JP5081585B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電極を具備するトナー担持体の表面上にて電極間でホッピングさせたトナーを画像形成装置の潜像担持体の潜像に付着させて潜像を現像する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画像形成装置に関するものである。

従来、現像装置として、現像ローラなどの表面に付着させたトナーを現像に用いるのではなく、特許文献１や特許文献２に記載のように、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが知られている。

図１８は、特許文献１に記載の現像装置におけるトナー担持体としてのトナー搬送基板を示す平面図である。同図において、トナー搬送基板３００は、平板状の絶縁性基板３０１と、これの表面上に形成された複数の短冊状の電極とを有している。これら電極は、Ａ相電極３０２、Ｂ相電極３０３、及びＣ相電極３０４からなり、短手方向に所定の間隔をおいてＡ相、Ｂ相、Ｃ相の順で繰り返し並ぶように形成されている。Ａ相電極３０２同士、Ｂ相電極３０３同士、Ｃ相電極３０４同士は、それぞれ図示しない領域で繋がっている。そして、図示しない電源により、Ａ相電極３０２には、図１９に示すＡ相パルス電圧Ｖａが印加される。また、Ｂ相電極３０３には、図１９に示すＢ相パルス電圧Ｖｂが印加される。また、Ｃ相電極３０４には、図１９に示すＣ相パルス電圧Ｖｃが印加される。これらパルス電圧は図示のように互いに位相ずれした周期で発生するものである。かかるパルス電圧が印加されると、トナー搬送基板３００の表面上において、図示しないトナーがＡ相電極３０２上からＢ相電極上３０３へ、Ｂ相電極３０３上からＣ相電極３０４上へ、Ｃ相電極３０４上からＡ相電極上へ、といった具合に順次ホッピングしていく。これにより、トナーがトナー搬送基板３０３の表面上において図中矢印Ａで示す方向に移動していく。そして、図示しない潜像担持体に対向する現像領域でホッピングしたトナーが、潜像担持体の静電潜像に付着する。これにより、静電潜像がトナーによって現像されてトナー像になる。

図２０は、特許文献２に記載の現像装置におけるトナー担持体としてのトナー担持ローラ４００を示す平面図である。このトナー担持ローラ４００は、トナーをホッピングによって現像領域まで搬送するのではなく、ローラの回転によって現像領域まで搬送するものである。具体的には、トナー担持ローラ４００は、絶縁性のローラ部４０１と、これの表面上に形成された複数の短冊状の電極とを有している。そして、ローラ部４０１の両端面からそれぞれ突出する軸部材４０６が回転自在に支持されながら、図示しない駆動系によって図中矢印Ｂ方向に回転駆動される。ローラ部４０１の表面上に形成された複数の電極は、複数の第１電極４０２及び第２電極４０３からなり、ローラ周面方向に所定の間隔をおいて第１、第２の順で繰り返し並ぶように形成されている。トナー担持ローラ４００の軸線方向の一端部には、金属からなる第１フランジ４０４が固定されており、それぞれ第１電極４０２の長手方向の一端部に接触している。また、トナー担持ローラ４００の軸線方向の他端部には、金属からなる第２フランジ４０５が固定されており、それぞれ第２電極４０３の長手方向の他端部に接触している。第１電極４０２には、ローラ部４０１とともに回転する第１フランジ４０４に摺擦する図示しない接点電極を介して、図２１に示すパルス電圧が印加される。また、第１電極４０３は、図示のように、ローラ部４０１とともに回転する第２フランジ４０５に摺擦する図示しない接点電極を介して接地されている。これにより、トナー担持ローラ４００の表面上において、トナーが第１電極４０３と第２電極４０４との間で繰り返しホッピングして、両電極間を往復移動する。このようにして表面上でトナーを往復移動させている状態のトナー担持ローラ４００を回転させることで、ホッピングしたトナーを現像領域まで搬送する。

これらの現像装置においては、ホッピングによってトナー担持体の表面に対する吸着力を発揮していないトナーを、トナー担持体の表面上から潜像担持体に転移させる。これにより、従来の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。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。

特開２００２−３４１６５６号公報 特開２００７−１３３３７６号公報

しかしながら、これらの現像装置では、何れかの電極に部分的な損傷が発生すると、現像に支障をきたすほど、トナー担持体のトナーホッピング性能を低下させてしまう可能性が高かった。具体的には、トナー担持体としてのトナー搬送基板３００やトナー担持ローラ４００に形成された短冊状の電極は、短手方向（幅方向）のサイズが数十［μｍ］程度といった非常に狭幅のものである。電極をこのように狭幅なものにする理由は、トナーを電極上において電極幅方向のどの位置に存在させていたとしても、その位置から隣りの電極上に向けて確実にホッピングさせるためである。トナー担持体の表面には、電極からトナーへの電荷注入を回避する目的から、絶縁性材料からなる表面層を被覆しているが、製造時の精度のバラツキや、部分的な傷付きなどによって表面層に非常に薄厚な箇所を発生させることがある。すると、その薄厚な箇所を介して電極間の突発的な放電を引き起こし、電極を部分的に損傷させることがある。また、メンテナンス時に作業者が誤って工具等をぶつけたりして、電極を部分的に損傷させることもある。これらの部分的な損傷によって狭幅の電極を電気的に断線してしまうと、その損傷箇所よりも電流経路の下流側の箇所に電流が流れ込まなくなる。そして、その下流側の箇所におけるトナーホッピング性能が失われてしまう。例えば、図２０に示したトナー担持ローラ４００において、複数の第１電極４０３のうち、矢印Ｃで示した第１電極４０３における矢印先端の箇所で部分的な損傷が発生したとする。この場合、その第１電極４０３における図中Ａ１で示した領域に対して、電源からの電流が供給されなくなる。すると、第１電極４０３の領域Ａ１におけるトナーホッピング性能が失われて、領域Ａ１上のトナーがホッピングしないでローラ表面に付着したままになってしまう。そして、その第１電極４０３がローラの回転に伴って現像領域に進入したときには、潜像担持体の潜像に対して十分量のトナーが供給されずに、現像不良を引き起こしてしまう。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー担持体の電極の部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、自らの表面上に担持したトナーをホッピングさせるトナー担持体を備え、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画像形成装置の潜像担持体に対向する現像領域まで搬送し、該現像領域でホッピングしたトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記トナー担持体の表面に対する法線方向に互いに重なるように積層された第１電極層と第２電極層とを設け、それら電極層のうち、トナー担持体の表面により近い上層の位置に存在する第２電極層に、該トナー担持体の表面移動方向と、該表面移動方向に直交する方向である移動直交方向とにそれぞれマトリクス状に独立して並ぶ複数の開口を、該移動直交方向における上記潜像担持体の潜像担持可能領域の全域に渡って設け、該トナー担持体の表面上のトナーを、トナー担持体表面方向における該第１電極層の全領域のうち、該第２電極層における複数の開口のそれぞれ直下に存在している複数の開口直下箇所と、第２電極層における複数の開口のそれぞれ間に存在している複数の開口間箇所との間でホッピング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２の発明は、自らの表面上に担持したトナーを所定方向に向けて繰り返しホッピングさせるトナー担持体を備え、該トナー担持体の表面上のトナーを該所定方向に向けての繰り返しのホッピングによって画像形成装置の潜像担持体に対向する現像領域まで移動させ、該現像領域でホッピングしたトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記トナー担持体の表面に対する法線方向に互いに重なるように積層された３層以上の電極層を設け、それら電極層のうち、該トナー担持体の表面に最も近い最上層の位置に存在する最上位電極層、及び、該トナー担持体の表面から最も離れた最下層の位置に存在する最下位電極層と該最上位電極層との間に存在する中位電極層に、それぞれ、該トナー担持体の表面方向であって且つ上記所定方向と直交する方向に延在する開口を、該所定方向に並べて複数設け、互いに積層方向に対向している最上位電極層開口及び中位電極層開口の直下に存在している最下位電極層箇所である対向開口直下箇所と、該中位電極層における開口間箇所であって且つ該最上位電極層の開口の直下に存在している箇所でもある開口直下箇所との間でトナーをホッピングさせ、該中位電極層の該開口直下箇所と、該最上位電極層における自らの開口の間の箇所である開口間箇所との間でトナーをホッピングさせ、且つ、該最上位電極層の開口間箇所と、該最下位電極層の該対向開口直下箇所との間でトナーをホッピングさせることで、該トナー担持体の表面上でトナーを上記所定方向に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、請求項１又は２の現像装置において、絶縁性材料からなる絶縁層を、上記第１電極層と上記第２電極層との間の層として設けるか、あるいは、上記最上位電極層と上記中位電極層との間の層、及び該中位電極層と上記最下位電極層との間の層としてそれぞれ設けるか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、上記第１電極層における、トナー担持体周面の無端移動方向に直交する方向の一端部を、周面方向に延在する無端状の形状にし、上記第２電極層における、トナー担持体周面の無端移動方向に直交する方向の他端部を、周面方向に延在する無端状の形状にし、且つ、該一端部に接触しながら該第１電極層に電圧を導く第１接点電極と、該他端部に接触しながら該第２電極層に電圧を導く第２接点電極とを設け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１の現像装置において、上記トナー担持体として、回転可能な筒状又は円柱状の形状のものであって、且つ上記第１電極層におけるトナー担持体軸線方向の一端部に接触する金属製の第１フランジと、該第１フランジに一体的に形成されて軸受けに回転自在に支持される第１軸部材と、上記第２電極層におけるトナー担持体軸線方向の他端部に接触する金属製の第２フランジと、該第２フランジに一体的に形成されて軸受けに回転自在に支持される第２軸部材とを設けた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１、４又は５の現像装置において、上記第１電極層と上記第２電極層とにそれぞれ供給するための、位相ずれした周期的なパルス電圧を発生させる電源を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の現像装置において、上記第２電極層として、複数の正多角形の上記開口をマトリクス状に並べたハニカム構造のものを設けた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７の現像装置において、上記第１電極層と上記第２電極層との電位差の最大値をＶｍａｘ［Ｖ］で示し、且つ、該第２電極層における、正多角形の上記開口と、開口間箇所とのピッチをｐ［μｍ］で示した場合に、Ｖｍａｘ／ｐ＞１の関係を具備させ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１乃至８の何れかの現像装置において、上記トナー担持体の表面に、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与えることができる材料からなる表面層を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１０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備え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９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１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１、４、５、６、７又は８の現像装置を用い、且つ、上記第１電極層に供給するためのパルス電圧と、上記第２電極層に供給するためのパルス電圧との和を、パルス電圧の位相にかかわらず、上記潜像担持体の画像部電位と非画像部電位との間の値にするように、上記電源を構成し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１０又は１１の画像形成装置において、上記潜像担持体に形成した複数のトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とするものである。

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、第２電極層のマトリクス状に並ぶ複数の開口におけるそれぞれの間に存在する複数の開口間箇所と、第１電極層において第２電極層の複数の開口のそれぞれ直下に存在している複数の開口直下箇所との間でホッピングさせる。複数の開口をマトリクス状に設けた第２電極層において、複数の開口間箇所は互いに編み目のように繋がっているので、何れか１つの開口間箇所が損傷によって開口間方向に破断したとしても、その破断した開口間箇所を除く全ての開口間箇所には、引き続き電圧が供給される。また、破断した開口間箇所においても、電極層材料が残されている領域に対しては、周囲の開口間箇所から電圧が供給される。よって、第２電極層において、何れか１つの開口間箇所が破断しても、その開口間箇所において電極層材料が残されている領域や、他の開口間箇所では、破断が生じていない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、第２電極層の部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる。また、第２電極層の下に存在する第１電極層については、従来のような複数の短冊状の電極を並べた構成ではなく、トナー担持体の表面のほぼ全域に渡って存在する大面積の電極層とすることが可能である。かかる第１電極層では、部分的な損傷が生じたとしても、その損傷箇所以外の部分については、引き続き電圧が印加され続ける。このため、第１電極層において、部分的な損傷が生じたとしても、その損傷箇所を除く領域では、損傷が生じていない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、第１電極層の部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる。以上の結果、第１電極層や第２電極層の部分的な損傷に起因する現像不良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上のトナーを、最下位電極層の対向開口直下箇所と、中位電極層の開口直下箇所との間でホッピングさせ、中位電極層の開口直下箇所と、最上位電極層の開口間箇所との間でホッピングさせ、且つ、最上位電極層の開口間箇所と、最下位電極層の対向開口直下箇所との間でホッピングさせる。これにより、トナー担持体の表面上のトナーを最上位電極層や中位電極層の開口の並び方向に向けて繰り返しホッピングさせて現像領域まで移動させる。即ち、トナー担持体の表面上において、繰り返しのホッピングによるトナーの移動方向は、上位電極層や中位電極層の開口の並び方向となる。そして、最下位電極層における複数の対向開口直下箇所は、特許文献１に記載の現像装置における短冊状のＡ相電極、Ｂ相電極、あるいはＣ相電極と同様に、繰り返しのホッピングによるトナーの移動方向（開口並び方向）に沿って並んでおりトナーの移動方向と直交する方向に延在した形状になっている。また、中位電極層における複数の開口直下箇所も、繰り返しのホッピングによるトナーの移動方向に沿って並んでおり、トナーの移動方向と直交する方向に延在した形状になっている。更には、上位電極層における複数の開口間箇所も、繰り返しのホッピングによるトナーの移動方向に沿って並んでおり、トナーの移動方向と直交する方向に延在した形状になっている。かかる構成において、複数の開口を設ける必要のない最下位電極層については、請求項１の発明における第１電極層と同様に、トナー担持体の表面のほぼ全域に渡って存在する大面積の電極層とすることが可能である。このため、最下位電極層において、部分的な損傷が生じたとしても、その損傷箇所を除く領域では、損傷が生じていない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、最下位電極層の部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる。また、中位電極層においては、自らの開口における延在方向の両脇にそれぞれ非開口箇所が存在している。これらの非開口箇所は、何れも繰り返しのホッピングによるトナーの移動方向に延在しており、何れか一方の非開口箇所は、トナーの移動方向に並んでいる複数の開口直下箇所に対して、それぞれ開口延在方向の一端側から繋がっている。また、もう一方の非開口箇所は、複数の開口直下箇所に対して、開口延在方向の他端側から繋がっている。このような中位電極層では、従来の短冊状の電極と同様の機能を有する複数の開口直下箇所のうち、何れか１つが部分的な損傷によって短手方向となるトナー移動方向に破断したとしても、その開口直下箇所に対しては、破断箇所を境にして、長手方向となる開口延在方向の両側からそれぞれ電圧が供給される。よって、中位電極層において、何れか１つの開口直下箇所が破断しても、その開口直下箇所は、破断していない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、中位電極層の部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることもできる。また、最上位電極層においては、中位電極層と同様の理由により、従来の短冊状の電極と同様の機能を有する複数の開口間箇所のうち、何れか１つが部分的な損傷によって短手方向に破断したとしても、その開口間箇所に対しては、破断箇所を境にして、長手方向の両側からそれぞれ電圧が供給される。よって、最上位電極層において、何れか１つの開口間箇所が破断しても、その開口間箇所は、破断していない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、最上位電極層の部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることもできる。以上の結果、最上位電極層、中位電極層及び最下位電極層の部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる。

以下、発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラープリンタ（以下、単にプリンタという）の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、潜像担持体としての感光ベルト１を備えている。この感光ベルト１は、無端状のベルト基体と、ベルト基体のおもて側（ループ外面側）の全面に被覆された有機感光層とを具備するものである。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される駆動ローラ２と、従動回転可能なテンションローラ３とにより、鉛直方向に一直線上に延在する姿勢で張架されている。駆動ローラ２の回転駆動に伴って、図中反時計回り方向に無端移動するようになっている。

感光ベルト１の図中左側方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の画像をそれぞれ個別に形成する現像装置９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが鉛直方向に重なるように並べて配設されている。それぞれの現像装置（１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、現像剤収容器（１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、現像剤担持ロール（１５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、コロナチャージャー等からなる帯電装置（２０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、トナー担持体たるトナー担持ローラ（３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）とを有している。また、Ｙ用の現像装置９Ｙを除く現像装置（９Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ除電ランプ等を具備する除電装置（２１Ｍ，Ｃ，Ｋ）を有している。

帯電装置２０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、感光ベルト１のおもて面に向けてコロナ放電を発することで、感光ベルト１のおもて面をトナーの帯電極性と同じ負極性に一様帯電せしめるものである。かかる帯電装置としては、スコロトロンチャージャーを例示することができる。帯電バイアスが印加される帯電ローラ等の帯電部材を感光ベルト１のおもて面に接触あるいは近接せしめながら、帯電部材と感光ベルト１との間に放電を発生させる方式のものを用いてもよい。

除電装置２１Ｍ，Ｃ，Ｋは、感光ベルト１のおもて面に向けて一様に光照射を行うことで、感光ベルト１のおもて面を除電する。光照射による除電に代えて、交番電圧による放電によってベルト表面を除電する方式のものを用いてもよい。

４つの現像装置９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中左側方には、図示しない光書込ユニットが配設されている。この光書込ユニットは、レーザーダイオード、ポリゴンミラー、折り返しミラー、結像レンズ等を具備する周知の光学系による光走査を感光ベルト１のおもて面に対して行うことで、感光ベルト１のおもて面にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像を個別に形成することができる。

Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、互いに異なる色のトナーを用いる点の他がほぼ同様の構成になっているので、以下、Ｙ用の現像装置９Ｙについてのみ説明する。

Ｙ用の現像装置９Ｙの現像剤収容器１０Ｙ内には、磁性キャリアと、Ｙトナーとを含有する２成分現像剤（以下、単に現像剤という）が収容されている。この現像剤は、粒径５０[μｍ]の磁性キャリア粒子に対して、粒径約６[μｍ]のポリエステルトナー粒子を重量比７〜８[ｗｔ％]の割合で混合している。現像剤収容器１０Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動される第１搬送スクリュウ１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを内包する第１収容室と、図示しない駆動手段によって回転駆動される第２搬送スクリュウ１２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを内包する第２収容室とを具備している。第１収容室と第２収容室とは、両者間に存在する仕切壁１３Ｙによって仕切られているが、仕切壁１３Ｙの図紙面に直交する方向の両端部にはそれぞれ図示しない開口が設けられており、両収容室はこれら開口を介して互いに連通している。

第１収容室内の第１搬送スクリュウ１１Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、第１収容室内の現像剤を図紙面に直交する方向における手前側から奥側へと搬送する。そして、第１収容室の同方向における奥側端部にて、仕切壁１３Ｙに設けられた図示しない開口を通って第２収容室に進入する。なお、第１収容室の底壁には、透磁率センサからなる図示しないトナー濃度センサが配設されており、現像剤は、第１搬送スクリュウ１１Ｙの回転に伴ってこのトナー濃度センサとの対向位置を通過する際に、Ｙトナー濃度が検知される。

第２収容室内の第２搬送スクリュウ１２Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、現像剤を同方向における奥側から手前側へと搬送する。このようにして現像剤を搬送する第２搬送スクリュウ１２Ｙの図中右側方には、現像剤担持ロール１５Ｙが第２搬送スクリュウ１２Ｙと平行な姿勢で配設されている。この現像剤担持ロール１５Ｙは、図中時計回り方向に回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる回転スリーブ１６Ｙ内に、スリーブと連れ回らないように固定されたマグネットローラ１７Ｙを具備している。第２搬送スクリュウ１２Ｙによって搬送される現像剤の一部は、マグネットローラ１７Ｙの発する磁力によって回転スリーブ１６Ｙ表面に汲み上げられる。そして、現像部材たる回転スリーブ１６Ｙと所定の間隙を保持するように配設された図示しないドクターブレードによってその層厚が規制された後、後述するトナー担持ローラ３０Ｙと対向するトナー供給領域まで搬送される。このトナー供給領域では、回転スリーブ１６Ｙの表面上に担持された現像剤内のＹトナーがトナー担持ローラ３０Ｙの表面上に供給される。

上記トナー供給領域でトナー担持ローラ３０Ｙに対してＹトナーを供給した後の現像剤は、回転スリーブ１６Ｙの回転に伴って第２収容室との対向位置まで移動した後、第２搬送スクリュウ１２Ｙ上に戻される。そして、第２収容室内において、図紙面に直交する方向の手前側端部まで搬送されると、仕切壁１３Ｙの図示しない開口を通って第１収容室内に戻る。

上記トナー濃度センサによるＹトナー濃度の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。この制御部はＲＡＭ等のデータ記憶手段を備えており、この中にトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆや、他の現像装置に搭載されたＣ，Ｍ，Ｋ用のトナー濃度センサからの出力電圧の目標値であるＣ用Ｖｔｒｅｆ、Ｍ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータを格納している。Ｙ用の現像装置９Ｙについては、Ｙ用のトナー濃度センサからの出力電圧の値とＹ用Ｖｔｒｅｆを比較し、図示しないＹ用のトナー供給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。この駆動により、トナー担持ローラ３０Ｙへのトナー供給によってＹトナー濃度を低下させた現像剤に対し、第１収容室にて適量のＹトナーが供給される。このため、第１収容室内の現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他色用の現像装置（１０Ｍ，Ｃ，Ｋ）においても、同様のトナー供給制御が実施される。

トナー担持ローラ３０Ｙは、回転スリーブ１６Ｙから供給されたＹトナーを、ローラ部の周面上でホッピングさせながら、図中時計回り方向に回転駆動する。そして、その回転駆動に伴うローラ周面の表面移動より、周面上でホッピングしているＹトナーを感光ベルト１に対向する現像領域まで搬送する。

図中反時計回り方向に無端移動せしめられる感光ベルト１は、テンションローラ３に対する掛け回し領域を通過すると、Ｙ用の現像装置９Ｙにおける帯電装置２０Ｙとの対向位置に進入する。そして、帯電装置２０Ｙによって負極性に一様帯電せしめられた後、上述した光書込ユニットから発せられるレーザー光Ｌｙによる光走査を受けてＹ用の静電潜像を担持する。その後、Ｙ用の現像装置９Ｙにおけるトナー担持ローラ３０Ｙとの対向位置であるＹ用の現像領域に進入する。Ｙ用の現像領域においては、トナー担持ローラ３０Ｙの表面上で飛び上がったＹトナーが、感光ベルト１のおもて面に担持されているＹ用の静電潜像に付着する。これにより、感光ベルト１のおもて面に担持されているＹ用の静電潜像が現像されてＹトナー像になる。

このようにしてＹトナー像が形成された感光ベルト１のおもて面は、ベルトの無端移動に伴って、Ｍ用の現像装置９Ｍにおける除電装置２１Ｍとの対向位置に進入して除電された後、帯電装置２０Ｍとの対向位置に進入して負極性に一様帯電せしめられる。その後、上述した光書込ユニットから発せられるレーザー光Ｌｍによる光走査を受けてＭ用の静電潜像を担持した後、Ｍ用の現像装置９Ｍにおけるトナー担持ローラ３０Ｍとの対向位置であるＭ用の現像領域に進入する。Ｍ用の現像領域においては、トナー担持ローラ３０Ｍの表面上で飛び上がったＭトナーが、感光ベルト１のおもて面に担持されているＭ用の静電潜像に付着する。これにより、感光ベルト１のおもて面に担持されているＭ用の静電潜像が現像されてＭトナー像になって、感光ベルト１の表面上にＹ，Ｍの重ね合わせによる２色トナー像が形成される。

以降、同様にして、感光ベルト１のおもて面にＣ、Ｋ用の静電潜像が順次形成されて、Ｃトナー像、Ｋトナー像に現像される。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの重ね合わせによる４色トナー像が感光ベルト１のおもて面に形成される。

感光ベルト１の下方には、転写手段たる転写ローラ４が、感光ベルト１における駆動ローラ２に対する掛け回し箇所におもて面側から当接して転写ニップを形成するように配設されている。この転写ローラ４には、図示しない電源によってトナーの帯電極性とは逆極性である正極性の帯電バイアスが印加される。

本プリンタは、記録体たる記録紙を感光ベルト１のおもて面上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで転写ニップに向けて供給するレジストローラ対等の給紙手段を備えている。感光ベルト１の無端移動に伴って転写ニップに進入して記録紙に密着せしめられた４色トナー像は、転写ニップ内に形成される転写電界やニップ圧の作用により、ベルトおもて面から記録紙に転写される。これにより、４色トナー像が記録紙の白色と相まってフルカラートナー像になる。

転写ニップの図中右側方には、記録紙を加熱する手段を備える定着器５が配設されている。転写ニップを通過した記録紙は、この定着器５内を通過する際に、フルカラートナー像が定着せしめられる。そして、定着器５から出た後、機外へと排出される。

次に、本プリンタにおける特徴的な構成について説明する。
図２は、Ｙ用のトナー担持ローラ３０Ｙを示す斜視図である。同図において、トナー担持ローラ３０Ｙは、円柱状のローラ部４０Ｙと、ローラ部４０Ｙの軸線方向における一端部に固定された、金属からなる第１フランジ３１Ｙ及び第１軸部材３２Ｙを具備する第１フランジ軸部材３３Ｙと、ローラ部４０Ｙの軸線方向における他端部に固定された金属からなる第２フランジ３４Ｙ及び第２軸部材３５Ｙを具備する第２フランジ軸部材３６Ｙとを有している。

図３は、ローラ部４０Ｙを拡大して示す拡大断面図である。また、図４は、ローラ部４０Ｙの軸線方向の一端部を拡大して示す拡大平面図である。図３に示すように、ローラ部４０Ｙは、図４にアクリル樹脂等の絶縁性材料からなるローラ基体４１Ｙ、これの周面上に順次積層された第１電極層４２Ｙ、絶縁層４３Ｙ、第２電極層４４Ｙ、表面層４５Ｙ等を有している。

第１電極層４２Ｙは、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属からなる膜状の層であり、ローラ基体４１Ｙの周面の全域に一様な厚みで形成されている。この第１電極層４２Ｙの上には、ポリイミド等の絶縁性材料からなる絶縁層４３Ｙが約２５［μｍ］の厚みで積層されている。また、この絶縁層４３Ｙの上には、金属からなる第２電極層４４Ｙが積層されている。第１電極層４２Ｙよりも表面により近い上層の位置に存在する第２電極層４４Ｙは、図３や図４に示すように、複数の正六角形の開口ａ１が蜂の巣状に並ぶハニカム構造になっている。かかる構成の第２電極層４４Ｙにおける複数の開口ａ１の間に形成される複数の開口間箇所の上や、複数の開口ａ１の中には、表面層４５Ｙが積層されている。

第２電極層４４Ｙのローラ軸線方向における一端部は、図４に示すように、ローラ部４０Ｙの一端部に固定された金属製の第２フランジ３４Ｙに圧接している。第２電極層４４Ｙには、この第２フランジ３４Ｙを介して、図５に示すＢ相パルス電圧が印加される。一方、図２や、図６に示すように、ローラ部４０Ｙの軸線方向における他端部には、金属製の第１フランジ３１Ｙが固定されている。この第１フランジ３１Ｙと、第２電極層４４Ｙとの間には、図６に示すように絶縁部材４６Ｙが介在している。これにより、第２電極層４４Ｙと第１フランジ３１Ｙとの絶縁性が確保されている。なお、図４や図６に示した矢印Ｙ方向は、ローラ部４０Ｙの表面移動方向である。また、矢印Ｘ方向は、ローラ部４４Ｙの表面に沿いつつ表面移動方向に直交する方向としての移動直交方向である。この移動直交方向は、感光ベルト１の表面上における表面移動方向と直交する方向に対応している。トナー担持ローラ３０Ｙの表面の移動直交方向における第２電極層４４Ｙの開口ａ１形成領域は、感光ベルト１の表面の移動直交方向における潜像担持可能領域と同等以上の長さになっている。即ち、第２電極層４４Ｙにおいては、複数の開口ａ１が移動直交方向における感光ベル尾１の潜像担持可能領域の全域に渡って設けられている。

図３に示した一様な厚みの第１電極層４２Ｙのローラ軸線方向における他端部には、第１フランジ３１Ｙが圧接している。第１電極層４２Ｙには、この第１フランジ３１Ｙを介して、図５に示したＡ相パルス電圧が印加される。第１電極層４２Ｙに印加されるＡ相パルス電圧と、第２電極層４４Ｙに印加されるＢ相パルス電圧とは、互いに周期Ｔのパルスを逆位相で出現させるものである。それぞれのパルス電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧（Ｖｐｐ）は互いに同じであり、パルス中心電圧Ｖｃは、それぞれマイナス極性になっている。

このようなパルス電圧が各電極層に印加されると、ローラ部４０Ｙの周面上に存在するトナー粒子Ｔが、図３に示すようにホッピングする。詳しくは、ローラ部４０Ｙの表面上のトナーは、第１電極層４２Ｙのローラ表面方向の全領域のうち、第２電極層４４Ｙの複数の開口ａ１のそれぞれ直下に存在している複数の開口直下箇所と、第２電極層４４Ｙにおける複数の開口ａ１のそれぞれ間に存在している複数の開口間箇所との間でホッピングする。第２電極層４４Ｙの開口間箇所には、その短手方向の両側にそれぞれ開口ａ１が存在しているが、開口間箇所の真上に存在するトナーがどちらの開口ａ１に向けてホッピングするのかは、ランダムとなる。また、第１電極層４２Ｙの開口直下箇所は、第２電極層４４Ｙの開口ａ１の周囲に存在する６つの開口間箇所によって平面的に取り囲まれるが、第１電極層４２Ｙの開口直下箇所の真上に存在するトナーがそのうちのどの開口間箇所に向けてホッピングするのかもランダムとなる。このため、ローラ部４０Ｙの周面上においては、ランダムな方向にホッピングする無数のトナー粒子により、ほぼ一様なトナークラウドが移動直交方向（ローラ軸線方向）において感光ベルト１の潜像担持可能領域の全域に渡って形成される。

複数の開口ａ１をハニカム構造のマトリクス状に設けた第２電極層４４Ｙにおいては、１つの開口ａ１が正六角形状に並ぶ６つの開口間箇所に取り囲まれている（図４）。このようにして開口ａ１を取り囲む複数の開口間箇所は互いに編み目のように繋がっているので、何れか１つの開口間箇所が損傷によって開口間方向（短手方向）に破断したとしても、その破断した開口間箇所を除く全ての開口間箇所には、引き続きパルス電圧が供給される。また、破断した開口間箇所においても、電極層材料が残されている領域に対しては、周囲の開口間箇所から電圧が供給される。よって、第２電極層４４Ｙにおいて、何れか１つの開口間箇所が破断しても、その開口間箇所において電極層材料が残されている領域や、他の開口間箇所では、破断が生じていない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、第２電極層４４Ｙの部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる。

第２電極層４４Ｙの下に存在する第１電極層４２Ｙは、従来のような複数の短冊状の電極を並べた構成ではなく、トナー担持ローラ３０Ｙにおけるローラ部４０Ｙの表面のほぼ全域に渡って存在する大面積で無開口の電極層となっている。このような第１電極層４２Ｙでは、部分的な損傷が生じたとしても、その損傷箇所以外の部分については、引き続き電圧が印加され続ける。このため、第１電極層４２Ｙにおいて、部分的な損傷が生じたとしても、その損傷箇所を除く領域では、損傷が生じていない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、第１電極層４２Ｙの部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる。

以上の結果、トナー担持ローラ３０Ｙにおけるローラ部４０Ｙの電極層の部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる。

なお、第１電極層４２Ｙ、第２電極層４４Ｙにそれぞれパルス電圧を印加する例について説明したが、何れか一方の電極層に対しては、もう一方の電極層に印加するパルス電圧のパルス中心値と同じ値の直流電圧を印加してもよい。

また、第２電極層４４Ｙの上には表面層４５Ｙが存在するが、この表面層４５Ｙは透明あるいは光透過性の材料から構成されている。このため、先に図４に示したように、表面層４５Ｙの下に存在する第２電極層４４Ｙは、表面層４５Ｙを通して透けて見える。

上述したように、第１電極層４２Ｙと第２電極層４４Ｙとの間には、絶縁性材料からなる絶縁層を設けている。これにより、第１電極層４２Ｙと第２電極層４４Ｙとの絶縁性を確保することができる。

図２に示したように、トナー担持ローラ３０Ｙは、ローラ部４０Ｙの一端部に固定された第１フランジ軸部材３３Ｙと、ローラ部４０Ｙの他端部に固定された第２フランジ軸部材３６Ｙとを有している。それぞれのフランジ軸部材は、金属製のフランジと軸部材とが一体形成されたものである。第１フランジ軸部材３３Ｙの第１軸部材３２Ｙは、図示しない軸受けによって回転自在に支持されている。第１電極層４２Ｙに対しては、図示しない電源から出力されるＡ相パルス電圧が、軸受けと、第１フランジ軸部材３３Ｙとを介して印加される。また、第２フランジ軸部材３６Ｙの第２軸部材３５Ｙは、図示しない軸受けによって回転自在に支持されている。第２電極層４４Ｙに対しては、電源から出力されるＢ相パルス電圧が、軸受けと、第２フランジ軸部材３６Ｙとを介して印加される。

トナー担持体として、回転可能であることから無端移動可能なローラ部周面を有するトナー担持ローラ３０Ｙを用いることで、特許文献１に記載の現像装置とは異なり、ホッピングさせたトナーをホッピングの移動によって現像領域を搬送する必要がなく、ローラ部周面の無端移動によって現像領域まで搬送することができる。

複数の正六角形の開口ａ１をマトリクス状に並べたハニカム構造の第２電極層４４Ｙにおいては、それぞれの開口ａ１の間に形成される複数の開口間箇所の開口並び方向のサイズ（開口間サイズ）が互いに同じになる。これにより、開口間サイズが異なることによるホッピング性能のバラツキを回避することができる。

本発明者らは、次に説明するような実験を行った。即ち、図７に示すように、ガラス基板５０１上にアルミニウムを蒸着することによって、ｐ[μｍ]のピッチで移動方向に配列された複数の電極５２１、５２２、５２３・・・からなる電極バターン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１０^１０[Ω・ｃｍ]の樹脂コートを施したものを形成してトナー担持体としての基板５０４を構成し、この基板５０４の上には、帯電させたトナー粒子Ｔからなるトナー層を形成する。

このトナー層は、基板５０４に対して図示しない２成分現像器によってベタ画像を薄層に現像することによって形成した。トナーはポリエステル系の粒径約６[μｍ]のものを使い、基板５０４上に薄層に形成された状態でのトナーの帯電量は約−２２[μＣ／ｇ]であった。この状態のトナー層に対して、図８に示すように、奇数番目の電極５２１、５２３・・・の集合体である奇数番目電極群に交流電源５０６から交流電圧を印加する一方で、偶数番目の電極５２２、５２４・・・の集合体である偶数番目電極群に前記交流電圧とは逆位相の交流電圧を印加すると、トナーＴは奇数番目電極群５２１、５２３・・・と偶数番目電極群５２２、５２４・・・との間をホッピングして往復移動する。この現象を以下、フレア（あるいはフレア現象）と呼ぶ。また、フレア現象を引き起こしている状態をフレア状態という。

電極５２１、５２２、５２３・・・のピッチがそれぞれ５０、１００、２００及び４００[μｍ]である４種類の基板５０４を用いて、交流電源５０６から電極５２１、５２２、５２３・・・に印加する交流電圧のプラス側ピーク値とマイナス側ピーク値との差分の絶対値であるＶｍａｘ［Ｖ］を何点かに振りながら（変えながら）、フレアの活性度を高速度カメラで観察したところ、図９に示すような結果を得た。なお、電極５２１、５２２、５２３・・・の幅と、電極５２１、５２２、５２３・・・の隣同士の距離は、電極５２１、５２２、５２３・・・のピッチの１／２となるようにした。

図９におけるフレアの活性度とは、基板５０４の表面に張り付いて動かないトナーの様子を観察することで約５段階の官能評価により求められたものである。同図９から、Ｖｍａｘやｐの値に関わらず、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ[μｍ]によってフレアの活性度がほぼ一義的に得られることが確認できる。そして、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ[μｍ]＞１の時にフレアが活性化し始めて、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ[μｍ]＞３ではフレアが完全に活性化していることが分かる。

次に、本発明者らは、基板５０４表面の電気的特性の影響を調べるために、基板５０４の表面層５０３の体積抵抗率を何点か振って（変えて）、同様にフレア活性度を確認した。表面層５０３に用いた材料はシリコーン系樹脂であり、そこに分散されるカーボン微粒子の量を変更することにより、１０^７〜１０^１４[Ω・ｃｍ]の体積抵抗率の層（厚みは約５[μｍ]）を形成した。代表的なものとして、電極５２１、５２２、５２３・・・のピッチが５０[μｍ]のものを使って、上述と同様の実験をしたところ、図１０に示す結果を得た。

この結果から、表面層３の体積抵抗率が１０^９〜１０^１２[Ω・ｃｍ]の範囲にあることが適正であることが確認できる。これは、体積抵抗率が非常に高い表面層５０３を用いると、飛翔を繰り返すトナーと表面層５０３との摩擦によって基板５０４の表面が帯電したままになってしまう。そして、この帯電により、基板５０４の表面電位が変動して、現像に寄与するバイアスを不安定にしてしまう。また、逆に表面層５０３の導電性が高すぎると、電極５２１、５２２、５２３・・・間で電荷のリーク（ショート）が発生してしまうために、効率的なバイアス効果が得られなくなるからである。表面層５０３は、基板５０４の表面に蓄積した電荷が電極群５２１、５２２、５２３・・・にうまく逃げられるように、適当な抵抗率（体積抵抗率で１０^９〜１０^１２[Ω・ｃｍ]）となっている必要がある。なお、この体積抵抗率の最適範囲は、図８に示した装置を具備する実験設備を用いた実験によって得られたものである。

本発明者らは、次に、基板５０４の表面の摩擦帯電特性の影響を調べるために、表面層５０３をシリコーン系樹脂及びフッ素系樹脂の２種類として上記と同様なフレア活性度観察を行った。表面層５０３は、カーボン微粒子を微量分散させることにより、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂のいずれのコート層としても体積抵抗率を１０^１１〜１０^１２[Ω・ｃｍ]とした。交流電源５０６から電極５２１、５２２、５２３・・・に交番バイアスを印加してフレア活性度を観察すると、表面層５０３がシリコーン系樹脂の場合は長時間フレア状態を維持していたが、表面層５０３がフッ素系樹脂の場合は直ぐにフレアが消滅しトナーが基板５０４に張り付いたままとなってしまった。

上記観察後に、基板５０４上のトナーの帯電量を測定したところ、表面層５０３がシリコーン系樹脂の場合には基板５０４上のトナーの帯電量は初期に比べて若干の低下がみられただけであったが、表面層５０３がフッ素系樹脂の場合には基板５０４上のトナーの帯電量はトナーの電荷がほとんど無くなっていた。試しに、帯電していないトナーをそれぞれの表面層５０３の表面に擦り付けてみたところ、表面層５０３がシリコーン系樹脂の場合にはトナーが正規の極性の摩擦電荷を得られたのに対し、表面層５０３がフッ素系樹脂の場合にはほとんど摩擦電荷を得られないばかりか若干逆の極性となっていた。つまり、フレア現象は、トナーと基板５０４の表面とが無数回衝突するプロセスであるため、表面層５０３の材料はトナーの電荷を奪ってしまうものではなく、トナーに正規帯電極性の電荷を与えられる材質であることが好ましいことが理解できる。これは材料の摩擦帯電系列に習うものであり、表面層５０３の材料としては、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。

本発明者らは、次に、図１１に示す装置を用いた実験を行った。具体的には、基板Ｅはアルミニウムからなる基板５０７の上に厚み約２０[μｍ]の樹脂層（これは感光体を想定したもの）５０８が形成されたものである。基板５０７は接地され、樹脂層５０８にはベタ画像相当の０．４［ｍｇ／ｃｍ^２］のトナー層が形成されている。このトナー層は図示しない２成分現像器によって樹脂層５０８に対してベタ現像をすることで形成されたものである。

この基板Ｅに間隔ｄ[μｍ]で対向するように基板Ｆを設置する。この基板Ｆは上記基板５０４と同様に構成され、表面層５０３は以降の作業によってここに転移するトナーの量を光学的な測定装置（反射光濃度測定器）による計測を容易にするように白色のコート層となっている。図９から、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ[μｍ]＝４であればいずれの条件でも安定なフレアを形成し得ることが解っているので、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ[μｍ]＝４となる４種の条件を用いて、基板Ｆへのトナー転移量の現像ギャップ（ｄ[μｍ]）依存性を調べた。すると、図１２に示すような結果が得られた。図１２のグラフの縦軸は、基板Ｆにおける表面層５０３の光学濃度増加量を示しており、表面層５０３にトナーが全く付着していない状態では、光学濃度増加量が０となる。同グラフにおいて、光学濃度増加量が０よりも大きくなっている結果が含まれているが、これは基板Ｅの樹脂層５０８に付着していたトナー層における一部のトナーが基板Ｆ上に形成される電界の影響を受けてトナー層から基板Ｆの表面層５０３に転移したためである。このような転移が発生すると、重ね合わせ現像において、先行する現像時に潜像担持体（例えば感光体）上に形成されたトナー層のトナーが、後続の現像時に後続色の現像装置内に転移して混色を引き起こしてしまう。また、先行する現像で得られた潜像担持体上の画像を乱してしまう。このような混色や画像の乱れを回避し得るのは、同グラフにおいて光学濃度増加量が０となっている条件である。そして、同グラフにより、かかる条件は、ピッチ間距離ｐが現像ギャップｄより小さいこと、すなわちｐ＜ｄであることがわかる。

これは、トナー担持体（基板Ｆ）上に形成される電界カーテンの影響が、潜像担持体（基板Ｅ）上の静電潜像電場やトナー像に対して及ばない条件であると考えることができる。このような条件のもとでは、例えば１２００ｄｐｉや２４００ｄｐｉの孤立ドットをスキャベンジなしで正確に現像できるばかりでなく、上述したように、潜像担持体（基板Ｅ）上でのトナー像重ねのような作像プロセスを利用する際にも、先に潜像担持体上に形成されているトナー像を乱すこと無く、且つ、現像装置内のトナーの混色を招くことも無く、非常に高画質なトナー像重ねを実現することができる。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置には、２成分現像方式や１成分現像方式などがある。２成分現像方式は、高速現像に非常に適しており、現在の中速や高速の画像形成装置の主流方式である。この２成分現像方式では、高画質を狙うためには、潜像担持体上の静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。そのために、現在はキャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは３０［μｍ］程度のキャリアも使われ始めている。

１成分現像方式は、機構が小型軽量になることから、現在の低速の画像形成装置の主流方式である。この１成分現像方式では、現像ローラ等の現像剤担持体の表面に担持したトナーをホッピングさせずに現像に用いる。具体的には、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、ブレードやローラなどのトナー規制部材を現像ローラ上のトナーに当接させ、そのときに現像ローラやトナー規制部材とトナーとの摩擦によってトナーは帯電される。現像ローラ上に薄層に形成された帯電トナー層は、現像部に運ばれて潜像担持体上の静電潜像を現像する。ここでの１成分現像方式には大きく分けて接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと潜像担持体とが接触するものであり、後者は現像ローラと潜像担持体とが非接触であるものである。

２成分現像方式と１成分現像方式との欠点を補い合うべく、特開平３−１００５７５号公報に記載のものなどのように２成分現像方式と１成分現像方式とをハイブリッド化したハイブリッド化方式も幾つか提案されている。

高解像度の微小均一ドットを現像する方法としては、例えば特開平３−１１３４７４号公報に記載の方式がある。この方式は、上記ハイブリッド化方式に対して、現像部に高周波バイアスを印加したワイヤを設置することにより、現像部でのトナークラウド化を行い、高解像度のドット現像性を実現するものである。

また、特開平３−２１９６７号公報には、最も効率良く、且つ安定なトナークラウドを形成するために、回転ローラ上に電界カーテンを形成する方法が提案されている。

また、進行波電界による電界カーテンで現像剤を搬送する現像装置が特開２００３−１５４１９号公報に記載されている。また、現像ローラの周面上にほぼ１層のキャリアをほぼ均等に吸着する複数の磁極を有する現像装置が特開平９−２６９６６１号公報に記載されている。また、特開２００３−８４５６０号公報には、非磁性トナーを担持する現像剤担持体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターンを設け、該電極に所定のバイアス電位を与えることで現像剤担持体表面近傍に電界勾配を発生せしめ、前記現像剤担持体上に前記非磁性トナーを付着搬送させる現像装置が記載されている。

従来の２成分現像方式では、高画質化に対する要求が益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等もしくはそれよりも小さい必要があるために、孤立ドットの再現性という意味では更にキャリア粒子を小さくする必要がある。しかし、キャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像ローラからのキャリア離脱が生じやすくなり、離脱したキャリア粒子が潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として潜像担持体に傷をつけてしまうなどいろいろな副作用が生じる。

このキャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像ローラに内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められているが、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。また、小型化の煽りを受けて、現像ローラは益々小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像ローラ設計が困難となっている。

そもそも２成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる２成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスであるために、どうしても穂の不均一性によって、孤立ドットの現像性にムラが生じやすい。現像ローラと潜像担持体との間に交番電界を形成することで画質の向上は可能であるが、現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に消滅させることは困難である。

また、潜像担持体上の現像されたトナー像を転写する工程や、転写後に潜像担持体上に残存するトナーをクリーニングする工程において、転写効率やクリーニング効率を向上させるためには、潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を極力下げる必要がある。潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を下げる方法としては、潜像担持体表面の摩擦係数を下げることが効果的であることが知られているが、この場合、２成分現像剤の穂が滑らかに現像部をすり抜けてしまうために現像効率やドット再現性が非常に悪くなってしまう。

１成分現像方式では、トナー規制部材により薄層化された現像ローラ上のトナー層は、現像ローラ上に十分に圧接されてしまっているために、現像部での電場に対するトナー応答性が非常に悪い。よって、通常は高画質を得るために、現像ローラと潜像担持体との間に強力な交番電場を形成するのが主流であるが、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像することは困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像することは難しい。また、この１成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層形成時にトナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまうため、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。トナーの劣化に連れて、現像ローラへのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、１成分現像方式は一般には高速や高耐久の画像形成装置としては向かない。

ハイブリッド化方式（特開平３−１００５７５号公報）では、現像装置そのものの大きさや部品点数は増えてしまうものの、幾つかの課題は克服される。しかし、現像部においてはやはり１成分現像方式と同様の問題があり、つまり高解像度の微小均一ドットを現像することには難が残る。

特開平３−１１３４７４号公報に記載の方式は、高安定且つ高画質な現像が実現できるものと考えられるが、現像装置の構成が複雑になる。

また、特開平３−２１９６７号公報に記載の方法は、小型且つ高画質の現像を得るには非常に優れたものと解釈できるが、本発明者らが鋭意研究した結果、理想的な高画質を得るためには、形成する電界カーテンや現像などの条件を限定しなくてはならないことが発見された。すなわち、適正な条件から外れた条件で作像を行ってしまうと、全く効果が得られないばかりか、返って粗悪な画質を提供してしまうことになる。また、この方式はトナー担持体上でホッピングするトナーをトナー担持体の表面移動によって現像領域まで搬送するものであるが、トナー担持体を表面移動させずに、ホッピングよる移動のみによってトナーを現像領域まで搬送する特開２００２−３４１６５６号公報に記載の方式でも、同様のことが言える。

また、潜像担持体に第一のトナー像が形成され、その上に順次に第二のトナー像、第三のトナー像を形成していくような作像プロセスにおいては、先に潜像担持体上に形成されているトナー像を乱さないような現像方式でなくてはいけない。非接触一成分現像方式や、３−１１３４７４号公報に記載のトナークラウド現像方式を用いることで、潜像担持体上に順次に各色トナーを形成していくことは可能であるが、何れの方式も、潜像担持体と現像ローラとの間には交番電界が形成されてしまうために、潜像担持体上に先に形成されたトナー像からトナーの一部が引き剥がされて現像装置に入り込んでしまう。これによって、潜像担持体上の画像が乱されてしまうばかりでなく、現像装置内のトナーが混色するという問題も生じてしまう。これらは高画質画像を得るには致命的であり、この問題を解決する方法としては潜像担持体と現像ローラとの間には交番電場を形成しない方法で、クラウド現像を実現する必要がある。

このようなクラウド現像を実現できる方法としては、先に挙げた特開平３−２１９６７号公報や特開２００２−３４１６５６号公報に記載の方式が有効と考えられるが、これらに関しては先にも述べた通り、適当な条件の元で利用しないと全く効果が無い。具体的には、条件が不適切であると、トナーをクラウド化させることができなくなる。更には、トナーをクラウド化させたとしても、重ね合わせ現像においては、先行する現像で得られた潜像担持体上のトナー層中のトナーを後続色の現像装置内に転移させ、画像の乱れや混色を引き起こしてしまう。

そこで、本第１実施形態に係るプリンタにおいては、上述した実験の結果に鑑みて、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞１という条件を具備させている。かかる構成では、トナーを確実にクラウド化せしめることができる。よって、本第１実施形態によれば、従来技術よりも高画質を実現でき、且つより小型にできる。

なお、特開２００２−３４１６５６号公報に記載の方式などの様に、トナー担持体の機械的な駆動を無くし、３相以上の交互電場によってトナーを静電的に搬送し現像する方法においても、上記条件を具備させることで、トナーを確実にクラウド化せしめることが可能であると考えられる。しかしながら、同公報に記載の方法によれば、何かのきっかけで静電搬送できなくなったトナーを起点として、搬送基板上にトナーが堆積してしまい、結果として機能しなくなる問題を抱えてしまう。このような問題を解決すべく、例えば特開２００４−２８６８３７号公報に記載の方式のように固定搬送基板とその表面を移動するトナー担持体の組合せのような構造も提案されているが、機構が非常に複雑になってしまう。これに対し、本プリンタのように、トナーをホッピングによって電極間で往復移動させながら、トナー担持体の表面移動によって現像領域に搬送する方式では、前述のようなトナーの堆積や機構の複雑化を回避することができる。

図１３（ａ）は、ローラ部４０Ｙを示す縦断面図である。また、図１３（ｂ）は、トナー担持ローラ３０Ｙを示す縦断面図である。また、図１３（ｃ）は、第１フランジ軸部材３３Ｙを示す斜視図である。ローラ部４０Ｙは、図１３（ａ）に示すように、アクリル樹脂の円柱状のローラ基体の円中心に、ローラ軸線方向の一端側から中央側に向けて窪む軸穴４８Ｙを有している。また、ローラ軸線方向の他端側から中央側に向けて窪む軸穴４９Ｙも有している。ローラ部４０Ｙの軸線方向の一端部に固定される第１フランジ軸部材３３Ｙの第１軸部材３２Ｙは、第１フランジ３１Ｙの両面からそれぞれ突出している。そして、一方の突出軸が、図１３（ｂ）に示すように、ローラ部４０Ｙの軸穴４８Ｙに挿入されて嵌合せしめられることで、第１フランジ軸部材３３Ｙがローラ部４０Ｙの一端部に固定されている。第２フランジ軸部材３６Ｙも同様にして、ローラ部４０Ｙの他端部に固定されている。

先に示した図５において、Ａ相パルス電圧とＢ相パルス電圧とは、互いにＶｐｐの値、パルス中心電圧Ｖｃ及び周期が同じであり、且つパルス発生の位相が互いに逆位相の関係になっている。このような関係においては、経過時間にかかわらず（位相にかかわらず）、両パルス電圧の和をパルス中心電圧Ｖｃの値にする。そして、本第１実施形態においては、パルス中心電圧Ｖｃが、感光ベルト１の地肌部電位（一様帯電電位）と、潜像電位との間の値になっている。かかる構成では、トナー担持ローラ３０Ｙの表面上でホッピングしたトナーを、両パルス電圧の和と、潜像電位（画像部電位）との電位差によって静電潜像に確実に付着させることができる。また、両パルス電圧の和と、地肌部電位（非画像部電位）との電位差により、トナーの地肌部への付着（地汚れ）の発生を確実に防止することができる。なお、感光ベルト１の一様帯電電位は、−３００〜−５００［Ｖ］である。また、潜像電位は０〜−５０［Ｖ］である。そして、パルス中心電位は、−１００〜−２００［Ｖ］である。Ａ相パルス電圧やＢ相パルス電圧の一例として、−４００［Ｖ］と０［Ｖ］のそれぞれをピークに持ち、パルス中心電位が−２００［Ｖ］であり、周波数が５［ｋＨｚ］であるＡＣ重畳ＤＣバイアスを例示することができる。

トナーとしては、母材樹脂（トナーの主成分）がポリエステル又はスチレンアクリルからなり、且つ正規帯電極性がマイナス極性（負極性）であるものを用いている。そして、感光ベルト１の一様帯電部（地肌部）と静電潜像とを共にトナーの正規帯電極性と同極性（本例ではマイナス極性）にし、且つ地肌部よりも電位を減衰せしめた静電潜像に対してトナーを選択的に付着させるいわゆる反転現像を行うようになっている。

表面層４５Ｙとしては、その上でホッピングするトナーとの摺擦に伴ってトナーの正規帯電極性側（本例ではマイナス側）への摩擦帯電を促す材料からなるもの、を用いている。即ち、トナーの方が表面層４５Ｙ３よりも摩擦帯電系列上でマイナス側に位置しているのである。このような関係を実現し得る表面層４５Ｙの材料としては、シリコーン、ナイロン、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ＰＶＡ、ウレタンなどの有機材料を例示することができる。また、第四級アンモニウム塩やニグシロン系染料などでもよい。また、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属材料でもよい。また、Ｔ_ｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＣｕＯ、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３等の無機材料でもよい。更には、これまでに例示した材料の２つ以上を混合した材料でもよい。

このような表面層４５Ｙを具備する本プリンタにおいては、表面層４５Ｙがホッピングするトナーとの摺擦に伴ってトナーの正規帯電極性側への摩擦帯電を促す。これにより、ホッピングに伴うトナーの帯電量（正規帯電極性）の低下を抑えることで、トナーのホッピング不良による現像不良の発生を抑えることができる。

なお、トナーとして、正規帯電極性がプラス極性（正極性）であるものを用いてもよい。この場合には、表面層４５Ｙとして、トナーとの摺擦に伴ってトナーのプラス極性側への摩擦帯電を促す材料からなるものを用いればよい。

また、トナーの帯電系列とは、トナー母材樹脂（粒子）にシリカ、酸化チタンなどの外添剤を添加したトナー全体としての帯電系列を意味する。帯電系列における序列については、次のようにして調べることが可能である。即ち、トナーを表面層４５Ｙ上で所定時間だけ表面層４５Ｙに摺擦せしめた後、そのトナーを吸引して採取する。そして、採取したトナーの帯電量をエレクトロメータで測定する。この測定結果がトナーの負極性への帯電量増加を示すものであれば、トナーの方が表面層４５Ｙよりもマイナス側の帯電系列となる。また、測定結果がトナーの正極性への帯電量増加を示すものであれば、トナーの方が表面層４５Ｙよりもプラス側の帯電系列となる。

Ｙ用のトナー担持ローラ３０Ｙについて説明してきたが、他色用のトナー担持ローラ３０Ｍ，Ｃ，Ｋも、Ｙ用のものと同様の構成になっている。

次に、第１形態に係るプリンタの各変形例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各変形例に係るプリンタの構成は、第１実施形態と同様である。
［第１変形例］
第１変形例に係るプリンタにおいては、トナー担持ローラ３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとして、第１フランジ軸部材や第２フランジ軸部材を設けていないものを用いている。トナー担持ローラ３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのローラ部（例えば４０Ｙ）の軸線方向の両端面からは、ローラ基体と一体形成されたアクリル樹脂製の軸部材がそれぞれ突出しており、これらが図示しない軸受けによって回転自在に支持される。

Ｙ用のトナー担持ローラ３０Ｙを例にすると、このローラ部４０Ｙの第１電極層４２Ｙは、そのローラ軸線方向の位置にかかわらず、ローラ部４０Ｙの全周に渡って延在する一様な厚みの膜になっている。そして、ローラ軸線方向の一端部においては、その上に絶縁層４３Ｙ、第２電極層４４Ｙ及び表面層４５Ｙが形成されておらず、ローラ周方向の全周に渡ってリング状に露出している。このリング状に露出している箇所には、プリンタ本体に固定された第１接点電極が接触している。ローラ部４０Ｙが回転すると、固定された第１接点電極と、ローラ部４０Ｙにおける第１電極層４２Ｙのリング状の露出箇所とが摺擦する。第１電極層４２Ｙに対しては、この第１接点電極を介してＡ相パルス電圧が印加される。

このローラ部４０Ｙの第２電極層４４Ｙは、そのローラ軸線方向の他端部が開口ａ１を有さずに、ローラ周方向の全周に渡って延在するリング状の形状になっている。そして、その他端部の上には、表面層４５Ｙが形成されておらず、ローラ周方向の全周に渡ってリング状に露出している。このリング状に露出している箇所には、プリンタ本体に固定された第２接点電極が接触している。ローラ部４０Ｙが回転すると、固定された第２接点電極と、ローラ部４０Ｙにおける第２電極層４４Ｙのリング状の露出箇所とが摺擦する。第２電極層４４Ｙに対しては、この第２接点電極を介してＢ相パルス電圧が印加される。

［第２変形例］
図１４は、第２変形例に係るプリンタのＹ用のトナー担持ローラにおけるローラ部４０Ｙを拡大して示す拡大断面図である。また、図１５は、ローラ部４０Ｙの軸線方向の一端部を拡大して示す拡大平面図である。図１４において、第１電極層４２Ｙと第２電極層４４Ｙとの間には、絶縁層４３Ｙ、シールド電極層４７Ｙ及び第２絶縁層４８Ｙが介在している。具体的には、第１電極層４２Ｙの上には、一様な厚みの絶縁層４３Ｙが全面に渡って積層されている。そして、この絶縁層４３Ｙの上には、金属材料からなるシールド電極層４７Ｙが積層されている。このシールド電極層４７Ｙは、図１５に示すように、第２電極層４４Ｙにおける個々の開口ａ１にそれぞれ対応する複数の開口ａ２を有している。シールド電極層４７Ｙの個々の開口ａ２は、第２電極層４４Ｙの開口ａ１よりも小径の正六角形の形状をしており、第２電極層４４Ｙの開口ａ１の直下に位置している。これにより、第１電極層４２には、シールド電極層４７Ｙの開口ａ２及び第２電極層４４Ｙの開口ａ１を介して表面層４５Ｙに対向する複数の開口直下箇所が形成されている。シールド電極層４７Ｙの非開口箇所の上や開口ａ２の内部には、絶縁性材料からなる第２絶縁層４８Ｙが積層されており、この上に、第１実施形態と同様の第２電極層４４Ｙと表面層４５Ｙとが積層されている。

［第３変形例］
図１６は、第３変形例に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、１つの現像装置９によって単色画像を形成するものである。潜像担持体としては、ドラム状の感光体７１を備えている。現像剤収容器１０は、回転スリーブを有しておらず、収容器ケーシングの開口を通して、トナー担持ローラ３０の周面の一部が現像剤収容器１０の第２収容室内に入り込んでいる。現像剤収容器１０は、カスケードを利用してトナー担持ローラ３０の表面上に薄いトナー層を形成する。トナー担持ローラ３０へのトナー転移率が第１実施形態に比べて低下するが、その分、トナー担持ローラ３０の回転速度を高くすることにより、第１実施形態と同様のトナー供給性能を発揮させることが可能である。

［第４変形例］
図１７は、第４変形例に係るプリンタを示す概略構成図である。図示のプリンタの現像装置９は、現像剤収容器の代わりに、トナー収容器１８を有しており、この中にトナーを収容している。トナー収容器１８のケーシングには、開口が設けられており、この開口を通してトナー担持ローラ３０の周面の一部がトナー収容器１８内に入り込んでいる。トナー収容器１８内においては、容器内のトナーがトナー担持ローラ３０の表面に載っている。トナー担持ローラ３０が回転すると、トナー担持ローラ３０の表面上に薄いトナー層が形成される。トナー収容器１８内においては、トナー担持ローラ３０の表面上に十分量のトナーを載せるように、回転可能なアジテータ１９がトナーをトナー担持ローラ３０の表面に向けて搬送している。トナー担持ローラ３０の表面上に形成された薄いトナー層は、ローラの回転に伴ってトナー収容器１８の外に出るのに先立って、メータリングブレード８によって層厚が規制される。

次に、本発明を適用した第２実施形態のプリンタについて説明する。なお、以下に特筆しない限り、第２実施形態に係るプリンタの構成は、第１実施形態と同様である。
第２実施形態に係るプリンタにおいては、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー担持ローラをそれぞれ備えているが、これらトナー担持ローラは、第１実施形態とは異なり、回転不能に固定されている。トナー担持ローラの周面上に担持されているトナーは、周面上を右回りあるいは左回りの一方向に繰り返しホッピングするようになっている。

図２２は、第２実施形態に係るプリンタのＹ用のトナー担持ローラにおけるローラ部４０Ｙを示す拡大断面図である。同図において、絶縁性材料からなるローラ基体４１Ｙの周面の全域には、最下位電極層５１Ｙが一様な厚みで被覆されている。また、この最下位電極層５１Ｙの上には、絶縁性材料からなる絶縁層５２Ｙが一様な厚みで積層されている。更に、この絶縁層５２Ｙの上には、中位電極層５３Ｙが積層されている。この中位電極層５３Ｙは、繰り返しのホッピングによるトナーの移動方向に並ぶ複数の開口ａ３を有しており、これら開口ａ３は、トナーの移動方向と直交する移動直交方向に延在する矩形状の形状になっている。図紙面に直交する方向に延在しているのである。これら開口ａ３の延在方向（長手方向）の長さは、感光ベルトの幅方向における潜像担持可能領域と同等以上になっている。

中位電極層５３Ｙにおける開口間箇所の上や、開口ａ３の中には、絶縁性材料からなる絶縁層５４Ｙが積層されている。また、この絶縁層５４Ｙの上には、最上位電極層５５Ｙが積層されている。この最上位電極層５５Ｙも、中位電極層５３Ｙと同様に、繰り返しのホッピングによるトナーの移動方向に並ぶ複数の開口ａ４を有しており、これら開口ａ４も、トナーの移動方向と直交する移動直交方向に延在する矩形状の形状になっている開口ａ４の延在方向（長手方向）の長さは、中位電極層５３Ｙの開口ａ３と同じである。

最上位電極層５５Ｙにおける開口間箇所の上や、開口ａ４の中には、第１実施形態と同様の表面層４５Ｙが積層されている。

最上位電極層５５Ｙの複数の開口ａ４における短手方向（トナー移動方向）の長さは、中位電極層５３Ｙの開口ａ３における短手方向の約２倍になっている。また、最上位電極層５５Ｙの開口ａ４の数は、中位電極層５３Ｙの開口ａ３の数と同じになっている。そして、最上位電極層５５Ｙの複数の開口ａ４と、中位電極層５３Ｙの複数の開口ａ３とは、互いに１対１の関係で積層方向に対向するようになっており、積層方向の投影像では最上位電極層５５Ｙの開口ａ４の短手方向長さの約半分が、中位電極層５３Ｙのほぼ全領域に重なっている。

ローラ部４０Ｙを表面側から透視すると、最上位電極層５５Ｙの開口ａ４と中位電極層５３Ｙの開口ａ３とが互いに対向している領域において、それら開口を通して最下位電極層５１Ｙの短冊状（矩形状）の対向開口直下箇所Ｓ１を眺めることになる。また、この対向開口直下箇所Ｓ１における開口短手方向の脇において、最上位電極層５５Ｙの開口ａ４を通して、中位電極層５３Ｙの短冊状の開口直下箇所Ｓ２を眺めることになる。また、この開口直下箇所Ｓ２における開口短手方向の脇において、最上位電極層５５Ｙの開口間箇所Ｓ３を眺めることになる。中位電極層５３Ｙの短冊状の開口直下箇所Ｓ２や、最下位電極層５１Ｙの短冊状の対向開口直下箇所Ｓ１は、従来の現像装置における短冊状の電極と同様のサイズになっている。

最下位電極層５１Ｙ，中位電極層５３Ｙ，最上位電極層５５Ｙには、互いにＶｐｐが同じであり且つ位相ずれしたＡ相パルス電圧，Ｂ相パルス電圧，Ｃ相パルス電圧が印加される。すると、ローラ部４０Ｙの表面上において、最下位電極層５１Ｙの対向開口直下箇所Ｓ１の真上に存在するトナー粒子Ｔが、図中点線矢印のようにホッピングする。そして、中位電極層５３Ｙの開口直下箇所Ｓ２の真上に移動する。次いで、開口直下箇所Ｓ２の真上からホッピングして、最上位電極層５５Ｙの開口間箇所Ｓ３の真上に移動した後、更にホッピングして、最下位電極層５１Ｙの対向開口直下箇所Ｓ１の真上に移動する。このような一連のホッピングの繰り返しにより、トナー粒子Ｔは、図中右側から左側に移動していき、やがて現像領域に到達する。

複数の開口を設ける必要のない最下位電極層５１Ｙについては、第１実施形態に係るプリンタの第１電極層と同様に、ローラ部４０Ｙの表面のほぼ全域に渡って存在する大面積の電極層とすることが可能である。このため、最下位電極層５１Ｙにおいて、部分的な損傷が生じたとしても、その損傷箇所を除く領域では、損傷が生じていない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、最下位電極層５１Ｙの部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることができる。

中位電極層５３Ｙにおいては、自らの開口ａ３における延在方向（長手方向）の両脇にそれぞれ非開口箇所が存在している。これらの非開口箇所は、何れも繰り返しのホッピングによるトナーの移動方向に延在しており、何れか一方の非開口箇所は、トナーの移動方向に並んでいる複数の開口直下箇所Ｓ２に対して、それぞれ開口延在方向の一端側から繋がっている。また、もう一方の非開口箇所は、複数の開口直下箇所Ｓ２に対して、開口延在方向の他端側から繋がっている。このような中位電極層５３Ｙでは、従来の短冊状の電極と同様の機能を有する複数の開口直下箇所Ｓ２のうち、何れか１つが部分的な損傷によって短手方向に破断したとしても、その開口直下箇所Ｓ２に対しては、破断箇所を境にして、開口延在方向の両側からそれぞれ電圧が供給される。よって、中位電極層５３Ｙにおいて、何れか１つの開口直下箇所Ｓ２が破断しても、その開口直下箇所Ｓ２は、破断していない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、中位電極層５３Ｙの部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることもできる。

最上位電極層５５Ｙにおいては、中位電極層５３Ｙと同様の理由により、従来の短冊状の電極と同様の機能を有する複数の開口間箇所Ｓ３のうち、何れか１つが部分的な損傷によって短手方向に破断したとしても、その開口間箇所Ｓ３に対しては、破断箇所を境にして、長手方向の両側からそれぞれ電圧が供給される。よって、最上位電極層５５Ｙにおいて、何れか１つの開口間箇所Ｓ３が破断しても、その開口間箇所Ｓ３は、破断していない場合と同様にトナーホッピング性能を良好に維持する。これにより、最上位電極層５５Ｙの部分的な損傷に起因する現像不良の発生を抑えることもできる。

なお、最上位電極層５５Ｙと最下位電極層５１Ｙとの間に、２層以上の中位電極層を設け、各電極層にそれぞれ互いに位相ずれしたパルス電圧を印加してもよい。この場合、各電極層において、上層から下層に向かう順で開口の短手方向の長さを徐々に小さくしていき、全ての電極層の開口を対向させればよい。

以上、第１実施形態に係るプリンタにおいては、絶縁性材料からなる絶縁層４３Ｙを第１電極層４２Ｙと第２電極層４４Ｙとの間に設けているので、絶縁層４３Ｙによって両電極層の絶縁性を確保することができる。

また、第１実施形態に係るプリンタにおいては、トナー担持体として、回転によって無端移動可能な周面を設けたトナー担持ローラ、を用いている。かかる構成では、トナーの一定方向へのホッピングによらずに、トナー担持体の表面移動によってトナーを現像領域まで搬送することができる。

また、第１実施形態に係るプリンタにおいては、複数の電極層として、開口を具備していない第１電極層４２Ｙと、複数の開口ａ１を具備する第２電極層４４Ｙとの２つを設けている。かかる構成では、それら２つの電極層間でトナーをホッピングによって往復移動させることができる。

また、第１変形例に係るプリンタにおいては、第１電極層４２Ｙにおける、トナー担持ローラ周面の無端移動方向に直交する方向であるＸ方向の一端部を、周面方向に延在する無端状の形状にし、第２電極層４４Ｙにおける、Ｘ方向の他端部を、周面方向に延在する無端状の形状にし、且つ、その一端部に接触しながら第１電極層４２Ｙに電圧を導く第１接点電極と、その他端部に接触しながら第２電極層４４Ｙに電圧を導く第２接点電極とを設けている。かかる構成では、トナー担持ローラの軸部材を介することなく、それぞれの電極層にパルス電圧を印加することができる。

また、第１実施形態に係るプリンタにおいては、トナー担持体として、回転可能な円柱状の形状のものであって、且つ第１電極層４２Ｙにおける軸線方向（Ｘ方向）の一端部に接触する金属製の第１フランジ３１Ｙと、これに一体的に形成されて軸受けに回転自在に支持される金属製の第１軸部材３２Ｙと、第２電極層４４Ｙにおける軸線方向の他端部に接触する金属製の第２フランジ３４Ｙと、これに一体的に形成されて軸受けに回転自在に支持される金属製の第２軸部材３５Ｙとを設けたものを用いている。かかる構成では、第１軸部材３２Ｙを回転自在に支持する軸受けを介して、第１電極層４２ＹにＡ相パルス電圧を印加することができる。また、第２軸部材３５Ｙを回転自在に支持する軸受けを介して、第２電極層４４ＹにＢ相パルス電圧を印加することができる。

第１電極層４２Ｙと第２電極層４４Ｙとにそれぞれ供給するための、位相ずれした周期的なパルス電圧を発生させる電源８０を設けている。かかる構成では、何れか一方の電極層にだけパルス電圧を印加し、他方の電極層に対しては直流電圧（又は接地）を印加する構成に比べて、より低いＶｐｐのパルス電圧でトナーをホッピングさせることができる。

また、第１実施形態に係るプリンタにおいては、第２電極層４４Ｙとして、複数の正多角形の開口ａ１をマトリクス状に並べたハニカム構造のものを設けている。かかる構成では、それぞれの開口ａ１の間に形成される複数の開口間箇所の開口間サイズが互いに同じになる。これにより、開口間サイズが異なることによるホッピング性能のバラツキを回避することができる。

また、第１実施形態に係るプリンタにおいては、第１電極層４２Ｙと第２電極層４４Ｙとの電位差の最大値をＶｍａｘ［Ｖ］で示し、且つ、第２電極層４４Ｙにおける、正多角形の開口ａ１と、開口間箇所とのピッチをｐ［μｍ］で示した場合に、Ｖｍａｘ／ｐ＞１の関係を具備させているので、トナー担持ローラの表面上において安定したフレアを確実に形成することができる。

また、第１実施形態に係るプリンタにおいては、トナー担持ローラ３０Ｙの表面に、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与えることができる材料からなる表面層４５Ｙを設けている。かかる構成では、ホッピングするトナーとの摺擦に伴って表面層４５Ｙがトナーに対して正規帯電極性とは逆極性の電荷を与えてしまうことによるホッピング不良の発生を回避することができる。

また、第１実施形態に係るプリンタにおいては、第１電極層４２Ｙに供給するためのＡ相パルス電圧と、第２電極層４４Ｙに供給するためのＢ相パルス電圧との和を、パルス電圧の位相にかかわらず、感光ベルトの潜像電位（画像部電位）と地肌部電位（非画像部電位）との間の値にするように、電源８０を構成している。かかる構成では、トナー担持ローラ３０Ｙの表面上でホッピングしたトナーを、両パルス電圧の和と、潜像電位との電位差によって静電潜像に確実に付着させることができる。更には、両パルス電圧の和と、地肌部電位との電位差により、トナーの地肌部への付着（地汚れ）の発生を確実に防止することができる。

また、第１実施形態に係るプリンタにおいては、感光ベルト１に形成した複数のトナー像を転写体たる記録紙に重ね合わせて転写する転写手段としての転写ローラ４を設けているので、複数色のトナー像の重ね合わせによるカラートナー像を形成することができる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタのＹ用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拡大して示す拡大断面図。 同ローラ部の軸線方向の一端部を拡大して示す拡大平面図。 同トナー担持ローラの各電極に印加されるパルス電圧の波形を示すグラフ。 同ローラ部の軸線方向の他端部を拡大して示す拡大平面図。 実験基板を示す断面図。 同実験基板上でのフレア状態を示す断面図。 同実験基板を用いた実験結果に基づくＶｍａｘ［Ｖ］／ｐ[μｍ]とフレア活性度との関を示すグラフ。 同実験基板を用いた実験結果に基づく表面層の体積抵抗率とフレア活性度との関係を示すグラフ。 実験装置の概略構成を示す断面図。 同実験装置を用いた実験結果に基づく現像ギャップと基板Ａ上の光学濃度増加分との関係を示すグラフ。 （ａ）は、同ローラ部を示す縦断面図。（ｂ）は、同トナー担持ローラを示す縦断面図。（ｃ）は、同トナー担持ローラの第１フランジ軸部材を示す斜視図。 第２変形例に係るプリンタのＹ用のトナー担持ローラにおけるローラ部を拡大して示す拡大断面図。 同ローラ部の軸線方向の一端部を拡大して示す拡大平面図。 第３変形例に係るプリンタを示す概略構成図。 第４変形例に係るプリンタを示す概略構成図。 特許文献１に記載の現像装置におけるトナー搬送基板を示す平面図。 同トナー搬送基板の各電極に印加されるパルス電圧の波形を示すグラフ。 特許文献２に記載の現像装置におけるトナー担持ローラを示す平面図。 同トナー担持ローラの各電極に印加されるパルス電圧の波形を示すグラフ。 第２実施形態に係るプリンタのＹ用のトナー担持ローラにおけるローラ部を示す拡大断面図。

符号の説明

１：感光ベルト（潜像担持体）
４：転写ローラ（転写手段）
９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：現像装置
３０Ｙ：トナー担持ローラ（トナー担持体）
３１Ｙ：第１フランジ
３２Ｙ：第１軸部材
３４Ｙ：第２フランジ
３５Ｙ：第２軸部材
４２Ｙ：第１電極層
４３Ｙ：絶縁層
４４Ｙ：第２電極層
４５Ｙ：表面層
５１Ｙ：最下位電極層
５３Ｙ：中位電極層
５５Ｙ：最上位電極層
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４：開口
７１：感光体（潜像担持体）
８０：電源

Claims (12)

1. 自らの表面上に担持したトナーをホッピングさせるトナー担持体を備え、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画像形成装置の潜像担持体に対向する現像領域まで搬送し、該現像領域でホッピングしたトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、
   上記トナー担持体の表面に対する法線方向に互いに重なるように積層された第１電極層と第２電極層とを設け、
   それら電極層のうち、トナー担持体の表面により近い上層の位置に存在する第２電極層に、該トナー担持体の表面移動方向と、該表面移動方向に直交する方向である移動直交方向とにそれぞれマトリクス状に独立して並ぶ複数の開口を、該移動直交方向における上記潜像担持体の潜像担持可能領域の全域に渡って設け、
   該トナー担持体の表面上のトナーを、トナー担持体表面方向における該第１電極層の全領域のうち、該第２電極層における複数の開口のそれぞれ直下に存在している複数の開口直下箇所と、第２電極層における複数の開口のそれぞれ間に存在している複数の開口間箇所との間でホッピングさせるようにしたことを特徴とする現像装置。
2. 自らの表面上に担持したトナーを所定方向に向けて繰り返しホッピングさせるトナー担持体を備え、該トナー担持体の表面上のトナーを該所定方向に向けての繰り返しのホッピングによって画像形成装置の潜像担持体に対向する現像領域まで移動させ、該現像領域でホッピングしたトナーを該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、
   上記トナー担持体の表面に対する法線方向に互いに重なるように積層された３層以上の電極層を設け、
   それら電極層のうち、該トナー担持体の表面に最も近い最上層の位置に存在する最上位電極層、及び、該トナー担持体の表面から最も離れた最下層の位置に存在する最下位電極層と該最上位電極層との間に存在する中位電極層に、それぞれ、該トナー担持体の表面方向であって且つ上記所定方向と直交する方向に延在する開口を、該所定方向に並べて複数設け、
   互いに積層方向に対向している最上位電極層開口及び中位電極層開口の直下に存在している最下位電極層箇所である対向開口直下箇所と、該中位電極層における開口間箇所であって且つ該最上位電極層の開口の直下に存在している箇所でもある開口直下箇所との間でトナーをホッピングさせ、該中位電極層の該開口直下箇所と、該最上位電極層における自らの開口の間の箇所である開口間箇所との間でトナーをホッピングさせ、且つ、該最上位電極層の開口間箇所と、該最下位電極層の該対向開口直下箇所との間でトナーをホッピングさせることで、該トナー担持体の表面上でトナーを上記所定方向に移動させるようにした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、
   絶縁性材料からなる絶縁層を、上記第１電極層と上記第２電極層との間の層として設けるか、あるいは、上記最上位電極層と上記中位電極層との間の層、及び該中位電極層と上記最下位電極層との間の層としてそれぞれ設けるか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、
   上記第１電極層における、トナー担持体周面の無端移動方向に直交する方向の一端部を、周面方向に延在する無端状の形状にし、
   上記第２電極層における、トナー担持体周面の無端移動方向に直交する方向の他端部を、周面方向に延在する無端状の形状にし、
   且つ、該一端部に接触しながら該第１電極層に電圧を導く第１接点電極と、該他端部に接触しながら該第２電極層に電圧を導く第２接点電極とを設けたことを特徴とする現像装置。
5. 請求項１の現像装置において、
   上記トナー担持体として、回転可能な筒状又は円柱状の形状のものであって、且つ上記第１電極層におけるトナー担持体軸線方向の一端部に接触する金属製の第１フランジと、該第１フランジに一体的に形成されて軸受けに回転自在に支持される第１軸部材と、上記第２電極層におけるトナー担持体軸線方向の他端部に接触する金属製の第２フランジと、該第２フランジに一体的に形成されて軸受けに回転自在に支持される第２軸部材とを設けたものを用いたことを特徴とする現像装置。
6. 請求項１、４又は５の現像装置において、
   上記第１電極層と上記第２電極層とにそれぞれ供給するための、位相ずれした周期的なパルス電圧を発生させる電源を設けたことを特徴とする現像装置。
7. 請求項６の現像装置において、
   上記第２電極層として、複数の正多角形の上記開口をマトリクス状に並べたハニカム構造のものを設けたことを特徴とする現像装置。
8. 請求項７の現像装置において、
   上記第１電極層と上記第２電極層との電位差の最大値をＶｍａｘ［Ｖ］で示し、且つ、該第２電極層における、正多角形の上記開口と、開口間箇所とのピッチをｐ［μｍ］で示した場合に、
   Ｖｍａｘ／ｐ＞１
   の関係を具備させたことを特徴とする現像装置。
9. 請求項１乃至８の何れかの現像装置において、
   上記トナー担持体の表面に、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与えることができる材料からなる表面層を設けたことを特徴とする現像装置。
10. 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備え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９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。
11. 請求項１０の画像形成装置において、
    上記現像手段として、請求項１、４、５、６、７又は８の現像装置を用い、且つ、上記第１電極層に供給するためのパルス電圧と、上記第２電極層に供給するためのパルス電圧との和を、パルス電圧の位相にかかわらず、上記潜像担持体の画像部電位と非画像部電位との間の値にするように、上記電源を構成したことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１０又は１１の画像形成装置において、
    上記潜像担持体に形成した複数のトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。

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