JP4698503B2 - 現像装置及びこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー担持体上のトナーを現像領域へ搬送して潜像担持体上の潜像を現像する現像装置、及びこれを備える複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

特許文献１には、トナー担持体上に設けられた電界カーテン発生手段によって電界カーテンを発生させてトナー担持体の表面に担持されているトナーを飛翔（ホッピング）させながら、トナーをトナー担持体の回転駆動に伴って現像領域へ搬送する現像装置が記載されている。この現像装置は、トナー担持体の表面に担持されているトナーに対して電界カーテンを安定して作用させるべく、トナー担持体の表面に接触するようにもうおけられた予備荷電ローラが設けられている。この予備荷電ローラは、トナー担持体との間でトナーを摩擦帯電するものであり、これにより十分に帯電したトナーが安定して電界カーテンの作用を受けた状態で現像領域へ搬送される。

また、特許文献２には、トナーを静電力でホッピングさせながら搬送するための電界を発生させる複数の電極を備えた搬送基板（トナー担持体）の一端側の面に現像剤搬送体からトナーを転送させ、その他端側の面に潜像担持体を対向させた現像装置が記載されている。この現像装置は、現像剤搬送体から転送されたトナーを固定配置された搬送基板上でホッピングさせながら潜像担持体と対向する現像領域へ静電力により搬送する。

特開平３−２１９６７ 特開２００４−４５９４３

上述した特許文献１及び２に記載の現像装置は、いずれもトナー担持体の表面上に電界を発生させてトナーをホッピングさせるものである。このようにトナーをホッピングさせるためには、トナー担持体表面とトナーとの付着力をなるべく弱くすること、トナー担持体の表面上に適正な電界を発生させることが重要である。

ところが、従来の現像装置では、トナー担持体表面にトナーが吸着してしまい、トナー担持体の表面上に発生させた電界ではトナーを安定してホッピングさせることができないという問題があった。その主な原因は、何らかの外力がトナーに働いて、トナー担持体表面に対するトナーの付着力が、電界から受ける静電力を越えて高まってしまうことである。特に、上記特許文献１に記載の現像装置のように、トナー担持体の表面上のトナーを予備荷電ローラで摩擦帯電する構成においては、トナーがトナー担持体の表面に押し付けられることによりトナー担持体表面に対するトナーの付着力が高まり、トナーを安定してホッピングさせることができない。
また、トナー担持体表面にトナーが吸着したまま外力を受け続けるなどすると、トナーがトナー担持体表面に固着してしまう場合もある。この場合、固着したトナーにより、その周辺に発生する電界が乱され、トナーを安定してホッピングさせることができなくなるという問題も発生する。

なお、トナー担持体の表面上に発生させる電界を大きくすれば、トナー担持体表面との付着力が高まったトナーをホッピングさせることも可能となる。しかし、この場合、大きな電界の作用を受けたトナーがトナー担持体の表面上から離脱しやすくなり、逆にトナーの安定したホッピングを実現できなくなる。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー担持体の表面上でトナーを安定してホッピングさせることができる現像装置及びこれを備える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、トナー担持体の表面に沿うように該トナー担持体に設けられ互いに絶縁された多数の電極に周期的な電圧を印加することにより、該トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせるためのホッピング電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、上記トナー担持体の表面に対してトナーを押し付ける外力を作用させながら、該トナー担持体の表面にトナーを供給する供給部材と、上記トナー担持体の表面に対してトナーを押し付ける外力を作用させながら、該トナー担持体の表面に担持されたトナーの層厚を現像領域に搬送される前に規制する層厚規制部材とを有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより該潜像を現像する現像装置において、上記層厚規制部材により層厚が規制された後であって上記現像領域に搬送される前のトナーを担持している上記トナー担持体の表面部分に対向して配置され、該トナー担持体の該表面部分に担持されているトナーに対し、該トナーを該表面部分から離間させる離間力を作用させる離間力付与手段を、上記ホッピング電界発生手段とは別に備えていることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、トナー担持体の表面に沿うように該トナー担持体に設けられ互いに絶縁された多数の電極に周期的な電圧を印加することにより、該トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせるためのホッピング電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、上記トナー担持体の表面に対してトナーを押し付ける外力を作用させながら、該トナー担持体の表面にトナーを供給する供給部材と、上記トナー担持体の表面に対してトナーを押し付ける外力を作用させながら、該トナー担持体の表面に担持されたトナーの層厚を現像領域に搬送される前に規制する層厚規制部材とを有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより該潜像を現像する現像装置において、上記現像領域を通過した後であって上記供給部材によりトナーが供給される前の上記トナー担持体の表面部分に対向して配置され、該トナー担持体の該表面部分に担持されているトナーに対し、該トナーを該表面部分から離間させる離間力を作用させる離間力付与手段を、上記ホッピング電界発生手段とは別に備えている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１又は２の現像装置において、上記ホッピング電界発生手段は、上記多数の電極に周期的な電圧を印加することにより互いに近接する電極間の電界の向きが周期的に反転するように、上記ホッピング電界を発生させるものであり、上記トナー担持体の表面を移動させることにより、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを現像領域へ搬送する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３の現像装置において、上記トナー担持体は、回転駆動するローラ部材で構成され、かつ、上記多数の電極における一の電極を起点にした奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群の電圧入力端子を該ローラ部材のローラ軸の一端部に有し、偶数目の電極の集合体である偶数番目電極群の電圧入力端子を該ローラ軸の他端部に有しており、上記ホッピング電界発生手段は、奇数番目電極群と偶数番目電極群との間に時間周期的な電位差を形成することで、上記ホッピング電界を発生させ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、上記離間力付与手段は、上記トナー担持体の表面に担持されているトナーを静電力により該トナー担持体の表面から離間させるための離間電界を発生させる離間電界発生手段であ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５の現像装置において、上記離間電界発生手段が発生させる上記離間電界は振動電界である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１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置において、上記供給部材は、内部に固定配置される磁界発生手段と該磁界発生手段の周囲を回転する回転スリーブとから構成され、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を該磁界発生手段が発生させる磁界の作用によって該回転スリーブの表面に担持し、該現像剤を該回転スリーブの回転に伴って上記トナー担持体との対向領域へ搬送して該トナー担持体の表面に摺擦させ、該現像剤中のトナーを該トナー担持体の表面へ移動させることにより、該トナー担持体の表面にトナーを供給するものであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置において、上記トナー担持体の表面層は、トナーとの摩擦によりトナーに対して正規の電荷を付与し得る電気的特性を備えた材料で形成されている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１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置において、上記トナー担持体の表面層は、体積抵抗率が１０⁹［Ω・ｃｍ］以上１０¹²［Ω・ｃｍ］であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置において、上記多数の電極に印加する周期的な電圧は、各瞬間の電位平均値が潜像担持体に形成される画像部電位と非画像部電位との間の値となるように設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより該潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、上記潜像担持体上の潜像を現像する手段として、請求項１乃至１０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１２の発明は、請求項１１の画像形成装置において、潜像担持体上に形成されたトナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を記録材に形成することを特徴とするものである。

本発明においては、供給部材や現像剤規制部材によってトナー担持体の表面に押し付けられる外力を受けてトナー担持体の表面に対する付着力が高まったトナーに対し、離間力付与手段により離間力を作用させることで、そのようなトナーをトナー担持体表面から引き離すことができる。ここで、本発明では、この離間力付与手段がホッピング電界発生手段とは別のものである。そのため、ホッピング電界発生手段でトナーを適切にホッピングさせるための適切なホッピング電界を形成しつつも、トナー担持体の表面との付着力が高まったトナーに対してトナー担持体表面から離間させる大きな離間力を作用させることができる。その結果、ホッピング電界発生手段が発生させた適切なホッピング電界でトナーを安定してホッピングさせることができる。また、トナー担持体表面へのトナー固着が発生することも抑制されるので、固着したトナーによりホッピング電界が乱れる事態も抑制される。
以上、本発明によれば、トナー担持体の表面上でトナーを安定してホッピングさせることができるという優れた効果が奏される。

〔実施形態１〕
以下、本発明を、画像形成装置としての複写機に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。なお、本実施形態１では、いわゆる中間転写方式のタンデム型画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。また、以下の説明において、記号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒あるいはこれらの色用の部材であることを示す。

図２は、本実施形態１に係る複写機を示す概略構成図である。
この複写機は、プリンタ部１００、給紙部２００、プリンタ部１００の上部に固定されたスキャナ部３００、これに取り付けされた原稿自動搬送装置（以下、ＡＤＦという）４００などを備えている。また、複写機内の各装置の動作を制御する図示しない制御部も備えている。

上記スキャナ部３００は、コンタクトガラス３２上に載置された原稿の画像情報を読取センサ３６で読み取り、読み取った画像情報をこの制御部に送る。制御部は、受け取った上記画像情報に基づいてプリンタ部１００の露光装置２１内に配設された図示しないレーザやＬＥＤ等を制御して潜像担持体としての感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋに向けてレーザ光を照射させる。この照射により、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面には静電潜像が形成され、所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。これら４つの感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、プリンタ部１００のタンデム画像形成部２０内に配設されている。

上記給紙部２００は、ペーパーバンク４３内に多段に設けられた複数の給紙カセット４４、紙搬送路４６、これの途中に適宜設けられた複数の搬送ローラ対４７などを備えている。それぞれの給紙カセット４４は、カセット内部に収容された転写紙を一番上のものから順次送り出す給紙ローラ４２を有している。また、給紙ローラ４２によって重送されてしまった複数の転写紙を個々に分離してから紙搬送路４６に送り出す分離ローラ４５なども有している。搬送ローラ対４７は、給紙カセット４４から受け取った転写紙を後段の搬送ローラ対４７に向けて送り出す。本実施形態１に係る複写機においては、かかる構成の給紙部２００による給紙の他に、手差し給紙も可能となっている。そして、この手差し給紙を実現するための、手差しトレイ５１をプリンタ部１００の側面に備えている。手差しトレイ５１は給紙ローラ５０や分離ローラ５２を備えており、これらによって転写紙をプリンタ部１００内に送り出す。

上記給紙部２００や手差しトレイ５１から送り込まれた転写紙は、レジストローラ対４９に挟まれる。このレジストローラ対４９は、挟み込んだ転写紙を所定のタイミングで二次転写ニップに送り込む。この二次転写ニップとは、中間転写ベルト１０と、二次転写ローラ２２との当接によって形成されるニップである。

ユーザーは、カラーコピーをとるために、まず、原稿をＡＤＦ４００の原稿台３０上にセットするか、あるいはＡＤＦ４００の開操作によって露出させたスキャナ部３００のコンタクトガラス３２上にセットする。そして、図示しないスタートスイッチを押す。すると、ＡＤＦ４００からコンタクトガラス３２上に搬送された原稿、あるいは初めからコンタクトガラス３２上にセットされた原稿の画像情報を読み取るために、スキャナ部３００の駆動が開始される。具体的には、第１走行体３３の走行を開始してその光源から発した光を原稿面で反射させて第２走行体３４に向けて送る。そして、同じく走行を開始した第２走行体３４のミラーによってこの反射光を受けて結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れて画像情報を読み取る。上記制御部は、スキャナ部３００から画像情報を受け取ると、上述のようなレーザ書込や現像プロセスによって感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上にトナー像を形成させる。

図３は、上記プリンタ部１００の一部構成を拡大して示す拡大構成図である。
タンデム画像形成部２０は、４つのプロセスユニット１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋを有している。各プロセスユニットは、使用するトナーの色が互いに異なっているが、その他の構成についてはほぼ同様である。よって、Ｙトナーを用いるプロセスユニット１８Ｙだけについてその構成を詳述し、他のプロセスユニットの説明については説明を省略する。

プロセスユニット１８Ｙは、感光体４０Ｙ、帯電器６４Ｙ、現像装置７０Ｙ、ドラムクリーニング装置６３Ｙなどを一体的に支持したプロセスカートリッジであり、複写機本体から着脱自在に構成されている。なお、プロセスカートリッジは、少なくとも感光体４０Ｙと現像装置７０Ｙとを一体的に支持したものであればよい。

感光体４０Ｙは、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動されながら、帯電器６４Ｙによってその表面が一様帯電される。そして、一様帯電後の表面に上述のレーザ書込光が照射されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置７０Ｙのトナー担持体であるトナー担持ローラ７１Ｙと対向する現像領域においてＹトナーにより現像される。このような現像により感光体４０Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の中間転写ベルト１０上に一次転写される。一次転写工程を経た感光体４０Ｙの表面に残った転写残トナーは、ドラムクリーニング装置６３Ｙによってクリーニングされる。他のプロセスユニット１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋでも同様のプロセスが実施されて、それぞれの感光体４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上にＭトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像がそれぞれ形成される。

一方、像担持体である中間転写体としての中間転写ベルト１０は、３つの張架ローラ１４，１５，１６に張架されながら、何れか１つの張架ローラが図示しない駆動手段によって回転駆動することにより、図中時計回りに無端移動する。各一次転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋは、各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋから中間転写ベルト表面移動方向下流側へズレた位置に配置されている。一次転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋには、電源９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋからそれぞれ一次転写バイアスが印加されることによって一次転写電界を形成する。感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上に形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像は、この一次転写電界や一次転写ニップの圧力の影響を受けて中間転写ベルト１０上に一次転写される。各トナー像は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順で、中間転写ベルト１０上で互いに重なり合うように順次一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上には４色重ね合わせトナー像が形成される。

二次転写部には、紙搬送ベルト２４、２つの張架ローラ２２，２３などが設けられている。一方の張架ローラ２３が図示しない駆動手段によって回転駆動することで、紙搬送ベルト２４が図中反時計回りに無端移動する。他方の張架ローラ２２は、張架ローラ１６に巻き付いた中間転写ベルト部分に、紙搬送ベルト２４を押し当てている。この押し当てにより、中間転写ベルト１０と紙搬送ベルト２４との間に二次転写ニップが形成される。この二次転写ニップには、図示しない電源から張架ローラ２２に二次転写バイアスが印加されることで二次転写電界が形成される。

レジストローラ対４９は、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像が二次転写ニップへ進入するタイミングに合わせて、転写紙を二次転写ニップへ送り出す。二次転写ニップにおいては、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像が二次転写電界や二次転写ニップの圧力の影響を受けて転写紙上に二次転写される。転写紙は白色を呈しているため、４色重ね合わせトナー像が二次転写されると、これが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転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って定着装置２５内に送られる。そして、加熱ローラと加圧ローラとの間に挟まれてフルカラー画像が表面に定着せしめられた後、排紙ローラ対５６を経由して機外の排紙トレイ５７上に排出される。

次に、本発明の特徴部分である現像装置７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋの構成及び動作について説明する。なお、各現像装置は、使用するトナーの色が互いに異なっているが、その他の構成についてはほぼ同様である。よって、以下の説明では、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色分け記号を省略して説明する。

図１は、本実施形態１における現像装置７０の概略構成図である。
この現像装置７０は、感光体４０と対向する現像領域へトナーを搬送するためのトナー担持体としてのトナー担持ローラ７１と、このトナー担持ローラ７１へトナーを供給する供給ローラ７２と、トナー担持ローラ７１上に供給されたトナーの層厚を現像領域に搬送される前に規制する層厚規制部材としてのドクタブレード７３と、トナーＴと磁性キャリアＣとから構成される二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）ＴＣを収容する現像剤収容部７４とを備えている。本実施形態１の現像剤としては、粒径５５［μｍ］の磁性キャリアと粒径約７［μｍ］のポリエステルトナーとを重量比で５〜７［ｗｔ％］混合させた二成分現像剤を用いている。

供給ローラ７２は、内部に固定配置される磁界発生手段としての固定磁石７２ｂと、その固定磁石の周囲を回転する回転スリーブ７２ａとから構成されている。トナー担持ローラ７１は図中時計回り方向に回転駆動し、供給ローラ７２の回転スリーブ７２ａは図中反時計回り方向に回転駆動する。供給ローラ７２は、現像剤収容部７４内の現像剤ＴＣ中の磁性キャリアを磁力により表面に担持することで、その磁性キャリアに静電的に付着したトナーも一緒に表面に担持する。このようにして供給ローラ７２の表面に担持された現像剤ＴＣは、回転スリーブ７２ａの回転に伴ってトナー担持ローラ７１との対向領域へ搬送される。この対向領域では、トナー担持ローラ７１の表面を現像剤ＴＣが摺擦することで、現像剤中のトナーのみが機械的にトナー担持ローラ７１の表面へ移動する。また、本実施形態１では、供給ローラ７２の回転スリーブ７２ａに直流電源７２ｃを接続し、供給ローラ７２上のトナーがトナー担持ローラ７１へ向かうような静電力を作用させる電界を形成することで、トナーを静電的にトナー担持ローラ７１の表面へ移動させるようにしている。

トナー担持ローラ７１に供給されたトナーは、トナー担持ローラ７１の回転駆動に伴って図中時計回り方向に搬送される。ドクタブレード７３は、トナー担持ローラ７１の表面との間に微小なギャップ（ドクタギャップ）が形成されるように配置されている。トナー担持ローラ７１の表面に担持されたトナーは、ドクタギャップを通過することで適正な層厚に規制される。このようにして層厚が規制されたトナーは、トナー担持ローラ７１の回転駆動に伴って現像領域へ搬送される。この現像領域には、後述するように現像電界が形成されており、この現像電界の作用を受けてトナー担持ローラ７１上のトナーは感光体４０上の静電潜像へ移動し、現像が行われる。

図４は、本実施形態１におけるトナー担持ローラ７１を示す斜視図である。
このトナー担持ローラ７１は、回転駆動することで表面が移動するローラ形状のもので、トナー担持ローラ７１の表面に沿うようにトナー担持ローラ７１に設けられた多数の電極８１，８２，８３，８４，・・・からなる電極パターンが、表面移動方向に沿ってｐ［μｍ］のピッチで配列されている。これらの電極８１，８２，８３，８４，・・・は互いに絶縁されている。本実施形態１においては、電極パターンにおける奇数番目の電極８１，８３，・・・の集合体を奇数番目電極群とし、その奇数番目電極群に電圧を入力するための電圧入力端子を、トナー担持ローラ７１の一方のローラ軸７５Ａ（図中手前側のローラ軸）に設けている。また、電極パターンにおける偶数番目の電極８２，８４，・・・の集合体を偶数番目電極群とし、その偶数番目電極群に電圧を入力するための電圧入力端子を、トナー担持ローラ７１の他方のローラ軸７５Ｂ（図中奥側のローラ軸）に設けている。各ローラ軸端部７５Ａ，７５Ｂには、図示しない電極ブラシ等によってそれぞれ交流電源７６Ａ，７６Ｂから周期的な電圧である交流電圧が印加される。より詳しくは、奇数番目電極群の各電極８１，８３，・・・と偶数番目電極群の各電極８２，８４，・・・との間に形成される電界（ホッピング電界）の向きを周期的に反転させるような交流電圧を、各ローラ軸端部７５Ａ，７５Ｂに印加する。これにより、トナー担持ローラ７１の表面に担持されたトナーＴは、このように周期的に反転するホッピング電界の作用を受けて、奇数番目電極群の各電極８１，８３，・・・と偶数番目電極群の各電極８２，８４，・・・との間をホッピングして往復移動するような運動を行う。このような運動をフレアと称し、このフレア状態のトナーを現像領域へ搬送して現像を行う方式をフレア現像方式と称する。トナー担持ローラ７１の表面とフレア状態になったトナーとの付着力は非常に小さくなるので、非常に高効率な現像が実現可能となる。

なお、本実施形態１では、互いに隣り合う電極間に形成される電界の向きが周期的に反転するように、奇数番目電極群の各電極８１，８３，・・・と偶数番目電極群の各電極８２，８４，・・・との間に交流電圧を印加することでホッピング電界を形成しているが、トナー担持ローラ表面に担持されているトナーをホッピングさせるためのホッピング電界をトナー担持ローラ表面上に発生させることができるのであれば、トナー担持ローラ表面に沿うように設けられた多数の電極にどのような周期的な電圧を印加するようにしてもよい。したがって、必ずしも互いに隣り合う電極間において電界の向きが周期的に反転するように構成する必要はなく、２つ隣りの電極との間で電界の向きが周期的に反転するように構成してもよいし、その他の構成としてもよい。

次に、トナー担持ローラ７１の製作方法の一例について説明する。
図５（ａ）及び（ｂ）は、トナー担持ローラ７１の製作方法を示す説明図である。
トナー担持ローラ７１を製造する場合、まず、図５（ａ）に示すように、絶縁体であるアクリル樹脂の円筒７１ａ内に設けられた軸穴７１ｂに対し、ローラ軸７５Ａ，７５Ｂとなるステンレス製の電極部材を図５（ｂ）に示すように円筒７１ａの軸穴７１ｂに圧入する。これらのローラ軸７５Ａ，７５Ｂは、後述するように円筒７１ａに形成される奇数番目電極群の各電極８１、８３，・・・と偶数番目電極群の各電極８２，８４，・・・とにそれぞれ接続されることになる。

図６（ａ）乃至（ｅ）は、トナー担持ローラ７１に電極パターンを形成する工程の説明図である。なお、図６（ａ）乃至（ｅ）は、トナー担持ローラ７１の回転軸に沿って切断したときの断面図である。
図５（ｂ）に示した電極パターン形成前のトナー担持ローラ７１に対し、まず、図６（ａ）に示すように、そのローラ表面を外周旋削によって平滑に仕上げる。次に、図６（ｂ）に示すように、溝のピッチが１００［μｍ］、溝幅が５０［μｍ］となるように、溝７１ｃの切削を行う。そして、図１０（ｃ）に示すように、溝切削を行ったローラに無電解ニッケル８０のメッキを施し、図１０（ｄ）に示すように、無電解ニッケル８０のメッキを施したローラの外周を旋削して不要な導体膜を取り除く。この時点で電極８１，８２，８３，８４，・・・が溝７１ｃの部分に互いに絶縁された状態で形成される。その後、このローラにシリコーン系樹脂をコーティングすることでローラ表面を平滑にし、同時に表面保護層（厚み約５［μｍ］、体積抵抗率約１０¹⁰［Ω・ｃｍ］）７１ｄを形成する。なお、この表面保護層７１ｄは、体積抵抗率が１０⁹〜１０¹²［Ω・ｃｍ］の範囲内であるのが好ましい。
このような製作工程を経て、図７に示すような電極パターンがトナー担持ローラ７１のローラ表面に沿って形成される。

このようなトナー担持ローラ７１を用いて、その表面に担持されたトナーＴをフレア状態にするためには、奇数番目電極群の各電極８１，８３，・・・と偶数番目電極群の各電極８２，８４，・・・との間の電位差の最大絶対値Ｖｍａｘ［Ｖ］を電極ピッチｐ［μｍ］で除した値が１よりも大きいとき（Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞１）、フレアが活性化し始め、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞３のときにフレアが完全に活性化する。
なお、表面保護層７１ｄの材料は、トナーＴとの摩擦でトナーに正規極性の電荷を与えられる材質のものであることが好ましく、例えばガラス系のものや現像剤のキャリアコートに使用されている材料を用いることが好ましい。
また、電極ピッチｐは現像ギャップｄよりも小さいこと、すなわちｐ＜ｄに設定するのが好ましい。

このようなトナー担持ローラ７１を用いた現像装置７０において、トナー担持ローラ７１に供給されたトナーＴは、各電極８１，８２，８３，８４，・・・に印加される交流電圧により発生したホッピング電界の作用を受けて、トナー担持ローラ７１の表面上でフレア状態になる。そして、トナー担持ローラ７１の回転駆動によりトナー担持ローラ７１の表面が移動することで、感光体４０と対向する現像領域へ搬送される。現像領域で現像に寄与せずにトナー担持ローラ７１の表面に残存したトナーは、トナー担持ローラ７１の回転に伴って再び供給ローラ７２との対向位置に戻ってくる。このときも、トナー担持ローラ７１上のトナーはフレア状態になっているので、トナー担持ローラ７１に対するトナーの付着力は非常に低い。したがって、トナー担持ローラ７１の表面に残存したトナーは、供給ローラ７２上に担持された現像剤によって容易に掻き取られたり均されたりする。

本実施形態１においては、帯電器６４により一様に帯電した感光体４０の表面における非画像部を露光して電位を落とし、露光しない画像部の電位とトナー担持ローラ７１の平均電位との電位差から生じる現像電界によって、感光体４０の画像部にトナーを付着させるプロセスを採用している。本実施形態１では、奇数番目電極群の各電極８１，８３，・・・に印加される交流電圧と、偶数番目電極群の各電極８２，８４，・・・に印加される交流電圧は、同一振幅（Ｖ_PP＝２００［Ｖ］）で同一周波数（１ｋ［Ｈｚ］）の交番電圧であって位相が互いに１８０°ズレているものを用いており、トナー担持ローラ７１の平均電位はゼロである。
もちろん、帯電器６４により一様に帯電した感光体４０の表面における画像部を露光して電位を落とし、その画像部の電位とトナー担持ローラ７１の平均電位との電位差から生じる現像電界によって、感光体４０の画像部にトナーを付着させるプロセスを採用してもよい。

ところで、トナー担持ローラ７１の表面上のトナーに対して何らかの外力が作用してトナー担持ローラ７１の表面との付着力が高まると、電極８１，８２，８３，８４，・・・によるホッピング電界だけではフレア状態になれないトナーが発生する。このようなトナーは、現像領域に搬送されても現像に寄与しないままトナー担持ローラ７１の表面にとどまることが多い。そのため、このようなトナーが多くなると、現像効率が落ちてしまう。また、供給ローラ７２上の現像剤による掻き取りによってもトナー担持ローラ７１の表面からトナーを離脱させることができず、長期的にトナーがトナー担持ローラ７１の表面にとどまり固着してしまう場合がある。この場合、その固着部分近傍に適正なホッピング電界が形成できなくなり、その固着部分近傍に担持されたトナーをフレア状態にすることが困難となる結果、その部分ではその後の現像効率が更に低下することになる。

そこで、本実施形態１では、トナー担持ローラ７１の表面に担持されているトナーをトナー担持ローラ表面から静電力（離間力）により離間させるための離間電界を発生させる離間力付与手段としての離間電界発生手段である離間電界発生装置を設けている。この離間電界発生装置は、トナー担持ローラ７１の表面移動方向（トナー搬送方向）における現像領域の上流側に近接したトナー担持ローラ表面部分に対向するように配置された電極板９１と、この電極板９１に交流電圧を印加するための交流電源９２とを備えている。交流電源９２から電極板９１に交流電圧が印加されると、電極板９１とトナー担持ローラ７１との間には振動電界が形成される。

本実施形態１においては、供給ローラ７２上の現像剤による摺擦や、ドクタギャップ通過時に、トナー担持ローラ７１上のトナーがトナー担持ローラ表面側に押し付ける外力を受ける。このような外力によりトナー担持ローラ７１の表面に対するトナーの付着力が高まる場合がある。本実施形態１では、このような外力によりトナー担持ローラ７１の表面に対するトナーの付着力が高まっても、電極板９１との対向領域を通過する際に振動電界の作用を受けて、トナー担持ローラ７１の表面との付着力を弱めることができる。その結果、電極８１，８２，８３，８４，・・・によるホッピング電界の作用でフレア状態となることができる。

以上のように、本実施形態１では、トナー担持ローラ表面移動方向における現像領域の上流側に近接したトナー担持ローラ７１の表面部分に担持されているトナーに対し、振動電界を作用させてトナー担持ローラ表面から離間させる離間力（静電力）が付与される。より詳しくは、トナー担持ローラ７１上のトナーにトナー担持ローラ表面側への外力が加わる箇所よりもトナー担持ローラ表面移動方向下流側であって、現像領域よりもトナー担持ローラ表面移動方向上流側で、上記離間力を付与する。これにより、離間力を受けてフレア状態になったトナーを、再び外力の作用を受けることによりトナー担持ローラ表面に付着した状態になって静止状態になってしまう前に、現像領域へ送り込むことができる。よって、安定してフレア状態になっているトナーが現像領域へ搬送されるので、安定して高い現像効率を実現することができる。

〔実施形態２〕
次に、本発明を、画像形成装置としての複写機に適用した他の実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
図８は、本実施形態２に係る複写機のプリンタ部の一部構成を拡大して示す拡大構成図である。
本実施形態２の複写機は、上記実施形態１で用いた現像装置７０と同様の構成を備えた現像装置１７０を利用して構成され、潜像担持体であるベルト状の感光体１４０上に各色のトナー像を重ねて形成するものである。この感光体１４０は図示しない２つのローラに掛け渡されており、図示しない駆動部により図中矢印方向に回転駆動される。感光体１４０の図中左側には、例えばブラック、イエロー、シアン、マゼンタの画像をそれぞれ感光体１４０の表面に形成するための各種装置が配置されている。なお、プリンタ部を除いた他の構成は、基本的には上記実施形態１のものと同様である。

この複写機でカラー画像を形成する場合、まず、感光体１４０の表面を帯電装置１６４Ｋにより一様に帯電する。帯電された感光体１４０の表面は、潜像形成手段としての図示しない露光装置により、Ｋの画像データで変調された光ビームＬＫによって露光される。これにより、感光体１４０の表面上にはＫの静電潜像が形成される。このＫの静電潜像は、現像装置１７０Ｋのトナー担持ローラ１７１Ｋの表面に担持されたフレア状態のトナーにより現像され、Ｋのトナー像となる。すなわち、供給ローラ１７２Ｋ上の現像剤から供給されたトナー担持ローラ１７１Ｋの表面上のトナーは、ドクターブレード１７３Ｋにより層厚が規制された後、電極板１９１Ｋによる振動電界の作用を受けて安定したフレア状態になってから現像領域へ搬送され、このトナーにより感光体１４０上の静電潜像が現像される。その後、感光体１４０の表面は除電器１６７Ｋにより除電される。

このようにして、感光体１４０の表面にＫのトナー像が形成されたら、その表面は帯電装置１６４Ｙにより一様に帯電される。その後は、Ｋの作像プロセスと同様に、帯電された感光体１４０の表面は、図示しない露光装置によりＹの画像データで変調された光ビームＬＹによって露光され、これにより形成されたＹの静電潜像は、現像装置１７０Ｙのトナー担持ローラ１７１Ｙの表面に担持されたフレア状態のトナーにより現像され、Ｙのトナー像となる。その後、感光体１４０の表面は除電器１６７Ｙにより除電される。
その後、同様にＣとＭの作像プロセスが実行されることで、感光体１４０の表面上には各色トナー像が重なり合ったフルカラー画像が形成される。

一方、図示しない給紙装置から転写紙が給送され、この転写紙は電源から転写バイアスが印加される転写手段としての転写ローラ１２２により感光体１４０上のフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が転写された転写紙は、定着器１２５によりフルカラー画像が定着され、機外へ排出される。
感光体１４０は、フルカラー画像転写後にクリーニング手段としてのクリーナ１６３により転写残トナー等が除去される。

本実施形態２においては、同一の感光体１４０上に４色分のトナー像を形成し、これを転写紙へ一括転写するという画像形成プロセスをとるため、上記実施形態１のような中間転写方式のタンデム型画像形成装置と比較して色ズレが少なく、高画質のフルカラー画像を得ることが可能である。

〔変形例１〕
次に、上記実施形態１の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。なお、本変形例１の現像装置は、上記実施形態２の複写機にあっても適用できることは言うまでもない。
図９は、本変形例１における現像装置２７０の概略構成図である。
上述したように、現像に寄与しないままトナー担持ローラ７１の表面にとどまって現像領域を通過したトナーの多くは、トナー担持ローラ７１の表面に付着したままフレア状態になっていない。このようなトナーの多くは、その後、供給ローラ７２上の現像剤による掻き取られて現像装置２７０内に回収される。しかし、トナー担持ローラ表面との付着力が強い一部のトナーは、現像剤による掻き取りでは回収できず、トナー担持ローラ７１の表面に長期的に滞在して、最終的にはトナー担持ローラ表面に固着してしまう場合がある。このような固着が発生すると、上述したように、その固着部分近傍に適正なホッピング電界が形成できなくなり、その固着部分近傍に担持されたトナーをフレア状態にすることが困難となる結果、その部分ではその後の現像効率が更に低下することになる。

そこで、本変形例１においては、電極板９１を、トナー担持ローラ７１の表面移動方向（トナー搬送方向）における現像領域の下流側に近接したトナー担持ローラ表面部分に対向するように配置した。これにより、トナー担持ローラ表面移動方向における供給ローラ７２の上流側に近接したトナー担持ローラ７１の表面部分に担持されているトナーに対し、振動電界を作用させてトナー担持ローラ表面から離間させる離間力（静電力）が付与される。これにより、現像に寄与しないままトナー担持ローラ７１の表面にとどまって現像領域を通過したトナーを、フレア状態にしてから、供給ローラ７２との対向領域へ送り込むことができる。よって、安定してフレア状態になっているトナーが供給ローラ７２との対向領域へ搬送されるので、現像剤の掻き取りによるトナーの回収効率を高めることができる。その結果、トナー担持ローラ７１の表面にトナーが固着してしまう事態を抑制でき、現像効率の低下を抑制できる。

〔参考例２〕
次に、上記実施形態１の参考例（以下、本参考例を「参考例２」という。）について説明する。なお、本参考例２の現像装置は、上記実施形態２の複写機にあっても適用できることは言うまでもない。
図１０は、本参考例２における現像装置３７０の概略構成図である。
本参考例２においては、電極板９１を設けずに、ドクタブレード７３に交流電源９２を接続し、ドクタギャップ内に振動電界を形成することで、トナー担持ローラ７１の表面に対するトナーの付着力を弱める。よって、トナー担持ローラ７１の表面に担持されているトナーは、ドクタギャップを通過する際に、層厚が規制されるとともに、トナー担持ローラ表面との付着力が弱められる。

本参考例２のように、トナー担持ローラ７１の表面に対向配置される既存の部材に交流電圧を印加して、トナー担持ローラ表面から離間させる離間力（静電力）をトナーに付与すれば、部品点数を増やすことなく、トナー担持ローラ７１の表面に対するトナーの付着力を弱めることができ、フレア状態のトナーを増やすことができる。
特に、本参考例２のようにドクタブレード７３に交流電圧を印加する構成とすれば、ドクタギャップ内で離間力を受けてフレア状態になったトナーを、再び外力の作用を受けることによりトナー担持ローラ表面に付着した状態になって静止状態になってしまう前に、現像領域へ送り込むことができる。よって、上記実施形態１の場合と同様に、安定してフレア状態になっているトナーが現像領域へ搬送されるので、安定して高い現像効率を実現することができる。

〔参考例３〕
次に、上記実施形態１の他の参考例（以下、本参考例を「参考例３」という。）について説明する。なお、本参考例３の現像装置は、上記実施形態２の複写機にあっても適用できることは言うまでもない。
図１１は、本参考例３における現像装置４７０の概略構成図である。
本参考例３においては、電極板９１を設けずに、供給ローラ７２の回転スリーブ７２ａに交流電源９２を接続し、供給ローラ７２とトナー担持ローラ７１の表面との間に振動電界を形成することで、トナー担持ローラ７１の表面に対するトナーの付着力を弱める。よって、トナー担持ローラ７１の表面に担持されているトナーは、供給ローラ７２とトナー担持ローラ７１の表面との間において、トナー担持ローラ表面との付着力が弱められつつ、供給ローラ７２上に担持された現像剤によって掻き取られたり均されたりする。

本参考例３のように、トナー担持ローラ７１の表面に対向配置される既存の部材に交流電圧を印加して、トナー担持ローラ表面から離間させる離間力（静電力）をトナーに付与すれば、上記参考例２の場合と同様に、部品点数を増やすことなく、トナー担持ローラ７１の表面に対するトナーの付着力を弱めることができ、フレア状態のトナーを増やすことができる。
特に、本参考例３のように供給ローラ７２に交流電圧を印加する構成とすれば、現像に寄与しないままトナー担持ローラ７１の表面にとどまって現像領域を通過したトナーを、フレア状態にして、これを供給ローラ７２上の現像剤で掻き取ることができる。よって、上記変形例１の場合と同様に、現像剤の掻き取りによるトナーの回収効率を高めることができ、トナー担持ローラ７１の表面にトナーが固着してしまう事態を抑制でき、現像効率の低下を抑制できる。

〔実験例１〕
次に、本発明者らが行った実験例（以下、本実験例を「実験例１」という。）について説明する。
図１２は、本実験例１で用いた試験機の構成を示す説明図である。
図１３は、この試験機にトナー担持体として用いたフレア現像基板を、フレア現像基板移動方向に沿って切断したときの断面図である。
本実験例１では、電極板９１に印加する交流電圧のピークツゥピーク電圧（振幅）Ｖ_PPを変化させたときのフレア活性度の変化について観察した。

本試験機は、図１２に示すように、フレア現像基板５００がスライドレール５１０に沿って移動可能に構成されており、フレア現像基板５００はトナー供給部５２０との対向領域と感光体４０との対向領域（現像領域）との間を往復移動できる。図１３に示すように、フレア現像基板５００は、ガラス基板５０１上にアルミ蒸着によって電極パターン５０２を形成し、その上に保護層５０３として厚み約３［μｍ］、体積抵抗率約１０¹⁰［Ω・ｃｍ］の樹脂コートを施したものである。トナー供給部５２０は、一般的な二成分現像装置と同様の構成を有し、内部の二成分現像剤を供給ローラ７２上に担持させ、その現像剤をフレア現像基板５００に摺擦させる。本実験例１で用いた現像剤は、粒径約５５［μｍ］の磁性キャリアと粒径約７［μｍ］のポリエステルトナーを重量比で５〜７［ｗｔ％］で混合した二成分現像剤である。また、トナー供給部５２０の供給ローラ７２は、上述した実施形態１のものと同様の構成であり、図示しない電源から供給バイアスが印加されている。これにより、供給ローラ７２上の現像剤中のトナーＴは、フレア現像基板５００との対向領域でフレア現像基板５００へと転移する。

本実験例１では、フレア現像基板５００をスライドレール５１０に沿って現像領域側へ移動させながら、そのフレア現像基板５００の表面に回転駆動する供給ローラ７２からトナーＴを供給する。このとき、フレア現像基板５００の電極パターン５０２には電源５０４から交流電圧が印加されており、フレア現像基板５００の表面上にはホッピング電界が形成されている。供給ローラ７２から供給された直後のトナーについてフレア現像基板５００の表面上の動きを観察したところ、半分程度のトナーはフレア状態になっていたが、残りのトナーについてはフレア状態になっていなかった。なお、本実験例１で電極パターン５０２に印加した交流電圧は、上記実施形態１の場合と同様に、周波数が１ｋ［Ｈｚ］でピークツゥピーク電圧（振幅）Ｖ_PPが２００［Ｖ］の交流電圧である。

本試験機には、現像領域の直前に電極板９１を配置し、これに交流電源９２から交流電圧を印加して、その電極板９１とフレア現像基板５００との間に振動電界を形成する。本実験例１では、この交流電圧として、周波数が１ｋ［Ｈｚ］で、ピークツゥピーク電圧（振幅）Ｖ_PPを振ったときのフレア活性度について観察した。

図１４は、本実験例１の実験結果を示すグラフである。
このグラフは、横軸に電極板９１に印加した交流電圧のピークツゥピーク電圧Ｖ_PPをとり、縦軸にフレア活性度をとったものである。このフレア活性度とは、フレア現像基板５００の表面をその法線方向から電子顕微鏡で観察したときに、静止しているトナーと動いているトナーとの比率を目視評価したもので、静止しているトナーが無いときのフレア活性度を「非常に活性」と評価し、静止しているトナーと動いているトナーとが半分ずつのときのフレア活性度を「やや活性」と評価し、動いているトナーが無いときのフレア活性度を「完全静止」と評価した。

本実験例１では、およそ１５０［Ｖ］以上のピークツゥピーク電圧Ｖ_PPをもつ交流電圧を電極板９１に印加すると、トナーのフレア活性度を高めることができることが確認された。
なお、この実験結果は、板状の電極板９１に代えて、ワイヤー形状のものやローラ形状のものを用いた場合であっても、同様であることが確認された。したがって、上述した実施形態１及び２や上記変形例において、電極板９１に代えてワイヤー形状のものやローラ形状のものを用いても、同様の効果が得られる。このように、振動電界を形成するために交流電圧が印加される部材の形状は限定されないため、レイアウトの自由度は高い。

〔実験例２〕
次に、本発明者らが行った他の実験例（以下、本実験例を「実験例２」という。）について説明する。
本実験例２では、フレア現像基板５００の表面の電気的特性がフレア活性度に与える影響を調べるために、上記実験例１で用いた試験機を用いて、フレア現像基板５００の保護層５０３の体積抵抗率とフレア活性度との関係について確認する実験を行った。本実験例２で用いたフレア現像基板５００の保護層５０３はシリコーン系樹脂とし、電極ピッチｐは５０［μｍ］とした。また、そこに分散させるカーボン微粒子の量を変更することにより、１０⁷〜１０¹⁴［Ω・ｃｍ］の範囲内の互いに異なる体積抵抗率を持つ保護層（厚みは約５［μｍ］）をそれぞれ備えた複数のフレア現像基板５００を用いて、フレア活性度を観察した。なお、フレア活性度の観察方法は、上記実験例１と同様である。

図１５は、本実験例２の実験結果を示すグラフである。
この実験結果から、フレア現像基板５００の保護層５０３の体積抵抗率が１０⁹〜１０¹²［Ω・ｃｍ］の範囲内である場合、フレア活性度が良好であることが判明した。
この実験結果について考察すると、フレア現像基板５００の保護層５０３の体積抵抗率が高すぎる場合、トナーがホッピングを繰り返すことでトナーとの保護層５０３とが摩擦し合い、これにより保護層５０３に溜まった電荷が保護層５０３内に蓄積されて、保護層５０３が帯電したままの状態になってしまう。このように保護層５０３が帯電すると、その保護層５０３の電荷にトナーが静電的に拘束され、ホッピング電界によるホッピングを妨げられることが原因であると考えられる。
また、逆に、フレア現像基板５００の保護層５０３の体積抵抗率が低すぎる場合、電極パターン５０２の間で電荷のリーク（ショート）が発生し、効率的なバイアス効果が得られなくなる。その結果、適正なホッピング電界が形成できず、トナーが良好にホッピングできないためだと考えられる。

以上より、本実験例２の実験結果から、上述した実施形態１及び２や上記変形例におけるトナー担持ローラ７１の表面保護層７１ｄとしては、体積抵抗率が１０⁹〜１０¹²［Ω・ｃｍ］のものを用いるのが好ましい。

〔実験例３〕
次に、本発明者らが行った更に他の実験例（以下、本実験例を「実験例３」という。）について説明する。
本実験例３では、フレア現像基板５００の表面の摩擦帯電特性の影響を調べるために、フレア現像基板５００の保護層５０３をフッ素系樹脂で形成したものについて、上記実験例３と同様にフレア活性度を観察した。その結果、保護層５０３として体積抵抗率が１０⁹〜１０¹²［Ω・ｃｍ］の範囲内にあるフッ素系樹脂を用いた場合、シリコーン系樹脂であれば長時間フレア状態が維持されたのに対し、フレア状態が短時間で消滅し、トナーが静止状態になってしまった。

この観察後にフレア現像基板５００上のトナーの帯電量を測定したところ、保護層５０３がシリコーン系樹脂の場合にはトナー帯電量が初期に比べて若干の低下が見られただけであったが、保護層５０３がフッ素系樹脂の場合にはトナー帯電量がほとんどゼロであった。試しに、帯電していないトナーをそれぞれの保護層５０３の表面に擦り付けてみたところ、保護層５０３がシリコーン系樹脂の場合にはトナーが正規の極性に摩擦帯電したのに対し、保護層５０３がフッ素系樹脂の場合にはほとんど摩擦帯電しなかったばかりか若干逆極性に摩擦帯電してしまった。

本実験例３の実験結果から、トナーがフレア状態になると、トナーとフレア現像基板５００の表面とが多数回衝突することになる。そのため、フレア現像基板５００の表面材質は、この多数回の衝突によりトナーの電荷を奪う材質でないのが好ましい。特に、フレア現像基板５００の表面は、多数回の衝突によりトナーを正規極性に帯電させることができる材質であれば、より好ましい。
したがって、上述した実施形態１及び２や上記変形例におけるトナー担持ローラ７１の表面保護層７１ｄの材質は、このような材質であることが好ましい。具体的には、表面保護層７１ｄとして、例えばガラス系のものや、二成分現像剤のキャリアコートに使用されている材料で形成されたものを用いることが好ましい。

以上、上述した実施形態１及び２並びに変形例１、参考例２及び３に係る複写機は、潜像担持体としての感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ，１４０上の潜像にトナーを付着させることにより潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材としての転写紙に転移させて画像形成を行う画像形成装置である。なお、上記複写機は、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ，１４０上に形成されたトナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を転写紙に形成するカラー画像形成装置であるが、モノクロ画像形成装置であってもよい。上記複写機に設けられている現像装置７０，１７０，２７０，３７０，４７０は、トナー担持体としてのトナー担持ローラ７１，１７１の表面に沿うようにトナー担持ローラ７１，１７１に設けられ互いに絶縁された多数の電極８１，８２，８３，８４，・・・に周期的な電圧を印加することにより、トナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせるためのホッピング電界をトナー担持ローラ表面上に発生させるホッピング電界発生手段を有し、トナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されているトナーを感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ，１４０と対向する現像領域へ搬送して感光体上の潜像にトナーを付着させることにより潜像を現像するものである。そして、この現像装置７０，１７０，２７０，３７０，４７０は、トナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されているトナーをトナー担持ローラ表面から離間させる離間力を現像領域外でトナーに付与する離間力付与手段としての離間電界発生装置を、上記ホッピング電界発生手段とは別に備えている。これにより、何らかの外力を受けてトナー担持ローラ表面に対する付着力が高まったトナーをトナー担持ローラ表面から引き離すことができる。その結果、ホッピング電界発生手段が発生させた適切なホッピング電界でトナーを安定してホッピングさせることができる。また、トナー担持ローラ表面へのトナー固着が発生することも抑制されるので、固着したトナーによりホッピング電界が乱れる事態も抑制される。
特に、上述した実施形態１及び２並びに変形例１、参考例２及び３においては、上記ホッピング電界発生手段が、多数の電極８１，８２，８３，８４，・・・に周期的な電圧を印加することにより互いに近接する電極間の電界の向きが周期的に反転するように上記ホッピング電界を発生させるものであり、トナー担持ローラ７１，１７１の表面を移動させることによりトナー担持ローラ表面に担持されているトナーを現像領域へ搬送する。すなわち、本発明は、トナー担持ローラ７１，１７１の表面上でトナーをホッピングさせるものであれば適用可能であり、したがってフレア現像方式以外の現像方式、例えば静電搬送方式であってもよい。ただし、フレア現像方式は、トナーが十分に帯電した状態でなくてもこれを搬送することが可能である点やトナー搬送能力が高い点で、トナーが十分に帯電した状態でなければ適正な搬送を行うことができずトナー搬送能力が低い上記特許文献２に記載のような静電搬送方式よりも優れている。
また、上述した実施形態１及び２並びに変形例１、参考例２及び３において、トナー担持ローラ７１，１７１は、回転駆動するローラ部材で構成され、かつ、多数の電極８１，８２，８３，８４，・・・における一の電極を起点にした奇数番目の電極８１，８３，・・・の集合体である奇数番目電極群の電圧入力端子をローラ部材のローラ軸の一端部７５Ａに有し、偶数目の電極８２，８４，・・・の集合体である偶数番目電極群の電圧入力端子をローラ軸の他端部７５Ｂに有しており、上記ホッピング電界発生手段は、奇数番目電極群と偶数番目電極群との間に時間周期的な電位差を形成することで上記ホッピング電界を発生させる。これにより、簡単な構成で、トナーをフレア状態にすることが可能なホッピング電界を形成できる。
また、上述した実施形態１及び２並びに変形例１、参考例２及び３において、離間電界発生装置は、トナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されているトナーを静電力によりトナー担持ローラ表面から離間させるための離間電界を発生させる離間電界発生手段である。トナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されているトナーをトナー担持ローラ表面から離間させる離間力としては、このような静電力に限らず、磁力などの他の力であってもよい。しかし、離間力として例えば磁力を利用する場合、トナーとして磁性トナーを用いる必要がある。しかし、磁性トナーは非磁性トナーに比べて製造コストが高いという欠点がある。この点で、非磁性トナーであってもこれをトナー担持ローラ表面から離間させることができる。
また、上述した実施形態１及び２並びに変形例１、参考例２及び３において、離間電界発生装置が発生させる離間電界は振動電界（交番電界）である。トナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されているトナーを静電力によりトナー担持ローラ表面から離間させるための離間電界は、直流電界であってもよいが、振動電界の方がトナー担持ローラ７１，１７１の表面に強い付着力で付着したトナーを離間させる効果が高い。
また、上述した実施形態１及び２並びに参考例２において、離間電界発生装置は、トナー担持ローラ７１，１７１の表面のうち現像領域に対してトナー搬送方向上流側で近接した表面部分に担持されているトナーに上記離間力を付与するものである。具体的には、上述した実施形態１及び２並びに参考例２においては、トナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されたトナーの層厚を現像領域に搬送される前に規制する層厚規制部材としてのドクタブレード７３，１７３を有しているので、離間電界発生装置は、ドクタブレード７３，１７３により層厚が規制された後であって現像領域に搬送される前のトナーに上記離間力を付与する。これにより、その離間力を受けてフレア状態になったトナーを、再び外力の作用を受けることによりトナー担持ローラ表面に付着した状態になって静止状態になってしまう前に、現像領域へ送り込むことができる。よって、安定してフレア状態になっているトナーが現像領域へ搬送されるので、安定して高い現像効率を実現することができる。
また、上述した参考例２における離間電界発生装置は、ドクタブレード７３，１７３を介してトナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されているトナーに離間力を付与するものである。これにより、部品点数を増やすことなく、トナー担持ローラ７１，１７１の表面に対するトナーの付着力を弱めることができ、現像領域へ送り込むトナーをフレア状態にすることができる。
また、上述した参考例３においては、トナー担持ローラ７１，１７１の表面にトナーを供給するトナー供給部材としての供給ローラ７２，１７２を有し、離間電界発生装置は、供給ローラ７２，１７２を介してトナー担持ローラ７１，１７１の表面に担持されているトナーに離間力を付与するものである。これにより、部品点数を増やすことなく、トナー担持ローラ７１，１７１の表面に対するトナーの付着力を弱めることができる。
また、上述した実施形態１及び２並びに変形例１、参考例２及び３において、トナー担持ローラ７１，１７１の表面層である表面保護層７１ｄは、トナーとの摩擦によりトナーに対して正規の電荷を付与し得る電気的特性を備えた材料であるシリコーン系樹脂で形成されている。これにより、上記実験例３で説明したように、トナー担持ローラ７１，１７１の表面上でトナーを長期間安定してフレア状態に維持することができる。
また、上述した実施形態１及び２並びに変形例１、参考例２及び３において、トナー担持ローラ７１，１７１の表面保護層７１ｄは、体積抵抗率が１０⁹［Ω・ｃｍ］以上１０¹²［Ω・ｃｍ］である。これにより、上記実験例２で説明したように、トナー担持ローラ７１，１７１の表面上でトナーを安定してフレア状態にすることができる。
また、多数の電極８１，８２，８３，８４，・・・に印加する周期的な電圧は、各瞬間の電位平均値が感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ，１４０に形成される画像部電位と非画像部電位との間の値となるように設定してもよい。この場合、所定極性に一様帯電した感光体表面の画像部を露光して電位を落とした静電潜像に、当該所定極性と同極性に帯電したトナーを静電的に付着させるための現像電界を、多数の電極８１，８２，８３，８４，・・・に印加される電圧によって適切に形成することができる。

実施形態１に係る複写機の現像装置を示す概略構成図。 同複写機を示す概略構成図。 同複写機のプリンタ部の一部構成を拡大して示す拡大構成図。 同現像装置のトナー担持ローラを示す斜視図。 （ａ）及び（ｂ）は同トナー担持ローラの製作方法を示す説明図。 （ａ）乃至（ｅ）は同トナー担持ローラに電極パターンを形成する工程の説明図。 同電極パターンを示す説明図。 実施形態２に係る複写機のプリンタ部の一部構成を拡大して示す拡大構成図。 変形例１における現像装置の概略構成図。 参考例２における現像装置の概略構成図。 参考例３における現像装置の概略構成図。 実験例１で用いた試験機の構成を示す説明図。 同試験機にトナー担持体として用いたフレア現像基板をフレア現像板移動方向に沿って切断したときの断面図。 実験例１の実験結果を示すグラフ。 実験例２の実験結果を示すグラフ。

符号の説明

１０ 中間転写ベルト
１８ プロセスユニット
２０ タンデム画像形成部
２１ 露光装置
４０，１４０ 感光体
７０，１７０，２７０，３７０，４７０ 現像装置
７１，１７１ トナー担持ローラ
７１ｄ 表面保護層
７２，１７２ 供給ローラ
７２ａ 回転スリーブ
７２ｂ 固定磁石
７３，１７３ ドクタブレード
７５Ａ，７５Ｂ ローラ軸
７６Ａ，７６Ｂ 交流電源
８１，８２，８３，８４，・・・ 電極
９１，１９１ 電極板
９２ 交流電源
１００ プリンタ部
３００ スキャナ部
５００ フレア現像基板
５０１ ガラス基板
５０２ 電極パターン
５０３ 保護層
５０４ 電源
５１０ スライドレール
５２０ トナー供給部

Claims (12)

1. トナー担持体の表面に沿うように該トナー担持体に設けられ互いに絶縁された多数の電極に周期的な電圧を印加することにより、該トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせるためのホッピング電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、
   上記トナー担持体の表面に対してトナーを押し付ける外力を作用させながら、該トナー担持体の表面にトナーを供給する供給部材と、
   上記トナー担持体の表面に対してトナーを押し付ける外力を作用させながら、該トナー担持体の表面に担持されたトナーの層厚を現像領域に搬送される前に規制する層厚規制部材とを有し、
   該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより該潜像を現像する現像装置において、
   上記層厚規制部材により層厚が規制された後であって上記現像領域に搬送される前のトナーを担持している上記トナー担持体の表面部分に対向して配置され、該トナー担持体の該表面部分に担持されているトナーに対し、該トナーを該表面部分から離間させる離間力を作用させる離間力付与手段を、上記ホッピング電界発生手段とは別に備えていることを特徴とする現像装置。
2. トナー担持体の表面に沿うように該トナー担持体に設けられ互いに絶縁された多数の電極に周期的な電圧を印加することにより、該トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせるためのホッピング電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、
   上記トナー担持体の表面に対してトナーを押し付ける外力を作用させながら、該トナー担持体の表面にトナーを供給する供給部材と、
   上記トナー担持体の表面に対してトナーを押し付ける外力を作用させながら、該トナー担持体の表面に担持されたトナーの層厚を現像領域に搬送される前に規制する層厚規制部材とを有し、
   該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより該潜像を現像する現像装置において、
   上記現像領域を通過した後であって上記供給部材によりトナーが供給される前の上記トナー担持体の表面部分に対向して配置され、該トナー担持体の該表面部分に担持されているトナーに対し、該トナーを該表面部分から離間させる離間力を作用させる離間力付与手段を、上記ホッピング電界発生手段とは別に備えていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２の現像装置において、
   上記ホッピング電界発生手段は、上記多数の電極に周期的な電圧を印加することにより互いに近接する電極間の電界の向きが周期的に反転するように、上記ホッピング電界を発生させるものであり、
   上記トナー担持体の表面を移動させることにより、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを現像領域へ搬送することを特徴とする現像装置。
4. 請求項３の現像装置において、
   上記トナー担持体は、回転駆動するローラ部材で構成され、かつ、上記多数の電極における一の電極を起点にした奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群の電圧入力端子を該ローラ部材のローラ軸の一端部に有し、偶数目の電極の集合体である偶数番目電極群の電圧入力端子を該ローラ軸の他端部に有しており、
   上記ホッピング電界発生手段は、奇数番目電極群と偶数番目電極群との間に時間周期的な電位差を形成することで、上記ホッピング電界を発生させ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、
   上記離間力付与手段は、上記トナー担持体の表面に担持されているトナーを静電力により該トナー担持体の表面から離間させるための離間電界を発生させる離間電界発生手段であることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５の現像装置において、
   上記離間電界発生手段が発生させる上記離間電界は振動電界であることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置において、
   上記供給部材は、内部に固定配置される磁界発生手段と該磁界発生手段の周囲を回転する回転スリーブとから構成され、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を該磁界発生手段が発生させる磁界の作用によって該回転スリーブの表面に担持し、該現像剤を該回転スリーブの回転に伴って上記トナー担持体との対向領域へ搬送して該トナー担持体の表面に摺擦させ、該現像剤中のトナーを該トナー担持体の表面へ移動させることにより、該トナー担持体の表面にトナーを供給するものであることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置において、
   上記トナー担持体の表面層は、トナーとの摩擦によりトナーに対して正規の電荷を付与し得る電気的特性を備えた材料で形成されていることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置において、
   上記トナー担持体の表面層は、体積抵抗率が１０⁹［Ω・ｃｍ］以上１０¹²［Ω・ｃｍ］であることを特徴とする現像装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置において、
    上記多数の電極に印加する周期的な電圧は、各瞬間の電位平均値が潜像担持体に形成される画像部電位と非画像部電位との間の値となるように設定されていることを特徴とする現像装置。
11. 潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより該潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
    上記潜像担持体上の潜像を現像する手段として、請求項１乃至１０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。
12. 請求項１１の画像形成装置において、
    潜像担持体上に形成されたトナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を記録材に形成することを特徴とする画像形成装置。

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