JP2011065089A - 現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備えた現像剤担持体を有する構成で、現像剤の帯電量不足に起因する不具合を抑制しつつ、現像剤規制部材と電極部材との間でのリークの発生を抑制することができる現像装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスユニットを提供する。
【解決手段】現像装置４は、互いに異なる交流電圧が印加される２種類の電極部材を備える現像剤担持体としてのトナー担持ローラ１０３と、現像剤規制部材であるトナー層規制部材１０４と、トナー層規制部材１０４に電圧を印加する規制部材電圧印加手段である規制部材電圧印加電源１４０とを備え、規制部材電圧印加電源１４０がトナー層規制部材１０４に印加する電圧が直流電圧（ＤＣバイアス）である。
【選択図】図２

Description

本発明は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、現像剤を担持して現像領域へ搬送する現像剤担持体を有する現像装置、この現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスユニットに関するものである。

従来、互いに異なる電圧が印加される複数の電極部材を備えた現像剤担持体を有する現像装置が知られている。例えば、現像剤担持体上の現像剤を感光体等の潜像担持体に直接接触させないで、現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して現像を行う現像装置がある。更に、この現像装置の一例として、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域で、現像剤担持体上の一成分現像剤（トナー）をクラウド化させることによってトナーを潜像担持体上に供給する方式を採用するものがある（例えば、特許文献１）。この方式に使用される現像剤担持体は、外周面に沿って複数種類の電極部材が所定のピッチで配置され、その複数種類の電極部材の外周面側を保護層で覆ったものである。この複数種類の電極部材に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加して、時間的に変化する電界を互いに近接する複数種類の電極部材間に形成すると、この電界により現像剤担持体上の所定の極性に帯電したトナーを互いに近接する複数種類の電極部材間で飛翔させることができる（このようにトナーが飛翔する現象を、以下「フレア」と呼ぶ。）。これにより、現像剤担持体の外周面近傍の空間でトナーがクラウド化した状況となる。

以上のような方式を用いた現像装置において、トナーの帯電量が不十分であると、現像剤担持体によって現像領域に搬送されるトナーの搬送量が少なくなり、現像された画像が濃度不足となる場合がある。
このようなトナーの帯電量が不十分となることを防止する方法としては、次のような方法がある。すなわち、複数種類の電極部材のうちの一種類の電極部材に印加される電圧に対してトナーの帯電極性側に所定電位だけオフセットしたオフセット電圧を、現像剤担持体の外周面上に担持するトナーの層厚を規制するトナー規制部材に印加する方法である。この方法では、複数種類の電極部材に印加される電圧は時間的に変化する交流電圧であるため、トナー規制部材に印加するオフセット電圧も交流電圧となる。トナーの帯電極性側にオフセットした電圧をトナー規制部材に印加することで、トナーの帯電を補助することができ、トナーの帯電量が不十分であることに起因する不具合の発生を抑制することができる。

このように一種類の電極部材に印加される電圧のオフセット電圧をトナー規制部材に印加する方法の場合、次のような不具合が生じるおそれがある。すなわち、上記一種類の電極部材以外の他の種類の電極部材とトナー規制部材との間の電位差はタイミングによって変動し、この電位差の最大値が上記一種類の電極部材とトナー規制部材との間や上記一種類の電極部材と上記他の種類の電極部材との間の電位差の最大値に比べて大きくなり、リークが生じるおそれがある。

ここで、具体例を用いてトナー規制部材にオフセット電圧を印加した場合に、リークが生じ易くなる不具合について説明する。
具体例として、二種類の電極部材に対して中心電圧０［Ｖ］でピークトゥピーク電圧が５００［Ｖ］の交流電圧を互いに位相差πをもって印加する構成を用いて説明する。このような構成で、二種類の電極部材のうちの一方に印加される電圧に対してトナーの帯電極性の所定電位として−２００［Ｖ］だけオフセットしたオフセット電圧を印加する構成を考える。
この構成では、オフセット電圧と同じ位相で変化する電圧がトナーの帯電極性と逆極性の側のピーク値となるタイミングの場合、その値は＋２５０［Ｖ］となり、トナー規制部材に印加されるオフセット電圧は＋５０［Ｖ］となる。このタイミングでは、他方の電極部材に印加される電圧は−２５０［Ｖ］であるため、この電極部材とトナー規制部材との間の電位差は３００［Ｖ］であり、ピークトゥピーク電圧の５００［Ｖ］よりも小さく、リークは生じ難い。
一方、オフセット電圧と同じ位相で変化する電圧がトナーの帯電極性と同極性の側のピーク値となるタイミングの場合、その値は−２５０［Ｖ］となり、トナー規制部材に印加されるオフセット電圧は−４５０［Ｖ］となる。このタイミングでは、他方の電極部材に印加される電圧はプ＋２５０［Ｖ］となるため、この電極部材とトナー規制部材との間の電位差は７００［Ｖ］であり、ピークトゥピーク電圧の５００［Ｖ］よりも大きくなる。すなわち、ピークトゥピーク電圧（５００［Ｖ］）にオフセット電位（−２００［Ｖ］）の絶対値を足した分の電位差が形成され、リークが生じ易くなる。

このような具体例に限らず、一種類の電極部材に印加される電圧のオフセット電圧をトナー規制部材に印加する方法であれば、他の種類の電極部材に印加される電圧とオフセット電圧との電位差が一時的に非常に大きくなり、リークが生じ易くなる。
また、このように、トナー規制部材と電極部材との間にリークが生じ易くなるのは、トナー規制部材に印加する電圧がオフセット電圧である場合に限らるものではない。トナー規制部材に交流電圧を印加する構成であれば、電極部材との電位差が周期的に変化し、その電位差が最大となるタイミングでは電極部材同士の間の電位差の最大値に比べて電位差が大きくなり、リークが生じ易くなる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備えた現像剤担持体を有する構成で、現像剤の帯電量不足に起因する不具合を抑制しつつ、現像剤規制部材と電極部材との間でのリークの発生を抑制することができる現像装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスユニット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、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面に担持された現像剤を現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、該複数種類の電極部材に対して互いに異なる交流電圧を印加することにより、種類の異なる電極部材の間に電界を形成し、この電界によって該現像剤担持体の外周面上で現像剤を飛翔させる電界形成手段と、該現像剤担持体の外周面上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備え、該現像剤担持体と潜像担持体との対向部で該現像剤担持体の外周面上で飛翔する現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像に現像する現像装置において、該現像剤規制部材に電圧を印加する規制部材電圧印加手段を備え、該規制部材電圧印加手段が該現像剤規制部材に印加する電圧が直流電圧であることを特徴とするものである。本発明における交流電圧とは、時間とともに周期的に大きさが変化する電圧であり、その波形は正弦波に限るものではない。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、種類の異なる電極部材の間に絶縁層を介在させたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像装置において、上記複数種類の電極部材のうち最外周側に位置する最外周電極部材は、上記外周面の現像剤搬送方向に沿って複数に分割された複数の最外周電極部を備えており、該複数の最外周電極部同士の間の最外周電極間領域に対向する位置に、該最外周電極部材よりも内周側に位置する他の電極部材が配置されるように上記現像剤担持体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乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、上記複数種類の電極部材のうちの一種類の電極部材に対して印加される交流電圧の面積中心値となる電圧に対して、上記現像剤規制部材に印加する直流電圧が所定の電位差となるように制御する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１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置において、現像装置の設置環境の環境条件を検知する環境条件検知手段を備え、該環境条件検知手段の検知結果に基づいて上記現像剤規制部材に印加する直流電圧を制御する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１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置において、現像装置の耐久条件を検知する耐久条件検知手段を備え、該耐久条件検知手段の検知結果に基づいて上記現像剤規制部材に印加する直流電圧を制御することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置により現像剤を供給することにより該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載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、潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される潜像を現像剤で現像する現像装置とを、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構成したプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。

本発明の現像装置では、規制部材電圧印加手段が現像剤規制部材に直流電圧を印加するため、現像剤規制部材と電極部材との間で形成される電界によって現像剤の帯電を補助することができ、現像剤の帯電量が不十分であることに起因する不具合の発生を抑制することができる。
また、本発明の現像装置では、規制部材電圧印加手段が印加する電圧が直流電圧であるため、現像剤規制部材と電極部材との電位差の最大値を現像剤規制部材に交流電圧を印加する構成よりも小さく抑えることができ、リークの発生を抑制することができる。

本発明によれば、現像剤の帯電量不足に起因する不具合を抑制しつつ、現像剤規制部材と電極部材との間でのリークの発生を抑制することができるという優れた効果が得られる。

実施形態に係るプリンタの要部を示す概略断面図。 上記プリンタが備える４つのプロセスカートリッジのうちの一つの拡大断面図。 上記プロセスカートリッジが備える現像装置の軸線方向に沿った断面図。 同現像装置のトナー担持ローラの電極配置を説明するためにトナー担持ローラを回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図。 同トナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図。 同トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフ。 規制部材ＤＣバイアスとトナー搬送量との関係を示すグラフ。 Ｄｕｔｙを調節した電圧の一例を示すグラフ。 Ｄｕｔｙとトナー搬送量との関係を示すグラフ。 環境変動に伴うトナー搬送量の変化を示すグラフ。 耐久条件の変動に伴うトナー搬送量の変化を示すグラフ。

以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置であるプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、プリンタ１００の要部の概略断面図である。図１に示すようにプリンタ１００は、４つのプロセスカートリッジ１、複数の張架ローラに張架されて図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト７、露光手段である露光装置６、及び、定着装置１２等を備えている。
図２は、４つのプロセスカートリッジ１のうちの一つの拡大断面図である。

各プロセスカートリッジ１は、ドラム状の感光体２、帯電部材３、現像装置４、及び、感光体クリーニング部材５を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ１は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、プリンタ１００本体に対して着脱可能となっている。
感光体２は、図中の矢印で示すように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を帯電する。
プロセスカートリッジ１は、帯電手段である帯電部材３として、感光体２の表面に接触するローラ状の部材を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いても良い。

露光装置６は、感光体２の表面に対して画像情報に基づいて露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ１００が備える露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
感光体クリーニング部材５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行なう。

４つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのトナー像を感光体２上に形成する。４つのプロセスカートリッジ１は、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
各感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には一次転写ローラ８が配置されており、一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの一つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。

４つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、張架ローラの一つである二次転写対向ローラ９ａに対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に二次転写ローラ９が配置され、中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成することにより、図１中の矢印Ｂ方向に搬送される転写材である転写紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７の表面上に形成されたフルカラー画像が転写紙Ｐに転写される。
二次転写ニップに対して転写紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧によって転写紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された転写紙Ｐはプリンタ１００の装置外に出力される。
一方、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。

次に、図２及び図３を用いて、プロセスカートリッジ１が備える現像装置４について説明する。
図３は、現像装置４において、鉛直方向に略直線状に配置された、搬送するトナー搬送部材１０６、トナー撹拌部材１０８及びトナー供給ローラ１０５の回転軸近傍の断面説明図である。
現像装置４は、現像剤であるトナーを収容するトナー収容室１０１と、トナー収容室１０１の下方に設けられたトナー供給室１０２とから構成され、トナー収容室１０１とトナー供給室１０２とを仕切るように仕切り部材１１０が設けられている。
仕切り部材１１０には、図３に示すように、複数の開口部が設けられている。仕切り部材１１０の複数の開口部は、トナー収容室１０１内のトナーをトナー供給室１０２へ供給する供給口１１１と、トナー供給室１０２内のトナーをトナー収容室１０１に戻す返送口１０７とが設けられている。

トナー供給室１０２の下部には、現像剤担持体であるトナー担持ローラ１０３が設けられている。また、トナー供給室１０２には、トナー担持ローラ１０３の表面にトナーを供給する現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１０５がトナー担持ローラ１０３の表面に当接して設けられている。さらに、トナー供給室１０２には、トナー供給ローラ１０５によってトナー担持ローラ１０３の表面上に供給され、感光体２とトナー担持ローラ１０３との対向部に向かうトナーの層厚を規制するブレード状のトナー層規制部材１０４がトナー担持ローラ１０３の表面に当接して設けられている。
トナー担持ローラ１０３は、感光体２に対して非接触で配置されており、図示しない高圧電源から所定のバイアスが印加される。

トナー収容室１０１内にはトナー収容室１０１内のトナーを感光体２の回転軸に平行な方向（図２中の紙面に直行する方向）に搬送するトナー搬送部材１０６が設けられている。
また、トナー収容室１０１に収容するトナーは、重合法で作成したものを用い、平均粒径が６．５［μｍ］で、円形度が０．９８、安息角３３［°］、外添剤としてチタン酸ストロンチュームを含有しているトナーである。本発明を適用したプリンタ１００に用いるトナーとしては、これに限るものではない。

トナー収容室１０１内に設けられたトナー搬送部材１０６は、図３に示すように搬送スクリュ形状１０６ａと搬送板形状１０６ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー搬送部材１０６は、搬送スクリュ形状１０６ａの回転動作によりトナー収容室１０１内のトナーをトナー搬送部材１０６の回転軸に平行な略水平方向（図３中の矢印Ｃ方向）に搬送できる構成となっている。現像装置４では、トナー搬送部材１０６の回転軸に平行な方向にトナーを搬送する搬送スクリュ形状１０６ａを備えた構成であるが、現像剤搬送部材としてはこれに限ったものでなく、搬送ベルトやコイル状の回転体等の搬送機能を有するものを用いることができる。さらにこれらの搬送機能を有するものと、羽根のような板部材や針金を曲げて構成したパドルのようなもの等のほぐし機能を有するものを組み合わせたものでも良い。
また、本実施形態の現像装置４では、トナー収容室１０１からトナー供給ローラ１０５に向けて、トナーをトナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略鉛直下方にトナーを搬送する構成となっている。トナーの搬送方向としては、トナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略水平方向に搬送する構成としてもよい。

仕切り部材１１０の鉛直下方のトナー供給室１０２内にはトナー撹拌部材１０８が配置されている。
トナー撹拌部材１０８は、図３に示すように撹拌スクリュ形状１０８ａと撹拌板形状１０８ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー撹拌部材１０８は、撹拌スクリュ形状１０８ａの回転動作によりトナー供給室１０２内のトナーをトナー撹拌部材１０８の回転軸に平行な略水平方向（図３中の矢印ＤまたはＥ方向）に搬送できる構成となっている。

図３に示すように、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａは、軸方向について供給口１１１を挟んで外側に向かう方向（図３中の矢印Ｄ方向）にトナーを搬送するように螺旋状の羽部が設けられている。さらに、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａは、軸方向について２つの返送口１０７よりも外側と内側とは螺旋状の羽部が逆巻きになっている。このため、供給口１１１からトナー供給室１０２に供給されたトナーはトナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａの回転によって軸方向外側（矢印Ｄ方向）に搬送され、返送口１０７よりも外側に到達したトナーは羽部が逆巻きの撹拌スクリュ形状１０８ａによって返送口１０７に向かって搬送される。
返送口１０７を挟んで軸方向の外側と内側とでは、撹拌スクリュ形状１０８ａによるトナーの搬送方向が逆であり、返送口１０７に向かうようにトナーに搬送力を付与するため、返送口１０７の下方ではトナーが軸方向両側から集められ、山状に押し上げられる。これにより、トナー収容室１０１から供給口１１１または返送口１０７を通過してトナー供給室１０２に供給されたトナーが過剰である場合は、返送口１０７で山状に押し上げられたトナーがトナー供給室１０２から返送口１０７を通ってトナー収容室１０１に戻される。
また、トナー撹拌部材１０８は、トナー供給室１０２にあるトナーを攪拌し、さらに下部にあるトナー担持ローラ１０３、トナー供給ローラ１０５へトナーを供給する役割を持つ。

トナー供給ローラ１０５の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、トナー供給室１０２内に供給されたトナーを効率よく付着させて取り込むと共に、トナー担持ローラ１０３との当接部での圧力集中によるトナーの劣化を防止している。
なお、この発泡材料は１０^３〜１０^１４［Ω］の電気抵抗値に設定される。
トナー供給ローラ１０５には、供給バイアスが印加され、トナー担持ローラ１０３との当接部で予備帯電されたトナーをトナー担持ローラ１０３に押し付ける作用を補助する。トナー供給ローラ１０５は図２中の矢印で示すように図２中の反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーをトナー担持ローラ１０３の表面に塗布するように供給する。

トナー供給ローラ１０５が当接する位置からトナー担持ローラ１０３の表面移動方向下流側のトナー担持ローラ１０３の表面に接触するように、現像剤規制部材であるトナー層規制部材１０４が配置されている。トナー供給ローラ１０５からトナー担持ローラ１０３の表面に供給されたトナーは、トナー担持ローラ１０３の回転によってトナー層規制部材１０４が接触する位置に搬送される。
トナー層規制部材１０４としては、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用いることができ、その自由端側をトナー担持ローラ１０３の表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させたもので、トナー担持ローラ１０３上のトナーに対してその押圧力下を通過させることで、トナー層を薄層化すると共に、摩擦帯電によってトナーに電荷を付与する。
また、トナー層規制部材１０４には、トナーの摩擦帯電を補助する為に、バイアスが印加される。

感光体２はトナー担持ローラ１０３と非接触であり、図２中の時計回りの方向に回転している。このため、トナー担持ローラ１０３と感光体２とが対向する現像領域においては、トナー担持ローラ１０３の表面移動方向と感光体２の表面移動方向とが同方向となる。
トナー担持ローラ１０３上の薄層化されたトナー層は、トナー担持ローラ１０３の回転によって現像領域へ搬送され、トナー担持ローラ１０３に印加されたバイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体２の表面に移動して感光体２の表面上の静電潜像が現像される。

現像領域で現像に用いられず、トナー担持ローラ１０３上に残されたトナーが再びトナー供給室１０２内へと戻る箇所には、現像剤除電部材である除電シール１０９がトナー担持ローラ１０３に当接して設けられ、トナーが現像装置４の外部に漏れ出ないように封止される。除電シール１０９には、除電能力を補助するためバイアスが印加される。

次に、本実施形態でのトナー担持ローラ１０３上のトナーを感光体２に現像する方法についてを詳しく説明する。
トナー供給位置でトナー担持ローラ１０３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１０３の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０３の回転に伴って、トナー供給位置から現像領域に向けて搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ１０３と感光体２上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体２の表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ１０３の回転によってさらに搬送され、繰り返し利用される。

次に、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３の具体的構成について説明する。
図４は、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３の電極配置を説明するためにトナー担持ローラ１０３を回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。なお、説明の都合上、表層３６や絶縁層３５は図示していない。
図５は、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極３３ａと、最外周側に位置していて内側電極３３ａへ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される最外周電極部材としての櫛歯状の外側電極３４ａとを備えている。また、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層３５が設けられている。また、外側電極３４ａの外周面側を覆う保護層としての表層３６も設けられている。すなわち、本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、内周側から順に、内側電極３３ａ、絶縁層３５、外側電極３４ａ、表層３６の４層構造となっている。

内側電極３３ａは、トナー担持ローラ１０３の基体としても機能しており、ＳＵＳやアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラである。このほか、内側電極３３ａの構成としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる樹脂ローラの表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものが挙げられる。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。

内側電極３３ａの外周面側は絶縁層３５に覆われている。本実施形態において、この絶縁層３５は、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。また、本実施形態において、絶縁層３５の厚みは、３［μｍ］以上５０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さくなると、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなり、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。一方、５０［μｍ］よりも大きくなると、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界が表層３６よりも外側に形成されにくくなり、表層３６の外側に強いフレア用電界（外部電界）を形成することが困難となる。本実施形態では、メラミン樹脂からなる絶縁層３５の厚みを２０［μｍ］としている。絶縁層３５はスプレー法やディップ法等によって内側電極３３ａ上に均一な膜厚で形成することができる。

絶縁層３５の上には外側電極３４ａが形成される。本実施形態において、この外側電極３４ａは、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極３４ａの形成方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、絶縁層３５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層３５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法も考えられる。

外側電極３４ａ及び絶縁層３５の外周面側は、表層３６により覆われている。トナーは、表層３６上でホッピングを繰り返す際、この表層３６との接触摩擦によって帯電する。トナーに正規帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）を与えるため、本実施形態では、表層３６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。本実施形態ではポリカーボネートを採用している。また、表層３６は、外側電極３４ａを保護する役割も持ち合わせているので、表層３６の膜厚としては、３［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さいと、経時使用による膜削れ等で外側電極３４ａが露出してしまうおそれがある。一方、４０［μｍ］よりも大きいと、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界が表層３６よりも外側に形成されにくくなり、表層３６の外側に強いフレア用電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表層の膜厚は２０［μｍ］としている。表層３６は、絶縁層３５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。

本実施形態では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３３ａの外側電極３４ａとは対向していない部分（外側電極３４ａの櫛歯間に位置する内側電極３３ａの部分）と外側電極３４ａの櫛歯部分との間で作られる電界が、表層３６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ１０３上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ１０３上のトナーは、内側電極３３ａに絶縁層３５を介して対向した表層部分と、これに隣接する外側電極３４ａに対向した表層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。

トナーを安定してクラウド化させるためには、相応する大きさのフレア用電界を形成することが重要となるが、このような大きなフレア用電界を形成するためには内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に大きな電位差を形成する必要がある。しかし、このような大きな電位差を安定して形成するためには、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁し、リークを防止することが重要である。従来のように、フレア用電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した場合、その櫛歯状電極の形成品質が悪いと、２種類の電極間の絶縁性が著しく低下し、リークが起きやすい。具体的には、例えば、エッチングで電極形成する場合には除去すべき金属膜の一部が残存していたり、インクジェット法やスクリーン印刷法で電極形成する場合には電極間に導電ペーストが付着してしまったりする事態が起こり得る。このような事態が生じると、２種類の電極間でリークが起きやすいなり、適正なフレア用電界を形成することができなくなる。また、従来構成においては、ローラの樹脂表面上に櫛歯状電極を高い品質で形成したとしても、２種類の櫛歯状電極を形成した後にその外周面側を絶縁材で覆うことにより電極間に絶縁材を充填して電極間の絶縁性を得るため、電極間にはローラの樹脂表面と絶縁材との界面が形成され、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると電極間の絶縁性が著しく低下する。

本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、内側電極３３ａの上に絶縁層３５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極３４ａを形成した構成であるため、これらの電極間にリークの原因となり得るような界面は存在しない。また、トナー担持ローラ１０３の製造段階において、リークの原因となり得る導電材が電極間に介在する可能性も非常に少なくできる。したがって、本実施形態によれば、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。

また、本実施形態において、外側電極３４ａの電極幅（各櫛歯部分の幅）は、１０［μｍ］以上１２０［μｍ］以下であるのが好ましい。１０［μｍ］よりも小さいと、細すぎて電極が途中で断線してしまうおそれがある。一方、１２０［μｍ］より大きいと、外側電極３４ａの被給電部３４ｂからの距離が遠い箇所の電圧が低くなり、その箇所でトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。本実施形態の被給電部３４ｂは、図４に示すように、トナー担持ローラ１０３の外周面上における軸方向両端に設けられている。よって、本実施形態では、外側電極３４ａの電極幅が１２０［μｍ］より大きいと、トナー担持ローラ１０３の軸方向中央部におけるフレア用電界が軸方向両端部のフレア用電界よりも相対的に低くなり、軸方向中央部に担持されているトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。

また、本実施形態では、外側電極３４ａの電極ピッチ（櫛歯部分間の距離）は、電極幅と同じか広いのが好ましい。電極幅よりも小さいと、内側電極３３ａからの電気力線の多くが表層３６の外側に出る前に外側電極３４ａへ収束してしまい、表層３６の外側に形成されるフレア用電界が弱くなってしまうからである。一方、電極ピッチが大きいと、電極間中央のフレア用電界が弱くなってしまう。本実施形態において、電極ピッチは、電極幅以上であって電極幅の５倍以下の範囲内であるのが好ましい。
本実施形態では、電極幅及び電極ピッチをいずれも８０［μｍ］に設定している。

また、本実施形態では、外側電極３４ａの電極ピッチを、トナー担持ローラ１０３の周方向にわたって一定となるように設定されている。電極ピッチを一定とすることで、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られるフレア用電界がトナー担持ローラ１０３上の周方向にわたってほぼ均一となる。よって、現像位置で周方向に均一なトナーのホッピングを実現することが可能となり、均一な現像が可能となる。

次に、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ１０３上の内側電極３３ａ及び外側電極３４ａには、それぞれ第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂから第一電圧である内側電圧及び第二電圧である外側電圧が印加される。第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂが印加する内側電圧及び外側電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波で三角波でもよい。また、本実施形態では、フレア用電極を形成するための電極が内側電極３３ａ及び外側電極３４ａの２相構成であり、各電極（３３ａ，３４ａ）には互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。

図６は、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａにそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
本実施形態において、各電圧は矩形波であり、内側電極３３ａと外側電極３４ａにそれぞれ印加される内側電圧と外側電圧は、互いに位相がπだけズレた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間には、常にＶｐｐだけの電位差が生じる。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界のうち表層３６の外側に形成されるフレア用電界によって表層３６上をトナーがホッピングする。本実施形態において、Ｖｐｐは１００［Ｖ］以上２０００［Ｖ］以下の範囲内であるのが好ましい。Ｖｐｐが１００［Ｖ］より小さいと、十分なフレア用電界を表層３６上に形成できず、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。一方、Ｖｐｐが２０００［Ｖ］より大きいと、経時使用により電極間でリークが発生する可能性が高くなる。本実施形態では、Ｖｐｐを５００［Ｖ］に設定している。
また、本実施形態において、内側電圧と外側電圧の中心値Ｖ０は、画像部電位（静電潜像部分の電位）と非画像部電位（地肌部分の電位）との間に設定され、現像条件によって適宜変動する。また、中心値Ｖ０は固定して、Ｄｕｔｙを変動させても、同様の効果が得られる。

本実施形態において、内側電圧と外側電圧の周波数ｆは、０．１［ｋＨｚ］以上１０［ｋＨｚ］以下であるのが好ましい。０．１［ｋＨｚ］より小さいと、トナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなるおそれがある。一方、１０［ｋＨｚ］より大きいと、トナーの移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。本実施形態では、周波数ｆを５００［Ｈｚ］に設定している。

図４に示すように現像装置４は、第一パルス電源２５Ａがトナー担持ローラ１０３の担持ローラ回転軸３３ｂに交流電圧を印加する構成である。この担持ローラ回転軸３３ｂは、内側電極３３ａへの給電部として機能している。また、第二パルス電源２５Ｂは、不図示の導電性ローラに接続されており、この導電性ローラがトナー担持ローラ１０３の外周面上における軸方向両端に設けられた被給電部３４ｂに接触し、外側電極３４ａに対して交流電圧を印加する。

次に、本実施形態の現像装置４の特徴部について説明する。
現像装置４のように、フレア用電界を形成し、トナー担持ローラ１０３の表面上でトナーをクラウド化させる現像装置では、トナー担持ローラ１０３の表面上のトナー搬送量は、外的要因（温度や湿度変化）や内的要因（耐久劣化）により、大きく変動してしまう。このようなトナー搬送量の変動があるため、トナー搬送量が少ない場合はベタ濃度不良が発生し、トナー搬送量が多い場合はハーフトンがボソついたような画像不良が発生したりする。
トナー搬送量の変動に伴いトナー帯電量にも変動が発生するため、現像ガンマが変動してしまい、中間調の濃度が変動してしまうという不具合が発生する。

このような不具合を防止するために、内側電極３３ａまたは外側電極３４ａに印加される第一電圧または第二電圧に対して、負極性側に所定電位だけオフセットしたオフセット電圧トナー担持ローラ１０３を印加し、このオフセット電圧を制御する方法がある。しかし、一方の電極部材に印加される電圧と同位相のオフセット電圧を印加すると、オフセット電圧がマイナス極性側にピーク電圧となるタイミングで、プラス極性側にピーク電圧となる他方の電極部材に印加される電圧との電位差が大きくなりすぎてしまい、リークが発生してしまうおそれがある。

このような問題に対して、本実施形態の現像装置４は、図２に示すように、トナー層規制部材１０４にＤＣバイアスを印加する規制部材電圧印加電源１４０を備えている。トナー層規制部材１０４に印加する電圧がＤＣバイアスであるため、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａ及び外側電極３４ａとの電位差の最大値をトナー層規制部材１０４にＡＣバイアスを印加する構成よりも小さく抑えることができ、リークの発生を抑制することが出来る。

図２に示す現像装置４のトナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアス（図中の規制部材ＤＣバイアス）の大きさを変化させて、各ＤＣバイアスでのトナー担持ローラ１０３のトナー搬送量Ｍ／Ａ［ｇ／ｍ^２］を測定した結果を図７に示す。なお、図７に示すトナー搬送量Ｍ／Ａ［ｇ／ｍ^２］は、トナー層規制部材１０４と対向する位置よりも表面移動方向下流側で、現像領域よりも表面移動方向上流側のトナー担持ローラ１０３表面上において単位面積当りに担持されるトナー量である。

図７より、規制部材ＤＣバイアスを大きいほどトナー搬送量が大きくなり、各規制部材ＤＣバイアスの値に対して、それぞれトナー搬送量が決まることが分かる。このため、適正なトナー搬送量が図７中のα［ｇ／ｍ^２］であった場合、規制部材ＤＣバイアスの値を図７中のβ［Ｖ］に調節することで、適正なトナー搬送量を得ることができ、トナー担持ローラ１０３上のトナー搬送量が安定することが分かる。
本実施形態の現像装置４で画像印字を行ったところ、ベタ濃度不良やハーフトンがボソきのよな、画像不良が発生せず、安定した中間調の濃度を得ることができた。このため、本実施形態の現像装置４を用いることで、良好な画像品質を得ることが出来る。

また、現像装置４では、上述したように外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間に絶縁層３５を設けているため、この二つの電極部材の間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。ここで、トナー層規制部材１０４に印加する電圧が外側電極３４ａに印加される第二電圧に対して、マイナス極性側に所定電位だけオフセットしたＡＣバイアスであると、比較的大きな電圧を印加した場合に、次のような不具合が生じるおそれがある。すなわち、第二電圧がマイナス極性側のピークとなり、第一電圧がプラス極性側のピークとなるタイミングで内側電極３３ａとトナー層規制部材１０４との間の電位差が最大となる。そして、このときの電位差は、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐにオフセット分の電位を足した電位となり、非常に大きな電位差となる。このように、内側電極３３ａとトナー層規制部材１０４との間の電位差が非常に大きくなると、内側電極３３ａとトナー層規制部材１０４との間でリークが発生し、内側電極３３ａとトナー層規制部材１０４との間に存在する表層３６や絶縁層３５が損傷するおそれがある。
また、トナー層規制部材１０４に印加する電圧を第一電圧に対して、所定電位だけオフセットしたＡＣバイアスとすると、同様の理由により、外側電極３４ａとトナー層規制部材１０４との間に存在する表層３６が損傷するおそれがある。

これに対して、本実施形態の現像装置４では、トナー層規制部材１０４に印加するバイアスをＤＣバイアスにすることで、内側電極３３ａまたは外側電極３４ａとの最大電位差が非常に大きくなることを防止し、リークの発生を抑えることが可能となった。
なお、トナー担持ローラ１０３の軸線方向（図２中の手前奥方向）の両端部は成型時に表層３６や絶縁層３５が軸方向の中央部に比べて薄くなり易い。絶縁材料からなる表層３６や絶縁層３５が薄くなるため、特に軸方向端部ではトナー層規制部材１０４と電極部材との間でリークが発生しやすい。そして、このようなリークが発生すると表層３６が剥がれ、トナー担持ローラ１０３が使用不能になる。これに対して、現像装置４では、軸方向端部のリークの発生の防止に高い効果が見られた。このため、リークによる表層３６の剥がれが発生しなくなり、トナー担持ローラ１０３の耐久性が向上した。

また、現像装置４では、リークが発生しにくくなるため、トナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアスの制御幅を大きくすることが出来るようになる。
これにより、トナー担持ローラ１０３上の搬送量の制御幅を大きくすることが出来るため、環境条件や耐久条件等の大きな誤差が発生した場合にも、良好な画像品質を実現することが可能となる。

現像装置４のように、トナー担持ローラ１０３の表面上でトナーをクラウド化させる現像装置では、環境条件や耐久条件が変化した場合にトナーの帯電量が変化する場合があり、トナーの帯電量が変化すると現像性が変化するため、画像濃度が変わってしまう。このような環境条件や耐久条件の変化に起因するトナーの帯電量の変化を防止するために、現像装置４では、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに印加するＡＣバイアスのＤｕｔｙを調整して画像濃度を一定にする制御を行う。
図８は、図６に示したグラフに対して、ＡＣバイアスのプラス極性側のＤｕｔｙを大きく設定した内側電圧の一例を示すグラフである。なお、外側電圧は、内側電圧に対して位相がπだけズレた同じ波形のグラフとなる。
このように、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに印加するＡＣバイアスのＤｕｔｙを調整すると、印加するＡＣ電圧の面積中心値が変化する。面積中心値とは、周期的に電圧の大きさが変化する交流電圧の一周期の平均値である。このため、矩形波の交流電圧ではＤｕｔｙ比が１：１の場合は、面積中心値は交流電圧の中心値Ｖ０と同じ値となるが、Ｄｕｔｙ比が１：１以外の場合は、面積中心値は交流電圧の中心値Ｖ０とは異なる値となる。
具体的には、図６に示すグラフのようにＡＣバイアスのＤｕｔｙ比が１：１である場合（Ｄｕｔｙ：５０［％］）は、ＡＣ電圧の面積中心値は中心値Ｖ０となり、図６に示す例では０［Ｖ］である。
一方、図８に示すようグラフのようににＡＣバイアスのＤｕｔｙ比を７：３で、プラス極性の電圧を印加する時間を長くした場合（Ｄｕｔｙ：７０［％］）、ＡＣ電圧の面積中心値は図８中のＶ１で示すように中心値Ｖ０からプラス極性側にシフトした値となる。
なお、面積中心値は、ＡＣバイアスのピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ、中心値Ｖ０及び調節したＤｕｔｙ比から算出することができる。

このように、Ｄｕｔｙを変化するとＡＣ電圧の面積中心値も変化する。そして、ＡＣ電圧の面積中心値の値に係わらず、規制部材電圧印加電源１４０がトナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアスの値が一定であると、内側電極３３ａまたは外側電極３４ａと、トナー層規制部材１０４との実効電位差がＤｕｔｙの変化に伴い変化してしまう。実効電位差が変化すると、トナー担持ローラ１０３上のトナー搬送量も変化してしまう。
図９は、Ｄｕｔｙ［％］とトナー搬送量との関係を示すグラフである。規制部材電圧印加電源１４０がトナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアスが一定の場合、図９中の破線で示すグラフのようになる。図９より、トナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアスが一定だと、Ｄｕｔｙの変化に伴いトナー搬送量も変化することが分かる。

Ｄｕｔｙを調節したときにトナー搬送量が変化することを防止するために、本実施形態の現像装置４は、ＡＣ電圧の面積中心値に応じて、規制部材電圧印加電源１４０がトナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアスを制御する。具体的には、図６のようにＤｕｔｙが５０［％］のときにはＤＣバイアスが−２００［Ｖ］に設定たものを、図８に示すようにＤｕｔｙを７０［％］にしたときにはＤＣバイアスが−２００＋Ｖ１［Ｖ］となるように制御する。これにより、ＡＣ電圧の面積中心値とＤＣバイアスとの電位差を−２００［Ｖ］で一定とすることができ、実効電位差が変化することを防止できる。よって、トナー担持ローラ１０３上のトナー搬送量が変化することを防止できる。
なお、ＡＣ電圧の面積中心値に応じたＤＣバイアスの制御としては、ＡＣ電圧の面積中心値とＤＣバイアスとの電位差を一定とするものに限るものではなく、実効電位差が変化することを防止できる制御であればよい。

ＡＣ電圧の面積中心値に応じて規制部材電圧印加電源１４０がトナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアスを制御した場合、Ｄｕｔｙとトナー搬送量との関係は、図９中の実線で示すグラフのようになる。図９より、トナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアスをＡＣ電圧の面積中心値に応じて制御することにより、この場合、Ｄｕｔｙの変化に伴うトナー搬送量の変化が見られず、安定した搬送量になることが分かる。
このため、本実施形態の現像装置４で画像印字を行ったところ、電極部材に印加するＡＣバイアスのＤｕｔｙが変化した場合でも、良好な画像品質を実現できる。

現像装置４の使用環境の温湿度が変化した場合、トナーの帯電量が変化し、これに起因してトナー担持ローラ１０３上のトナー搬送量も変化する。
図１０は、環境変動に伴うトナー搬送量の変化を示すグラフである。環境Ｓでの規制部材ＤＣバイアスとトナー搬送量との関係を図１０中の破線で示す。一方、環境Ｔでの規制部材ＤＣバイアスとトナー搬送量との関係を図１０中の実線で示す。
図１０中のＣ［ｇ／ｃｍ^２］をトナー搬送量の目標値とすると、環境Ｓでは規制部材ＤＣバイアスの値をＥ［Ｖ］に設定することで目標値のトナー搬送量を得ることができる。ここで、環境の変化に係わらず、規制部材ＤＣバイアスの値をＥ［Ｖ］に固定した場合、環境Ｓから環境Ｔに変化すると、トナー搬送量はＤ［ｇ／ｃｍ^２］になり、目標値よりも小さくなる。トナー搬送量が目標値よりも小さくなると、画像濃度が低下するおそれがある。

一方、本実施形態の現像装置４では、環境条件検知手段として不図示の温湿度計を備え、この温湿度計の計測結果に基づいて、規制部材ＤＣバイアスの値を制御する。詳しくは、不図示の記憶部に予め入力された各温湿度環境における規制部材ＤＣバイアスとトナー搬送量との関係のデータと、温湿度計の計測結果とに基づいて、トナー搬送量が目標値となる規制部材ＤＣバイアスの値を設定する。
現像装置４では、環境Ｓから環境Ｔへと環境が変動すると、温湿度計の計測結果に基づいて環境Ｔとなったことを検知して、規制部材ＤＣバイアスがＦ［Ｖ］となるように規制部材電圧印加電源１４０を制御する。この制御により、環境が変動しても、トナー搬送量が目標値Ｃ［ｇ／ｃｍ^２］で一定となる。トナー搬送量を一定とすることができるので、濃度ムラの無い良好な現像を行うことが出来る。

現像装置４の耐久条件が変化した場合、すなわち、現像装置４を経時使用した場合、同条件で現像装置４を駆動してもトナーの帯電量が変化し、これに起因してトナー担持ローラ１０３上のトナー搬送量も変化する。具体的には、初期のトナーの場合は帯電量が高く、経時使用した耐久トナーの場合は帯電量が低下するため、トナー担持ローラ１０３上のトナー搬送量も変化する。
図１１は、耐久条件の変動に伴うトナー搬送量の変化を示すグラフである。耐久Ｘでの規制部材ＤＣバイアスとトナー搬送量との関係を図１１中の破線で示す。一方、耐久Ｙでの規制部材ＤＣバイアスとトナー搬送量との関係を図１１中の実線で示す。
図１１中のＧ［ｇ／ｃｍ^２］をトナー搬送量の目標値とすると、耐久Ｘでは規制部材ＤＣバイアスの値をＩ［Ｖ］に設定することで目標値のトナー搬送量を得ることができる。ここで、耐久条件の変化に係わらず、規制部材ＤＣバイアスの値をＩ［Ｖ］に固定した場合、耐久条件がＸからＹに変化すると、トナー搬送量はＨ［ｇ／ｃｍ^２］になり、目標値よりも小さくなる。トナー搬送量が目標値よりも小さくなると、画像濃度が低下するおそれがある。

一方、本実施形態の現像装置４では、耐久条件検知手段として、感光体２の回転数を計測する不図示の感光体回転数カウンタを備える。感光体回転数カウンタと感光体２の円周上より、感光体２の表面移動距離を算出することができ、さらに、感光体２とトナー担持ローラ１０３との周速比と、算出された感光体２の表面移動距離とに基づいて、耐久条件であるトナー担持ローラ１０３の表面移動距離を算出することが出来る。
そして、不図示の記憶部に予め入力された各耐久条件における規制部材ＤＣバイアスとトナー搬送量との関係のデータと、感光体回転数カウンタの計測結果から求まるトナー担持ローラ１０３の表面移動距離とに基づいて、トナー搬送量が目標値となる規制部材ＤＣバイアスの値を設定する。
現像装置４では、耐久Ｘの状態から使用により耐久Ｙの状態となったことを感光体回転数カウンタの計測結果から検知すると、規制部材ＤＣバイアスがＪ［Ｖ］となるように規制部材電圧印加電源１４０を制御する。この制御により、使用により耐久条件が変化しても、トナー搬送量が目標値Ｇ［ｇ／ｃｍ^２］で一定となる。トナー搬送量を一定とすることができるので、濃度ムラの無い良好な現像を行うことが出来る。
なお、耐久条件検知手段は、感光体２の回転数を計測する不図示の感光体回転数カウンタに限らず、トナー担持ローラ１０３の回転数を計測するカウンタであってもよい。

以上、本実施形態の現像装置４は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材として内側電極３３ａ及び外側電極３４ａを備え、外周面に担持された現像剤であるトナーを潜像担持体である感光体２との対向部である現像領域へ搬送するための現像剤担持体であるトナー担持ローラ１０３と、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに対して互いに異なる交流電圧を印加することにより、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に電界を形成し、この電界によってトナー担持ローラ１０３の外周面上でトナーを飛翔させる電界形成手段を構成する第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとトナー担持ローラ１０３の外周面上のトナーの層厚を規制する現像剤規制部材であるトナー層規制部材１０４とを備え、現像領域でトナー担持ローラ１０３の外周面上で飛翔するトナーを用いて感光体２上の静電潜像に現像する現像装置である。そして、現像装置４は、トナー層規制部材１０４に電圧を印加する規制部材電圧印加手段である規制部材電圧印加電源１４０を備え、規制部材電圧印加電源１４０がトナー層規制部材１０４に印加する電圧が直流電圧（ＤＣバイアス）である。規制部材電圧印加電源１４０がトナー層規制部材１０４にＤＣバイアスを印加するため、トナーの帯電を補助することができ、トナーの帯電量が不十分であることに起因する不具合の発生を抑制することができる。さらに、現像装置４では、規制部材電圧印加電源１４０が印加する電圧がＤＣバイアスであるため、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａまたは外側電極３４ａとの電位差の最大値をトナー層規制部材１０４にＡＣバイアスを印加する構成よりも小さく抑えることができ、リークの発生を抑制することができる。よって、現像装置４では、トナーの帯電量不足に起因する不具合を抑制しつつ、トナー層規制部材１０４と電極部材との間でのリークの発生を抑制することができる。

また、現像装置４は、図５に示すように、２種類の電極部材である内側電極３３ａと外側電極３４ａとを外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を介在させている。これにより、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。

また、本実施形態の現像装置４では、最外周側に位置する最外周電極部材としての外側電極３４ａがトナー担持ローラ１０３の外周面に沿って複数に分割された複数の電極部を備えており、その電極部間の電極間領域に対向する位置に、外側電極３４ａよりも内周側に位置する内側電極３３ａが配置されている。本実施形態の現像装置４では、フレア用電界を形成するための複数種類の電極（３３ａ，３４ａ）間でリークが生じないので、強いフレア用電界を安定して形成することができる。

また、現像装置４は、外側電極３４ａ及び内側電極３３ａに印加する電圧のＤｕｔｙを調節した場合は、内側電極３３ａに対して印加される交流電圧である第一電圧の面積中心値となる電圧に対して、トナー層規制部材１０４に印加するＤＣバイアスが所定の電位差となるように制御する。これにより、実効電位差が変化することを防止し、トナー担持ローラ１０３上のトナー搬送量が変化することを防止でき、濃度ムラの無い良好な現像を行うことが出来る。

また、現像装置４は、設置環境の環境条件である温湿度を検知する環境条件検知手段としての温湿度計を備え、温湿度計の検知結果に基づいてトナー層規制部材１０４に印加する規制部材ＤＣバイアスを制御することにより、使用環境の温湿度が変化してもトナー搬送量を一定とすることができるので、濃度ムラの無い良好な現像を行うことが出来る。

また、現像装置４は、耐久条件を検知する耐久条件検知手段として感光体回転数カウンタを備え、感光体回転数カウンタの検知結果に基づいてトナー層規制部材１０４に印加する規制部材ＤＣバイアスを制御することにより、経時使用により耐久条件が変化してもトナー搬送量を一定とすることができるので、濃度ムラの無い良好な現像を行うことが出来る。

また、本実施形態のプリンタ１００は、潜像担持体である感光体２上に形成された潜像に対して現像手段によって現像剤であるトナーを供給することにより静電潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材である転写紙Ｐ上に転移させて、転写紙Ｐ上に画像を形成する画像形成装置である。そして、プリンタ１００は現像手段として、上述した現像装置４用いることで、トナーの帯電量不足に起因する不具合を抑制しつつ、トナー層規制部材１０４と電極部材との間でのリークの発生を抑制することができるため、良好な画像形成を安定して行うことが出来る。

１ プロセスカートリッジ
２ 感光体
３ 帯電部材
４ 現像装置
５ 感光体クリーニング部材
６ 露光装置
７ 中間転写ベルト
８ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
９ａ 二次転写対向ローラ
１１ 転写ベルトクリーニング装置
１２ 定着装置
２５Ａ 第一パルス電源
２５Ｂ 第二パルス電源
３３ａ 内側電極
３３ｂ 担持ローラ回転軸
３４ａ 外側電極
３４ｂ 被給電部
３５ 絶縁層
３６ 表層
１００ プリンタ
１０１ トナー収容室
１０２ トナー供給室
１０３ トナー担持ローラ
１０４ トナー層規制部材
１０５ トナー供給ローラ
１０６ トナー搬送部材
１０６ａ 搬送スクリュ形状
１０６ｂ 搬送板形状
１０７ 返送口
１０８ トナー撹拌部材
１０８ａ 撹拌スクリュ形状
１０８ｂ 撹拌板形状
１０９ 除電シール
１１０ 仕切り部材
１１１ 供給口
１４０ 規制部材電圧印加電源
Ｐ 転写紙

特開２００７−１３３３８７号公報

Claims (8)

1. 互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面に担持された現像剤を現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、
   該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、種類の異なる電極部材の間に電界を形成し、この電界によって該現像剤担持体の外周面上で現像剤を飛翔させる電界形成手段と、
   該現像剤担持体の外周面上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備え、
   該現像剤担持体と潜像担持体との対向部で該現像剤担持体の外周面上で飛翔する現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像に現像する現像装置において、
   該現像剤規制部材に電圧を印加する規制部材電圧印加手段を備え、
   該規制部材電圧印加手段が該現像剤規制部材に印加する電圧が直流電圧であることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   上記複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、種類の異なる電極部材の間に絶縁層を介在させたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項２の現像装置において、
   上記複数種類の電極部材のうち最外周側に位置する最外周電極部材は、上記外周面の現像剤搬送方向に沿って複数に分割された複数の最外周電極部を備えており、
   該複数の最外周電極部同士の間の最外周電極間領域に対向する位置に、該最外周電極部材よりも内周側に位置する他の電極部材が配置されるように上記現像剤担持体を構成したことを特徴とする現像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
   上記複数種類の電極部材のうちの一種類の電極部材に対して印加される交流電圧の面積中心値となる電圧に対して、
   上記現像剤規制部材に印加する直流電圧が所定の電位差となるように制御することを特徴とする現像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置において、
   現像装置の設置環境の環境条件を検知する環境条件検知手段を備え、
   該環境条件検知手段の検知結果に基づいて上記現像剤規制部材に印加する直流電圧を制御することを特徴とする現像装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置において、
   現像装置の耐久条件を検知する耐久条件検知手段を備え、
   該耐久条件検知手段の検知結果に基づいて上記現像剤規制部材に印加する直流電圧を制御することを特徴とする現像装置。
7. 潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置により現像剤を供給することにより該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
   上記現像装置として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
8. 潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される潜像を現像剤で現像する現像装置とを、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構成したプロセスカートリッジにおいて、
   上記現像装置として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。

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