JP2009282241A - 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】シール部材１６によってケーシング１１からのトナー飛散を防ぎつつ、トナーをシール部材１６で掻き取ってしまうことによる現像不良及びトナーこぼれの発生を抑えることができる現像装置１を提供する。
【解決手段】トナー担持ローラ２の表面における全領域のうち、少なくともシール部材１６に対する最接近箇所に対向する導電性のシール部材１６に対して電圧を印加することで、振動電界によって相対的にトナー担持ローラ２の表面上から離れる方向の静電気力が付与されるトナーをその静電気力に反して逆方向に相対移動させるための電界を、同最接近箇所とシール部材１６との間に形成する第２の電界形成手段を設けた。
【選択図】図７

Description

本発明は、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを潜像担持体の潜像に付着させて現像を行う現像装置に関するものである。また、かかる現像装置を用いるプロセスユニットや画像形成装置に関するものである。

この種の現像装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この現像装置は、筒状のトナー担持体を有している。そして、筒状のトナー担持体には、回転軸線方向に延在した形状の細長い電極が回転方向に所定のピッチで配設されている。トナー担持体の表面上においては、互いに隣り合う電極の間に振動電界が形成される。そして、この振動電界により、互いに隣り合うの電極の一方の真上からホッピングさせて他方の電極の上に着地させたり、他方の電極の真上からホッピングさせたトナーを一方の電極の上に着地したりする。トナーはこのようにして２つの電極の間でホッピングによる往復移動を繰り返しながら、筒状のトナー担持体の回転に伴って潜像担持体に対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、トナー担持体の表面からホッピングして潜像担持体上の近傍まで浮上したトナーが、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。この付着により、潜像がトナー像に現像される。かかる構成の現像装置では、ホッピングによってトナー担持体表面との付着力から解放されたトナーを用いることで、低電位現像を実現することができる。例えば、周囲の非画像部との電位差が僅か数十［Ｖ］である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。

一方、従来より、回転する現像ローラの表面に担持したトナーを現像ローラと潜像との電位差によって潜像に転移させる現像装置において、現像ローラ表面と、筺体たるケーシングとの間をシール部材でシーリングしたものが知られている。具体的には、この種の現像装置においては、現像ローラの表面の一部をケーシング外に露出させながら潜像担持体に対向させるための開口をケーシングに設けている。この開口の内壁と、現像ローラの表面との間に形成される微少な間隙がそのままになっていると、ケーシング内で舞ったトナーがその間隙を通ってケーシング外に飛散してしまう。そこで、開口の内壁に片持ち支持させたフィルム状のシール部材の自由端を現像ローラの表面にソフトタッチさせて、現像ローラ表面と開口内壁との間をシールすることで、ケーシング内から外部へのトナー飛散を防いでいるのである。

特開２００７−１３３３８７号公報

トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーによって潜像を現像するホッピング方式の現像装置においても、現像ローラ方式の現像装置と同様に、シール部材を設けてトナー飛散を防止することが望ましい。しかしながら、ホッピング方式においては、トナー担持体の表面に対するトナーの付着力をホッピングによって殆ど無くしていることから、トナー担持体の表面上のトナーをシール部材によって容易に掻き取ってしまう。このため、シール部材を設けると、トナーをトナー担持体の表面移動に伴って搬送することが非常に困難になってしまう。例えば、筒状のトナー担持体の表面における全領域のうち、回転に伴ってケーシング内からケーシング外に向けて移動する箇所と、開口内壁との間をシール部材でシーリングしたとする。すると、ケーシング内でトナー担持体の表面に十分量のトナーを供給したとしても、トナー担持体の表面移動に伴ってそのトナーをケーシング外まで移動させる前にシール部材で掻き取ってしまう。このため、トナーを現像領域まで良好に搬送することができずに、現像不良を引き起こしてしまう。また、トナー担持体の表面における全領域のうち、回転に伴って現像領域からケーシング内に向けて移動する箇所と、開口内壁との間をシール部材でシーリングしたとする。すると、現像領域を通過した後にケーシング内に戻ろうとしているトナーを、シール部材で掻き取ってしまう。そして、掻き取ったトナーをシール部材の表面から落下させるいわゆるトナーこぼれを引き起こして、画像形成装置内を汚染してしまう。

なお、シール部材先端とトナー担持体の表面との間に微妙ギャップを設けたとしても、その微小ギャップがトナーのホッピング高さよりも小さければ、トナー担持体の表面上でホッピングしたトナーをシール部材先端で容易に掻き取ってしまう。

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、次のような現像装置、並びにそれを用いる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。即ち、シール部材によって筺体内からのトナー飛散を防ぎつつ、トナーをシール部材で掻き取ってしまうことによる現像不良及びトナーこぼれのうち、少なくとも何れか一方の発生を抑えることができる現像装置等である。

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を具備するトナー担持体と、それら複数の電極における少なくとも一部の電極に所定の周期で繰り返されるパルス電圧を印加することで、互いに隣り合う電極の間でトナーをホッピングによって繰り返し往復移動させるための振動電界を形成する第１の電界形成手段と、該トナー担持体を収容する筺体と、該トナー担持体の表面の一部を筺体外に露出させながら潜像担持体に対向させるように該筺体に設けられた開口とを有し、該トナー担持体の表面上でホッピングしているトナーを、該トナー担持体の表面移動に伴って、該トナー担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域まで搬送し、該現像領域内でホッピングしたトナーを潜像担持体の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記トナー担持体の表面と、上記開口の内壁との間をシーリングするシール部材を設けるとともに、該トナー担持体の表面における全領域のうち、少なくとも該シール部材に対する最接近箇所に対向する対向電極に対して電圧を印加することで、上記振動電界によって相対的にトナー担持体の表面上から離れる方向の静電気力が付与されるトナーを該静電気力に反して逆方向に相対移動させるための電界を、該最接近箇所と該対向電極との間に形成する第２の電界形成手段を設け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を具備するトナー担持体と、それら複数の電極における少なくとも一部の電極に所定の周期で繰り返されるパルス電圧を印加することで互いに隣り合う電極の間でトナーをホッピングによって繰り返し往復移動させるための振動電界を形成する第１の電界形成手段と、該トナー担持体を収容する筺体と、該トナー担持体の表面の一部を筺体外に露出させながら潜像担持体に対向させるように該筺体に設けられた開口とを有し、該トナー担持体の表面上でホッピングしているトナーを、該トナー担持体の表面移動に伴って、該トナー担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域まで搬送し、該現像領域内でホッピングしたトナーを潜像担持体の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記トナー担持体の表面における全領域のうち、上記現像領域を通過した後、再び該現像領域に進入する前の箇所と、上記開口の内壁との間をシーリングするシール部材を設けるとともに、該内壁の近傍で、該箇所の全領域のうち、該シール部材に対する最接近箇所よりも該トナー担持体の表面移動方向の上流側の箇所に対向している対向電極に対し、電圧を印加して該箇所と該対向電極との間に電界を形成する第２の電界形成手段を設け、該シール部材との接触によって該トナー担持体の表面移動に追従する動きが阻止されながら、上記振動電界によって相対的にトナー担持体の表面上から離れる方向の静電気力が付与されるトナーを、該第２の電界形成手段によって形成される電界によって該静電気力に反して逆方向に相対移動させるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体と、それら複数の電極における少なくとも一部の電極に所定の周期で繰り返されるパルス電圧を印加することで互いに隣り合う電極の間でトナーをホッピングによって繰り返し往復移動させるための振動電界を形成する第１の電界形成手段と、該トナー担持体を収容する筺体と、該トナー担持体の表面の一部を筺体外に露出させながら潜像担持体に対向させるように該筺体に設けられた開口とを有し、該トナー担持体の表面上でホッピングしているトナーを、該トナー担持体の表面移動に伴って、該トナー担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域まで搬送し、該現像領域内でホッピングしたトナーを潜像担持体の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記トナー担持体の表面と、上記開口の内壁との間をシーリングするシール部材を設けるとともに、複数の上記電極のうち、上記トナー担持体の表面における該シール部材に対する最接近箇所、の上に電界を形成するための電極については、上記パルス電圧を印加せずに、トナーとは逆極性の直流電圧を印加するように、上記電界形成手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の現像装置において、上記シール部材として、少なくとも一部が導電性材料からなるものを用い、且つ、該シール部材を上記対向電極として利用したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２の現像装置において、上記対向電極として、ワイヤ状の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２の現像装置において、上記対向電極を上記シール部材に固定したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、現像によって得られたトナー像を該潜像担持体の表面から転写体に転写する転写手段と、転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置に用いられ、少なくとも、該潜像担持体、帯電手段及びクリーニング手段のうちの１つと、該現像手段とを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１乃至６の何れか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８の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至６の何れか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９の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記現像装置として、上記潜像担持体上の潜像を互いに異なる色のトナーによって現像する複数のものを設けたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、トナー担持体の表面と、筺体の開口の内壁との間をシーリングするシール部材により、筺体内からのトナー飛散を防ぐことができる。

また、これらの発明のうち、請求項１の発明特定事項の全てを備えるものでは、トナー担持体の表面上のトナーを、トナー担持体の表面移動に伴ってシール部材との最接近領域（例えばトナー担持体とシール部材との当接領域）に進入させる際に、第２の電界形成手段によって形成した電界でトナー担持体の表面に強制的に押し付ける。これにより、トナーに対してトナー担持体の表面との付着力を発揮させることで、トナーを掻き取り難くする。このような作用を奏する本発明において、シール部材を、トナー担持体の表面における全領域のうち、筺体内から筺体外に向かう箇所と、筺体の開口内壁との間に設けていたとする。すると、筺体内でトナー担持体の表面上に供給したトナーを、シール部材で掻き取ってしまうことなく現像領域まで良好に搬送することが可能になるので、現像不良の発生を抑えることができる。また、シール部材を、トナー担持体の表面における全領域のうち、筺体外から筺体内に向かう箇所と、筺体の開口内壁との間に設けていたとする。すると、トナー担持体の表面移動に伴って現像領域に通したトナーを、シール部材で掻き取ってしまうことなく筺体内まで良好に搬送することが可能になるので、トナーこぼれの発生を抑えることができる。

また、請求項２の発明特定事項の全てを備えるものでは、トナー担持体の表面移動に伴って現像領域に通したトナーを、シール部材によってトナー担持体の表面から掻き取ってしまったとしても、そのトナーを第２の電界形成手段によって形成した電界でトナー担持体の表面に強制的に付着させる。そして、トナー担持体の表面移動に伴って、シール部材との最接近領域に向けて再搬送する。この再搬送により、トナーこぼれの発生を抑えることができる。

また、請求項３の発明特定事項の全てを備えるものにおいて、トナー担持体の表面上のトナーを、トナー担持体の表面移動に伴ってシール部材との最接近領域に進入させる際には、トナーをホッピングさせずに、電極上に形成される電界によってトナー担持体の表面に引き付ける。これにより、トナーに対してトナー担持体の表面との付着力を発揮させることで、トナーを掻き取り難くする。かかる構成では、シール部材を、トナー担持体の表面における全領域のうち、筺体内から筺体外に向かう箇所と、筺体の開口内壁との間に設けていたとしても、筺体内でトナー担持体の表面上に供給したトナーを、シール部材で掻き取ってしまうことなく現像領域まで良好に搬送する。よって、現像不良の発生を抑えることができる。また、シール部材を、トナー担持体の表面における全領域のうち、筺体外から筺体内に向かう箇所と、筺体の開口内壁との間に設けていたとしても、現像領域に通したトナーを、シール部材で掻き取ってしまうことなく筺体内まで良好に搬送する。よって、トナーこぼれの発生を抑えることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明を適用した電子写真方式の画像形成装置の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係る画像形成装置の現像装置と感光体とを示す概略構成図である。同図において、ドラム状の感光体１５０は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に所定の線速で回転駆動される。感光体１５０としては、例えば、厚み１３［μｍ］の有機感光層を具備するものを用いている。回転駆動される感光体１５０の表面は、図示しない帯電装置によって例えば、−３００〜−５００［Ｖ］に一様に帯電せしめられる。図示しない光書込装置は、このように帯電せしめられた感光体地肌部に対して、１２００［ｄｐｉ］解像度で光走査を行う。この光走査により、感光体１５０の表面には静電潜像が形成される。静電潜像の電位は、例えば０〜−５０［Ｖ］程度である。

感光体１５０の図中左側方には、筒状のトナー担持ローラ２を有する現像装置１が配設されている。現像装置１は、筺体としてのケーシング１１の内部に形成されたトナー収容部１３の中に、図示しないトナーを収容している。このトナーは、図中反時計回り方向に回転駆動される撹拌パドルにより、撹拌されながら後述する弾性ローラ１５に向けて搬送される。

ケーシング１１内において、トナー収容部１３の図中右側方には、弾性ローラ１５が配設されている。この弾性ローラ１５は、図示しない軸受けによって回転自在に支持される金属製の軸部材と、これの周面に形成された円柱状のローラ部とを具備しており、ローラ部はスポンジ等の発泡セルを具備する弾性部材から構成されている。そして、そのローラ部を後述するトナー担持ローラ２に対してカウンター方向に摺擦させるように、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。撹拌パドル１４の回転に伴ってトナー収容部１３から弾性ローラ１５に向けて搬送されたトナーは、弾性ローラ１５のローラ部に汲み上げられる。そして、弾性ローラ１５とトナー担持ローラ２との当接部にて、弾性ローラ１５からトナー担持ローラ２の表面に供給される。この際、弾性ローラ１５とトナー担持ローラ２との間で擦られることで、負極性への摩擦帯電が助長される。なお、弾性ローラ１５には、トナー供給バイアスが印加されており、弾性ローラ１５とトナー担持ローラ２との電位差により、弾性ローラ１５からトナー担持ローラ２へのトナーの転移が助長される。

トナー担持ローラ２の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ２の回転に伴って、トナー供給領域から現像領域に向けて搬送される。そして、現像領域において、感光体１５０上の静電潜像に付着して、それをトナー像に現像する。

図２は、現像装置１のトナー担持ローラ２を示す斜視図である。また、図３は、トナー担持ローラ２のローラ部３を示す横断面図である。また、図４は、ローラ部４を正面から示す模式図である。図２に示すように、トナー担持ローラ２は、ローラ部３、これの軸線方向の両端面にそれぞれ接続されたフランジ（６，７）、それぞれのフランジの中心から突出する軸部材（４，５）などを有している。ローラ部３の周面には、ローラ軸線方向に延在する形状の複数の電極が、周方向（回転方向）に所定のピッチで並ぶように形成されている。これら電極のうち、周方向において１個おきに並んでいるもの同士は、互いに同じ電位状態にされる電気的に同相の電極になっている。具体的には、ローラ部３の周面には、図３や図４に示すように、Ａ相電極３ａとＢ相電極３ｂとが周方向に交互に並ぶように配設されている。Ａ相電極３ａは、ローラ部３の軸線方向の一端まで延在しており、ローラ部３の一端には金属製のフランジ６が接続されている（図４）。この第１フランジ６により、複数のＡ相電極３ａが互いに電気的に導通している。第１フランジ６の中心には、図示しない軸受けによって回転自在に支持される軸部材４が突設せしめられている。また、Ｂ相電極３ｂは、ローラ部３の軸線方向の他端まで延在しており、ローラ部３の他端には金属製の第２フランジ７が接続されている。この第２フランジ７により、複数のＢ相電極３ｂが互いに電気的に導通している。第２フランジ７の中心には、図示しない軸受けによって回転自在に支持される軸部材５が突設せしめられている。

図２に示したトナー担持ローラ２は、現像装置内において、軸部材４，５が回転自在に支持されながら回転駆動される。そして、図示のように、第１フランジ６には、搬送電源２５によってＡ相パルス電圧が印加される。この印加は、不動に固定された状態で回転する第１フランジ６に摺擦する図示しない摺擦電極を介して行われる。第１フランジ６に印加されたＡ相パルス電圧は、複数のＡ相電極３ａにそれぞれ導かれる。また、第２フランジ７には、搬送電源２５によってＢ相パルス電圧が印加される。この印加も、不動に固定された状態で回転する第２フランジ７に摺擦する図示しない摺擦電極を介して行われる。第２フランジ７に印加されたＢ相パルス電圧は、複数のＢ相電極３ｂにそれぞれ導かれる。

図５は、Ａ相電極３ａに印加されるＡ相パルス電圧、及びＢ相電極３ｂに印加されるＢ相パルス電圧の波形を示すグラフである。Ａ相パルス電圧と、Ｂ相パルス電圧とは、図示のように互いに逆位相になっており、単位時間あたりにおける平均電位は互いに同じである。それぞれのパルス電圧の波形における中心位置で水平方向に延在している線が、この平均電位を示している。平均電位は、それぞれ、トナーと同極性であるマイナス極性で、且つ感光体１５０の潜像電位と地肌部電位との間の値になっている。これにより、Ａ相電極３ａやＢ相電極３ｂは、平均的にトナーと同極性で且つ静電潜像と地肌部との間の電位を帯びる。このようなパルス電圧がそれぞれの電極に印加されると、トナー担持ローラ２におけるローラ部３の表面上のトナーが、Ａ相電極３ａ上とＢ相電極３ｂ上との間を往復移動するように繰り返しホッピングする。以下、トナー担持ローラ２の表面上でトナーが所定の周期でホッピングを繰り返している状態をフレア（Ｆｌａｒｅ）という。

なお、図示のような矩形波状のパルス電圧では、極性が瞬時に切り替わるため、トナーに対して大きな静電力を付与することが可能である。但し、サイン波状のパルス電圧や三角波状のパルス電圧を採用してもよい。

また、一方の軸部材（電極）に周波数ｆの矩形波状のパルス電圧を印加する一方で、もう一方の軸部材（電極）には、前記パルス電圧の平均電位となる直流電圧を印加しても、逆位相のパルス電圧を採用する場合と同様に、フレア現象を生起せしめることが可能である（図６）。

ローラ部３の周面におけるＡ相電極３ａ上とＢ相電極３ｂとの間をホッピングによる往復移動の繰り返しで、ローラ部３の周面上にフレアを形成しているトナーは、トナー担持ローラ２の回転駆動により、感光体１５０に対向する現像領域まで搬送される。そして、現像領域にて、その放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体の静電潜像の近傍に至ると、静電潜像の静電気力によって引かれながらホッピング軌跡から外れて、静電潜像に付着する。これに対し、放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体の地肌部の近傍に至ると、ホッピング軌跡から外れることなく下降して、ローラ部３の表面付近まで下降する。

なお、図３に示すように、ローラ部３の表面には、絶縁材料からなる表面保護層３ｄを設けている。この表面保護層３ｄにより、トナーとＡ相電極３ａやＢ相電極３ｂとの直接接触を回避することで、電極からトナーへの電荷注入の発生を回避している。

以上の構成の現像装置１においては、ホッピングによってローラ部３との吸着力が解かれた状態のトナーを現像に用いることで、現像ローラや現像スリーブを用いる１成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。

先に示した図１において、現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、トナー担持ローラ２の回転に伴ってケーシング１１内に戻った後、トナー担持ローラ２のローラ部３と弾性ローラ１５とが当接する供給領域に戻る。そして、戻ったトナーの一部は、この供給領域においてトナー担持ローラ２から弾性ローラ１５に回収される。トナーはホッピングによってローラ表面との付着力を発揮していないので、トナー担持ローラ２に対してカウンター方向に摺擦する弾性ローラ１５によって容易に掻き取られたり均されたりするからである。同時に、新しいトナーが弾性ローラ１５からトナー担持ローラ２に供給される。このような掻き取り回収、均し、及び供給の相乗作用により、トナー供給領域を通過した後のトナー担持ローラ２表面上では均一量のトナーがホッピングするようになる。

感光体１５０の表面で現像されたトナー像は、図示しない転写手段によって感光体１５０から記録紙に転写された後、図示しない定着手段によって記録紙上に定着せしめられる。

ローラ部３の基材としては、樹脂等の絶縁性材料を例示することができる。また、ステンレス等の導電性材料からなる部材の表面に、ＳｉＯ_２等の絶縁材料からなる絶縁膜を成膜した材料でもよい。Ａ相電極３ａやＢ相電極３ｂは、フォトリソグラフィー等の技術により、基材の表面上に対して、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料が０．１〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］の厚みで電極形状にパターニングされたものである。

Ａ相電極３ａ、Ｂ相電極３ｂにおけるローラ周方向の長さである電極幅ｗや電極間距離Ｒの設定は、トナーのホッピング効率に大きく影響する。ここで、電極ピッチＰは、Ｐ＝Ｒ＋ｗで表される。互いに隣り合う電極の間にあるトナーは、両電極間に形成される電界のうち、一方の電極の端と他方の電極の端との間をほぼ水平方向に架橋している電界成分の電気力線に沿って移動する。これに対し、電極の上に乗っているトナーは、その電極から放物線を描くようにして他方の電極に向けて延びる電気力線に沿って移動する。このように放物線を描くように移動するトナーは、電極の幅方向の中央付近に位置するトナーであり、電極の幅ｗが大きくなるほどその数が増加する。パルス電圧の値に比して電極の幅ｗが大きくなり過ぎると、電極の幅方向の中央付近から隣の電極に向けて延びる電気力線の強度が比較的小さくなるため、ホッピング効率が低下する。本発明者らの実験によれば、低電圧で効率よくトナーをホッピングさせるためには、電極幅ｗを適切な範囲に設定する必要があった。また、電極間距離Ｒは、パルス電圧や電極幅ｗとともに、電極間の電界強度を決定するパラメータとなる。パルス電圧や電極幅ｗが一定の条件下では、電極間距離Ｒが小さくなるほど、電極間の電界強度が強くなってトナーのホッピングの初速度が速くなる。トナーのホッピング速度は、ある程度の速さであることが望ましいが、速すぎるとホッピング１回あたりのトナー飛翔時間が短くなり過ぎて、トナーがトナー担持ローラ２表面上に着地している時間が大半を占めてしまう。このような場合には、パルス電圧の周波数を低くしてトナー飛翔時間の延長化を図ることである程度は対処できるが、対処し切れない場合もある。よって、電極間距離Ｒについても、適切な範囲に設定する必要がある。また、表面保護層３ｄの厚みも、電界強度に影響を与えるパラメータとなる。厚みが大きくなるほど、電気力線の垂直成分の強さが小さくなるからである。以上のことから、電極の幅ｗと、電極間距離Ｒと、表面保護層３ｄの厚さと、パルス電圧との関係を、適正に設定する必要がある。第１実施形態に係る画像形成装置においては、電極幅ｗ、電極間距離Ｒをそれぞれ、トナー平均粒径の１倍以上２０倍以下に設定している。

表面保護層３ｄの材料としては、ＳｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５等を例示することができる。ジルコニア、あるいは二成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂などでもよい。また、絶縁性の有機材料を用いてもよい。また、絶縁性の無機材料の上に、ポリカなどといった絶縁性の有機材料をコートしたものでもよい。表面保護層３ｄの厚さは、０．５〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜３［μｍ］が好適である。

トナー担持ローラ２のローラ部３は、Ａ４サイズの短手幅に相当する２１［ｃｍ］、または長手幅に相当する３０［ｃｍ］を超える長さになっている。

トナー担持ローラ２についは、例えば以下に説明する製法によって製造することが可能である。即ち、絶縁性シートなどといったフレキシブルなシート材の表面に電極パターンを形成し、それを円筒状基材に巻き付ける製法である。詳しくは、ポリイミドからなるベースフィルム（厚さ２０〜１００μｍ）の表面に、蒸着法によって厚み０．１〜０．３［μｍ］のＣｕ、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料からなる導電膜を形成する。一辺の長さが３０〜６０［ｃｍ］程度の平面であれば、ロール・トゥ・ロール用の装置によって導電膜を形成することが可能である。蒸着法の具体例としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、イオンビーム法、等を例示することができる。スパッタ法で成膜する場合には、ポリイミドとの密着性を向上させる狙いから、シート材と導電膜との間にＣｒ膜を介在させると良い。また、プラズマ処理やプライマー処理による中間膜を形成することによっても、導電膜の固着性を向上させることができる。

導電膜を蒸着法とは異なる方法で形成してもよい。例えば、電着法を用いてもよい。ポリイミドからなるシート材の表面に、無電解メッキ処理などによって導電膜を形成するのである。塩化Ｓｎ、塩化Ｐｄ、塩化Ｎｉに順次浸漬して導電性の下地膜を形成した後、その上に、Ｎｉ電解液中で電解メッキを行って厚さ１〜３［μｍ］程度のＮｉ膜を形成することが可能である。

シート材の表面に導電膜を形成したら、それをレジスト、露光、エッチングなどを経るフォトリソグラフィー法によりパターニングして、複数のＡ相電極３ａやＢ相電極３ｂを得る。厚さ０．１〜３［μｍ］程度の導電膜であれば、フォトリソグラフィー法により、幅５〜数十［μｍ］のファインピッチの電極パターンを精度良く形成することができる。

パターニングによって複数の電極を形成したら、次に、ＳｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２等の絶縁性材料からなる厚さ０．５〜２［μｍ］程度の表面保護層３ｄをスパッタ法などによって形成する。ポリイミドをロールコータ、その他コーティング装置によって２〜５［μｍ］の厚みで塗布したものをベークすることによって表面保護層３ｄを得てもよい。そのポリイミドの膜の上に、ＳｉＯ_２あるいはその他の絶縁性無機材料からなる膜をスパッタ法などによって０．１〜０．５［μｍ］の厚みで形成して、機械的強度を高めてもよい。更に、この膜の上に、ポリカなどの絶縁性有機材料からなる膜を最終層としてコートしても良い。ジルコニア、二成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる絶縁性材料（例えばシリコーン系樹脂）を、表面保護層３ｄの材料として用いてもよい。

シート材の表面に複数の電極や表面保護層３ｄを形成したら、そのシート材を円筒形状の基材に接着等によって固定して、ローラ部３を得ればよい。

ローラ部３の別の製法として、以下に説明するものを例示することもできる。即ち、金属シートの表面にポリイミドをロールコータにて５〜１００［μｍ］の厚みで塗布した後、ベークして絶縁基層を得る。べークの条件としては、１５０［℃］、３０分のプリベークの後に、３５０［℃］、６０分のポストベークを実行することが挙げられる。その後、金属シートフォトリソグラフィー法によってパターンニングして複数の電極を得た後、電極の上にポリイミドをコーティングして表面保護層３ｄを得る。その後、表面保護層３ｄに電極と絶縁基層との段差に起因する凹凸が生じている場合には、平滑化処理を施す。例えば、粘度５０〜１０，０００［ｃｐｓ］、好ましくは１００〜３００［ｃｐｓ］のポリイミド系材料やポリウレタン系材料をスピンコートして放置する。それら材料の表面張力により、凹凸のない表面に仕上げるのである。金属シートとしては、厚さ２０〜３０［μｍ］のステンレスシートやアルミシートを例示することができる。

ローラ部３の更なる別の製法として、電極用の導電膜を形成した後、それを電極形状にパターニングするのではなく、導電インクを用いたスクリーン印刷法、導電性インクを用いたインクジェット方式のプリントなどにより、複数の電極を形成してもよい。また、導電膜にレーザー加工を施して複数の電極をパターニングしてもよい。

以上の基本的な構成を備える画像形成装置では、搬送電極２５や上述した摺擦電極などが、複数のＡ相電極３ａやＢ相電極３ｂにおける少なくとも一部に電圧を印加して複数の電極間に振動電界を形成する電界形成手段を構成している。

次に、第１実施形態に係る画像形成装置の特徴的な構成について説明する。
図７は、第１実施形態に係る画像形成装置における現像領域及びその周囲を示す拡大構成図である。同図において、弾性ローラ１５からトナー担持ローラ２のローラ部３へと供給されたトナーは、トナー担持ローラ２の回転に伴って両ローラの当接部を通過すると、ローラ部３の表面上でホッピングする。この後、トナー担持体ローラ２の回転に伴って、規制ブレード２２との対向領域まで搬送される。この対向領域では、規制ブレード２２がローラ部３の表面に対して所定の間隙を介して対向しており、対向領域を通過する際にローラ部３の表面上における単位面積あたりのトナー量が規制される。

現像装置１の筺体としてのケーシング１１には、開口１１ａが形成されている。トナー担持ローラ２のローラ部３は、その周面の一部を、開口１１ａを通じてケーシング１１外に露出させつつ感光体１５０に対向させるように配設されている。このように、ローラ部３におけるケーシング１１外への露出箇所と感光体１５０とが所定の間隙を介して対向している領域が現像領域である。ローラ部３と規制ブレード２２との対向領域を通過したトナーは、ローラ部３に追従しながら回転方向に移動して現像領域に至る。そして、この現像領域において、ローラ部３の表面上でホッピングしたトナーの一部は、感光体１５０の静電潜像に付着して現像に寄与する。現像に寄与しなかった残りのトナーは、ローラ部３に追従しながら回転方向に移動して現像領域を通過した後、ケーシング１１内に戻る。この際、後述するシール部材１６とローラ部３との当接部を通過する。

現像装置１のケーシング１１の開口１１ａにおける内壁のうち、最も下方にある下内壁は、シート状のシール部材１６を片持ち支持している。このシール部材１６は、全体として良好な可撓性を発揮する部材からなり、この自由端側を固定端側よりもローラ部３回転方向の下流側に向ける姿勢で片持ち支持されている。そして、自らの自由端側を図示のようにローラ部３に当接させている。この当接により、ローラ部３と開口１１ａの下内壁との間をシーリングして、ケーシング１１内からのトナー飛散を防いでいる。

シール部材１６は上述したように良好な可撓性を発揮する部材からなるので、シール部材１６の自由端側と、ローラ部３との当接圧力はそれほど高くない。しかしながら、本画像形成装置の現像装置１のようなホッピング方式のものにおいては、ローラ部３の表面に対するトナーの付着力をホッピングによって殆ど無くしている。このため、何の対策も講じないと、ローラ部３上でホッピングしているトナーをローラ部３とシール部材１６との当接部において、シール部材１６によって容易に掻き取ってしまい、現像領域通過後のトナーをケーシング１１内に回収することができなくなる。すると、シール部材１６によって掻き取ったトナーをシール部材１６の自由端側に蓄積させていき、やがて開口１１ａの下内壁からのトナーこぼれを引き起こしてしまう。

そこで、第１実施形態に係る画像形成装置においては、ローラ部３の表面における全領域のうち、シール部材１６に対する最接近箇所であるシール当接箇所、の上に、トナーを相対的にシール当接箇所に向けて移動させる電界を形成する第２の電界形成手段を設けている。この第２の電界形成手段は、シール部材１６や、図示しない戻し電源などから構成されている。

図８は、シール部材１６を示す縦断面図である。シート状のシール部材１６は、ステンレス等の導電性材料からなる導電層１６ａと、これの表面に被覆されたフッ素樹脂等の絶縁性材料からなる絶縁層１６ｂとを具備している。そして、絶縁層１６ｂをローラ部３に当接させる姿勢で、ケーシング１１の開口１１ａの下内壁に片持ち支持されている。ローラ部３の表面上のトナーは、ローラ部３の回転に伴って、シール部材１６とローラ部３との当接部（以下、シール当接部という）に進入する。そして、ローラ部３の表面保護層（３ｄ）と、シール部材１６の絶縁層１６ｂとの間に挟み込まれる。シール部材１６の導電層１６ａは、絶縁層１６ｂを介してローラ部３に対向する対向電極として機能している。そして、この導電層１６ａには、図示しない戻し電源から出力される戻しバイアスが印加される。この戻しバイアスは、上記シール当接部内に挟み込まれたトナーを、シール部材１６とローラ部３表面とのうち、相対的にローラ部３表面に向けて移動させる電界をシール当接部に形成し得る特性のものである。例えば、Ａ相電極３ａ，Ｂ相電極３ｂに印加されるＡ相パルス電圧，Ｂ相パルス電圧として、それぞれオフセット電圧Ｖ０（ピークツウピークの中心）が−３００［Ｖ］で、周波数ｆが１［ｋＨｚ］で、且つピークツーピーク電圧Ｖｐｐが５００［Ｖ］の矩形波バイアスを採用したとする。この場合、シール部材１６の導電層１６ａに印加する戻しバイアスとして、Ａ相パルス電圧やＢ相パルス電圧の平均電圧よりも大きな値（それらパルス電圧の平均電圧と同じ極性で且つ絶対値がパルス電圧よりも大きいな値）のものを採用する。例えば、周波数＝２ｋＨｚ、オフセット電圧＝−３５０Ｖ、ピークツーピーク電圧Ｖｐｐ＝６００Ｖの矩形波のバイアスである。このバイアスは、平均電位がオフセット電圧と同じ−３５０［Ｖ］になるので、Ａ相パルス電圧やＢ相パルス電圧の平均電位である−３００［Ｖ］に比べて大きな値である。このような戻しバイアスを導電層１６ａに印加することで、シール部材１６とローラ部３との間に挟み込まれたトナーに対して、相対的にシール側からローラ側に向かう静電気力を付与して、トナーをローラ部３表面に向けて押し付ける。そして、この押し付けにより、トナーに対してローラ部３の表面移動に追従する動きをとらせて、当接部をすり抜けさせることができるようになる。なお、ローラ部３の表面上のトナーは、表面上でホッピングしながらローラ部３の回転に伴って当接部に向けて移動するので、当接部の入口直前でホッピングしたトナーは、当接部に進入する前にシール部材１６に引っ掛かって付着することになる。このように、当接部の入口直前でトナーがシール部材１６に付着したとしても、入口直前におけるシール部材１６とローラ部３との間においてもトナーに対して相対的にシール側からローラ側に向かう静電気力を付与する電界が形成される。このため、入口直前でシール部材１６に付着したトナーは、すぐにローラ部３表面に向けて戻されて、ローラ部３表面に向けて相対的に押し付けられながら当接部に進入していく。

以上の構成の本画像形成装置においては、ローラ部３の表面移動に伴って現像領域を通過したトナーを、シール部材１６で掻き取ってしまうことなくケーシング１１内まで良好に搬送することが可能になるので、トナーこぼれの発生を抑えることができる。

なお、本画像形成装置においては、図７に示したように、規制ブレード２２を設けていることにより、開口１１ａの上内壁とローラ部３との間のギャップを通したケーシング１１内からケーシング１１外へのトナー飛散が防止されている。このため、開口１１ａの上内壁と、ローラ部３との間をシールするシール部材を設けていない。規制ブレード２２を設けない場合には、開口１１ａの上内壁とローラ部３との間のギャップを通したケーシング１１内からケーシング１１外へのトナー飛散を引き起こす可能性が高いので、両者間をシーリングするシール部材を設けることが望ましい。この場合、前記シール部材とローラ部３との当接部において、トナーをシール側からローラ側に相対的に移動させる電界を形成するように、第２の電界形成手段を構成する。

また、対向電極として機能する、シール部材１６の導電層１６ａに対して、パルス電圧からなる戻し電圧を印加する例について説明したが、直流電圧からなる戻し電圧を印加してもよい。但し、パルス電圧の方が、当接部の入口直前でシール部材１６に付着したトナーをシール部材１６表面から払い落とす効果が高いので、シール部材１６に付着してしまったトナーをより良好にローラ部３表面に押し戻すことができる。

また、弾性ローラ１５の表面をトナー担持ローラ２に対してカウンター方向に移動させながら当接させることで、弾性ローラ１５に対してトナー担持ローラ２上のトナーを回収する機能をもたせたが、トナー供給用の部材と、トナー回収用の部材とを独立で設けてもよい。

図９は、第１実施形態に係る画像形成装置の変形例を示す概略構成図である。この変形例の画像形成装置は、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラック（以下、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋという）のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができる。そして、ベルトユニット８１、４色にそれぞれ個別に対応する４つのプロセスユニット、４つの光書込ユニット１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ、レジストローラ対７９、転写ローラ８７、定着装置７６、給紙カセット７８などを備えている。

ベルトユニット８１は、潜像担持体たる無端ベルト状の感光体１５０を、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張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる。より詳しくは、無端ベルト状の感光体１５０を、駆動ローラ８３、テンションローラ８４、転写バックアップローラ８５、従動ローラ８７及び４つの現像対向ローラ８６Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋによって裏面側から支えながら張架している。そして、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駆動ローラ８３の回転によって感光体１５０を無端移動せしめる。この感光体１５０における図中左側の張架面（以下、左側張架面という）は、ほぼ鉛直方向に延在する姿勢になっている。

感光体１５０の左側張架面の図中左側方には、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用のプロセスユニットが鉛直方向に並ぶように配設されており、それぞれ感光体１５０の左側張架面に対向している。これら４つのプロセスユニットは、それぞれ、現像装置（１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）と、感光体１５０を一様帯電せしめる帯電装置（６２Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）とを１つのユニットとして図示しない共通の保持体に保持している。そして、画像形成装置本体に対して現像装置及び帯電装置が一体的に着脱されるようになっている。

４つの現像装置１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋのうち、鉛直方向の最も下側に位置するＫ用の現像装置１Ｋの上方には、Ｋ用の帯電装置６２Ｋが感光体１５０の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｋ用の現像装置１Ｋの真上に配設されたＹ用の現像装置１Ｙの上方には、Ｙ用の帯電装置６２Ｙが感光体１５０の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｙ用の現像装置１Ｙの真上に配設されたＣ用の現像装置１Ｃの上方には、Ｃ用の帯電装置６２Ｃが感光体１５０の左側張架面に対向するように配設されている。更に、Ｙ用の現像装置１Ｙの真上に配設されたＭ用の現像装置１Ｍの上方には、Ｍ用の帯電装置６２Ｍが感光体１５０の左側張架面に対向するように配設されている。

鉛直方向に並ぶ４つの現像装置１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋの図中左側方には、４つの光書込ユニット１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋが鉛直方向に並ぶように配設されている。これら光書込ユニット１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋは、外部の図示しないパーソナルコンピュータやスキャナから送られてくる画像情報に基づいて、図示しない４つの半導体レーザーを駆動してＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用の書込光Ｌｍ，Ｌｃ，Ｌｙ，Ｌｋを出射する。そして、これらを図示しないポリゴンミラーによって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで感光体１５０に対する光走査を行う。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによって光走査を行うものを用いてもよい。なお、光走査は暗中にて行われる。

感光体１５０は、自らを張架している複数の張架ローラのうち、最も下方に位置する駆動ローラ８３と、最も上方に位置するテンションローラ８４との間では、鉛直方向上方から下方に向けてほぼ真っ直ぐに移動する。この過程において、まず、Ｍ用の帯電装置６２Ｍとの対向位置を通過する際に、例えば負極性に一様帯電せしめられる。そして、Ｍ用の書込光Ｌｍによる光走査によってＭ用の静電潜像を担持した後、Ｍ用の現像装置１Ｍとの対向位置を通過する。この際、感光体１５０に書き込まれたＭ用の静電潜像がＭ用の現像装置１Ｍによって現像されてＭトナー像になる。

Ｍトナー像が形成された感光体１５０は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｃ用の帯電装置６２Ｃによって再び一様帯電せしめられた後、Ｃ用の書込光Ｌｃによる光走査によってＣ用の静電潜像を担持する。このＣ用の静電潜像は、Ｃ用の現像装置１Ｃによって現像されてＣトナー像となる。このとき、Ｃトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体１５０上に形成されているＭトナー像に重ね合わせて現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、Ｍ及びＣによる２次色部となる。

Ｃトナー像が形成された感光体１５０は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｙ用の帯電装置６２Ｙによって再び一様帯電せしめられた後、Ｙ用の書込光Ｌｙによる光走査によってＹ用の静電潜像を担持する。このＹ用の静電潜像は、Ｙ用の現像装置１Ｙによって現像されてＹトナー像となる。このとき、Ｙトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体１５０上に形成されているＭトナー像、Ｃトナー像、あるいはＭＣ２次色部の上に重ね合わせた状態で現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、ＭＹ２次色部、ＣＹ２次色部、あるいはＭＣＹ３次色部となる。

Ｙトナー像が形成された感光体１５０は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｋ用の帯電装置６２Ｋによって再び一様帯電せしめられた後、Ｋ用の書込光Ｌｋによる光走査によってＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、Ｋ用の現像装置１Ｋによって現像されてＫトナー像となる。

以上のようなＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋトナー像の重ね合わせ現像により、感光体１５０のおもて面（ループ外面）には、４色重ね合わせトナー像が形成される。なお、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用の帯電装置６２Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋとしては、それぞれコロナ放電によって感光体１５０を一様帯電せしめるものが用いられている。

Ｋ用の現像装置１Ｋとの対向位置であるＫ用の現像領域を通過した感光体１５０は、駆動ローラ８３に対する掛け回し箇所を通過すると、今度は相対的に鉛直方向下方から上方に向けて移動するようになる。そして、転写バックアップローラ８５に対する掛け回し箇所に進入する。この掛け回し箇所の一部に対しては、転写ローラ８８がおもて面側から当接して転写ニップを形成している。転写バックアップローラ８５は接地されているのに対し、導電性の転写ローラ８８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ている。これにより、転写ニップを間に挟んでいる転写バックアップローラ８５と転写ローラ８８との間には、感光体１５０上のトナー像を転写バックアップローラ８５側から転写ローラ８８側に静電移動させる転写電界が形成されている。

一方、給紙カセット７８は、所定のタイミングで給紙ローラ７８ａを回転駆動させることで、カセット内に収容している記録紙Ｐを給紙路に向けて送り出す。送り出された記録紙Ｐは、転写ニップの図中下方に配設されたレジストローラ対７９のローラ間に挟み込まれる。レジストローラ対７９は、記録紙Ｐの先端部を挟み込むとすぐに回転駆動を一時停止する。そして、記録紙Ｐを感光体１５０の４色重ね合わせトナー像と同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを転写ニップに送り出す。

転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた４色重ね合わせトナー像は、ニップ圧や転写電界の作用によってベルトから記録紙Ｐに一括転写され、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、転写ニップから定着装置７６に送り込まれた後、機外へと排出される。

以上の構成の変形例においては、４つの感光体に対してそれぞれ個別に形成したトナー像を中間転写ベルト等に重ね合わせて転写するいわゆる４連タンデム方式とは異なり、１つの感光体に対して４色のトナー像を形成していく。かかる構成では、重ね合わせ転写時における４色の位置ズレが発生しない。よって、色ズレのない高画質のフルカラー画像を得ることができる。また、現像装置のトナー担持ローラと感光体１５０とが非接触であることから、次色の現像工程において感光体から次色のトナー担持ローラへのトナー逆転移が生じない。よって、スキャベンジや混色などの問題が無く、高画質な作像プロセスを長期的に渡り安定して行うことができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第２実施形態に係る画像形成装置の構成は、第１実施形態と同様である。

図１０は、第２実施形態に係る画像形成装置における現像領域及びその周囲を示す拡大構成図である。この画像形成装置においては、シール部材１６として、絶縁性材料だけからなるものを用いている。このため、シール部材１６に対して、対向電極としての機能を持たせていない。

また、この画像形成装置においては、第２の電界形成手段として、シール当接部に電界を形成する代わりに、次のような電界を形成するものを設けている。即ち、シール部材１６との接触によってトナー担持ローラ２の表面移動に追従する動きが阻止されたトナーを、相対的にトナー担持ローラ２のローラ部の表面に向けて移動させる電界である。この第２の電界形成手段は、図示のワイヤ電極１７や、これに戻しバイアスを印加する図示しない戻し電源などから構成されている

ワイヤ電極１７は、開口１１ａの下内壁の近傍において、ローラ軸線方向に延在する姿勢で張られたワイヤ状の電極である。ローラ部３における開口１１ａの下内壁との対向領域に進入する直前の箇所に対して、所定の間隙（５０μｍ程度）を介して対向している。つまり、ローラ部３の表面に対して所定の間隙を介して対向する対向電極として機能している。なお、ワイヤ電極１７の材料としては、直径６０［μｍ］の導電性ワイヤを用いている。

ワイヤ電極１７には、図示しない戻し電源によって戻しバイアスが印加される。そして、この戻しバイアスは、次のような値になっている。即ち、シール部材１６に接触してローラ部３に追従する動きが阻止されたトナーを、ローラ部３の表面に向けて引き付ける電界を、ワイヤ電極１７とローラ部３との間に形成し得る値である。より詳しくは、第１実施形態の戻しバイアスと同様に、Ａ相パルス電圧やＢ相パルス電圧の平均電圧よりも大きな値（それらパルス電圧の平均電圧と同じ極性で且つ絶対値がパルス電圧よりも大きいな値）にすればよい。このような戻しバイアスをワイヤ電極１７に印加すると、ローラ部３の表面移動に伴って現像領域に通したトナーを、シール部材１６によってローラ部３の表面から掻き取ってしまったとしても、そのトナーをシール部材１６から落下させてしまう前に、前述の電界によってローラ部３の表面に押し付ける。そして、この押し付けにより、シール部材１６によって当接部への通過を阻止されたトナーを、当接部よりも上流側におけるシール部材１６とローラ部３との対向領域内に拘束する。かかる拘束により、前述の対向領域内にトナーが蓄積してくると、やがて蓄積したトナーが前述の電界によって全体的にローラ部３の表面に向けて押し付けられながら、ローラ部３の表面に追従した動きをとるようになり、当接部をすり抜ける。つまり、シール部材１６によって当接部通過を阻止されてしまったトナーを、当接部の入口直前の領域に拘束しながら、最終的には当接部に通すことになる。これにより、トナーこぼれの発生を抑えることができる。

図１１は、第２実施形態に係る画像形成装置の変形例における現像領域及びその周囲を示す拡大構成図である。この画像形成装置においては、対向電極として、ワイヤ電極１７の代わりに、幅（ローラ回転方向の長さ）が２［ｍｍ］の板状電極１８を用いている点が、第２実施形態と異なっている。この板状電極１８は、シール部材１６の固定端側に固定され、５０［μｍ］程度のギャップを介してローラ部３の表面に対向している。

ワイヤ電極１７は、非常に細いワイヤからなるので、僅かなスペースにも配設することができるという利点がある反面、その細さ故に、電界形成領域が比較的小さくなってしまう。これに対し、シール部材１６に固定した板状電極１８では、ワイヤ電極１７に比べてローラ部３との対向面の面積が大きいので、比較的大きな領域に電界を形成することができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、第３実施形態に係る画像形成装置の構成は、第１実施形態と同様である。

図１２は、第３実施形態に係る画像形成装置のトナー担持ローラ２を示す斜視図である。同図において、トナー担持ローラ２は、ローラ部３や、これの軸線方向の両端面からそれぞれ突出する軸部材４，５などを有している。ローラ部３の周面には、ローラ軸線方向に延在する形状の複数の電極が、周方向（回転方向）に所定のピッチで並ぶように形成されている。これら電極のうち、周方向において１個おきに並んでいるもの同士は、互いに同じ電位状態にされる電気的に同相の電極になっている。具体的には、Ａ相電極３ａとＢ相電極３ｂとが周方向に交互に並ぶように配設されている。これらＡ相電極３ａ、Ｂ相電極３ｂは、何れもローラ部３の周面上において、軸線方向の殆どの領域に渡って延在しているが、軸線方向の両端にまでは延びていない。

ローラ部３の軸線方向の一端面においては、軸線方向の端側から中央側に向かう円形の窪みＤ１が形成されている。また、同図には示していないが、ローラ部３の他端面においても、同様の窪みが形成されている。

図１３は、ローラ部３の軸線方向における一端部を、Ａ相電極３ａの箇所で破断して示す縦断面図である。ローラ部３の表面は、絶縁性材料からなる表面保護層３ｄで覆われている。Ａ相電極３ａは、アクリル樹脂等からなる円柱状のローラ基体３ｃの表面と表面保護層３ｄとの間に形成されている。ローラ部３の軸線方向の一端部では、ローラ基体３ｃの表面上において、軸線方向の中央側から端側に向けて延びているＡ相電極３ａが表面上をそのまま端まで伝って延びるのではなく、途中でローラ基体３ｃの内部を貫通して、窪みＤ１の内周面に至っている。そして、窪みＤ１の内周面上で軸線方向に沿って中央側から端側に向けて再び延びている。ローラ基体３ｃの表面上では表面保護層３ｄに覆われているが、窪みＤ１の内周面上では保護層に覆われておらず無垢の表面を露出させている。

図１４は、ローラ部３の軸線方向における一端部を、Ｂ相電極３ｂの箇所で破断して示す縦断面図である。軸線方向の一端部において、Ｂ相電極３ｂは、Ａ相電極（３ａ）とは異なり、窪みＤ１の内周面には存在していない。ローラ基体３ｃの表面上だけに形成されているのである。

図１５は、ローラ部３の軸線方向における他端部を、Ａ相電極３ａの箇所で破断して示す縦断面図である。軸線方向の他端部において、Ａ相電極３ａは、窪みＤ２の内周面には存在していない。ローラ基体３ｃの表面上だけに形成されているのである。

図１６は、ローラ部３の軸線方向における他端部を、Ｂ相電極３ｂの箇所で破断して示す縦断面図である。ローラ部３の軸線方向の他端部では、ローラ基体３ｃの表面上において、軸線方向の中央側から端側に向けて延びているＢ相電極３ｂが表面上をそのまま端まで伝って延びるのではなく、途中でローラ基体３ｃの内部を貫通して、窪みＤ２の内周面に至っている。そして、窪みＤ２の内周面上で軸線方向に沿って中央側から端側に向けて再び延びている。ローラ基体３ｃの表面上では表面保護層３ｄに覆われているが、窪みＤ２の内周面上では保護層に覆われておらず無垢の表面を露出させている。

図１７は、ローラ部３を示す平面展開模式図である。これまでの説明と、図１７とからわかるように、ローラ部３の軸線方向の一端部では、Ａ相電極３ａが窪みＤ１の内周面まで延びているのに対し、Ｂ相電極３ｂは窪みＤ１の内周面まで延びていない。一方、ローラ部３の軸線方向の他端部では、Ｂ相電極３ｂが窪みＤ２の内周面まで延びているのに対し、Ａ相電極３ａが窪みＤ２の内周面まで延びていない。

図１８は、トナー担持ローラ２を軸線方向の一端側から示す側面図である。トナー担持ローラ２のローラ部における軸線方向の一端面には、既に説明したように、窪みＤ１が形成されている。そして、Ａ相電極３ａは、軸線方向において、ローラ部３の表面からこの窪みＤ１の内周面まで延びている。窪みＤ１内には、Ａ相第１摺擦電極５０やＡ相第２摺擦電極５２が、ローラ部３に連れ回らないように配設されている。これら摺擦電極には、搬送電源２５によって互いに異なる電圧が印加されるようになっている。具体的には、Ａ相第２摺擦電極５２には、上述したＡ相パルス電圧が印加される。これに対し、Ａ相第１摺擦電極５０には、トナーとは逆極性（本例では正極性）の直流電圧が印加される。

Ａ相第１摺擦電極５０は、回転するローラ部３の窪みＤ１の内周面のうち、シール部材１６とローラ部３との当接領域Ａ４との対向位置にある箇所に対して摺擦するように、付勢手段たるコイルバネ５１によって窪みＤ１内周面に向けて付勢されている。これにより、窪みＤ１の内周面上において周方向に所定のピッチで形成されたＡ相電極３ａのうち、シール当接部との対向位置に進入したものに対しては、搬送電源２５から出力される正極性の直流電圧が印加される。

Ａ相第２摺擦電極５２は、回転するローラ部３の窪みＤ１の内周面のうち、当接領域Ａ４以外の領域との対向位置にある箇所に対して摺擦するように、３つのコイルバネ５３によって窪みＤ１内周面に向けて付勢されている。これにより、窪みＤ１の内周面上において周方向に所定のピッチで形成されたＡ相電極３ａのうち、当接領域Ａ４との対向位置にないものに対しては、搬送電源２５から出力されるＡ相パルス電圧がＡ相第２摺擦電極５２を介して印加される。

図１９は、トナー担持ローラ２を軸線方向の他端側から示す側面図。トナー担持ローラ２のローラ部における軸線方向の他端面には、既に説明したように、窪みＤ２が形成されている。そして、Ｂ相電極３ｂは、軸線方向において、ローラ部３の表面からこの窪みＤ２の内周面まで延びている。窪みＤ２内には、Ｂ相第１摺擦電極５４やＢ相第２摺擦電極５６が、ローラ部３に連れ回らないように配設されている。これら摺擦電極には、搬送電源２５によって互いに異なる電圧が印加されるようになっている。

Ｂ相第１摺擦電極５４は、回転するローラ部３の窪みＤ２の内周面のうち、当接領域Ａ４との対向位置にある箇所に対して摺擦するように、コイルバネ５５によって窪みＤ２内周面に向けて付勢されている。これにより、窪みＤ２の内周面上において周方向に所定のピッチで形成されたＢ相電極３ｂのうち、ローラ部３の回転に伴って当接領域Ａ４との対向位置に進入したものに対しては、搬送電源２５から出力される正極性の直流電圧が印加される。

Ｂ相第２摺擦電極５６は、回転するローラ部３の窪みＤ２の内周面のうち、当接領域Ａ４以外の領域との対向位置にある箇所に対して摺擦するように、３つのコイルバネ５７によって窪みＤ２内周面に向けて付勢されている。これにより、窪みＤ２の内周面上において周方向に所定のピッチで形成されたＢ相電極３ｂのうち、当接領域Ａ４以外の領域との対向位置にあるものに対しては、搬送電源２５から出力されるＢ相パルス電圧がＢ相第２摺擦電極５６を介して印加される。

このような本画像形成装置においては、搬送電源２５、各種の摺擦電極などからなる電界形成手段が、次のように構成されている。即ち、ローラ部３に形成された複数のＡ相電極３ａやＢ相電極３ｂのうち、ローラ部３の表面におけるシール部材１６に対する最接近箇所であるシール当接箇所、の上に電界を形成するための電極については、振動電界を形成するための電圧を印加せずに、トナーとは逆極性の電圧を印加するように構成されている。すると、シール部材１６とローラ部３との当接部において、トナーをシール側からローラ側に押し付ける電界を形成することになる。そして、この電界により、当接部に進入したトナーに対して、ローラ部３に追従する動きをとらせることで、トナーに対して当接部を容易にすり抜けさせることができる。

第１実施形態に係る画像形成装置の現像装置と感光体とを示す概略構成図。 同画像形成装置の現像装置のトナー担持ローラを示す斜視図。 同トナー担持ローラのローラ部を示す横断面図。 同ローラ部を正面から示す模式図。 同ローラ部のＡ相電極３ａに印加されるＡ相パルス電圧、及びＢ相電極３ｂに印加されるＢ相パルス電圧の波形を示すグラフ。 パルス電圧の他の例の波形を示すグラフ。 同画像形成装置における現像領域及びその周囲を示す拡大構成図。 同現像装置のシール部材を示す縦断面図。 同画像形成装置の変形例を示す概略構成図。 第２実施形態に係る画像形成装置における現像領域及びその周囲を示す拡大構成図。 第２実施形態に係る画像形成装置の変形例における現像領域及びその周囲を示す拡大構成図。 第３実施形態に係る画像形成装置のトナー担持ローラを示す斜視図。 同トナー担持ローラのローラ部の軸線方向における一端部を、Ａ相電極の箇所で破断して示す縦断面図。 同ローラ部の軸線方向における一端部を、Ｂ相電極の箇所で破断して示す縦断面図。 同ローラ部の軸線方向における他端部を、Ａ相電極の箇所で破断して示す縦断面図。 同ローラ部の軸線方向における他端部を、Ｂ相電極の箇所で破断して示す縦断面図。 同ローラ部を示す平面展開模式図。 同トナー担持ローラを軸線方向の一端側から示す側面図。 同トナー担持ローラを軸線方向の他端側から示す側面図。

符号の説明

１：現像装置
２：トナー担持ローラ（トナー担持体）
３：ローラ部（トナー担持体）
３ａ：Ａ相電極
３ｂ：Ｂ相電極
１１：ケーシング（筐体）
１１ａ：開口
１６：シール部材
１７：ワイヤ電極（対向電極）
１８：板状電極（対向電極）
２５：搬送電源（電界形成手段の一部）
１５０：感光体（潜像担持体）

Claims (9)

1. 所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体と、それら複数の電極における少なくとも一部の電極に所定の周期で繰り返されるパルス電圧を印加することで、互いに隣り合う電極の間でトナーをホッピングによって繰り返し往復移動させるための振動電界を形成する第１の電界形成手段と、該トナー担持体を収容する筺体と、該トナー担持体の表面の一部を筺体外に露出させながら潜像担持体に対向させるように該筺体に設けられた開口とを有し、該トナー担持体の表面上でホッピングしているトナーを、該トナー担持体の表面移動に伴って、該トナー担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域まで搬送し、該現像領域内でホッピングしたトナーを潜像担持体の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、
   上記トナー担持体の表面と、上記開口の内壁との間をシーリングするシール部材を設けるとともに、
   該トナー担持体の表面における全領域のうち、少なくとも該シール部材に対する最接近箇所に対向する対向電極に対して電圧を印加することで、上記振動電界によって相対的にトナー担持体の表面上から離れる方向の静電気力が付与されるトナーを該静電気力に反して逆方向に相対移動させるための電界を、該最接近箇所と該対向電極との間に形成する第２の電界形成手段を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体と、それら複数の電極における少なくとも一部の電極に所定の周期で繰り返されるパルス電圧を印加することで互いに隣り合う電極の間でトナーをホッピングによって繰り返し往復移動させるための振動電界を形成する第１の電界形成手段と、該トナー担持体を収容する筺体と、該トナー担持体の表面の一部を筺体外に露出させながら潜像担持体に対向させるように該筺体に設けられた開口とを有し、該トナー担持体の表面上でホッピングしているトナーを、該トナー担持体の表面移動に伴って、該トナー担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域まで搬送し、該現像領域内でホッピングしたトナーを潜像担持体の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、
   上記トナー担持体の表面における全領域のうち、上記現像領域を通過した後、再び該現像領域に進入する前の箇所と、上記開口の内壁との間をシーリングするシール部材を設けるとともに、
   該内壁の近傍で、該箇所の全領域のうち、該シール部材に対する最接近箇所よりも該トナー担持体の表面移動方向の上流側の箇所に対向している対向電極に対し、電圧を印加して該箇所と該対向電極との間に電界を形成する第２の電界形成手段を設け、該シール部材との接触によって該トナー担持体の表面移動に追従する動きが阻止されながら、上記振動電界によって相対的にトナー担持体の表面上から離れる方向の静電気力が付与されるトナーを、該第２の電界形成手段によって形成される電界によって該静電気力に反して逆方向に相対移動させるようにしたことを特徴とする現像装置。
3. 所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体と、それら複数の電極における少なくとも一部の電極に所定の周期で繰り返されるパルス電圧を印加することで互いに隣り合う電極の間でトナーをホッピングによって繰り返し往復移動させるための振動電界を形成する第１の電界形成手段と、該トナー担持体を収容する筺体と、該トナー担持体の表面の一部を筺体外に露出させながら潜像担持体に対向させるように該筺体に設けられた開口とを有し、該トナー担持体の表面上でホッピングしているトナーを、該トナー担持体の表面移動に伴って、該トナー担持体と該潜像担持体とが対向する現像領域まで搬送し、該現像領域内でホッピングしたトナーを潜像担持体の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、
   上記トナー担持体の表面と、上記開口の内壁との間をシーリングするシール部材を設けるとともに、
   複数の上記電極のうち、上記トナー担持体の表面における該シール部材に対する最接近箇所、の上に電界を形成するための電極については、上記パルス電圧を印加せずに、トナーとは逆極性の直流電圧を印加するように、上記電界形成手段を構成したことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１の現像装置において、
   上記シール部材として、少なくとも一部が導電性材料からなるものを用い、且つ、該シール部材を上記対向電極として利用したことを特徴とする現像装置。
5. 請求項２の現像装置において、
   上記対向電極として、ワイヤ状のものを用いたことを特徴とする現像装置。
6. 請求項２の現像装置において、
   上記対向電極を上記シール部材に固定したことを特徴とする現像装置。
7. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、現像によって得られたトナー像を該潜像担持体の表面から転写体に転写する転写手段と、転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置に用いられ、
   少なくとも、該潜像担持体、帯電手段及びクリーニング手段のうちの１つと、該現像手段とを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１乃至６の何れか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。
8. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
   上記現像手段として、請求項１乃至６の何れかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８の画像形成装置において、
   上記現像装置として、上記潜像担持体上の潜像を互いに異なる色のトナーによって現像する複数のものを設けたことを特徴とする画像形成装置。

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