もマイナスの電荷を局所的に与えられる、この電荷はトナーとクーロン反発力、もしくは、クーロン引力を作用させる。いずれに場合においても、キャリア上のトナーを、カウンターチャージ存在位置より、ずらす方向へ力を作用させるため、トナー、キャリア間付着力を低減させることができる。

ここで、現像剤５８への加振機構は現像領域内、もしくは現像領域近傍に設置されることが重要である。すなわち、ビーム照射によるトナー、キャリア間の付着力低減効果は、現像領域内、もしくは現像領域直前においてのみ発生すべきであり、現像スリーブ５２上の全ての現像剤にこの効果が発生してはならない。何故なら、例えば、現像剤が通過した後に、現像剤にビームを照射したとすると、トナーがキャリアから離脱し易くなる一方で、感光体上の潜像へトナーを導く電界がトナーに作用しない。そのため、トナー飛散、地汚れ等の不具合が発生することになる。

本発明の効果は、現像効率を高めることによる画質向上だけに留まらない。現像効率が高くなるということは、現像領域を単位時間あたりに通過するトナー量を少なくできるということであり、現像スリーブ５２の線速を低下させることができる、ということである。よって、現像領域を通過しつつも、現像されなかたトナーが層規制部材５４を繰り返し、通過することが少なくなる。層規制部材５４の領域が現像剤へ最も大きな負荷を与える個所であるため、現像スリーブ５２の線速を低下させることができると現像剤寿命を延ばすことも可能になる。

本発明においては、高エネルギー粒子線源５７の配置可能である位置は、主には、図４、図６、図１０、図１１の４通りである（図６、図１０、図１１の現像装置の基本的な構成は同じであり、高エネルギー粒子線源５７や層規制部材５４の配置位置、現像スリーブの回転方向などが異なる）。具体的には、現像領域に対して、現像スリーブ回転方向の上流側か、下流側か、もしくは、重力方向で、現像領域に対して、上方か下方かの、いずれかである。ここで、注意すべきは、本発明の副作用として、トナー飛散や地汚れという不具合を起こることである。

すなわち、現像領域の下流側から、高エネルギー粒子線を照射した場合、現像領域中の現像剤だけでなく、現像領域を外れて、かつ、下流側領域の現像剤にも高エネルギー粒子線を照射してしまう。すなわち、現像領域外での、トナー、キャリア間付着力の低減が起こり、トナー飛散が起こり易くなる。

このことに対しては、現像領域の上流側から、高エネルギー粒子線を照射することにより、現像領域の下流側に外れた現像剤のトナー、キャリア間付着力を低減することは起こりにくくなる（図４、図１１の例）。すなわち、現像領域上流側の現像剤のトナー、キャリア間付着力を低減することにより、現像領域上流側に外れたトナーが、キャリアから離脱したとしても、現像ローラ５１の回転により発生する気流で、離脱したトナーが現像領域内に運ばれるので、トナー飛散は発生しにくくなる。

また、現像領域に対して、重力方向上方側に高エネルギー粒子線源を配置することも有効である。現像領域外で、トナー、キャリア間付着力が低減し、トナーがキャリアから離脱しても、重力の影響でトナーは下方に（現像領域側に）落ちてくるため、トナー飛散、地汚れが起こりにくい（図４、図１０の例）。

また、レイアウト上の問題を優先し、レイアウト上の問題で、高エネルギー粒子線源５７を回転方向上流側や、重力方向の上方側に設置できない場合は、図６のような構成を選択することも有効である。

［実施例２］
本発明において注意すべきことは、高エネルギー粒子線源５７から照射されるビームが、感光体上の潜像を乱さないようにすることである。そのために、図１２に示すように、感光体２の近傍、かつ現像領域の手前側に、ビームの遮蔽手段、例えば遮蔽板５９を配置することが有効である。このことにより、現像剤５８に照射したビームが散乱して、感光体２上に届くことが起こりにくくなる。

［実施例３］
本発明に係る現像方法及び装置では、現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを使用することもできる。その場合にも、本発明の高エネルギー粒子線源５７を適用し、トナー、キャリア間の付着力を低減させることにより、交流電圧の振幅を抑えることができ、交流電圧によるトナー像の乱れを抑えることができる。

［実施例４］
本発明は、現像剤の経時使用による変化や温・湿度環境による変化と対応して、高エネルギー粒子線源５７のビームのエネルギーを制御すると、より効果的である。トナーの経時劣化には、幾つかのパターンがあるが、最も支配的であるのは、トナーの流動性を制御する外添剤の剥れと埋没である。外添剤が剥れたり、埋没したりすると、トナー、キャリア間の付着力が増加し、現像効率が低下することが知られている。その結果、画像濃度が低下する等の不具合が発生する。

また、温・湿度環境に関しては、湿度が付着力に影響を及ぼし、特に高湿度条件において、付着力が上昇し、現像しにくくなることが知られている。
従来の画像濃度制御方法としては、感光体上に基準パターンを作り、その基準パターンの濃度を光学センサ等で検知し、このパターンの濃度が一定になるようにトナーを補給するという技術がある。このようなパターン濃度を一定に制御する制御方法においても、次のような問題がある。具体的には、トナーを十分に帯電しきれなくなって、現像装置からトナーが吹き出して機械内を汚し故障を招くことがある。

本発明は、このような課題に対しても極めて有効である。何故なら、現像剤中のトナー濃度を増加させることなく、画像濃度を増加させることができるため、トナー濃度の増加による、トナーの帯電不良を引き起こすことがない。
具体的には、現像装置の近傍に配置された発光素子と受光素子により構成されたフォトセンサにより、基準パターンの濃度を測定する。そして、前述のＣＰＵを有する制御装置にこの情報を入力して、高エネルギー粒子線源５７のビーム強度を制御する。そして、画像濃度を上げるためには、トナー、キャリア間の付着力を低減させるために、ビーム強度を増加させればよい。

以上、実施例に基づいて説明したように、本発明の現像方法及び装置では、現像剤のトナーで像担持体上の潜像を現像する現像領域もしくは現像領域近傍において現像剤の帯電状態を変化させる高エネルギー粒子線を照射することにより、帯電した現像剤に電荷を付与することができ、キャリア上でトナーが移動する。このトナーの移動により、トナー、キャリア間の付着力を低減し、現像効率を向上させることができる。
また、現像効率が向上することにより、現像剤担持体の線速を抑えることができるため、現像剤の劣化を低減することができる。したがって、現像剤の経時劣化も抑制でき、長期間、画質を維持することができる

さらに本発明では、現像領域の上流側から、高エネルギー粒子線を照射することにより、現像領域の下流側に外れた現像剤のトナー、キャリア間付着力を低減することは起こらない。
また、現像領域上流側の現像剤のトナー、キャリア間付着力を低減することにより、現像領域上流側に外れたトナーが、キャリアから離脱したとしても、現像剤担持体の回転により発生する気流で、離脱したトナーが現像領域内に運ばれるので、トナー飛散は発生しにくくなる。

さらに本発明では、現像領域外で、トナー、キャリア間付着力が低減し、トナーがキャリアから離脱しても、重力の影響でトナーは下方に（現像領域側に）落ちてくるため、トナー飛散、地汚れが起こりにくい。
また、本来の帯電極性側に、トナーに電荷を付与するので、キャリアから離脱した後に、電界により像担持体側へ引き寄せられ易く、トナー飛散、地汚れが起こりにくい。

さらに本発明では、遮蔽手段を像担持体の近傍に設けて、散乱粒子線をカットすることにより、像担持体上の静電潜像を乱すことなく、現像効率を向上させることができる。
また、経時で現像剤が劣化することにより、現像効率が低下するが、本発明では、経時で現像剤が劣化するにしたがい、ビームの照射量を増加させて、トナーキャリア間の付着力低減効果を大きくする。このとき、画像濃度を基に照射量を制御するため、より直接的に現像効率の制御を行うことができる。

以上のように、本発明では、高い現像能力を持ち、かつ、画像乱れや経時での地汚れ、トナー飛散といった不具合を発生させることのない現像方法及び現像装置を実現することができる。そして本発明では、その現像方法を用いて良好な画像形成を行うことができる画像形成方法を実現することができ、さらには、前記現像装置を備えて良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を実現することができる。そして本発明では、特に図２や図３に示すような多色またはフルカラー画像を形成する画像形成装置において、高画質な画像を形成するのに有効である。

本発明を適用する画像形成装置の一例を示すモノクロ画像形成装置の概略構成図である。 本発明を適用する画像形成装置の別の例を示すタンデム型のフルカラー画像形成装置の概略構成図である。 本発明を適用する画像形成装置のさらに別の例を示すリボルバタイプのフルカラー画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施例を示す現像装置の概略断面図である。 図４の現像装置による現像方法の説明図である。 本発明の別の実施例を示す現像装置の概略断面図である。 本発明の現像方法におけるビーム照射の作用の一例を示す説明図である。 本発明の現像方法におけるビーム照射の作用の別の例を示す説明図である。 本発明の現像方法におけるビーム照射の作用の別の例を示す説明図である。 本発明の別の実施例を示す現像装置の概略断面図である。 本発明の別の実施例を示す現像装置の概略断面図である。 本発明の別の実施例を示す図であって、感光体の近傍で、かつ現像領域の手前側にビーム遮蔽手段を設けた例を示す図である。

符号の説明

１：画像形成装置
１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｋ：画像形成部
２：感光体（像担持体）
３：帯電部
４：書込部
５：現像部（現像装置）
５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ、５Ｋ：現像装置
６，１６：紙転写部
７：感光体クリーニング部
８：感光体除電部
９：定着部
１０：給紙カセット
１１：給紙ローラ
１２：分離ローラ対
１３：搬送ローラ
１４：レジストローラ対
１５：中間転写部
１５ａ：中間転写ベルト（中間転写体）
５０：現像ケース
５１：現像ローラ（現像剤担持体）
５２：現像スリーブ
５３：マグネットロール
５４：層規制部材
５５，５６：現像剤攪拌部材
５７：高エネルギー粒子線源（高エネルギー粒子線照射手段）
５８：現像剤
５９：遮蔽板（遮蔽手段）

Claims (22)

1. 静電潜像が形成される像担持体に対して近接又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持された現像剤担持体を用い、該現像剤担持体の周面に前記静電潜像を可視化する現像剤を担持して搬送し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアスを印加して形成される電界内で前記像担持体上の潜像を前記現像剤のトナーで現像して可視像を形成する現像方法において、
   前記現像剤のトナーで前記像担持体上の潜像を現像する現像領域もしくは現像領域近傍において前記現像剤の帯電状態を変化させる高エネルギー粒子線を照射することを特徴とする現像方法。
2. 請求項１記載の現像方法において、
   前記高エネルギー粒子線は、前記現像領域もしくは現像領域近傍で、かつ前記現像剤担持体の回転方向上流側に照射することを特徴とする現像方法。
3. 請求項２記載の現像方法において、
   前記高エネルギー粒子線は、前記現像領域に対して重力方向上方側から照射することを特徴とする現像方法。
4. 請求項３記載の現像方法において、
   前記現像剤担持体の周面に担持された現像剤の量又は層厚を規制する現像剤規制部材を、前記現像剤担持体に対して、重力方向上方側に設けたことを特徴とする現像方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像方法において、
   前記高エネルギー粒子線がトナーの帯電極性と同極性側に現像剤を帯電させることを特徴とする現像方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像方法において、
   前記高エネルギー粒子線が前記像担持体に届かないように遮蔽する手段を設けることを特徴とする現像方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像方法において、
   照射する高エネルギー粒子線の照射量を経時で変化させることを特徴とする現像方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像方法において、
   照射する高エネルギー粒子線の照射量を前記像担持体上の画像濃度を基に変化させることを特徴とする現像方法。
9. 像担持体上に静電潜像を形成し、該像担持体上の静電潜像を現像手段で現像して可視像を形成する画像形成方法において、
   前記現像手段による静電潜像の現像に、請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像方法を用いることを特徴とする画像形成方法。
10. 請求項９記載の画像形成方法において、
    前記像担持体と前記現像手段を有する画像形成部を複数用い、各画像形成部で前記像担持体上に色の異なる画像を形成し、各像担持体に形成した画像を直接又は中間転写体を介して記録媒体に重ね合わせて転写し、多色又はフルカラー画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
11. 請求項９記載の画像形成方法において、
    １つの像担持体と、現像色が異なる複数の現像手段と、中間転写体を用い、前記像担持体上に形成された静電潜像を１つの現像手段で現像して可視像を形成し、該可視像を中間転写体に転写するという工程を、前記複数の現像手段によって順次行い、前記中間転写体上で各色の可視像を重ね合わせて多色又はフルカラー画像を形成した後、該画像を記録媒体に転写して多色又はフルカラー画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
12. 静電潜像が形成される像担持体に対して近接又は接触して設けられ、周面が周回可能に支持された現像剤担持体を備え、該現像剤担持体の周面に前記静電潜像を可視化する現像剤を担持して搬送し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアスを印加して形成される電界内で前記像担持体上の潜像を前記現像剤のトナーで現像して可視像を形成する現像装置において、
    前記現像剤のトナーで前記像担持体上の潜像を現像する現像領域もしくは現像領域近傍において前記現像剤の帯電状態を変化させる高エネルギー粒子線を照射する高エネルギー粒子線照射手段を備えることを特徴とする現像装置。
13. 請求項１２記載の現像装置において、
    前記高エネルギー粒子線照射手段は、前記現像剤担持体の回転方向上流側に位置することを特徴とする現像装置。
14. 請求項１３記載の現像装置において、
    前記高エネルギー粒子線照射手段は、前記現像領域に対して重力方向上方側に位置することを特徴とする現像装置。
15. 請求項１４記載の現像装置において、
    前記現像剤担持体の周面に担持された現像剤の量又は層厚を規制する現像剤規制部材を有し、該現像剤規制部材を、前記現像剤担持体に対して、重力方向上方側に設けたことを特徴とする現像装置。
16. 請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の現像装置において、
    前記高エネルギー粒子線照射手段によって照射される高エネルギー粒子線が、トナーの帯電極性と同極性側に現像剤を帯電させることを特徴とする現像装置。
17. 請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の現像装置において、
    前記高エネルギー粒子線照射手段によって照射される高エネルギー粒子線が、前記像担持体に届かないように遮蔽する遮蔽手段を設置することを特徴とする現像装置。
18. 請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の現像装置において、
    照射する高エネルギー粒子線の照射量を経時で変化させることを特徴とする現像装置。
19. 請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の現像装置において、
    照射する高エネルギー粒子線の照射量を、前記像担持体上の画像濃度を基に変化させることを特徴とする現像装置。
20. 像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する手段と、該像担持体上の静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段とを有する画像形成装置において、
    前記現像手段として、請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
21. 請求項２０記載の画像形成装置において、
    前記像担持体と前記現像装置を有する画像形成部を複数備え、各画像形成部で前記像担持体上に色の異なる画像を形成し、各像担持体に形成した画像を直接又は中間転写体を介して記録媒体に重ね合わせて転写し、多色又はフルカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
22. 請求項２０記載の画像形成装置において、
    １つの像担持体と、現像色が異なる複数の現像装置と、中間転写体を備え、前記像担持体上に形成された静電潜像を１つの現像装置で現像して可視像を形成し、該可視像を前記中間転写体に転写するという工程を、前記複数の現像装置によって順次行い、前記中間転写体上で各色の可視像を重ね合わせて多色又はフルカラー画像を形成した後、該画像を記録媒体に転写して多色又はフルカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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