JP2008076430A - トナーホッピング装置、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー搬送基板１の端部における粉体の蓄積や、地汚れの発生を抑えることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】所定方向に並ぶ複数の搬送電極１ｂからなる電極列を具備するトナー搬送基板１と、電極列における互いに隣り合う搬送電極１ｂに対して互いに位相ずれしたパルス電圧を出力する搬送電源回路５とを有し、複数の搬送電極１ｂにパルス電圧が印加されることで形成される電界によって基板面上でホッピングさせたトナーを現像前領域Ａｒ１から現像領域Ａｒ２に向けて搬送し、現像領域Ａｒ２でホッピングしたトナーを感光体２５上の潜像に付着させて現像を行う画像形成装置において、搬送電源回路５として、上記パルス電圧の供給開始から所定時間が到来するまでの期間である第１期と、所定時間が経過した後の期間である第２期とで、パルス電圧の出力条件を異ならせるもの、を用いた。
【選択図】図３

Description

本発明は、所定方向に並ぶ複数の電極を具備する電極列搭載部材の表面上でトナーをホッピングさせるトナーホッピング装置に関するものである。また、電極列搭載部材の表面上でホッピングさせたトナーによって潜像担持体上の潜像を現像する現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載の画像形成装置のように、電極列搭載部材としてのトナー搬送部材の表面上でホッピングさせたトナーにより、潜像担持体上の潜像を現像するものも知られている。この画像形成装置は、所定方向に並ぶ複数の搬送電極を具備するトナー搬送基板を有しており、互いに隣り合う搬送電極に対して互いに位相ずれしたパルス電圧を印加することで、トナー搬送基板の表面上に進行電界を形成する。そして、トナー供給手段によってトナー搬送基板上に供給したトナーを、進行電界によって基板表面上でホッピングさせながら搬送電極の並び方向に搬送して、潜像担持体に対向する現像領域に送る。現像領域でホッピングしたトナーに対しては、潜像担持体の地肌部との対向位置で地肌部側からトナー搬送基板側に向かう静電気力を作用させる。これに対し、潜像担持体の潜像との対向位置においては、トナー搬送基板側から潜像側に向かう静電気力を作用させて、トナーを潜像に付着させる。これにより、潜像担持体上の潜像を現像する。

特開２００２−３４１６５６号公報

かかる構成の画像形成装置においては、トナー搬送基板の端部（トナー搬送方向と直交する基板面方向における端部）に多量のトナーを蓄積させてしまったり、地汚れを引き起こしたりするという問題を発生させ易かった。地汚れとは、潜像担持体の地肌部にトナーを付着させてしまう現象である。

そこで、本発明者らは、かかる問題を引き起こす原因について鋭意研究を行ったところ、次のようなことを見出した。即ち、トナー搬送基板上で静止しているトナーと基板面との間には、ファンデルワールス力、水分を介した吸着力、基板面に残留したトナー添加剤等の異物を介した吸着力などによる付着力が発生する。プリント動作の終了に伴ってトナー搬送基板上でのトナー搬送を停止した後、トナーをそのまま放置すると、この付着力が時間経過とともに徐々に増加していく。更には、トナーの帯電量が時間経過とともに徐々に減少していく。これらの結果、プリント動作の開始を長時間待機したり、長時間電源がＯＦＦされたりした後に、プリント動作を開始した際には、トナーのホッピング方向を上述の進行電界によって良好にコントロールすることが困難になる。そして、トナー搬送基板の端部付近において、ホッピング方向の定まらないトナーを搬送電極の無い基板端部領域に向けてホッピングさせてしまうと、進行電界が殆ど形成されない基板端部領域にトナーを留めてしまう。これにより、トナー搬送基板の端部にトナーを蓄積させていることがわかった。また、現像領域でホッピングした帯電不良のトナーを潜像担持体の地肌部の近傍からトナー搬送基板に向けて良好に引き寄せることが困難になって、地汚れを引き起こしていることもわかった。

次に、本発明者らは、帯電不良のトナーを用いて、進行電界の強度と、地汚れやトナー搬送基板端部でのトナーの蓄積との関係について調べてみた。すると、進行電界の強度を小さくするほど、地汚れや基板端部でのトナーの蓄積を低減し得ることがわかった。

そこで、次に、トナーをトナー搬送基板上で長時間放置した後、トナーの蓄積や地汚れを許容範囲まで低減し得る比較的小さな強度の進行電界を形成してトナーの搬送を開始した。そして、テスト画像を現像してみた。すると、トナー搬送基板上のトナーのうち、一部のトナーしかホッピングさせることができずに、現像濃度不良を引き起こしてしまった。比較的小さな強度の進行電界では、トナー搬送基板に対して比較的強い付着力で付着している帯電不良のトナー粒子を基板面から離脱させることができなかったからである。

なお、本発明者らは、フレア現像という新規な現像を行う画像形成装置を開発中である。このフレア現像では、電極列搭載部材上でホッピングさせたトナー粒子を電極列における互いに隣り合う電極の間で往復移動させる。そして、このように往復移動するトナーを、回転駆動などによる電極列搭載部材の表面移動によって現像領域まで搬送する。かかるフレア現像においても、同様にして、トナーの蓄積、汚れ、現像濃度不足などを起こしてしまうおそれがある。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極列搭載部材の端部におけるトナーの蓄積や、地汚れの発生を抑えつつ、トナーのホッピング不良による現像濃度不足をも抑えることができるトナーホッピング装置、現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、所定方向に並ぶ複数の電極からなる電極列を具備する電極列搭載部材と、該電極列における互いに隣り合う電極に対して互いに位相ずれしたパルス電圧を印加する電圧印加手段とを有し、該複数の電極に該パルス電圧が印加されることで形成される電界により、該電極列搭載部材の表面上のトナーにおける個々のトナー粒子をホッピングさせるトナーホッピング装置において、上記電圧印加手段として、上記パルス電圧の供給開始から所定時間が到来するまでの期間である第１期と、該所定時間が経過した後の期間である第２期とで、該パルス電圧の印加条件を異ならせるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、所定方向に並ぶ複数の電極からなる電極列を具備する電極列搭載部材の表面上のトナーにおける個々のトナー粒子をホッピングさせるトナーホッピング装置と、該電極列における互いに隣り合う電極に対して互いに位相ずれしたパルス電圧を印加する電圧印加手段とを有し、該電極列搭載部材の表面上でホッピングさせたトナー粒子を、潜像担持体に担持される潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記トナーホッピング装置として、請求項１のトナーホッピング装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を一様帯電せしめる帯電手段と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを備える画像形成装置における、少なくとも、該現像手段と、該潜像担持体又は帯電手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、上記現像手段として、請求項２の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、プロセスユニットを用いて潜像担持体上にトナー像を形成する画像形成装置において、上記プロセスユニットとして、請求項３のプロセスユニットを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、所定方向に並ぶ複数の電極からなる電極列を具備する電極列搭載部材の表面上でホッピングさせたトナー粒子を該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像手段と、該電極列における互いに隣り合う電極に対して互いに位相ずれしたパルス電圧を印加する電圧印加手段とを有し、該複数の電極に該パルス電圧が印加することで形成した電界により、該電極列搭載部材の表面上でトナー粒子をホッピングさせる画像形成装置において、上記電圧印加手段として、上記パルス電圧の供給開始から所定時間が到来するまでの期間である第１期と、該所定時間が経過した後の期間である第２期とで、該パルス電圧の印加条件を異ならせるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記電圧印加手段として、上記印加条件である上記パルス電圧の振幅を上記第１期にて上記第２期よりも大きくするもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項５又は６の画像形成装置であって、上記電圧印加手段として、上記潜像担持体の地肌部電位と、上記パルス電圧の単位時間あたりにおける平均電位との差である非現像ポテンシャルを、上記第１期にて上記第２期よりも大きくするもの、を用いたことを特徴とするものである。

本発明者らは、後述する実験により、トナー搬送基板上で静止している帯電不良のトナーのホッピングを強度の比較的大きな進行電界によって開始させてしまえば、その後に進行電界の強度を弱めても、トナーのホッピングを良好に継続させ得ることを見出した。ホッピングを開始したトナーには、基板面との付着力が働かなくなるからである。そこで、これらの発明においては、電極に対するパルス電圧の供給開始から所定時間が到来するまでの第１期と、その後の第２期とで、パルス電圧の印加条件を異ならせることにより、第１期には強度の比較的大きな電界を形成してトナーのホッピングを確実に開始させる一方で、第２期には電界の強度を弱めて電極列搭載部材の端部におけるトナーの蓄積や、地汚れの発生を抑える。これにより、電極列搭載部材の端部におけるトナーの蓄積や、地汚れの発生を抑えつつ、トナーのホッピング不良による現像濃度不足をも抑えることができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式によって画像を形成するプリンタの一実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図において、潜像担持体としてのドラム状の感光体２５（例えば、有機感光体：ＯＰＣ）は、図中時計回り方向に回転駆動される。

操作者がコンタクトガラス５０に図示しない原稿を載置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源２５及びミラー５２を具備する第１走査光学系５３と、ミラー５４，５５を具備する第２走査光学系５６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。

走査された原稿画像がレンズ５７の後方に配設された画像読み取り素子５８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー５９で反射した後、ミラー６０を介して感光体２５を走査する。この走査に先立って、感光体２５は帯電装置６１によって一様に帯電せしめられており、レーザー光による走査により、感光体２５の表面に静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像装置３０によってトナーが付着せしめられてトナー像に現像された後、感光体２５の回転に伴って、転写チャージャー６６との対向領域である転写領域に搬送される。この転写領域には、感光体２５上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ６４を具備する第１給紙部６２、又は第２給紙コロ６５を具備する第２給紙部６３から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体２５上のトナー像は、転写チャージャー６６のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６７のコロナ放電によって感光体２５表面から分離された後、搬送ベルト６８によって定着ローラ対６９に向けて搬送される。そして、定着ローラ対６９の２つのローラの当接によって形成された定着ニップ内に進入して、トナー像が定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７０に向けて排紙される。

転写領域を通過した感光体２５表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置７１によって感光体２５表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体２５表面は、除電ランプ７２によって除電されて次の潜像形成に備えられる。

図２は、本プリンタの現像装置３０を感光体２５とともに示す拡大構成図である。同図の現像装置３０は、ケーシング３１内に、トナーと磁性粒子とを含有する図示しない混合剤を収容する収容部を有している。また、収容部から供給されるトナーを受け取って感光体２５との対向領域である現像領域まで搬送するための筒状のトナー搬送基板１を収容するトナー搬送部３３も有している。

上述の収容部は、第１収容部３２ａと第２収容部３２ｂと第３収容部３２ｃとに分かれており、第１収容部３２ａと第２収容部３２ｂとは仕切壁３１ａによって区切られている。第１収容部３２ａ内には、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら、混合剤を図紙面に直交する方向の手前側から奥側に向けて搬送する第１搬送スクリュウ３４が配設されている。また、第２収容部３２ａ内には、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら混合剤を同方向の奥側から手前側に向けて搬送する第２搬送スクリュウ３５が配設されている。また、第３収容部３２ｃ内には、供給ロール３６が配設されている。

第１収容部３２ａ内において、第１搬送スクリュウ３４の回転に伴って図中手前側から奥側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁３１ａに設けられた図示しない連通口を通って第２収容部３２ｂ内に進入する。そして、第２搬送スクリュウ３４の回転に伴って、今度は図中奥側から手前側に向けて搬送される。

第３収容部３２ｃ内に配設された供給ロール３６は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる供給スリーブ３６ａと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラ３６ｂとを有している。そして、マグネットローラ３６ｂは、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶ６つの磁極を具備している。

第２収容部３２ｂ内において第２搬送スクリュウ３４の回転に伴って図中奥側から手前側に搬送される混合剤の一部は、マグネットローラ３６ｂの発する磁力によって供給スリーブ３６ａの表面に吸着される。そして、混合剤担持体たる回転する供給スリーブ３６ａに汲み上げられて第３収容部３２ｃ内に進入する。その後、供給スリーブ３６ａに連れ回りながら、ドクターグレード３７との対向位置でスリーブ上での層厚が規制された後、トナー搬送部３３内における筒状のトナー搬送基板１との対向位置に至る。

供給ロール３６には、ロール電源回路３８によってロールバイアスが印加されている。供給スリーブ３６ａに連れ回りながらトナー搬送基板１との対向位置に進入した混合剤中のトナーは、このロールバイアスと、トナー搬送基板１の搬送電極に印加されるパルス電圧の平均電位との電位差により、混合剤から離脱してトナー搬送基板１上に転移する。この転移により、トナー搬送基板１の被供給領域にトナーが供給される。なお、トナー搬送基板１の搬送電極に印加されるパルス電圧については、後述する。

トナー搬送基板１の被供給領域に供給された粉体としてのトナーは、後述する進行電界の作用によってトナー搬送基板１の曲面に沿ってホッピングしながら、相対的に図中反時計回り方向に搬送される。そして、感光体２５と対向する現像領域に進入して、その一部が現像に寄与する。現像に寄与しなかったトナーは、トナー搬送基板１の曲面に沿ったホッピングを更に続けて、やがて供給スリーブ３６ａ上に回収される。なお、トナーをホッピングによってトナー搬送基板１の曲面上を図中反時計回り方向に搬送する例について説明したが、逆回りに搬送してもよい。また、周面を有さない扁平状のトナー搬送基板１を用いて、基板の一端側から他端側に向けてトナーを搬送してもよい。

第３収容部３２ｃの供給スリーブ３６ａ上において、トナー搬送基板１にトナーを供給した混合剤は、スリーブの回転に伴ってトナー搬送基板１との対向位置を通過した後、第２収容部３２ｂとの対向位置に戻ってくる。そして、スリーブ表面から離脱して第２収容部３２ｂに戻る。更に、第２搬送スクリュウ３５の回転に伴って図紙面に直交する方向の手前側端部付近まで搬送された後、仕切壁３１ａに設けられた図示しない連通口を通って第１収容部３２ａ内に戻る。

第１収容部３２ａ内に戻った混合剤は、第１搬送スクリュウ３４の回転に伴って図中手前側から奥側に搬送される過程で、ケーシング３１の底面に固定された透磁率センサ等からなるトナー濃度センサ４０によってトナー濃度が検知される。この検知結果は、図示しないトナー濃度制御部に送られる。トナー濃度制御部は、トナー濃度センサ４０による検知結果が所定の閾値以下であると、図示しないトナー補給装置を所定時間だけ駆動する。これにより、ケーシング３１のトナー補給口３１ｂを通して第１収容部３２ａ内にトナーが補給され、トナー濃度の回復を図る。

第１収容部３２ａ内に補給されたトナーは、第１搬送スクリュウ３４や第２搬送スクリュウ３５によって磁性粒子と撹拌混合されながら搬送されたり、供給スリーブ３６ａ上でドクターブレード３７による混合剤層厚規制で加圧されたりすることで、十分に摩擦帯電せしめられる。そして、この状態でトナー搬送基板１の現像前搬送領域に供給される。

供給スリーブ３６ａの回転駆動系、ロール電源回路３８からの出力のオンオフ、及び後述する搬送電源回路５からの出力のオンオフは、制御プログラムを記憶している図示しない制御部によって制御される。この制御部は、演算手段たるＣＰＵ（Central Processing Unit）、データ記憶手段たるＲＯＭ（Read Only Memory）、データ記憶手段たるＲＡＭ（Random Access Memory）等を有しており、各種駆動系のオンオフや、バイアス印加のオンオフを制御するのである。

図３は、トナー搬送基板１を感光体２５とともに示す拡大構成図である。なお、同図においては、便宜上、トナー搬送基板１を扁平板状に示しているが、実際には、トナー搬送基板１は先に図２に示したように筒状の形状になっている。

図３において、トナー搬送基板１は、基体たる絶縁性の支持基板１ａと、これの表面に所定のピッチで配設された複数の搬送電極１ｂからなる電極列と、支持基板１ａの非電極形成面や搬送電極１ｂを覆う無機又は有機の絶縁性材料からなる表面層１ｃとを有している。電極列は、互いに並び順が連続するｎ個の搬送電極１ｂの組が繰り返し配設されたものである。以下、Ａ相搬送電極、Ｂ相搬送電極、Ｃ相搬送電極という３個の搬送電極の組が繰り返し配設された電極列を採用した例について説明するが、４個以上の搬送電極の組の繰り返しを採用してもよい。

支持基板１ａとしては、ガラス、樹脂、セラミックス等の絶縁性材料からなる基板、ステンレス等の導電性材料からなる基層の表面にＳｉＯ_２等の絶縁膜を成膜した基板、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板等を採用することが可能である。

複数の搬送電極１ｂは、それぞれ、支持基板１ａの表面上に、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料が０．１〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］で成膜されたものを、フォトリソグラフィー等の技術によって所要の電極形状にパターン化したものである。これらの搬送電極１ｂのトナー搬送方向（電極並び方向）における長さ（電極幅）については、トナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下とすることが望ましい。また、搬送電極１ｂのトナー搬送方向の配設ピッチについては、粒子の平均粒径の１倍以上２０倍以下とすることが望ましい。

表面層１ｃとしては、例えばＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５等の材料からなる、厚さ０．５〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜３［μｍ］のものを例示することができる。

それぞれの搬送電極１ｂに対しては、トナー搬送基板１上に進行電界を形成するための互いに位相ずれしたｎ相（本例では３相）の繰り返しのパルス電圧がパルス電圧印加手段たる搬送電源回路５によって印加される。具体的には、感光体２５との対向領域で且つ感光体２５に比較的近い領域である現像領域Ａｒ２においては、Ａ相搬送電極、Ｂ相搬送電極、Ｃ相搬送電極に対して、互いに位相ずれした繰り返しパルス電圧であるＶａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２が印加される。この印加のために、搬送電源回路５におけるＶａ２を出力するための端子Ｓａ２は、導通線や基板内に形成された図示しないリード電極により、現像領域Ａｒ２における各Ａ相搬送電極に接続されている。また、搬送電源回路５におけるＶｂ２を出力するための端子Ｓｂ２は、導通線や基板内に形成された図示しないリード電極により、現像領域Ａｒ２における各Ｂ相搬送電極に接続されている。また、搬送電源回路５におけるＶｃ２を出力するための端子Ｓｃ２は、導通線や基板内に形成された図示しないリード電極により、現像領域Ａｒ２における各Ｃ相搬送電極に接続されている。

これに対し、現像領域Ａｒ２とは異なる領域においては、Ａ相搬送電極、Ｂ相搬送電極、Ｃ相搬送電極に対して、互いに位相ずれした繰り返しパルス電圧であるＶａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１が印加される。この印加のために、搬送電源回路５におけるＶａ１を出力するための端子Ｓａ１は、導通線や基板内に形成された図示しないリード電極により、現像領域Ａｒ２における各Ａ相搬送電極に接続されている。また、搬送電源回路５におけるＶｂ１を出力するための端子Ｓｂ１は、導通線や基板内に形成された図示しないリード電極により、現像領域Ａｒ２とは異なる領域における各Ｂ相搬送電極に接続されている。また、搬送電源回路５におけるＶｃ１を出力するための端子Ｓｃ１は、導通線や基板内に形成された図示しないリード電極により、現像領域Ａｒ２とは異なる領域における各Ｃ相搬送電極に接続されている。

現像領域Ａｒ２よりもトナー搬送方向上流側の基板領域は、トナー搬送基板１上のトナーＴを現像領域Ａｒ２に向けて搬送するための現像前搬送領域Ａｒ１となっている。また、現像領域Ａｒ２よりもトナー搬送方向下流側の基板領域は、感光体１の表面に過剰に付着したトナーＴをトナー搬送基板１上に戻したり、トナー搬送基板１上からトナーＴを回収したりする現像後搬送領域Ａｒ３となっている。

トナー搬送基板１上のトナーＴは、各搬送電極１ｂに繰り返しのパルス電圧が印加されることによって基板上に形成される進行電界により、基板上でホッピングしながら図中右側から左側へと搬送されていく。これにより、現像前搬送領域Ａｒ１内に存在するトナーＴが現像前搬送領域Ａｒ１内から現像領域Ａｒ２に向けて搬送され、現像領域Ａｒ２内に進入する。現像領域Ａｒ２では、トナー搬送基板１の上方に、図示しない駆動手段によって回転駆動されるドラム状の感光体２５がトナー搬送基板１と所定の現像ギャップを介して対向するように配設されている。そして、ホッピングによって感光体２５にある程度近づいたトナーＴに対し、周知の電子写真プロセスによって感光体２５の表面に形成された静電潜像による電界が作用して、トナーＴが静電潜像に付着する。このとき、感光体２５の非画像部（地肌部）上にはトナーＴを静電反発させる電界が形成されているため、殆どのトナーＴは地肌部に付着せずに、静電潜像だけに選択的に付着する。このような選択的なトナーＴの付着により、感光体２５上の静電潜像がトナー像に現像される。

現像領域Ａｒ２内では、このようにしてトナーＴの一部が現像に寄与しながら、残りがホッピングの繰り返しによって図中右側から左側へと搬送されていき、現像領域Ａｒ２を通過して現像後搬送領域Ａｒ３に進入する。

現像後搬送領域Ａｒ３における入口側付近では、感光体２５の地肌部電位と、各搬送電極１ｂのパルス電位との関係により、ホッピングしたトナーＴを地肌部からトナー搬送基板１に向けて静電移動させる電界が形成される。これにより、地肌部上に付着してしまったトナーＴがトナー搬送基板１に回収される。

上述の現像ギャップについては、５０〜１０００［μｍ］、好ましくは１５０〜４００［μｍ］に設定することが望ましい。

トナー搬送基板１２の複数の搬送電極１ｂに対してｎ相（本例では３相）のパルス電圧を印加すると、基板表面には移相電界が発生する。基板表面上のトナー粒子は、この進行電界による静電気的な吸引力又は反発力を受けてホッピングする。

ｎ相のパルス電圧としては、例えば図４に示すように、グランドＧ（０Ｖ）と正（＋）又は負（−）電圧＋との間で変化するパルス電圧であって、且つ互いに出現周期が位相ずれしたＡ相、Ｂ相、Ｃ相の３相パルス電圧を例示することができる。

以下、グランドＧと正（＋）との間で変化する３相パルス電圧を採用した例について説明する。トナー搬送基板１の表面上で負極性に帯電しているトナー粒子Ｔは、３相パルス電圧によって各搬送電極１ｂの電位状態が図５（ａ）に示すような「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」という状態になると、「＋」の電位になっている搬送電極１ｂの上に存在するようになる。この状態から少し時間が経過して各搬送電極１ｂの電位状態が図５（ｂ）に示すような「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」という状態になると、トナー粒子Ｔには左側の「Ｇ」の搬送電極１ｂとの間で反発力が、右側の「＋」の搬送電極１ｂとの間で吸引力がそれぞれ作用する。これにより、トナーＴ粒子は「＋」の右側の搬送電極１ｂ側に向けてホッピングする。さらに事件が経過して各搬送電極１ｂの電位状態が図５（ｃ）に示すような「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」という状態になると、トナー粒子Ｔに対して同様の反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、トナー粒子Ｔは更に右側の「＋」の搬送電極１ｂに向けてホッピングする。このようなホッピングを繰り返すことで、図中左側から右側へと搬送されていく。

ホッピングについて更に詳述すると、あるタイミングでトナー粒子Ｔは図６（ａ）に示すようにＡ〜Ｆという符号が付されているそれぞれの搬送電極１ｂがいずれも０Ｖ（Ｇ）で、トナー搬送基板１ｂの表面上に均一に散らばっているとする。この状態から、図６（ｂ）に示すようにＡ、Ｄの搬送電極１ｂに「＋」が印加されると、均一に散らばっていたトナー粒子Ｔは、Ａ，Ｄの何れかの搬送電極１ｂに引かれて、これら電極の上に移る。次いで、図６（ｃ）に示すようにＡ、Ｄの搬送電極１ｂが何れも「０」になるとともに、Ｂ、Ｅの搬送電極１ｂに「＋」が印加されると、Ａ、Ｄの搬送電極１ｂから反発力を受けるとともに、Ｂ、Ｅの搬送電極１ｂから吸引力を受ける。これにより、ＢやＥの搬送電極１ｂ上に移る。更に、図６（ｄ）に示すように、Ｂ、Ｅの搬送電極１ｂが何れも「０」になるとともに、Ｃ、Ｆの搬送電極１ｂに「＋」が印加されると、Ｂ、Ｅの搬送電極１ｂから反発力を受けるとともに、Ｃ、Ｆの搬送電極１ｂから吸引力を受ける。これにより、ＣやＦの搬送電極１ｂの上に転移する。このようにして、負極性に帯電したトナー粒子Ｔは、３パルス電圧によって形成される進行波電界の作用により、図中左側から右側へとホッピングしていく。なお、正極性に帯電したトナー粒子を採用する場合には、３相パルス電圧の波形出現パターンを逆にすることで同様にトナー粒子を図中右側に向けてホッピングさせていくことが可能である。

図７は、搬送電源回路５の回路構成を示すブロック図である。同図においては、搬送電源回路５は、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路１ｇと、このパルス信号発生回路１ｇからのパルス信号を入力して駆動波形であるパルス状電圧Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を生成出力する波形増幅器５ａ、５ｂ、５ｃと、パルス信号発生回路１ｇからのパルス信号を入力してパルス状電圧Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を生成出力する波形増幅器５ｄ、５ｅ、５ｆとを有する。

パルス信号発生回路１ｇは、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各１２０°に位相シフトした２組みパルスで、次段の波形増幅器５ａ〜５ｃ、５ｄ〜５ｆに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００Ｖのスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５Ｖのパルス信号を生成して出力する。

波形増幅器５ａ、５ｂ、５ｃは、現像前搬送領域や現像後搬送領域の各搬送電極１ｂに対して、３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加し、波形増幅器５ｄ、５ｅ、５ｆは、現像領域の各搬送電極１ｂに対して、３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を印加する。

現像前搬送領域や現像後搬送領域では、Ａ，Ｂ，Ｃ相の搬送電極１ｂに対して図８に示すように、各相のＶｈｉの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した（これを「搬送電圧パターン」という）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１が印加される。この駆動波形は搬送領域においてトナーを安定搬送させるのに適した波形である。

これに対し、現像領域では、各搬送電極１ｂに対し、図９に示すように、各相のＶｈｉ又は０Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定した（これを「現像電圧パターン」という）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２が印加される。現像領域ではトナー粒子Ｔを感光体２５に向けて真っ直ぐに打ち上げ易くすることが好ましく、図９の駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適している。

なお、現像電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０Ｖ電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもある。逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。従って、現像前、現像後の搬送領域において各搬送電極１ｂに印加される駆動波形パターンは前述した図８に示す搬送電圧パターンに限られるものではない。また、現像領域の各搬送電極１ｂに印加される駆動波形パターンも前述した図９に示す現像電圧パターンに限られるものではない。

Ａ，Ｂ，Ｃの３相からなるパルス電圧の例について説明したが、これをｎ相に一般化すると、次のようになる。即ち、各搬送電極１ｂに対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、現像の効率を上げることができる。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％未満に設定し、４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５％未満に設定することが好ましい。また、電圧のデューティについては、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３％以上に設定することが好ましい。これらにより、ある１つの電極に印加する電圧と進行方向上流側や下流側でこれに隣接する電極に印加する各電圧との間には、上流側で隣接する電極を反発、下流側で隣接する電極を吸引という時間で設定することによって、効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満の範囲内に設定することにより、電極上のトナーに対する初期速度が得られ易くなる。ｎ層駆動波形を用いた場合も、現像領域での搬送基板表面電位は、算出時間平均値と一致する。

矩形状の波形となるパルス電圧を採用した例について説明したが、ｓｉｎ波や三角波を採用してもよい。

搬送領域や現像領域に印加する駆動波形パターン電圧の最大値Ｖｈｉ、最小値Ｖｌｏ、ＶｈｉとＶｌｏの電圧差Ｖｐｐ、周波数ｔｆなどのパラメータについては、プロセス制御によって任意の値に設定することができるようになっている。

また、搬送領域での駆動波形パターンのパラメータについては、トナー搬送中に安定して搬送できる条件を、現像領域での駆動波形パターンについてはトナー粒子を像担持体に向かって打ち上げ易くできる条件になっている。

また、搬送領域と現像領域を同一領域として駆動波形パターンを設定する場合もある。この場合は特に現像領域では搬送性と現像性を両立させなければならないことから、駆動波形パターン設定が難しい反面、前例の搬送領域と駆動領域を分ける場合と比較して波形増幅器、搬送基板を簡易化することができる。

従来、表面移動する現像ローラ等の現像剤担持体に担持したトナーを、その表面移動に伴って潜像担持体との対向領域である現像領域に搬送する１成分現像方式や二成分現像方式が知られている。これらの方式では、現像領域にて、現像担持体上のトナーを現像剤担持体の表面と潜像担持体上の静電潜像との電位差によって静電移動させて現像を行う。かかる構成においては、前述の電位差を比較的大きくしなければならない。トナーに対して、ファンデルワールス力や鏡像力等による現像剤担持体との付着力に打ち勝つだけの力を付与しなければならないからである。

一方、本プリンタのようなホッピング方式によって現像を行うものでは、１成分現像方式や二成分現像方式に比べて上記電位差を大幅に低減することが可能である。そして、周囲の地肌部との電位差を僅か数十［Ｖ］にした状態で静電潜像にトナーを選択的に付着させる低電位現像を実現することも可能である。

２成分現像方式についてより詳しく説明しておくと、この方式は高速現像に非常に適していることから、現在の中速機や高速機で主に採用されている。高画質を狙うためには、静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。このため、近年においては、キャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは３０［μｍ］程度のキャリアも使われ始めている。しかし、高画質化に対する要求は益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等もしくはそれよりも小さい必要があるために、孤立ドットの再現性という意味では更にキャリア粒子を小さくする必要がある。そして、キャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像材担持体からのキャリア離脱が生じ易くなる。離脱したキャリア粒子が潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として潜像担持体に傷を付けるなど、様々な副作用が生じる。かかるキャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像剤担持体に内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められているが、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。また、小型化の煽りを受けて、現像ローラは益々小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像剤担持体の設計が困難となっている。更には、磁気ブラシと呼ばれる２成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスを採用していることから、穂の不均一性によって、孤立ドットの現像性にムラを発生させ易い。現像剤担持体と潜像担持体との間に交番電界を形成する事で画質化を係ることは可能だが、二成分現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に解消することは困難である。潜像担持体に現像されたトナー像を転写する工程や、転写後に潜像担持体上に残存するトナーをクリーニングする工程において、転写効率やクリーニング効率を向上させるためには潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を極力下げる必要もある。潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を下げる方法としては、潜像担持体表面の摩擦係数を下げる事が効果的であることが知られているが、この場合、２成分現像剤の穂が滑らかに現像部をすり抜けてしまうために現像効率やドット再現性が非常に悪くなってしまう。

また、１成分現像方式についてより詳しく説明しておくと、この方式は機構が小型軽量になることから、現在の低速機で主に採用されている。現像剤担持体上にトナー薄層を形成する目的から、ブレードやローラなどのトナー規制部材を現像剤担持体に当接させている。この規制の際に、トナーは現像剤担持体やトナー規制部材と摺擦せしめられて帯電が助長される。現像剤担持体上に薄層形成された帯電トナー層は、現像領域に運ばれて現像される。接触型と非接触型との２型に大別され、前者では現像剤担持体と潜像担持体とが非接触に配設される。また、後者は両者が接触している。何れの型であっても、トナー層を現像剤担持体上で薄層化せしめる際に圧縮してしまうことから、現像領域での電場に対するトナー応答性が非常に悪くなる。よって、通常は高画質を得るために、現像剤担持体と潜像担持体との間に強力な交番電場を形成することになる。しかし、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像することは困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像することが難しい。また、現像剤担持体へのトナー薄層形成時にトナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまうことから、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。トナーの劣化に連れて、現像剤担持体へのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、一般には高速や高耐久の画像形成装置としては向かない。

２成分現像方式や１成分現像方式の欠点をそれぞれ補い合うべく、特開２００３−１００５７５号公報に記載のようなハイブリッド方式も幾つか提案されている。かかる構成では、現像装置そのものの大きさや部品点数は増えてしまうものの、幾つかの欠点が克服される。しかし、現像領域においては、１成分現像方式における欠点を解消することができないために、高解像度の微小均一ドットを現像することには難が残る。

高解像度の微小均一ドットを現像する方法として、特開２００３−１１３４７４号公報に記載の方式がある。この方式は、上述の記ハイブリッド方式の構成に、高周波バイアスが印加されるワイヤを現像領域に付設することにより、現像領域でのトナークラウド化を図って、高解像度のドット現像性を実現しようとするものである。かかる方式では、現像装置の構成が複雑になってしまう。

特開２００３−２１９６７号公報には、且つ安定なトナークラウドを効率良く形成するために、回転ローラ上に電界カーテンを形成する方法が提案されている。かかる方法によれば、装置構成の複雑化を回避しつつ、高画質の現像を得ることができる。しかしながら、本発明者らが鋭意研究した結果、理想的な高画質を得るためには、形成する電界カーテンや現像などの条件を限定しなくてはならないことがわかった。適正な条件から外れた条件で作像を行ってしまうと、全く効果が得られないばかりか、返って粗悪な画質を提供してしまった。

ところで、多色画像を得るために、潜像担持体に第１のトナー像を形成し、その上に第２のトナー像、第３のトナー像・・・を順次形成していくような作像プロセスを採用することがある。かかる構成においては、先に潜像担持体上に形成されているトナー像を乱さないように、後続のトナー像を現像する必要がある。非接触一成分現像方式や、特開２００３−１１３４７４号公報に記載のようなトナークラウド現像方式を用いることで、潜像担持体上に順次に各色トナーを形成していくことは可能である。しかし、何れの方式も、潜像担持体と現像剤担持体との間には交番電界が形成されてしまうために、潜像担持体上に先に形成されたトナー像からトナーの一部が引き剥がされて現像装置に入り込んでしまう。これによって、潜像担持体上の画像が乱されてしまうばかりでなく、現像装置内のトナーが混色するという問題も生じてしまう。これらは高画質画像を得るには致命的であり、この問題を解決する方法としては潜像担持体と現像剤担持体との間には交番電場を形成せずに、クラウド現像を実現する必要がある。かかるクラウド現像を実現できる方法としては、上述した特開２００３−２１９６７号公報に記載のものがあるが、これは先に述べた通り、適当な条件のもとで利用しないと全く効果が無い。

以上のような従来技術における欠点を、本プリンタのようなホッピング方式は、何れも克服することができる。なお、上述したフレア現像方式においても、何れの欠点も克服することができる。

次に、本発明者らが行った実験について説明する。
本発明者らは、これまで説明してきた実施形態に係るプリンタと同様の構成の試験機を用意した（各搬送電極１ｂのトナー搬送方向の配設ピッチは３０［μｍ］、搬送方向の長さ（電極幅）は３０［μｍ］）。そして、この試験機を用いて、トナー搬送基板１上でのトナー搬送を長期間停止した状態から、トナーの搬送を開始したときにおけるトナーの搬送性（以下、搬送開始性という）を調査した。

具体的には、室温２０［℃］、湿度５０［％］の環境下において、トナー搬送基板１上における単位時間あたりのトナー付着量（供給量）が０．１０［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように基板にトナーを補給しながら、周波数５［ｋＨｚ］、Ｖｐｐ３００［Ｖ］（Ｖｈｉ＝１５０Ｖ、Ｖｌｏ＝−１５０Ｖ）の３相パルス電圧を各搬送電極１ｂに印加した。そして、この条件下で、１時間の連続トナー搬送を行った。この連続トナー搬送により、表面にトナー添加物（外添剤等）を多量に付着させた状態のトナー搬送基板１を得た。その後、トナー搬送基板１を表面上のトナーとともに室温２７［℃］、湿度８０［％］の環境下で４８時間放置した。室温や湿度を連続トナー搬送のときよりも高くしたのは、水分付着などにより、トナーとトナー搬送基板１の表面との付着力を高くする狙いからである。４８時間放置後のトナーの一部をトナー搬送基板１上から採取してその帯電量を測定したところ、−７［μＣ／ｇ］であった。

次に、４８時間放置後のトナー搬送基板１の各搬送電極１ｂに対し、周波数５［ｋＨｚ］、Ｖｐｐ２００［Ｖ］（ｄｕｔｙ５０％の矩形波）の３相パルス電圧を出力してトナー搬送を再開した。そして、このときの基板上におけるトナーの挙動を高速度カメラで撮影して、搬送開始性をランク１、２、３、４、５（数値が高くなるほどトナーの搬送性が良いことを示す）の５段階で区別して評価した。その後、同様の実験を、トナー搬送再開時におけるＶｐｐを５０［Ｖ］ずつ上げていった各条件について行った。なお、搬送開始性のランク分けについては、単位時間あたりに何ｇのトナーを搬送することができたかを調査した結果に基づいて行った。ランク５では０．３００［ｍｇ／ｃｍ^２］以上、ランク４では０．２２５〜０．３００［ｍｇ／ｃｍ^２］、ランク３では０．１７５〜０．２２５［ｍｇ／ｃｍ^２］、ランク２では０．１００［ｍｇ／ｃｍ^２］以下のトナー搬送量である。なお、搬送開始性の許容範囲は、実使用を考慮するとランク４以上である。

以上の確認を最初の基板上のトナー付着量Ｘを変更しながら逐次行った。この実験の結果を図１０に示す。

次に、本発明者らは、試験機を用いて、電極列搭載部材たるトナー搬送基板の端部（トナー搬送方向と直交する面方向の端部）におけるトナーの蓄積状況を調査した。具体的には、まず、先の実験と同じ条件にて、１時間の連続トナー搬送を行った後、トナー搬送基板１を表面上のトナーとともに室温２７［℃］、湿度８０［％］の環境下で４８時間放置した。次いで、温度２０［℃］、湿度５０［％］の環境下で、トナー搬送基板１上における単位時間あたりのトナー付着量（供給量）が０．２６［ｍｇ／ｃｍ^２］になるように基板にトナーを補給しながら、１時間の連続トナー搬送を行った。このとき、各相のＶｈｉの印加時間を繰り返し周期５［ｋＨｚ］の１／３にした場合における算出トナー搬送速度が９００［ｍｍ／ｓｅｃ］になるようにした。プロセス線速（感光体２５の線速）を３００［ｍｍ／ｓｅｃ］（Ａ４横通紙で６０枚／分）にした場合を想定すると、必要なトナー付着量（基板上での付着量）は０．１７［ｍｇ／ｃｍ^２］になる。そこで、余裕を考慮して少し多めの１．５倍のトナー付着量（０．２６ｍｇ／ｃｍ^２）になるように基板にトナーを供給したのである。

２度目の連続トナー搬送の終了後に、トナー搬送基板１の端部に溜まったトナーの量を測定し、その量に応じてランク１〜５の５段階でトナー蓄積ランクを評価した。ランク５は基板端部への飛散量（蓄積量）が低く、ランクが低くなるほど飛散量が多い。なお、連続トナー搬送終了後のトナーの帯電量は−１４［μＣ／ｇ］であった。また、トナー蓄積ランクの許容範囲は、実使用を考慮するとランク４以上である。

次に、本発明者らは、試験機を用いて、地汚れの発生状況を調査した。具体的には、先の実験と同様にして、１回目の連続トナー搬送を１時間行った後、トナー搬送基板１を表面上のトナーとともに室温２７［℃］、湿度８０［％］の環境下で４８時間放置した。次いで、搬送領域（Ａｒ１、Ａｒ３）と現像領域（Ａｒ２）とで同じパターンの３相パルス電圧を印加しながら、先の実験と同様にして２回目の連続トナー搬送を行った。このとき、感光体２５を−２００［Ｖ］に一様帯電せしめながら、線速３００［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転駆動した。そして、感光体２５の表面のトナーをクリーニングするドラムクリーニング装置（７１）内に溜まったトナーの量を測定した結果に基づいて、地汚れを１〜５の５段階で評価した。ランク５は地汚れ無しであり、ランクが低くなるほど地汚れトナーの量が多くなる。なお、地汚れランクの許容範囲は、実使用を考慮するとランク４以上である。

トナー蓄積ランク及び地汚れランクの実験結果を図１１に示す。同図のグラフの横軸に示されるＶｐｐは、２回目の連続トナー搬送時におけるものである。このグラフより、Ｖｐｐを２５０〜３００［Ｖ］に設定すると、トナー蓄積、地汚れのそれぞれについて、ランク５という最高評価が得られることがわかる。しかしながら、このようなＶｐｐの条件では、図１０に示したように、搬送開始性がランク２．５〜３．５となって許容範囲を外れてしまう。搬送開始性、トナー蓄積、地汚れを何れも許容範囲内（ランク４以上）に留めるには、Ｖｐｐを３５０［Ｖ］以上にすればよいが、これでは、搬送開始性、トナー蓄積、地汚れの全てをランク５にすることはできない。

ところで、搬送開始性は、搬送開始から０．５〜１秒程度の時間が経過するまでのトナーの搬送性である。１秒以降はＶｐｐの値にかかわらずトナーが良好に搬送される。本発明者らは、このことに着目した。具体的には、搬送開始から０．５秒程度の時間が経過するまでの第１期においてＶｐｐを十分に高くすることで搬送開始性をランク５にし、その後の第２期においてＶｐｐを第１期よりも低くしてトナー蓄積や地汚れを抑えるのである。これにより、トナー蓄積や地汚れについても、ランク５を達成することができるかもしれない。

そこで、そのことを確認するために、次のような実験を行った。即ち、トナーをトナー搬送基板１上に０．２６［ｍｇ／ｃｍ^２］の量で付着させた状態で４８時間放置した。このとき、トナーは、円筒状のトナー搬送基板１の全周に渡って一様に存在している。その後、連続トナー搬送を開始した。このとき、感光体２５を−２００［Ｖ］に一様帯電せしめながら、線速３００［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転駆動した。また、トナー搬送開始から０．５秒（トナーのホッピングを開始させるまでに十分な時間である）が経過するまでの第１期に印加するＶｐｐ（以下、Ｖｐｐ１という）を３５０［Ｖ］にした。また、トナー搬送開始から０．６秒以降の第２期に印加するＶｐｐ（以下、Ｖｐｐ２という）を２５０［Ｖ］とし、この状態で６０秒間のトナー搬送を行った後、静止状態のまま４８時間放置した。以上の工程を１セットとし、これを６０セット繰り返した後にトナー蓄積ランク及び地汚れランクを評価した。すると、各セットにおける搬送開始性について何れもランク５を達成しつつ、６０セット実行後におけるトナー蓄積及び地汚れもランク５を達成することができた。

以上のことから、搬送開始から所定時間が経過するまでの第１期にて、その後の第２期よりもＶｐｐ（パルス電圧の振幅）を大きくすることで、搬送開始性、トナー蓄積、地汚れについて、何れも良好な結果が得られることが確認された。

Ｖｐｐ１やＶｐｐ２の値を適宜変更しながら、同様の実験を行った結果を図１２、図１３に示す。これらの図より、良好な搬送開始性を得るべくＶｐｐ１をかなり高くしても、その後のＶｐｐ２をある程度低くすることで、トナー蓄積や地汚れの発生を良好に抑え得ることがわかる。なお、便宜上、図１２においては、地汚れランク４以上を○、ランク３以下を×として示した。また、図１３において、トナー蓄積ランク４以上を○、ランク３以下を×として示した。

本発明者らは更に、Ｖｐｐ１の印加時間、即ち第１期の時間を、０．１〜１．０秒の範囲で変化させながら、同様の実験を行ったが、同様の結果を得ることができた。

なお、第２期よりもパルス電圧の振幅を大きくする第１期においては、基板面からのトナーの打ち上げ性を向上させていることで、トナー蓄積や地汚れに対しては不利に働いていると思われた。この一方で、トナー蓄積や地汚れの発生を抑えるには、非現像ポテンシャルを大きくすることも有効である。具体的には、これまで説明してきた各実験においては、何れもプラス側及びマイナス側に等しい大きさで振れ、且つその振れの時間が等しいパルス電圧を採用しているので、パルス電圧の単位時間あたりにおける平均電位は０［Ｖ］となる。現像領域においては、この平均電位と、感光体２５の地肌部電位との差である非現像ポテンシャルにより、地肌部の近傍のトナーを感光体側から基板側に向けて静電移動させる。かかる非現像ポテンシャルは大きくなるほど、地汚れに対しては有利に働くことになる。また、トナーが搬送電極１ｂにより強く静電移動せしめられることから、トナー蓄積に対しても有利に働くことになる。

そこで、第１期のＶｐｐ１を第２期のＶｐｐ２よりも大きくすることに加えて、第１期の非現像ポテンシャルを第２期よりも大きくする実験を行ってみた。具体的には、第１期には、各搬送電極に＋１００［Ｖ］の直流電圧を印加しながら、これにＶｐｐ１を重畳した。これにより、パルス電圧の単位時間あたりにおける平均電位が＋１００［Ｖ］になるため、第１期における非現像ポテンシャルは３００［Ｖ］になる。第２期については、先の実験と同様に、各搬送電極にＶｐｐ２だけを印加した。この結果を図１４、図１５に示す。これらの図より、第１期の非現像ポテンシャルを第２期よりも大きくすることによっても、トナー蓄積や地汚れを抑え得ることがわかる。また、「非現像ポテンシャルを大きくする」、「Ｖｐｐ１をＶｐｐ２よりも大きくする」の何れか一方を採用する場合に比べて、両方を採用する場合にはトナー蓄積や地汚れの発生を更に良好に抑え得ることもわかる。

以上の実験結果に鑑みて、本実施形態に係るプリンタにおいては、電圧印加手段たる搬送電源回路５として、第１期（現像動作の開始に伴って各搬送電極へのパルス電圧の出力を開始してから０．１〜１．０秒経過するまで）に出力するパルス電圧Ｖｐｐ１の振幅を、第２期（第１期経過後）に出力するパルス電圧Ｖｐｐ２の振幅よりも大きくするものを用いている。また、この搬送電源回路５については、第１期における非現像ポテンシャルを第２期よりも大きくするようにも構成している。

搬送電源回路５から出力されるパルス電圧の振幅を第１期で第２期よりも大きくしたり、非現像ポテンシャルを第１期で第２期よりも大きくしたりする具体的な方法としては、プリンタ全体の制御を司る制御部からの制御信号に基づいて、搬送電源回路５に対してパルス電圧の幅や非現像ポテンシャルを変更させるようにすることが挙げられる。この場合、搬送電源回路５と制御部との組合せにより、電圧印加手段が構成されることになる。

一方、制御部からは、パルス電圧の出力のＯＮ開始命令やＯＦＦ命令の制御信号だけを出力させ、このＯＮ開始命令に基づいて電圧の出力を開始する第１期にだけ、パルス電圧の振幅を大きくしたり、非現像ポテンシャルを大きくしたりするように搬送電源回路５を構成してもよい（以下、かかる構成の搬送電源回路を自己判断式の搬送電源回路という）。この場合、搬送電源回路５が単独で、電圧の印加条件を第１期と第２期とで異ならせる電圧印加手段として機能することになる。かかる構成の搬送電源回路５を、プリンタ本体にではなく、現像装置に搭載すれば、現像装置に対して単独で本発明を達成させることも可能である。また、後述するプロセスユニットに搭載すれば、プロセスユニットに対して単独で本発明を達成させることも可能である。

次に、実施形態に係るプリンタの変形例装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、変形例装置の構成は実施形態と同様である。
図１６は、実施形態に係るプリンタの変形例装置を示す概略構成図である。この変形例装置は、複写機及びプリンタとして機能することができる複合機であり、複写機として機能するときには、図示しないスキャナが追加搭載される。そして、スキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理によって書込みデータに変換される。また、プリンタとして機能するときには、コンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されることで元の画像情報が書込みデータに変換される。

本変形例装置は、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋという）の４色にそれぞれ個別に対応する４つの光書込装置８０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋや、４つのプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。また、記録紙を収納する給紙カセット８２、このカセットから記録紙を給紙する給紙ローラ８３なども備えている。更には、給紙ローラ８３から送り出された記録紙を各プロセスユニットの転写部に搬送する転写ベルト８４、記録紙に対して画像を定着せしめる定着ユニット８７、画像定着後の記録紙を載置する排紙トレイ８８なども備えている。

４つのプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、使用するトナーの色が異なる点の他は同様の構成になっている。Ｙトナー像を形成するためのＹプロセスユニット８１Ｙを例にすると、これは、図１７に示すように、負帯電性の感光体２５Ｙ、帯電手段たる帯電ローラ５１Ｙ、現像装置３０Ｙ、クリーニングブレード５２Ｙなどを、支持体たるケーシング内に有している。そして、画像形成装置本体に対して着脱可能になっている。

帯電ローラ５１Ｙは、芯金上に中抵抗層が被覆されたものであり、図中反時計回り方向に回転駆動される感光体２５Ｙに対して、連れまわり方向に回転駆動される。帯電ローラ５１Ｙの中抵抗層としては、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン材料をローラ状に形成した弾性層を例示することができる。ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを、中抵抗層の材料としてもよい。

クリーニングブレード５２Ｙは、片持ち支持されており、その自由端側を感光体２５の回転方向に対してカウンタ方向で当接させている。かかるクリーニングブレード２５Ｙによって感光体２５Ｙから掻き取られた転写残トナーは、プロセスユニット８１Ｙのケーシング上部に設けられた廃トナー格納部４９Ｙに格納される。

現像装置３０Ｙ内には、非磁性のＹトナーと磁性粒子とを含む混合剤が収容されている。この混合剤は第１撹拌翼４２Ｙと第２撹拌翼４３Ｙとによって撹拌せしめられることで、Ｙトナーの摩擦帯電が促される。Ｙトナーが十分に摩擦帯電せしめられた混合剤は、時計回り方向に回転駆動される供給ロール３６Ｙによって汲み上げられた後、ローラの回転に伴って筒状のトナー搬送基板１における被供給領域との対向位置に運ばれる。

供給ロール３６Ｙには、図示しないロール電源回路によってロールバイアスが印加されており、供給ロール３６Ｙ上のＹトナーは、ロールバイアスと、各搬送電極に印加されるパルス電圧との電位差による静電気力を受けて、磁性キャリアから離脱してトナー搬送基板１Ｙの被供給領域に転移する。そして、トナー搬送基板１Ｙ上の進行電界により、トナー搬送基板１Ｙの曲面に沿ってホッピングしながら、相対的に図中時計回り方向に搬送され、現像前搬送領域（Ａｒ１）を通過する。そして、分離後にトナー搬送基板１上に残ったトナー粒子は、現像領域（Ａｒ２）に進入して現像に寄与する。

Ｙトナーを用いるＹ用のプロセスユニット８１Ｙだけについて説明したが、他色用のプロセスユニット８１Ｍ，Ｃ，Ｋも同様の構成になっている。

Ｙプロセスユニット８１Ｙのケーシング背面側には、Ｙ光書込装置（８０Ｙ）からのレーザービームＬをケーシング内に入射するためのスリットが設けられている。このスリット内を通過したレーザービームＬによる光走査が行われることで、感光体２５Ｙ上にＹ用の静電潜像が形成される。感光体２５Ｙの表面は、このスリットとの対向位置に進入するのに先立って、帯電ローラ５１Ｙによる一様帯電処理が施される。具体的には、図示しない電源により、帯電ローラ５１Ｙの芯金に−２００Ｖの直流電圧、及び振幅１２００［Ｖ］、周波数２［ｋＨｚ］の交流電圧が印加され、これにより帯電ローラ５１Ｙと感光体２５Ｙとの間で放電が生じせしめられる。この放電により、感光体２５の表面が約−２００［Ｖ］に一様帯電せしめられる。

先に示した図１６において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ光書込装置８０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、図示しない半導体レーザー、コリメートレンズ、ポリゴンミラー等の光偏向器、走査結像用光学系等から構成されている。そして、装置外部のパーソナルコンピュータ等のホスト（画像処理装置）から入力される各色用の画像データに応じて変調されたレーザービームを出射する。出射されたレーザービームは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを走査して、静電潜像を書き込む。ポリゴンを用いたレーザー光学系による光書込装置に代えて、ＬＥＤアレイによるものを採用してもよい。

画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが帯電ローラによって一様帯電せしめられた後、光書込装置８０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから画像データに応じたレーザービームが照射されて静電潜像を担持する。この静電潜像は、現像装置のトナー搬送基板によるＥＴＨ現像により、各色のトナーによって現像され顕像化される。

各プロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像形成に同期して、供給カセット８２内の記録紙が給紙ローラ８３によって送り出された後、転写ベルト８４に向けて搬送される。そして、記録紙は無端移動する転写ベルト８４に保持されながら各プロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける転写部に順次送られる。そして、各転写部で、感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が転写体たる転写ベルト８４に重ね合わせて転写される。これにより、記録紙にフルカラー画像が形成される。記録紙は、定着ユニット８７内に送られてフルカラー画像が定着せしめられた後、機外の排紙トレイ８８に向けて排紙される。

なお、同図において、符号８５が付されているのは、転写ベルト８４を複数のローラによって張架しながら図中時計回り方向に無端移動せしめる転写手段たる転写ユニットを示している。この転写ユニット８５は、転写ベルト８４のループ内側に転写ローラ８６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを有しており、感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと転写ローラ８６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写ベルト８４を挟み込んで転写部を形成している。転写ローラ８６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図示しないバイアス印加手段によって転写バイアスが印加される。これにより、各色用の転写部では、感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと転写ローラ８６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成され、感光体２５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のトナー像が転写ベルト８４上に保持される記録紙Ｐに重ね合わせて転写される。

転写ローラ８６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、少なくとも芯金とこれを被覆する導電性弾性層とを有している。導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０^６〜１０^１０［Ω・ｃｍ］の中抵抗に調整した層である。

各色の重ね合わせによってフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、転写ベルト８４から定着ユニット８７に受け渡される。そして、定着ユニット８７内において、発熱源を内包する加熱ローラと、これに当接する加圧ローラとの当接による定着ニップに挟まれて、フルカラー画像の定着処理が施される。

なお、記録紙Ｐは、転写ベルト８４のおもて面に当接する吸着ローラに所定の電圧が印加されることで転写ベルト８４のおもて面に静電吸着される。

転写ユニット８５は、図示のように、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で転写ベルト８４を張架している。画像形成装置の筺体には、図示しない開閉扉が設けられており、この開閉扉が開かれた状態で、転写ユニット８５は図中最も下側に位置する張架ローラである従動ローラの回転軸を中心にして、図１８に示すように回動することが可能になっている。この回動により、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢になると、図示のように各色のプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを外部に露出させることができる。各色のプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、この状態で、水平方向にスライド移動せしめられることで、画像形成装置本体に対して着脱される。

各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行うモードでは、プロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから転写ベルト８４に対して所定パターンの基準パターン像が形成される。そして、この基準パターン像のパターンが光学センサ９９（図１６）によって読み取られ、読取結果に基づいて光書込みタイミングや現像バイアスの変更等が行われる。これにより、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整される。

転写ベルト８４上の基準パターン像は、吸着ローラに印加されたバイアスによって帯電極性が整えられた後、転写ローラ８６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに印加された電圧によってプロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに回収される。

以上の構成の変形例装置における各プロセスユニット８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、上述した自己判断式の搬送電源回路がそれぞれ搭載されている。

これまで、３相以上のパルス電圧によってトナーをトナー搬送基板１上でホッピングさせ、そのホッピングによるトナーの動きだけによってトナーを現像領域まで搬送するプリンタについて説明したが、フレア現像方式の画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。この場合、トナー搬送基板１の各電極に対して２相以上のパルス電圧を印加してトナーを電極間で往復方向にホッピングさせながら、トナー搬送基板１の回転駆動によってそのホッピングトナーを現像領域まで搬送させるようにすればよい。

以上、実施形態に係るプリンタや変形例装置においては、各搬送電極にパルス電圧を印加する電圧印加手段として、印加条件であるパルス電圧の振幅を第１期にて第２期よりも大きくする（Ｖｐｐ１＞Ｖｐｐ２）もの、を用いている。かかる構成では、上述したように、トナー蓄積や地汚れの発生をランク５まで抑えることに加えて、搬送開始性もランク５を実現することができる。

また、電圧印加手段として、潜像担持体たる感光体２５の地肌部電位と、パルス電圧の単位時間あたりにおける平均電位との差である非現像ポテンシャルを、第１期にて第２期よりも大きくするもの、を用いている。かかる構成では、上述したように、トナー蓄積及び地汚れの発生をランク５まで抑えることができる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタの現像装置を拡大して示す拡大構成図。 同プリンタの感光体、トナー搬送基板及び搬送電源回路を拡大して示す拡大模式図。 同トナー搬送基板の各搬送電極に印加されるＡ相パルス電圧、Ｂ相パルス電圧、Ｃ相パルス電圧の出力特性を示す波形図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同トナー搬送基板と、それの各搬送電極に印加される電圧の状態とを示す模式図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ同トナー搬送基板上におけるトナーの挙動を説明するための模式図。 同プリンタの電気回路の一部を示すブロック図。 同トナー搬送基板の被供給領域や現像後搬送領域にある各搬送電極に印加される３相の繰り返しパルス電圧Ｖａ１，Ｖｂ１，Ｖｃ１の出力特性を示す波形図。 同トナー搬送基板の現像領域にある各搬送電極に印加される３相の繰り返しパルス電圧Ｖａ２，Ｖｂ２，Ｖｃ２の出力特性を示す波形図。 搬送開始性のランクと、パルス電圧のＶｐｐとの関係を示すグラフ。 トナー蓄積ランクや地汚れランクと、パルス電圧のＶｐｐとの関係を示すグラフ。 非現像ポテンシャルを２００Ｖに設定した場合における第１期のＶｐｐ１と、第２期のＶｐｐ２と、地汚れランクとの関係を示すグラフ。 非現像ポテンシャルを２００Ｖに設定した場合における第１期のＶｐｐ１と、第２期のＶｐｐ２と、トナー蓄積ランクとの関係を示すグラフ。 第１期のＶｐｐ１と、第２期のＶｐｐ２と、地汚れランクとの関係を示すグラフ（非現像ポテンシャル：第１期＝１００Ｖ、第２期＝０Ｖ）。 第１期のＶｐｐ１と、第２期のＶｐｐ２と、トナー蓄積ランクとの関係を示すグラフ（非現像ポテンシャル：第１期＝１００Ｖ、第２期＝０Ｖ）。 実施形態に係るプリンタの変形例装置を示す概略構成図。 同変形例装置におけるＹ用のプロセスユニットを拡大して示す拡大構成図。 転写ユニットを待避位置まで回動させた状態の同変形例装置を示す概略構成図。

符号の説明

１：トナー搬送基板（電極列搭載部材）
１ｂ：搬送電極（電極列を構成する複数の電極）
５：搬送電源回路（電圧印加手段）
２５：感光体（潜像担持体）
３０：現像装置
５１Ｙ：帯電ローラ（帯電手段）
８１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：プロセスユニット

Claims (7)

1. 所定方向に並ぶ複数の電極からなる電極列を具備する電極列搭載部材と、該電極列における互いに隣り合う電極に対して互いに位相ずれしたパルス電圧を印加する電圧印加手段とを有し、該複数の電極に該パルス電圧が印加されることで形成される電界により、該電極列搭載部材の表面上のトナーにおける個々のトナー粒子をホッピングさせるトナーホッピング装置において、
   上記電圧印加手段として、上記パルス電圧の供給開始から所定時間が到来するまでの期間である第１期と、該所定時間が経過した後の期間である第２期とで、該パルス電圧の印加条件を異ならせるもの、を用いたことを特徴とするトナーホッピング装置。
2. 所定方向に並ぶ複数の電極からなる電極列を具備する電極列搭載部材の表面上のトナーにおける個々のトナー粒子をホッピングさせるトナーホッピング装置と、該電極列における互いに隣り合う電極に対して互いに位相ずれしたパルス電圧を印加する電圧印加手段とを有し、該電極列搭載部材の表面上でホッピングさせたトナー粒子を、潜像担持体に担持される潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、
   上記トナーホッピング装置として、請求項１のトナーホッピング装置を用いたことを特徴とする現像装置。
3. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を一様帯電せしめる帯電手段と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを備える画像形成装置における、少なくとも、該現像手段と、該潜像担持体又は帯電手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、
   上記現像手段として、請求項２の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
4. プロセスユニットを用いて潜像担持体上にトナー像を形成する画像形成装置において、
   上記プロセスユニットとして、請求項３のプロセスユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置。
5. 潜像を担持する潜像担持体と、所定方向に並ぶ複数の電極からなる電極列を具備する電極列搭載部材の表面上でホッピングさせたトナー粒子を該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像手段と、該電極列における互いに隣り合う電極に対して互いに位相ずれしたパルス電圧を印加する電圧印加手段とを有し、該複数の電極に該パルス電圧が印加することで形成した電界により、該電極列搭載部材の表面上でトナー粒子をホッピングさせる画像形成装置において、
   上記電圧印加手段として、上記パルス電圧の供給開始から所定時間が到来するまでの期間である第１期と、該所定時間が経過した後の期間である第２期とで、該パルス電圧の印加条件を異ならせるもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５の画像形成装置において、
   上記電圧印加手段として、上記印加条件である上記パルス電圧の振幅を上記第１期にて上記第２期よりも大きくするもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５又は６の画像形成装置であって、
   上記電圧印加手段として、上記潜像担持体の地肌部電位と、上記パルス電圧の単位時間あたりにおける平均電位との差である非現像ポテンシャルを、上記第１期にて上記第２期よりも大きくするもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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