JP2014059399A - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッピング現像方式を用いた場合に、現像剤供給部材から現像剤担持体に現像剤を供給する位置において、現像剤担持体上に現像剤が強固に吸着するように供給されてしまうことなく、充分に高い現像効率で現像工程をおこなうことができる、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】その表面又は表面近傍に第１電極と第２電極とが走行方向に沿って交互に複数形成された現像剤担持体１３ａと、現像剤担持体１３ａに接触するように配設された現像剤供給部材１３ｂと、が設置されている。第１電極と第２電極との間には交番電界が形成されている。そして、現像剤供給部材１３ｂは、第１電極と第２電極とのうち少なくとも一方に印加される交流電圧の周波数よりも２倍以上大きな周波数の交流電圧が印加される。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される現像装置及びプロセスカートリッジと、に関し、特に、ホッピング現像方式を用いた現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）上に形成された潜像を現像する現像装置としてホッピング現像方式のものを用いる技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

詳しくは、感光体ドラムに対向するトナー担持ローラ（現像剤担持体）は、その表面に２種類の電極が周方向にわたって交互に複数形成されている。また、トナー担持ローラに接触又は対向するようにトナー供給ローラ（現像剤供給部材）が設置されていて、このトナー供給ローラによって現像装置内に収容されたトナー（現像剤）がトナー担持ローラ上に供給される。そして、トナー担持ローラに形成された２種類の電極の間にホッピング電界（交番電界）を形成するように電圧を印加することで、トナー担持ローラ上に担持されたトナーがホッピングした状態で、感光体ドラムとの対向領域で現像工程がおこなわれることになる。
このようなホッピング現像方式を用いた現像装置は、感光体ドラムとの対向領域に形成する現像電界がそれほど大きくなくても、感光体ドラム上に良好なトナー像を形成できるものとして知られている。

従来のホッピング現像方式の現像装置は、現像剤供給部材から現像剤担持体に現像剤を供給する位置において、現像剤担持体上に現像剤が強固に吸着するように供給されてしまっていた。そのため、現像剤担持体における２種類の電極に交番電界を形成して現像剤担持体上の現像剤をホッピングさせても、充分に高い現像効率で現像工程をおこなえなくなってしまうことがあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ホッピング現像方式を用いた場合に、現像剤供給部材から現像剤担持体に現像剤を供給する位置において、現像剤担持体上に現像剤が強固に吸着するように供給されてしまうことなく、充分に高い現像効率で現像工程をおこなうことができる、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、前記像担持体に対向して所定方向に走行するとともに、その表面又は表面近傍に第１電極と第２電極とが走行方向に沿って交互に複数形成された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触又は対向するように配設されて、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とは、双方の電極の間に交番電界が形成されるように、少なくとも一方の電極に交流電圧が印加され、前記現像剤供給部材は、前記第１電極と前記第２電極とのうち少なくとも一方に印加される前記交流電圧の周波数よりも２倍以上大きな周波数の交流電圧が印加されるものである。

本発明は、ホッピング現像方式を用いた場合に、現像剤担持体における第１電極や第２電極に印加される交流電圧の周波数よりも２倍以上大きな周波数の交流電圧を現像剤供給部材に印加しているため、現像剤供給部材から現像剤担持体に現像剤を供給する位置において、現像剤担持体上に現像剤が強固に吸着するように供給されてしまうことなく、充分に高い現像効率で現像工程がおこなわれる、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部を示す構成図である。 現像ローラを示す斜視図である。 現像ローラの一部を周方向に示す拡大断面図である。 現像ローラの第１電極と第２電極とに印加される電圧を示す図である。 現像ローラの第１電極に印加される電圧と、供給ローラに印加される電圧と、を示す図である。 現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す図である。 変形例としての、現像ローラの第１電極に印加される電圧と、供給ローラに印加される電圧と、を示す図である。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、３は原稿を原稿読込部に搬送する原稿搬送部、４は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、５は出力画像が積載される排紙トレイ、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ（タイミングローラ）、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像装置、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、を示す。
また、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、２８は各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置１３に供給する各色のトナー容器、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上でおこなわれる作像プロセスについては、図２をも参照することができる。
まず、原稿は、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部（不図示である。）に送信される。そして、書込み部からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（図２を参照できる。）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２（図２を参照できる。）との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置（現像領域）に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の反時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部（不図示である。）の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、その後に定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって装置本体１外に出力画像として排出されて、排紙トレイ５上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２〜図７を用いて、画像形成装置における作像部について詳述する。
なお、各作像部はほぼ同一構造であるために、図２、図３等にて作像部及び現像装置は符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。
図２に示すように、作像部は、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電部１２、現像装置１３（現像部）、クリーニング部１５、等で構成される。
像担持体としての感光体ドラム１１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって図２の時計方向に回転駆動される。

帯電部１２は、芯金上に、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層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部１２の中抵抗層の材質としては、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用いることもできる。
クリーニング部１５は、感光体ドラム１１に摺接するクリーニングブレード（ウレタンゴム等の弾性材料で形成されている。）が設置されていて、感光体ドラム１１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

現像装置１３は、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａが感光体ドラム１１に微小ギャップをあけて対向するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム１１に向けてトナー（現像剤）が飛翔するための現像領域が形成される。現像装置１３内には、トナーからなる１成分現像剤（外添剤等も含有されている。）が収容されている。そして、現像装置１３は、感光体ドラム１１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置１３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

図１を参照して、トナー容器２８は、その内部に現像装置１３内に供給するためのトナー（未使用状態のトナーである。）が収容されたものであって、現像装置１３から離れた位置（中間転写ベルト１７の上方であって排紙トレイ５の下方の位置である。）に設置されている。トナー容器２８に収容されたトナーは、エアーポンプ（不図示である。）の稼働によって吸引されて、不図示のチューブ内を空気とともに搬送されて、トナー搬送部（トナー搬送スクリュ１３ｅが設置された搬送経路である。）を介して現像装置１３の内部に適宜に供給されることになる。なお、エアーポンプは、トナー搬送部に設置されたトナー検知センサ（圧電センサ等であって、不図示である。）によってトナー搬送部内のトナーが所定量以下になったことが検知されるたびに稼働される。
また、トナー容器２８は装置本体１に対して着脱可能（交換可能）に構成されていて、トナー容器２８内のトナーが空になると新品のトナー容器２８に交換される。

以下、本実施の形態において特徴的な、現像装置１３の構成・動作について詳述する。
図２を参照して、現像装置１３には、現像剤としてのトナーが収容された現像剤収容部（トナー収容部）、トナー搬送スクリュ１３ｅが設置されたトナー搬送部、等が設けられている。
そして、現像装置１３の現像剤収容部には、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａ（フレアローラ）、現像剤供給部材としての供給ローラ１３ｂ、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３ｃ、撹拌部材１３ｄ（撹拌搬送部材）、等が設置されている。
また、現像装置１３のトナー搬送部には、現像剤収容部（トナー収容部）にトナーを補給するためのトナー補給口が設けられている。

図３及び図４を参照して、現像剤担持体としての現像ローラ１３ａは、ベース部１３ａ３（支持基板）上に、第１電極１３ａ１、第２電極１３ａ２、表面層１３ａ４（保護層）が形成されたローラ部材であって、不図示の駆動モータによって図２の反時計方向に回転（走行）するように構成されている。
現像ローラ１３ａのベース部１３ａ３としては、絶縁性樹脂材料で形成したものや、ステンレス鋼等の導電性材料からなる基板に二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）等の絶縁膜を生膜したもの、などを用いることができる。

第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２とは、いずれも、ベース部１３ａ３上に、アルミニウム、銅、ニッケル・クロム等の導電性材料を０．１〜１０μｍ（好ましくは、０．５〜２μｍ）で成膜して、フォトリソ技術で略矩形の電極形状にパターニングしたものである。図３及び図４に示すように、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２とは、現像ローラ１３ａの表面近傍（外周面に近い位置である。）において、現像ローラ１３ａの回転方向（走行方向）に沿って周方向全域にわたって交互に複数形成されている。なお、本実施の形態では、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２との周方向の隙間が６〜１５０μｍ程度（トナーの平均粒径の１〜２０倍程度である。）に設定され、第１電極１３ａ１及び第２電極１３ａ２の周方向の幅が６〜１５０μｍ程度（トナーの平均粒径の１〜２０倍程度である。）に設定されている。

そして、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２とは、双方の電極１３ａ１、１３ａ２（２相電極）の間に交番電界が形成されるように、少なくとも一方の電極に交流電圧が印加されている。換言すると、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２とは、双方の電極１３ａ１、１３ａ２の間に時間的に反転する電位差が生じるように、少なくとも一方の電極に周期的な電圧が印加されている。

具体的に、本実施の形態では、図２〜図４に示すように、第１電極１３ａ１に第１交流電源部３０Ａ（Ａ相電源部）が接続され、第２電極１３ａ２に第２交流電源部３０Ｂ（Ｂ相電源部）が接続されている。そして、図５（Ａ）に示すように、第１交流電源部３０Ａ（Ａ相電源部）から第１電極１３ａ１に向けて高周波の矩形交流電圧（中心値Ｖ０が−３００Ｖ、振幅Ｖｐ（ピーク・ツー・ピーク電圧）が５００Ｖ、周波数が７００Ｈｚに設定されている。）が印加され、第２交流電源部３０Ｂ（Ｂ相電源部）から第２電極１３ａ２に向けて高周波の矩形交流電圧（中心値Ｖ０が−３００Ｖ、振幅Ｖｐが５００Ｖ、周波数が７００Ｈｚに設定されている。）が半周期分だけずれて印加されている。これにより、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２との間に交番電界が形成されて、現像ローラ１３ａ上に担持されたトナーがホッピングした状態（跳ね上がった状態）になり、その状態で感光体ドラム１１との対向領域で現像工程がおこなわれることになる。これにより、感光体ドラム１１との対向領域（現像領域）に形成する現像電界がそれほど大きくなくても、感光体ドラム１１上に良好なトナー像を形成できることになる。

なお、本実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、一方の電極（第１電極１３ａ１）に印加する矩形交流電圧に対して、位相が１８０度ずれた矩形交流電圧を他方の電極（第２電極１３ａ２）に印加するように構成した。これに対して、図５（Ｂ）に示すように、一方の電極（第１電極１３ａ１）に印加する矩形交流電圧に対して、他方の電極（第２電極１３ａ２）に一定電圧Ｖ０を印加するように構成することもできる。このような場合にも、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２との間に交番電界が形成されて、現像ローラ１３ａ上に担持されたトナーをホッピングさせることができる。

また、現像ローラ１３ａの表面層１３ａ４は、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２とを覆うように形成されていて、電極１３ａ１、１３ａ２を保護する保護層として機能するものである。表面層１３ａ４としては、厚さが０．５〜２μｍ程度のＳｉＯ₂、ＢａＴｉＯ₂、ＴｉＯ₂等の材料をスパッタ処理で形成したものを用いることもできるし、厚さが０．５〜２μｍ程度のＰＩ（ポリイミド）等の樹脂材料をコーティング処理で形成したものを用いることもできる。
なお、現像ローラ１３ａにおいて第１電極１３ａ１や第２電極１３ａ２の耐摩耗性を充分に確保できるような場合には、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２とを覆うように表面層１３ａ４（保護層）を設けずに、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２とが現像ローラ１３ａの表面に露呈するように形成することもできる。

図２を参照して、現像剤供給部材としての供給ローラ１３ｂは、現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）に接触するように配設されていて、不図示の駆動モータ（ギア列を介して現像ローラ１３ａや撹拌部材１３ｄをも回転駆動する駆動モータである。）によって図２の反時計方向に回転するように構成されている。供給ローラ１３ｂは、芯金上に比較的硬質な導電性弾性材料が形成されたローラ部材であって、撹拌部材１３ｄによって現像剤収容部から供給されたトナーを、現像ローラ１３ａとの摺接位置において摩擦帯電させて、現像ローラ１３ａ上にトナーを供給している（現像ローラ１３ａ上にトナーを担持させている）。
ここで、供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）には、第３交流電源部３５（供給ローラ用電源部）から高周波の矩形交流電圧が印加され、その交流電圧の周波数が第１電極１３ａ１（又は、第２電極１３ａ２）に印加される矩形交流電圧の周波数よりも２倍以上大きくなるように構成されているが、これについては後で図６等を用いて詳しく説明する。

図２等を参照して、現像剤規制部材としてのドクターブレード１３ｃ（薄層化ブレード）は、現像ローラ１３ａの下方に配設された弾性板状部材である。そして、供給ローラ１３ｂによって現像ローラ１３ａ上に担持されたトナーは、ドクターブレード１３ｃの位置で、適量に薄層化されることになる。
また、撹拌部材１３ｄは、現像装置１３内に収容されたトナーを撹拌するとともに、供給ローラ１３ｂに向けてトナーを搬送（供給）するものであって、軸部上に放射状に複数の羽根部が形成されたものである。

このように構成された現像装置１３において、撹拌部材１３ｄによって供給ローラ１３ｂの位置にトナーが供給されて、供給ローラ１３ｂによって現像ローラ１３ａ上にトナーが供給される。現像ローラ１３ａ上に担持されたトナーは、現像ローラ１３ａの図２の矢印方向の回転にともなって搬送されて、ドクターブレード１３ｃ（現像剤規制部材）の位置に達する。そして、現像ローラ１３ａ上のトナーは、この位置で適量に規制された後に、感光体ドラム１１との対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界（現像電界）によって、感光体ドラム１１上に形成された潜像にトナーが吸着される。このとき、上述したように、トナーのホッピングによって、感光体ドラム１１上に良好なトナー像が形成されることになる。
その後、現像領域を通過した現像ローラ１３ａ上のトナー（現像工程に用いられなかった未現像トナーである。）は、現像ローラ１３ａに対してカウンタ方向に摺接する供給ローラ１３ｂによって現像ローラ１３ａ上から掻き取られるように離脱されて、現像剤収容部に向けて落下する。
このように、本実施の形態では、供給ローラ１３ｂが現像ローラ１３ａとの接触位置において現像ローラ１３ａの走行方向（回転方向）に対して逆方向に走行するように構成しているため、現像ローラ１３ａ上の未現像トナーを除去するための除去部材を別に設けることなく、現像ローラ１３ａ上の未現像トナーを除去することができる。
なお、本実施の形態において用いられるトナーは、マイナス極性のもの（マイナス極性に帯電するもの）である。

ここで、本実施の形態では、第１電極１３ａ１と第２電極１３ａ２とのうち少なくとも一方に印加される交流電圧の周波数よりも２倍以上大きな周波数の交流電圧が、供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）に印加されるように構成されている。
具体的に、本実施の形態では、図６を参照して、第１交流電源部３０Ａ（Ａ相電源部）から第１電極１３ａ１に向けて高周波の矩形交流電圧（中心値Ｖ０が−３００Ｖ、振幅Ｖｐが５００Ｖ、周波数が７００Ｈｚに設定されている。）が印加され、第３交流電源部３５（供給ローラ用電源部）から供給ローラ１３ｂに向けて高周波の矩形交流電圧（中心値Ｖ０が−３００Ｖ、振幅Ｖｐが５００Ｖ、周波数が１４００Ｈｚに設定されている。）が印加されている。

このように構成することにより、供給ローラ１３ｂから現像ローラ１３ａにトナーを供給する位置（接触位置である。）において、現像ローラ１３ａ上にトナーが強固に吸着するように供給されてしまうことにより、充分に高い現像効率で現像工程をおこなうことができなくなる不具合を軽減することができる。
詳しくは、供給ローラ１３ｂと現像ローラ１３ａとの摺接位置では、２つの電極１３ａ１、１３ａ２（２相電極）の電圧差によるクーロン力がトナーに作用した状態で、供給ローラ１３ｂによってトナーが現像ローラ１３ａに押し付けられるために（クーロン力に加えて物理的圧力が作用するために）、トナーが現像ローラ１３ａに瞬間的に強く押し付けられて強固に吸着してしまうことがある。そして、経時において、このように現像ローラ１３ａ上に強固に吸着したトナーが増加してしまうと、現像ローラ１３ａ上においてトナーが安定的にホッピングしなくなって現像効率が低下してしまうことになる。
これに対して、本実施の形態では、２相電極１３ａ１、１３ａ２に印加される交流電圧の２倍の周波数の交流電圧を供給ローラ１３ｂに印加しているため、供給ローラ１３ｂと現像ローラ１３ａとの摺接位置でクーロン力と物理的圧力とが作用しているときに、供給ローラ１３ｂと２相電極１３ａ１、１３ａ２の一方の電極との間で生じる高周波数の交番電界によって、トナーが供給ローラ１３ｂと現像ローラ１３ａとの間で１往復以上電界振動することになる。そのため、トナーが現像ローラ１３ａに強固に吸着する現象が抑制されて、現像ローラ１３ａ上においてトナーが安定的にホッピングすることになる。

このような本発明の効果を確認するために、本願発明者が、本実施の形態における現像装置１３（供給ローラ１３ｂに周波数１４００Ｈｚの矩形交流電圧を印加したものである。）と、比較例としての現像装置（供給ローラ１３ｂに周波数７００Ｈｚの矩形交流電圧を印加したものであって、その他の条件は本実施の形態のものと同じものである。）と、をそれぞれ９０分間連続的に稼動させた後に、現像ローラ１３ａに付着したトナーの付着力を測定して比較したところ、前者のものが後者のものに比べて付着力が低くなることが確認できた。
また、そのときの現像能力（現像ポテンシャル（現像電界）を可変したときの、感光体ドラム１１上のトナー付着量（現像量）の変化の程度の良好性である。）を測定して比較したところ、図７に示すように、前者（図７において、□印で示すものである。）のものが後者（図７において、●印で示すものである。）のものに比べて、現像能力が高くなることが確認できた。

なお、供給ローラ１３ｂに印加する交流電圧の周波数を増加することによって現像ローラ１３ａへのトナー付着力を低減できる効果は、トナーが電界振動に追従しきれなくなるまで持続して、その限界値自体はトナーの粒径や帯電量などによって左右されるものである。具体的に、本実施の形態では、２相電極１３ａ１、１３ａ２に印加する交流電圧の周波数７００Ｈｚに対して、供給ローラ１３ｂに印加する交流電の周波数を２８００Ｈｚ（４倍）まで増加させても良好な現像能力が維持されることを確認した。

なお、本実施の形態において、供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）に印加される交流電圧の振幅Ｖｐ（ピーク・ツー・ピーク電圧）は、上述した２層電極１３ａ１、１３ａ２に印加される交流電圧の振幅Ｖｐに対して同等以上であることが好ましい。
図８は、供給ローラ１３ｂに印加される交流電圧の振幅Ｖｐを７００Ｖとして、２層電極１３ａ１、１３ａ２に印加される交流電圧の振幅Ｖｐ（５００Ｖ）よりも２００Ｖだけ大きく設定した例である。
このように、供給ローラ１３ｂに印加される交流電圧の振幅Ｖｐを２層電極１３ａ１、１３ａ２に印加される交流電圧の振幅Ｖｐよりも大きく設定した場合には、供給ローラ１３ｂと現像ローラ１３ａとの間で生じるトナーの電界振動をさらに強くすることができるため、上述した本発明の効果をさらに高めることができる。
なお、供給ローラ１３ｂに印加する交流電圧の振幅Ｖｐは、現像ローラ１３ａの表面層の耐圧性を考慮して、７００Ｖ程度を上限として設定することが好ましい。

また、本実施の形態において、供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）に印加される交流電圧の中心値Ｖ０（振幅の中心となる電圧値である。）は、上述した２層電極１３ａ１、１３ａ２に印加される交流電圧の中心値Ｖ０に対して同等以上の大きさであることが好ましい。
例えば、供給ローラ１３ｂに印加される交流電圧の中心値Ｖ０を−１００Ｖとして、２層電極１３ａ１、１３ａ２に印加される交流電圧の中心値Ｖ０（−３００Ｖ）よりも２００Ｖだけ大きく設定することができる（その他の電圧条件は、それぞれ、図６のものと同じである。）。
このように、供給ローラ１３ｂに印加される交流電圧の中心値Ｖ０を２層電極１３ａ１、１３ａ２に印加される交流電圧の中心値Ｖ０よりも大きく設定した場合（プラス側に設定した場合）には、現像工程後に現像ローラ１３ａ上に残った未現像トナーを供給ローラ１３ｂで回収しやすくなる（トナー回収率が向上する）。トナー回収率が低いと現像ローラ１３ａにおけるトナー付着力が増加するため、上記構成においてもトナーのホッピング状態を安定化することができて、本発明の効果をさらに高めることができる。
なお、本実施の形態では、マイナス極性のトナーを用いたが、プラス極性のトナーを用いる場合には、同じ理由により、供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）に印加される交流電圧の中心値Ｖ０（振幅の中心となる電圧値である。）は、２層電極１３ａ１、１３ａ２に印加される交流電圧の中心値Ｖ０に対して同等以下の大きさであることが好ましいことになる。

なお、本実施の形態では、供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）が、現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）との接触位置において現像ローラ１３ａの回転方向（走行方向）に対して逆方向（カウンタ方向）に走行するように構成した。
これに対して、供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）が、現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）との接触位置において現像ローラ１３ａの回転方向（走行方向）に沿ってトレーリング方向に走行するように構成することもできる（図２の時計方向に供給ローラ１３ｂを回転させることもできる）。そして、そのような場合であっても、供給ローラ１３ｂによる未現像トナーの回収能力は低下するものの、トナーが現像ローラ１３ａに強固に吸着する現象を抑制して現像ローラ１３ａ上においてトナーのホッピング状態を安定化するという本発明の効果は維持されることになる。

また、本実施の形態において、供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）は、現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）との接触位置における線速が現像ローラ１３ａの線速に比べて１〜２倍となるように駆動することが好ましい。すなわち、現像ローラ１３ａに対する供給ローラ１３ｂの線速比を１〜２に設定することが好ましい。
これは、現像ローラ１３ａに対する供給ローラ１３ｂの線速比が１よりも小さい場合には、供給ローラ１３ｂから現像ローラ１３ａに供給するトナー供給量が不足してしまう可能性があり、現像ローラ１３ａに対する供給ローラ１３ｂの線速比が２よりも大きい場合には、供給ローラ１３ｂによってトナーを現像ローラ１３ａに押し付ける力（摺接する力）が増加してしまう可能性があるためである。
本願発明者が、現像ローラ１３ａに対する供給ローラ１３ｂの線速比を２に設定して先に図７等を用いて説明したものと同様の実験をおこなったところ、図７において□印で示したものとほぼ同様の現像能力が発揮されることを確認した。

以上説明したように、本実施の形態では、ホッピング現像方式を用いた場合に、現像ローラ１３ａ（現像剤担持体）における第１電極１３ａ１や第２電極１３ａ２に印加される交流電圧の周波数よりも２倍以上大きな周波数の交流電圧を供給ローラ１３ｂ（現像剤供給部材）に印加しているため、供給ローラ１３ｂから現像ローラ１３ａにトナー（現像剤）を供給する位置において、現像ローラ１３ａ上にトナーが強固に吸着するように供給されてしまうことなく、充分に高い現像効率で現像工程をおこなうことができる。

なお、本実施の形態においては、現像装置１３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている画像形成装置１（現像装置１３）に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、現像装置１３がプロセスカートリッジ化されている画像形成装置（又は、プロセスカートリッジ）に対しても、当然に本発明を適用することができる。その場合、作像部のメンテナンスの作業性が向上することになる。

また、本実施の形態では、供給ローラ１３ｂが現像ローラ１３ａに接触するように構成された現像装置１３に対して、本発明を適用した。
これに対して、供給ローラ１３ｂが現像ローラ１３ａに対して微小ギャップをあけて対向するように構成された現像装置１３に対しても、本発明を適用することもできる。その場合、供給ローラ１３ｂが現像ローラ１３ａに向けてトナーを物理的に押し付ける力は小さくなるものの、双方のローラ１３ａ、１３ｂの対向位置において２つの電極１３ａ１、１３ａ２（２相電極）の電圧差によるクーロン力は同じようにトナーに作用するため、トナーが現像ローラ１３ａに瞬間的に押し付けられて吸着しやすくなる。そのため、このような現像装置に対しても、本発明を適用することにより、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
１１、１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１ＢＫ 感光体ドラム（像担持体）、
１３ 現像装置（現像部）、
１３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、
１３ａ１ 第１電極、
１３ａ２ 第２電極、
１３ａ３ ベース部、 １３ａ４ 表面層、
１３ｂ 供給ローラ（現像剤供給部材）、
１３ｃ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
１３ｄ 撹拌部材、
１３ｅ トナー搬送スクリュ、
３０Ａ 第１交流電源部（Ａ相電源部）、
３０Ｂ 第２交流電源部（Ｂ相電源部）、
３５ 第３交流電源部（供給ローラ用電源部）。

特開２０１１−１５４０９８号公報 特開２０１１−４８２１２号公報 特開２００２−３４１６５６号公報

Claims (9)

1. 像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置であって、
   前記像担持体に対向して所定方向に走行するとともに、その表面又は表面近傍に第１電極と第２電極とが走行方向に沿って交互に複数形成された現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に接触又は対向するように配設されて、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
   を備え、
   前記第１電極と前記第２電極とは、双方の電極の間に交番電界が形成されるように、少なくとも一方の電極に交流電圧が印加され、
   前記現像剤供給部材は、前記第１電極と前記第２電極とのうち少なくとも一方に印加される前記交流電圧の周波数よりも２倍以上大きな周波数の交流電圧が印加されることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤供給部材は、前記電極に印加される交流電圧の振幅に対して同等以上の振幅の交流電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像剤は、マイナス極性のトナーであって、
   前記現像剤供給部材は、前記電極に印加される交流電圧における中心値に対して同等以上の大きさの中心値となる交流電圧が印加されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤は、プラス極性のトナーであって、
   前記現像剤供給部材は、前記電極に印加される交流電圧における中心値に対して同等以下の大きさの中心値となる交流電圧が印加されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
5. 前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体との接触位置又は対向位置における線速が当該現像剤担持体の線速に比べて１〜２倍となるように駆動されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体との接触位置又は対向位置において当該現像剤担持体の走行方向に対して逆方向に走行することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
7. 前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体との接触位置又は対向位置において当該現像剤担持体の走行方向に沿うように走行することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
8. 画像形成装置の装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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