JP5107174B2 - 現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、トナー担持ローラの表面上でホッピングさせたトナーを潜像担持体の潜像に付着させて現像を行う現像装置に関するものである。また、かかる現像装置を用いるプロセスユニットや画像形成装置に関するものである。
この種の現像装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。この現像装置は、回転可能な円柱状の基体と、これの周面上に所定のピッチで配設された複数の並設電極とを具備するトナー担持ローラを有している。それら複数の並設電極には、互いに位相ずれしたパルス電圧が印加される。すると、トナー担持ローラの表面上において、互いに隣り合う電極間に交番電界が形成されて、トナーが並設電極間をホッピングして往復する。トナーはこのようにしてホッピングを繰り返しながら、トナー担持ローラの回転に伴って潜像担持体に対向する現像領域まで搬送される。現像領域では、トナー担持ローラの表面上でホッピングして潜像担持体上の近傍まで浮上したトナーが、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。この付着により、潜像がトナー像に現像される。
このように、トナー担持ローラの表面上でホッピングさせているトナーを現像に用いる方式（以下、ホッピング現像方式という）では、現像ローラを用いる一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２００７−１３３３８７号公報
本発明者らは、ホッピング現像方式の現像装置の試験機を試作して、種々の実験を行った。この試験機においては、トナー担持ローラとして次のようなものを採用していた。即ち、絶縁性材料からなる円柱状の基体と、これの軸線方向の両端にそれぞれ圧入した金属材料からなる回転軸部材とを具備するトナー担持ローラである。円柱状の基体として、絶縁性材料からなるものを用いたのは、次のような理由からである。即ち、基体として、金属材料からなるものを用いた場合、その周面上に絶縁層を被覆した後、その絶縁層の上に上述した複数の並設電極を形成することになる。ところが、このような並設電極では、比較的高い電圧を印加すると、絶縁層を介して、並設電極と金属製の基体との間で放電を発生させてしまうことがある。そこで、このような放電の発生を回避するために、基体として絶縁性材料からなるものを用いていたのである。この一方で、軸受けに回転自在に受けられる回転軸部材については、大きな負荷にも耐え得る金属製のものを用い、それを絶縁性の基体の挿入穴に圧入していた。このようなトナー担持ローラは、基体に対する回転軸部材の圧入という手間のかかる工程を経ることから、コスト高になっていた。
本発明は以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりも製造コストを低減することができるホッピング現像方式の現像装置、並びにこれを用いるプロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。
本発明者らは、次のような経緯により、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明者らが上述した試験機のトナー担持ローラの回転軸部材として金属製のものを用いていたのは、一成分現像方式や二成分現像方式の現像ローラと同様に、大きな負荷に耐え得るものでなければならないという先入観があったからである。具体的には、一成分現像方式は、現像ローラを感光体等の潜像担持体に当接させて現像ニップを形成する方式と、現像ローラと潜像担持体との間に微小の現像ギャップを設ける方式とに大別される。前者の方式では、現像ローラに対して潜像担持体との当接による大きな負荷をかけることから、回転軸部材として金属製のものを用いないと所望の耐久性が得られない。また、後者の方式では、微小の現像ギャップを高精度に維持する目的から、現像ローラを位置決め部材に突き当てる構成を採用するのが一般的であり、この場合も、回転軸部材として金属製のものを用いないと所望の耐久性が得られない。また、二成分現像方式では、現像ローラ表面上に形成した磁気ブラシの層厚を規制ブレードで規制したり、磁気ブラシを潜像担持体に摺擦させたりすることから、現像ローラの回転軸部材に大きな負荷がかかる。このため、回転軸部材として金属製のものを用いないと所望の耐久性が得られない。以上のように、古くから知られている一成分現像方式や二成分現像方式においては、現像ローラの回転軸部材として大きな負荷に耐え得る金属製のものを用いる必要があった。このことが先入観となって、ホッピング現像方式のトナー担持ローラにも、金属製の回転軸部材を採用していたのである。
ところが、本発明者らは、上述した試験機で種々の実験を行っているうちに、そのトナー担持ローラに対する負荷が、一成分現像方式や二成分現像方式の現像ローラと比べて遙かに小さいことに気が付いた。具体的には、ホッピング現像方式では、トナー担持ローラと潜像担持体との間にギャップを設けるが、このギャップの変動が画質に与える影響は、現像ギャップを設ける一成分現像方式に比べて遙かに小さい。このため、ホッピング現像方式では、現像ギャップを設ける一成分現像方式とは異なり、トナー担持ローラを位置決め部材に突き当てる必要がない。また、トナー担持ローラの表面上で磁気ブラシを形成することもしない。これらの結果、トナー担持ローラに対する負荷が、一成分現像方式や二成分現像方式の現像ローラと比べて遙かに小さくなるのである。
このようなトナー担持ローラでは、樹脂等の絶縁性材料からなる回転軸部材を円柱状の基体に一体成型したものであっても、十分に実用に耐え得る可能性があると考えられた。このため、本発明者らは、トナー担持ローラとして次のようなものを試作した。即ち、円柱状の基体と、これの軸線方向の両端面からそれぞれ突出する回転軸部材とを、絶縁性材料である樹脂で一体成型した後、その基体の表面に複数の並設電極を形成したものである。このトナー担持ローラを上述した試験機に搭載して、連続プリントによる耐久試験を行ったところ、十分に実用に耐え得ることがわかった。
そこで、請求項１の発明は、円柱状の基体と、該基体の軸線方向の両端面からそれぞれ突出して軸受けに回転可能に受けられる回転軸部材と、該基体に対してその周面方向に沿って並ぶように配設された複数の並設電極とを具備するトナー担持ローラを備え、潜像担持体に対して非接触に配設される該トナー担持ローラの該複数の並設電極における電極間の電位差で形成される電界により、該トナー担持ローラの表面上のトナーをホッピングさせながら、該トナー担持ローラの回転に伴って該トナー担持ローラと該潜像担持体との対向領域である現像領域まで搬送し、該現像領域でホッピングさせ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、上記トナー担持ローラとして、上記基体と上記回転軸部材とを絶縁性材料によって一体成型し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２の発明は、請求項１の現像装置において、円柱状の上記基体の軸線方向における一端部に周方向の全域に渡って延在するリング状の第１共通電極と、円柱状の該基体の軸線方向における一端部に周方向の全域に渡って延在するリング状の第２共通電極とを設け、上記複数の並設電極の一部を該第１共通電極に接続し、且つ、残りの並設電極を該第２共通電極に接続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の現像装置において、円柱状の上記基体の軸線方向の一端面に形成された第１共通電極と、該基体の軸線方向の他端面に形成された第２共通電極とを設け、上記複数の並設電極の一部を該第１共通電極に接続し、且つ、残りの並設電極を該第２共通電極に接続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、円柱状の上記基体の軸線方向における一端面から突出している上記回転軸部材の周面に形成された第１共通電極と、該基体の軸線方向における他端面から突出している上記回転軸部材の周面に形成された第２共通電極とを設け、上記複数の並設電極の一部を該第１共通電極に接続し、且つ、残りの並設電極を該第２共通電極に接続したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１の現像装置において、円柱状の上記基体の軸線方向における一端面から突出している上記回転軸部材の端面に形成された第１共通電極と、該基体の軸線方向における他端面から突出している上記回転軸部材の端面に形成された第２共通電極とを設け、上記複数の並設電極の一部を該第１共通電極に接続し、且つ、残りの並設電極を該第２共通電極に接続し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乃至５の何れかの現像装置において、上記複数の並設電極を絶縁層で被覆したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、現像によって得られたトナー像を該潜像担持体の表面から転写体に転写する転写手段と、転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置に用いられ、少なくとも、該潜像担持体、帯電手段及びクリーニング手段のうちの１つと、該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至６の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至６の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
これらの発明においては、トナー担持ローラとして、基体と回転軸部材とを一体成型して回転軸部材の圧入工程を不要にした安価なものを用いることで、同圧入工程を施した高価なトナー担持ローラを用いていた従来に比べて、現像装置の製造コストを低減することができる。
まず、本発明者らが行った実験について説明する。図１に示すように、ガラス基板１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２１、２２、２３・・・からなる電極バターン２を形成し、その上に保護層３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を形成してトナー担持体としての基板４を構成し、この基板４の上には、帯電させたトナー層５を形成する。
このトナー層５は、基板４に対して図示しない二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４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５に対して、図２に示すように、奇数番目の電極２１、２３・・・の集合体である奇数番目電極群に交流電源６から交流電圧を印加する一方で、偶数番目の電極２２・・・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５は奇数番目電極群２１、２３・・・と偶数番目電極群２２・・・を往復するような運動を行う。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２１、２２、２３・・・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４を用いて、交流電源６から電極２１、２２、２３・・・間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３に示すような結果を得た。因みに、電極２１、２２、２３・・・の幅と、電極２１、２２、２３・・・の隣同士の距離は、電極２１、２２、２３・・・のピッチの１／２となるようにした。
ここで、フレアの活性度とは、基板４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。図３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。
また、基板４表面の電気的特性の影響を調べるために、基板４の表層３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。表層３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、１０７〜１０１４[Ω・ｃｍ]の体積抵抗率の保護層（厚みは約５[μｍ]）３を形成した。代表的なものとして、電極２１、２２、２３・・・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４に示す結果を得た。
この結果から、表層３の体積抵抗率が１０９〜１０１２[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層３を用いると、飛翔を繰り返すトナーと表層３との摩擦によって基板４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、逆にあまりに表層３の導電性が高いと、電極２１、２２、２３・・・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。表層３は、基板４の表面に蓄積した電荷が電極群２１、２２、２３・・・にうまく逃げられるように、適当な抵抗率（体積抵抗率で１０９〜１０１２[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２に示す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。図２に示す装置に代えて、図１１に示す現像ローラ（詳細は後述する）を備える現像装置の場合には、最適範囲が前述のものと変わってくることもある。このような場合には、その現像装置における体積抵抗率の最適範囲を実験によって調べた上で、適切な体積抵抗率に調整することが望ましい。
本発明者らは、基板４の表面の摩擦帯電特性の影響を調べるために、表層３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。表層３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１０１１〜１０１２[Ω・ｃｍ]とした。交流電源６から電極２１、２２、２３・・・に交番バイアスを印加してフレア活性度を観察すると、表層３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、表層３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４に張り付いたままとなってしまった。
観察後に、基板４上のトナーの帯電量を測定したところ、表層３がシリコーン系樹脂の場合には基板４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、表層３がフッ素系樹脂の場合には基板４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層３の表面に擦り付けてみたところ、表層３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、表層３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４の表面とが無数回衝突するプロセスであるため、表層３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、表層３の材料としては、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を用いることが好ましい。
次に、図５に示すような系での実験結果について説明する。基板Ａはアルミニウムからなる基板７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）８を形成することで構成する。基板７は接地し、樹脂層８にはベタ画像相当の０．４［ｍｇ／ｃｍ２］のトナー層９を形成する。このトナー層９は図示しない二成分現像器によって樹脂層８に対してベタ現像をすることで形成したものである。
この基板Ａに間隔ｄ[μｍ]で対向するように基板Ｂを設置する。この基板Ｂは基板４と同様に構成され、表層３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）によって計測しやすいように白色のコート層とする。図３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できるので、Ｖmax［Ｖ］／ｐ[μｍ]＝４となる４種の条件を用いて、基板Ｂへのトナー転移量の現像ギャップ（ｄ[μｍ]）依存性を調べると、図６に示すような結果が得られた。図６のグラフの縦軸は、基板Ｂにおける表層３の光学濃度増加量を示しており、表層３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Ａの樹脂層８に付着していたトナー層９における一部のトナーが基板Ｂ上に形成される電界の影響を受けてトナー層９から基板Ｂの表層３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Ｂ）上に形成される電界カーテンの影響が、潜像担持体（基板Ａ）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１２００［ｄｐｉ］や２４００［ｄｐｉ］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Ａ）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。
ところで、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、二成分現像方式や一成分現像方式などがある。二成分現像方式は、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。この二成分現像方式では、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。
一成分現像方式は、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。この一成分現像方式では、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。ここでの一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。
上記二成分現像方式と一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二成分現像方式と一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（特許文献１）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。
従来の二成分現像方式では、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。
そもそも二成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる二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、二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。
一成分現像方式では、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、この一成分現像方式は、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、一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一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（特許文献１）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（特許文献１）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。
次に、本発明を適用した現像装置を搭載した電子写真方式の画像形成装置の実施形態について説明する。図７は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。同図において、潜像担持体としてのドラム状の感光体２００は、従来から周知の一般的な有機感光体であり、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。
操作者がコンタクトガラス９０に図示しない原稿を載置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源９１及びミラー９２を具備する第１走査光学系９３と、ミラー９４，９５を具備する第２走査光学系９６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。
走査された原稿画像がレンズ９７の後方に配設された画像読み取り素子９８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー９９で反射した後、ミラー８０を介して感光体２００を走査する。この走査に先立って、感光体２００は帯電装置６２によって一様に帯電せしめられており、レーザー光による走査により、感光体２００の表面に静電潜像が形成される。
この静電潜像は、現像装置１００によってトナーが付着せしめられてトナー像に現像された後、感光体２００の回転に伴って、転写チャージャー６０との対向位置である転写位置に搬送される。この転写位置に対しては、感光体２００上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ７０ａを具備する第１給紙部７０、又は第２給紙コロ７１ａを具備する第２給紙部７１から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体２００上のトナー像は、転写チャージャー６０のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。
このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６１のコロナ放電によって感光体２００表面から分離された後、搬送ベルト７５によって定着装置７６に向けて搬送される。そして、定着装置７６内において、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ７６ａと、これに向けて押圧される加圧ローラ７６ｂとの当接による定着ニップに挟み込まれる。その後、定着ニップ内での加圧や加熱によってトナー像が表面に定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７７に向けて排紙される。
上述の転写位置を通過した感光体２００表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置４５によって感光体２００表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体２００表面は、除電ランプ４４によって除電されて次の潜像形成に備えられる。
感光体２００としては、厚み数十［μｍ］の有機感光層を具備するものを用い、これを帯電装置６２によって−３００〜−５００［Ｖ］に一様に帯電させて有機感光層を一様な地肌部とする。そして、地肌部に対して、１２００［ｄｐｉ］解像度で光走査を行って静電潜像を形成する。静電潜像の電位は、０〜−５０［Ｖ］程度である。
実施形態に係る現像装置１００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、本画像形成装置のように、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８は、実施形態に係る画像形成装置における感光体２００と現像装置１００とを示す概略構成図である。同図において、感光体２００の図中右側方には、筒状のトナー担持ローラ１０２を有する現像装置１００が配設されている。
現像装置１００は、図中時計回り方向に回転駆動される第１搬送スクリュウ１１２を収容する第１収容部１１３と、図中反時計回りに回転駆動される第２搬送スクリュウ１１４を収容する第２収容部１１５とを有しており、両収容部は仕切壁１１６によって仕切られている。そして、これら収容部はそれぞれ、図示しない磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとが混合された混合剤を収容している。
第１搬送スクリュウ１１２は、その回転駆動によって第１収容部１１３内の混合剤を回転撹拌しながら、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。このとき、搬送途中の混合剤は、第１収容部１１３の底部に固定されたトナー濃度センサ１１７によってそのトナー濃度が検知される。そして、図中奥側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１１６の奥側端部付近に設けられた図示しない第１連通口を経て、第２収容部１１５内に進入する。
第２収容部１１５は、後述するトナー供給ロール１１８を収容する磁気ブラシ形成部１２１に連通しており、第２搬送スクリュウ１１４とトナー供給ロール１１８とは所定の間隙を介して互いに軸線方向を平行にする姿勢で対向している。第２収容部１１５内の第２搬送スクリュウ１１４は、その回転駆動によって第２収容部１１５内の混合剤を回転撹拌しながら、図中奥側から手前側へと搬送する。この過程において、第２搬送スクリュウ１１４によって搬送される混合剤の一部は、トナー供給ロール１１８の筒状のトナー供給スリーブ１１９によって汲み上げられる。そして、トナー供給スリーブ１１９の図中反時計回り方向の回転駆動に伴って、後述するトナー供給領域を通過した後、トナー供給スリーブ１１９の表面から離脱して、再び第２収容部１１５内に戻される。その後、第２搬送スクリュウ１１４によって図中手前側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１１６の図中手前側端部付近に設けられた図示しない第２連通口を経て第１収容部１１３内に戻される。
上述したトナー濃度センサ１１７は、透磁率センサからなる。このトナー濃度センサ１１７による混合剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。混合剤の透磁率は、混合剤のＫトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ１１７はトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。
本プリンタの図示しない制御部はデータ記憶手段としてのＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、この中にトナー濃度センサ１１７からの出力電圧の目標値であるＶｔｒｅｆを格納している。そして、トナー濃度センサ１１７からの出力電圧値と、ＲＡＭ内のＶｔｒｅｆとを比較して、比較結果に応じた時間だけ図示しないトナー供給装置を駆動させる。この駆動により、現像に伴うトナーの消費によってトナー濃度を低下させた混合剤に対し、第１収容部１１３内に適量のトナーが供給される。このため、第２収容部１１５内の混合剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
トナー供給ロール１１８は、図中反時計回り方向に回転駆動される非磁性材料からなる筒状のトナー供給スリーブ１１９と、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラ１２０とを有している。筒状のトナー供給スリーブ１１９は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体が円筒形に形成されたものである。また、マグネットローラ１２０は、図示のように、回転方向に並ぶ複数の磁極（図中１２時の位置から反時計回り方向に順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極）を有している。これら磁極により、トナー供給スリーブ１１９の周面上に混合剤が吸着せしめられて、磁力線に沿って穂立ちした磁気ブラシとなる。
トナー供給スリーブ１１９の表面によって汲み上げられた混合剤は、トナー供給スリーブ１１９の回転に伴って図中反時計回り方向に回転する。そして、自らの先端をトナー供給スリーブ１１９の表面に対して所定の間隙を介して対向させている規制部材１２２との対向位置である担持量規制位置に進入する。このとき、規制部材１２２とスリーブ表面との間隙を通過することで、スリーブ表面上における担持量が規制される。
トナー供給スリーブ１１９の図中左側方では、トナー担持体たるトナー担持ローラ１０２がトナー供給スリーブ１１９表面と所定の間隙を介して対向しながら、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ている。
トナー供給スリーブ１１９の回転に伴って上述の担持量規制位置を通過した混合剤は、トナー担持ローラ１０２との接触位置であるトナー供給領域に進入して、磁気ブラシ先端を摺擦せしめながら移動する。この摺擦や、トナー供給スリーブ１１９とトナー担持ローラ１０２との電位差などにより、磁気ブラシ中のトナーがトナー担持ローラ１０２の表面上に供給される。なお、トナー供給スリーブ１１９には、供給バイアス電源１２４により、供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、トナーの帯電極性と同極性の直流電圧でもよいし、かかる直流電圧に交流電圧を重畳したものでもよい。
トナー供給領域を通過したトナー供給スリーブ１１９上の磁気ブラシ（混合剤）は、スリーブの回転に伴って第２収容部１１５との対向位置まで搬送される。この対向位置の付近には、マグネットローラ１２０に磁極が設けられておらず、混合剤をスリーブ表面に引き付ける磁力が作用していないため、混合剤はスリーブ表面から離脱して第２収容部１１５内に戻る。
なお、本実施形態においては、マグネットローラ１２０として、６つの磁極を有するものを用いたが、磁極の個数はこれに限られるものではない。８極、１２極などであってもよい。
トナー供給ロール１１８から供給されたトナーを担持するトナー担持ローラ１０２は、現像装置１００のケーシング１１１に設けられた開口から周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体２００に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ１０２と感光体２００とが直接対向している領域が、本プリンタにおける現像領域となっている。
トナー担持ローラ１０２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１０２の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０２の回転に伴って、トナー供給領域から現像領域に向けて搬送される。そして、現像領域において、感光体２００上の静電潜像に付着して、それをトナー像に現像する。
図９は、現像装置１００のトナー担持ローラ１０２を軸線方向の一端側から示す斜視図である。また、図１０は、トナー担持ローラ１０２を示す正面図である。これらの図において、トナー担持ローラ１０２は、ローラ部１０２ｃや、これの軸線方向の両端面からそれぞれ突出する軸部材１０２ｄ，１０２ｅなどを有している。ローラ部１０２ｃの周面には、ローラ軸線方向に延在する形状の複数の並設電極が、周方向（回転方向）に所定のピッチで並ぶように形成されている。これら並設電極のうち、周方向において１個おきに並んでいるもの同士は、互いに同じ電位状態にされる電気的に同相の並設電極になっている。具体的には、Ａ相並設電極１０２ａとＢ相並設電極１０２ｂとが周方向に交互に並ぶように配設されている。ローラ部１０２ｃの軸線方向の一端部には、周方向の全域に渡って延在するリング状のＡ相共通電極１０２ｆが形成されている。軸線方向に延在している複数のＡ相並設電極１０２ａは、ローラ部１０２ｃの軸線方向の一端側で、それぞれこのＡ相共通電極１０２ｆに繋がっている。一方、ローラ部１０２ｃの軸線方向の他端部には、周方向の全域に渡って延在するリング状のＢ相共通電極１０２ｇが形成されている。軸線方向に延在している複数のＢ相並設電極１０２ｂは、ローラ部１０２ｃの軸線方向の他端側で、それぞれこのＢ相共通電極１０２ｇに繋がっている。
Ａ相並設電極１０２ａ、Ｂ相並設電極１０２ｂの短手方向（電極並び方向）の長さは、ともに４０［μｍ］に設定されている。また、互いに隣り合うＡ相並設電極１０２ａとＢ相並設電極１０２ｂとの間の電極間距離は４０［μｍ］に設定されている。
複数のＡ相並設電極１０２ａには、Ａ相共通電極１０２ｆを介して、図１１に示すＡ相交番電圧が印加される。また、複数のＢ相並設電極１０２ｂには、Ｂ相共通電極１０２ｇを介して、図１１に示すＢ相交番電圧が印加される。Ａ相交番電圧と、Ｂ相交番電圧とは、図示のように互いに逆位相になっており、単位時間あたりにおける平均電位は互いに同じである。このような交番電圧が印加されると、トナー担持ローラ１０２におけるローラ部１０２ｃの表面上のトナーが、Ａ相並設電極１０２ａ上とＢ相並設電極１０２ｂ上との間を往復移動するように繰り返しホッピングする。以下、トナー担持ローラ１０２の表面上でトナーが所定の周期でホッピングを繰り返している状態をフレア（Ｆｌａｒｅ）という。
Ａ相交番電圧やＢ相交番電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧（以下、Ｖｐｐと記す）については、１００〜１０００［Ｖ］の範囲に設定することが望ましい。Ｖｐｐが１００［Ｖ］を下回ると、並設電極間に十分な強度の交番電界を形成することができずに、トナーのホッピングが良好に得られなくなるからである。また、Ｖｐｐが１０００［Ｖ］を超えると、並設電極間で放電を発生させる可能性がでてくる。放電が発生すると、並設電極間に交番電界を形成することができずに、トナーがホッピングしなくなる。
Ａ相交番電圧やＢ相交番電圧の周波数ｆについては、０．１〜１０［ｋＨｚ］の範囲に設定することが望ましい。周波数ｆが０．１［ｋＨｚ］を下回ると、ホッピングによるトナーの並設電極間における往復移動速度が現像速度に追いつかなくなってしまうからである。また、周波数ｆが１０［ｋＨｚ］を上回ると、トナーのホッピングが並設電極間における交番電界の向きの切り替わり速度に追従できなくなってしまう。
Ａ相交番電圧やＢ相交番電圧の中心値については、後述する感光体の潜像電位と地肌部電位との間の値に設定する。なお、図示のような矩形波状の交番電圧では、極性が瞬時に切り替わるため、トナーに対して大きな静電力を付与することが可能である。但し、サイン波状の交番電圧や三角波状の交番電圧を採用してもよい。
図１２に示すように、Ａ相並設電極１０２ａとＢ相並設電極１０２ｂとのうち、一方に対して周波数ｆの矩形波状の交番電圧を印加する一方で、もう一方には、交番電圧の平均電位となる直流電圧を印加しても、逆位相のパルス電圧を採用する場合と同様に、フレア現象を生起せしめることが可能である。この場合、並設電極間の最大電位差はＶｐｐの半分になるため、パルス電圧のＶｐｐを上述した交番電圧の倍の２００〜２０００［Ｖ］に設定することが望ましい。互いに異なる２つの交番電圧の位相を逆位相にするという制御が要らなくなるので、電源コストを低く抑えることができる。
ローラ部１０２ｃの周面におけるＡ相並設電極１０２ａ上とＢ相並設電極１０２ｂとの間をホッピングで繰り返し往復移動してフレアを形成しているトナーは、トナー担持ローラ１０２の回転駆動によって現像領域まで搬送される。そして、現像領域にて、その放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体（２００）の静電潜像の近傍に至ると、静電潜像の静電気力によって引かれながらホッピング軌跡から外れて、静電潜像に付着する。これに対し、放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体（２００）の地肌部の近傍に至ると、ホッピング軌跡から外れることなく下降して、ローラ部１０２ｃの表面に着地する。
ホッピングによってローラ部１０２ｃとの吸着力が解かれた状態のトナーを現像に用いることで、現像ローラや現像スリーブを用いる１成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。
次に、実施形態に係る画像形成装置の特徴的な構成について説明する。
図１３は、ローラ部材１０２ｈを示す正面図である。このローラ部材１０２ｉは、トナー担持ローラ１０２の前駆体である。樹脂等の絶縁性材料からなり、円柱状の基体１０２ｈと、これの軸線方向における両端面の中心からそれぞれ突出する回転軸部材１０２ｄ，１０２ｅとが一体成型されたものである。かかるローラ部材１０２ｉを構成する絶縁性材料としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、非昌ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、フッ素樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを例示することができる。本実施形態では、ポリアセタール（ＰＯＭ）を用いている。
ローラ部材１０２ｉの基体１０２ｈの表面に対して、上述したＡ相並設電極、Ａ相共通電極、Ｂ相並設電極及びＢ相共通電極を形成することで、これら電極を備えるローラ部（図１０の１０２ｃ）を具備するトナー担持ローラを製造する。各電極については、アルミや銅などの金属層をスパッタリングによって形成した後、フォトレジスト及びエッチングの技術によってパターン加工することで得る。電極の金属材料としては、本実施形態ではアルミを用いている。
Ａ相並設電極１０２ａ、Ｂ相並設電極１０２ｂの上には、図１４に示すように絶縁性材料からなる絶縁層１０２ｊを被覆している。この絶縁層１０２ｊにより、ローラ部１０２ｃの表面上に担持されたトナーと、Ａ相並設電極１０２ａやＢ相並設電極１０２ｂとの直接接触を回避することで、並設電極からトナーへの電荷注入の発生を防止している。本実施形態では、絶縁層１０２ｊの材料として、シリコーン系樹脂を用いている。
本発明者らは、このように、円柱状の基体１０２ｈと回転軸部材１０２ｄ，１０２ｅとを絶縁性材料で一体成型したものを用いて製造したトナー担持ローラ１０２を、図８に示した現像装置１００と同様の構成の試験機に搭載して連続プリント試験を行った。すると、トナー担持ローラ１０２について、十分に実用に耐え得るほどの寿命となることを確認することができた。
そこで、実施形態に係る現像装置１００においては、トナー担持ローラ１０２として、図１３に示したローラ部材１０２ｉの基体１０２ｈ上に複数の電極を形成したものを用いている。よって、樹脂製の円柱基体に金属製の回転軸部材を圧入するという手間のかかる工程を経て製造した高価なトナー担持ローラを用いていた従来に比べて、現像装置の製造コストを低減することができる。
図１５は、トナー担持ローラ１０２を後述する給電部材とともに示す正面図である。トナー担持ローラ１０２のローラ部においては、図中Ａ１で示す領域に対して上述した絶縁層が被覆されている。具体的には、複数のＡ相並設電極１０２ａや複数のＢ相並設電極１０２ｂは、その長手方向の全領域が絶縁層によって被覆されている。これに対し、ローラ部の一端部に形成されたリング状のＡ相共通電極１０２ｆや、ローラ部の他端部に形成されたリング状のＢ相共通電極１０２ｇは、ローラ軸線方向の中央側の領域だけが絶縁層で被覆されており、端側の領域は無垢の電極表面が露出している。以下、このように露出している箇所を露出箇所という。
回転するトナー担持ローラ１０２のＡ相共通電極１０２ｆにおける露出箇所には、図１５に示すように、現像装置ケーシングに固定された金属からなるＡ相給電部材１０８が当接している。このＡ相給電部材１０８と、Ａ相共通電極１０２ｆとを介して、複数のＡ相並設電極１０２ａに対してそれぞれＡ相交番電圧が印加される。また、回転するトナー担持ローラ１０２のＢ相共通電極１０２ｇの露出箇所に対しては、現像装置ケーシングに固定された金属からなるＢ相給電部材１０９が当接している。このＢ相給電部材１０９と、Ｂ相共通電極１０２ｇとを介して、複数のＢ相並設電極１０２ｂに対してそれぞれＡ相交番電圧が印加される。
かかる構成においては、ローラ部１０２ｃの周面に当接させたＡ相給電部材１０８やＢ相給電部材により、ローラ部１０２ｃのＡ相並設電極１０２ａやＢ相並設電極１０２ｂに電圧を印加することができる。
次に、実施形態に係る画像形成装置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、各変形例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。
［第１変形例］
図１６は、第１変形例に係る画像形成装置に搭載されたトナー担持ローラ１０２の軸線方向における一端部を示す縦断面図である。同図において、絶縁性材料によって回転軸部材１０２ｄと一体形成された基体としてのローラ部１０２ｃには、軸線方向の一端において実施形態と同様のリング状のＡ相共通電極１０２ｆが形成されている。同図では、このＡ相共通電極１０２ｆに対して一体的に繋がっているＡ相並設電極１０２ａも示しているが、図中一点鎖線よりも左側がＡ相共通電極１０２ｆであるのに対し、右側がＡ相並設電極１０２ａになっている。
Ａ相共通電極１０２ｆは、ローラ部１０２ｃの一端側の周面だけに形成されているのではなく、図示のように、ローラ部１０２ｃの一端側の端面にも形成されている。第１変形例では、図示のように、端面の全域をＡ相共通電極１０２ｆで覆っているが、一部領域だけを覆ってもよい。但し、一部領域だけを覆う場合、少なくとも端面の半径方向における所定領域では、全周に渡ってＡ相共通電極１０２ｆが続くドーナッツ状の形状にする必要がある。
Ａ相共通電極１０２ｆのうち、ローラ部１０２ｃの端面箇所の領域には、第１給電部材１０８が当接している。このＡ相給電部材１０８と、Ａ相共通電極１０２ｆとを介して、複数のＡ相並設電極１０２ａに対してそれぞれＡ相交番電圧が印加される。
絶縁層１０２ｉは、ローラ部１０２ｃの周面における全領域に被覆されている。但し、ローラ部１０２ｃの端面には絶縁層１０２ｉを設けていない。つまり、Ａ相共通電極１０２ｉの全領域のうち、ローラ部１０２ｃの周面上の領域については絶縁層１０２ｉで覆っているのに対し、ローラ部１０２ｃの端面上の領域については絶縁層１０２ｉで覆わずに、無垢の電極表面を露出させ、その露出箇所にＡ相給電部材１０８を当接させている。
なお、同図では、ローラ部１０２ｃの軸線方向の一端部だけを示しているが、他端部においても、同様にして、ローラ部１０２ｃの端面にＢ相共通電極（１０２ｇ）が形成されている。そして、図１７に示すように、Ｂ相共通電極１０２ｇが形成されたローラ部１０２ｃ他端面には、Ｂ相給電部材（１０９）が当接している。
このように、第１変形例においては、ローラ部１０２ｃの周面の全領域（Ａ２）を絶縁層で覆っているので、周面上でＡ相共通電極１０２ｆやＢ相共通電極１０２ｇを露出させていた実施形態に比べて、共通電極露出箇所との接触によるトナーへの電荷注入の発生を抑えることができる。
［第２変形例］
図１８は、第２変形例に係る画像形成装置に搭載されたトナー担持ローラ１０２の軸線方向における一端部を示す縦断面図である。このトナー担持ローラ１０２も、第１変形例と同様に、ローラ部１０２ｃの周面の一端部と、ローラ部１０２ｃの一端面の全領域とにＡ相共通電極１０２ｆが形成されており、周面から端面にかけてＡ相共通電極１０２ｆが連続している。更に、その一端面から突出している回転軸部材１０２ｄの周面の全領域にも、Ａ相共通電極１０２ｆが形成されている。これにより、回転軸部材１０２ｄの周面上から、ローラ部１０２ｃの端面を経て、ローラ部１０２ｃの周面上まで、Ａ相共通電極１０２ｆが続いている。
Ａ相共通電極１０２ｆのうち、回転軸部材１０２ｄの周面上の領域には、第１給電部材１０８が当接している。このＡ相給電部材１０８と、Ａ相共通電極１０２ｆとを介して、複数のＡ相並設電極１０２ａに対してそれぞれＡ相交番電圧が印加される。
絶縁層１０２ｉは、ローラ部１０２ｃの周面における全領域（図１９のＡ２）に被覆されている。さらに、ローラ部１０２ｃの端面の全領域にも絶縁層１０２ｉが被覆されている。但し、回転軸部材１０２ｄの周面上には絶縁層１０２ｉを設けおらず、Ａ相共通電極１０２ｆを回転軸部材１０２ｄの周面上の領域で露出させている。そして、その露出箇所にＡ相給電部材１０８を当接させている。
なお、同図では、ローラ部１０２ｃの軸線方向の一端部だけを示しているが、他端部においても、同様にして、ローラ部１０２ｃの端面の全領域と、回転軸部材１０２ｅの周面の全領域とにＢ相共通電極（１０２ｇ）が形成されている。そして、図１９に示すように、Ｂ相共通電極１０２ｇが形成されたＢ相共通電極１０２ｇにおける回転軸部材１０２ｅ上の露出箇所に対して、Ｂ相給電部材（１０９）が当接している。
このように、第２変形例においては、Ａ相交番電圧やＢ相交番電圧を回転軸部材上の共通電極を介してＡ相並設電極１０２ａやＢ相並設電極１０２ｂを印加している。かかる構成では、Ａ相給電部材１０８やＢ相給電部材１０９として、金属製の軸受けを利用することができる。
［第３変形例］
図２０は、第３変形例に係る画像形成装置に搭載されたトナー担持ローラ１０２の軸線方向における一端部を示す縦断面図である。このトナー担持ローラ１０２も、第２変形例と同様に、ローラ部１０２ｃの周面の一端部と、ローラ部１０２ｃの一端面の全領域と、回転軸部材１０２ｄの周面の全領域とにＡ相共通電極１０２ｆが形成されている。更に、回転軸部材１０２ｄの端面にも、Ａ相共通電極１０２ｆが形成されている。これにより、回転軸部材１０２ｄの周面上から、ローラ部１０２ｃの端面上と、回転軸部材１０２ｄの周面上とを経て、回転軸部材１０２ｄの端面上まで、Ａ相共通電極１０２ｆが続いている。
Ａ相共通電極１０２ｆのうち、回転軸部材１０２ｄの端面上の領域には、第１給電部材１０８が当接している。このＡ相給電部材１０８と、Ａ相共通電極１０２ｆとを介して、複数のＡ相並設電極１０２ａに対してそれぞれＡ相交番電圧が印加される。
絶縁層１０２ｉは、ローラ部１０２ｃの周面の全領域と、回転軸部材１０２ｄの周面の全領域とに渡って（図２１のＡ３）に被覆されている。但し、回転軸部材１０２ｄの端面上には絶縁層１０２ｉを設けおらず、Ａ相共通電極１０２ｆを回転軸部材１０２ｄの端面上の領域で露出させている。そして、その露出箇所にＡ相給電部材１０８を当接させている。
なお、同図では、ローラ部１０２ｃの軸線方向の一端部だけを示しているが、他端部においても、同様にして、ローラ部１０２ｃの端面の全領域と、回転軸部材１０２ｅの周面の全領域と、回転軸部材１０２ｅの端面上とに、Ｂ相共通電極（１０２ｇ）が形成されている。そして、図２１に示すように、Ｂ相共通電極１０２ｇが形成されたＢ相共通電極１０２ｇにおける回転軸部材１０２ｅ上の露出箇所に対して、Ｂ相給電部材（１０９）が当接している。
このように、第３変形例においては、Ａ相交番電圧やＢ相交番電圧を回転軸部材の端面上の共通電極を介してＡ相並設電極１０２ａやＢ相並設電極１０２ｂを印加している。かかる構成では、回転軸部材の端面に当接させた給電部材によって並設電極に電圧を印加することができる。
［第４変形例］
図２２は、第４変形例に係る画像形成装置の感光体２００と現像装置１００とを示す要部構成図である。現像装置１００内のトナー収容部には、非磁性トナーが収容されており、この非磁性トナーは回転駆動される２本の撹拌ローラ１５９によって撹拌される。そして、互いに当接しながら回転する２本の撹拌ローラ１５９の当接部で摺擦さしめられることで摩擦帯電する。摩擦帯電した非磁性トナーは、回転するトナー供給ローラ１３０の表面に汲み上げられる。そして、自らの自由端側をトナー供給ローラ１３０に当接させている規制部材２２に押し付けられて、層厚が規制される。この後、トナー供給ローラ１３０の回転に伴って、トナー担持ローラ１０２に対向するトナー供給領域まで搬送される。
トナー供給ローラ１３０には、供給バイアス電源２４によって供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよい。また直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧でもよい。トナー供給領域においては、トナー担持ローラ１０２の各電極に印加される交番電圧の平均値と、供給バイアスとの電位差により、非磁性トナーをトナー供給ローラ１３０側からトナー担持ローラ側に向けて移動させる供給電界が形成されている。この供給電界により、トナー供給ローラ１３０の表面上の非磁性トナーがトナー担持ローラ１０２のローラ部の表面に移動する。
トナー供給領域にてトナー担持ローラ１０２のローラ部の表面に供給された非磁性トナーは、ローラ部の表面上でホッピングしてフレアを形成しながら、トナー担持ローラ１０２の回転に伴って現像領域に向けて搬送される。そして、フレアを形成している非磁性トナーの一部は、現像領域で現像に寄与する。現像に寄与しなかった非磁性トナーは、トナー担持ローラ１０２のローラ部の表面で引き続きフレアを形成しながら、トナー担持ローラ１０２の回転に伴ってケーシング１１１内に戻る。そして、図示しない回収手段によってローラ部の表面上から回収される。回収された非磁性トナーは、トナー収容部内に戻された後、再びトナー担持ローラ１０２のローラ部に供給される。
［第５変形例］
図２３は、第５変形例に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラック（以下、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋという）のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができる。そして、ベルトユニット８１、４色にそれぞれ個別に対応する４つのプロセスユニット、４つの光書込ユニット３００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ、レジストローラ対７９、転写ローラ８７、定着装置７６、給紙カセット７８などを備えている。
ベルトユニット８１は、潜像担持体たる無端ベルト状の感光体２００を、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる。より詳しくは、無端ベルト状の感光体２００を、駆動ローラ８３、テンションローラ８４、転写バックアップローラ８５、及び４つの現像対向ローラ８６Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋによって裏面側から支えながら張架している。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動せしめられる駆動ローラ８３の回転によって感光体２００を無端移動せしめる。この感光体２００における図中左側の張架面（以下、左側張架面という）は、ほぼ鉛直方向に延在する姿勢になっている。
感光体２００の左側張架面の図中左側方には、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用のプロセスユニットが鉛直方向に並ぶように配設されており、それぞれ感光体２００の左側張架面に対向している。これら４つのプロセスユニットは、それぞれ、現像装置（１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）と、感光体２００を一様帯電せしめる帯電装置（６２Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）とを１つのユニットとして図示しない共通の保持体に保持している。そして、図２４に示すように、プリンタ筺体に対して現像装置及び帯電装置が一体的に着脱されるようになっている。
先に示した図２３において、４つの現像装置１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋのうち、鉛直方向の最も下側に位置するＫ用の現像装置１００Ｋの上方には、Ｋ用の帯電装置６２Ｋが感光体２００の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｋ用の現像装置１００Ｋの真上に配設されたＹ用の現像装置１００Ｙの上方には、Ｙ用の帯電装置６２Ｙが感光体２００の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｙ用の現像装置１００Ｙの真上に配設されたＣ用の現像装置１００Ｃの上方には、Ｃ用の帯電装置６２Ｃが感光体２００の左側張架面に対向するように配設されている。更に、Ｙ用の現像装置１００Ｙの真上に配設されたＭ用の現像装置１００Ｍの上方には、Ｍ用の帯電装置６２Ｍが感光体２００の左側張架面に対向するように配設されている。
鉛直方向に並ぶ４つの現像装置１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋの図中左側方には、４つの光書込ユニット３００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋが鉛直方向に並ぶように配設されている。これら光書込ユニット３００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋは、外部の図示しないパーソナルコンピュータやスキャナから送られてくる画像情報に基づいて、図示しない４つの半導体レーザーを駆動してＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用の書込光Ｌｍ，Ｌｃ，Ｌｙ，Ｌｋを出射する。そして、これらを図示しないポリゴンミラーによって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで感光体２００に対する光走査を行う。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによって光走査を行うものを用いてもよい。なお、光走査は暗中にて行われる。
感光体２００は、自らを張架している複数の張架ローラのうち、最も下方に位置する駆動ローラ８３と、最も上方に位置するテンションローラ８４との間では、鉛直方向上方から下方に向けてほぼ真っ直ぐに移動する。この過程において、まず、Ｍ用の帯電装置６２Ｍとの対向位置を通過する際に、例えば負極性に一様帯電せしめられる。そして、Ｍ用の書込光Ｌｍによる光走査によってＭ用の静電潜像を担持した後、Ｍ用の現像装置１００Ｍとの対向位置を通過する。この際、感光体２００に書き込まれたＭ用の静電潜像がＭ用の現像装置１００Ｍによって現像されてＭトナー像になる。
Ｍトナー像が形成された感光体２００は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｃ用の帯電装置６２Ｃによって再び一様帯電せしめられた後、Ｃ用の書込光Ｌｃによる光走査によってＣ用の静電潜像を担持する。このＣ用の静電潜像は、Ｃ用の現像装置１００Ｃによって現像されてＣトナー像となる。このとき、Ｃトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体２００上に形成されているＭトナー像に重ね合わせて現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、Ｍ及びＣによる２次色部となる。
Ｃトナー像が形成された感光体２００は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｙ用の帯電装置６２Ｙによって再び一様帯電せしめられた後、Ｙ用の書込光Ｌｙによる光走査によってＹ用の静電潜像を担持する。このＹ用の静電潜像は、Ｙ用の現像装置１００Ｙによって現像されてＹトナー像となる。このとき、Ｙトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体２００上に形成されているＭトナー像、Ｃトナー像、あるいはＭＣ２次色部の上に重ね合わせた状態で現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、ＭＹ２次色部、ＣＹ２次色部、あるいはＭＣＹ３次色部となる。
Ｙトナー像が形成された感光体２００は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｋ用の帯電装置６２Ｋによって再び一様帯電せしめられた後、Ｋ用の書込光Ｌｋによる光走査によってＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、Ｋ用の現像装置１００Ｋによって現像されてＫトナー像となる。
以上のようなＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋトナー像の重ね合わせ現像により、感光体２００のおもて面（ループ外面）には、４色重ね合わせトナー像が形成される。なお、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用の帯電装置６２Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋとしては、それぞれコロナ放電によって感光体２００を一様帯電せしめるものが用いられている。
Ｋ用の現像装置１００Ｋとの対向位置であるＫ用の現像領域を通過した感光体２００は、駆動ローラ８３に対する掛け回し箇所を通過すると、今度は相対的に鉛直方向下方から上方に向けて移動するようになる。そして、転写バックアップローラ８５に対する掛け回し箇所に進入する。この掛け回し箇所の一部に対しては、転写ローラ８７がおもて面側から当接して転写ニップを形成している。転写バックアップローラ８５は接地されているのに対し、導電性の転写ローラ８７には図示しないバイアス印加手段によって転写バイアスが印加されている。これにより、転写ニップを間に挟んでいる転写バックアップローラ８５と転写ローラ８７との間には、感光体２００上のトナー像を転写バックアップローラ８５側から転写ローラ８７側に静電移動させる転写電界が形成されている。
一方、給紙カセット７８は、所定のタイミングで給紙ローラ７８ａを回転駆動させることで、カセット内に収容している記録紙Ｐを給紙路に向けて送り出す。送り出された記録紙Ｐは、転写ニップの図中下方に配設されたレジストローラ対７９のローラ間に挟み込まれる。レジストローラ対７９は、記録紙Ｐの先端部を挟み込むとすぐに回転駆動を一時停止する。そして、記録紙Ｐを感光体２００の４色重ね合わせトナー像と同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを転写ニップに送り出す。
転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた４色重ね合わせトナー像は、ニップ圧や転写電界の作用によってベルトから記録紙Ｐに一括転写され、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、転写ニップから定着装置７６に送り込まれた後、機外へと排出される。
図２５は、第５変形例に係る画像形成装置のＫ用のプロセスユニットを感光体２００とともに示す拡大構成図である。同図の現像装置１００Ｋにおいて、トナー担持ローラ１０２Ｋの現像後搬送領域に対向する現像後対向電極１２８Ｋは、振動子３２Ｋに片持ち支持されており、その自由端側をトナー担持ローラ１０２Ｋに対向させている。
現像領域で現像に寄与しなかったＫトナーは、トナー担持ローラ１０２Ｋの回転に伴ってケーシング１１１Ｋ内に戻った後、回収バイアスが印加される回収電極１２８Ｋの表面に転移する。この転移により、トナー担持ローラ１０２Ｋの表面上からＫトナーが回収される。
プリントジョブ後などといった、現像動作が行われないタイミングが到来すると、上述の回収バイアスの印加が停止される。この後、回収電極１２８Ｋに接続されている図示しないリレースイッチの作動により、回収電極１２８Ｋが接地された状態で、加振手段たる振動子１３２Ｋが作動して回収電極１２８Ｋの表面上からＫトナーが振り落とされる。そして、自重によってトナー供給スリーブ１１９Ｋ上の磁気ブラシとの接触位置まで落下して、磁気ブラシ内に取り込まれる。
なお、回収電極１２８Ｋについては、その表面上からのＫトナーの滑り落ちを促す目的で、図示のようにトナー付着面に傾斜を設けた姿勢で配設することが望ましい。
また、プリントジョブ後などのタイミングで、回収電極１２８Ｋに印加するバイアスをＫトナーと同極性のバイアスに切り替えて、回収電極１２８Ｋからトナー担持ローラ１０２ＫにＫトナーを再転移させるものを用いてもよい。
Ｋ用の現像装置１００Ｋについて詳しく説明してきたが、他色用の現像装置（１００Ｍ，Ｃ，Ｙ）は、Ｋ用のものと同様の構成になっているので、説明を省略する。また、帯電装置の他に、あるいは帯電装置に加えて、クリーニング手段、感光体などを一体的にしてプロセスユニットを構成してもよい。
［第６変形例］
第６変形例に係る画像形成装置は、以下に説明する点の他が、第５変形例に係る画像形成装置と同様の構成になっている。
図２６は、第６変形例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体２００とともに示す拡大構成図である。同図において、現像装置１００Ｋは、回収ローラ１３３Ｋを有している。この回収ローラ１３３Ｋは、回収電源１２９ＫによってＫトナーとは逆極性の現像後バイアスが印加されながら、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。
現像領域で現像に寄与しなかったＫトナーは、トナー担持ローラ１０２Ｋの回転駆動に伴って、ケーシング１１１Ｋ内に戻った後、トナー担持ローラ１０２Ｋの表面上から回収ローラ１３３Ｋの表面上に転移する。そして、回収ローラ１３３Ｋの回転に伴って、回収ローラ１３３Ｋと、分離手段たるクリーニングブレード１３４Ｋとの当接部に至ると、クリーニングブレード１３４Ｋによって回収ローラ１３３Ｋの表面から掻き落とされる。その後は、自重によってトナー供給スリーブ１０２Ｋの表面上における磁気ブラシとの接触位置まで落下して、磁気ブラシ内に取り込まれる。
回収ローラ１３３Ｋについては、図示のように、トナー担持ローラ１０２Ｋとの対向位置においてその表面をトナー担持ローラ１０２Ｋの表面と同方向に移動させる向きで回転させることことが望ましい。更に、回収ローラ１３３Ｋの線速（表面移動速度）については、トナー担持ローラ１０２Ｋの線速よりも速くすることが望ましい。このようにすることで、回収ローラ１３３Ｋとの対向位置に進入してきたトナー担持ローラ１０２Ｋ上のＫトナーに対し、回収ローラ１３３Ｋにおけるトナー付着のない無垢の表面を対向させて、その無垢の表面にトナーを良好に転移させることができるからである。
［第７変形例］
図２７は、第７変形例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体２００とともに示す拡大構成図である。この画像形成装置も、各色の現像装置（１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）の構成が第５変形例に係る画像形成装置と異なっているが、その他の点は第５変形例に係る画像形成装置と同様になっている。
同図において、現像装置１００Ｋは、回収電極の代わりに、回収ブラシローラ１３５Ｋを有している。そして、この回収ブラシローラ１３５Ｋは、軸受けによって回転自在に支持される金属製の回転軸部材と、これの周面に立設せしめられた複数の導電性の起毛からなるブラシ部とを具備している。
現像後バイアス電源１２９ＫによってＫトナーとは逆極性のバイアスが回転軸部材に印加されている回収ブラシローラ１３５Ｋは、複数の起毛からなるブラシ部の先端をトナー担持ローラ１０２Ｋの現像後搬送領域にソフトタッチさせながら、ブラシ部をトナー担持ローラ１０２Ｋの表面移動方向とは逆方向に移動させる向きで回転駆動される。これにより、ブラシ部とトナー担持ローラ１０２Ｋとがソフトタッチしている位置では、トナー担持ローラ１０２Ｋ上のＫトナーがブラシ部によって掻き取られながら、バイアスの作用によってブラシ内に転移、捕捉される。
ブラシ部内に捕捉されたＫトナーは、ブラシ回転軸線方向に延在しながらブラシ部に接触するように配設された分離手段たるフリッカー棒１３６Ｋによって起毛が弾かれる際の衝撃により、ブラシ部内から振り落とされる。フリッカー棒１３６Ｋの代わりにバイアスローラをブラシ先端に接触させてもよい。フリッカー棒１３６Ｋによってブラシ部から振り落とされたＫトナーは、自重によってトナー供給スリーブ１０２Ｋの表面上における磁気ブラシとの接触位置まで落下して、磁気ブラシ内に取り込まれる。
［第８変形例］
図２８は、第８変形例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体２００とともに示す拡大構成図である。この画像形成装置も、各色の現像装置（１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）の構成が第５変形例に係る画像形成装置と異なっているが、その他の点は第５変形例に係る画像形成装置と同様になっている。
同図において、現像装置１００Ｋは、回収電極の代わりに、吸引部材たる吸引ノズル１３７Ｋを有している。この吸引ノズル１３７Ｋには、中継管を介して吸引ポンプ１３９Ｋの吸引部が接続されている。この吸引ポンプ１３９Ｋの吐出部には排気管が接続されており、更にこの排気管の末端部は、現像装置１００Ｋの第１収容部１１３Ｋに接続されている。
吸引ポンプ１３９Ｋが作動すると、吸引ノズル１３７Ｋの吸引口の付近にある空気が、吸引口内に吸い込まれる。このとき、トナー担持ローラ１０２Ｋの現像後搬送領域上において、吸引口の付近でホッピングしているＫトナーが空気とともに吸引口内に吸い込まれて、トナー担持ローラ１０２Ｋ上から回収される。そして、中継管、吸引ポンプ１３９Ｋ、吐出管内を順次経た後、現像装置１００Ｋの第１収容部１１３Ｋに戻される。
吸引ノズル１３７Ｋの吸引口回りにおけるトナー搬送方向下流側には、シール部材１３８Ｋを片持ち支持させており、これの自由端側をトナー担持ローラ１０２Ｋに接触させている。これにより、トナー供給スリーブ１１９Ｋの周りの空気を磁気ブラシ内のＫトナーとともに吸引してしまうといった事態が回避されている。更に、ホッピングしながらトナー供給スリーブ１０２Ｋとともに回転するＫトナーをシール部材１３８Ｋとの突き当たりによって堰き止めて、吸引口との対向位置に拘束している。
吸引ノズル１３７Ｋの先端と。トナー担持ローラ１０２Ｋの表面との間隙については、数十〜数百［μｍ］であって、且つトナー担持ローラ１０２Ｋの表面上におけるＫトナーのホッピング高さよりも小さい値、にすることが望ましい。
吸引ポンプ１３９Ｋとしては、ダイアフラムポンプ、モーノポンプなど、Ｋトナーのような粉体を吸引することができるものを採用している。
なお、中間転写ベルト、転写ドラム、中間転写ドラムなどを用いたカラ−画像形成装置、モノクロ画像形成装置などにも本発明の適用が可能である。
［第９変形例］
図２６は、第９変形例に係る画像形成装置の感光体２００と現像装置１００とを示す要部構成図である。この画像形成装置は、実施形態に係る画像形成装置と同様に、単色の画像を形成するものであり、感光体２００と現像装置１００とを１つずつ有している。
現像装置１００は、トナー収容部にトナーを収容している。トナー収容部には、トナーの他、トナー供給ローラ１３０が収容されている。トナー供給ローラ１３０におけるスポンジ等の弾性材料からなるローラ部をトナー担持ローラ１０２にソフトタッチさせながら、ローラ部表面をトナー担持ローラ１０２とは逆方向に移動させるように、トナー供給ローラ１３０を回転させている。トナー供給ローラ１３０上のトナーは、トナー担持ローラ１０２とトナー供給ローラ１３０とのソフトタッチ部で摺擦せしめられて摩擦帯電が促されながら、トナー担持ローラ１０２上に転移する。
同図では、トナー供給ローラ１３０の表面をトナー担持ローラ１０２との接触部でトナー担持ローラ１０２の表面とは逆方向に移動させる構成を示しているが、順方向に移動させてもよい。トナー供給ローラ１３０には供給バイアス電源１２４によって供給バイアスが印加されている。この供給バイアスの調整により、トナー供給ローラ１３０からトナー担持ローラ１０２へのトナー供給量を制御することが可能である。この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよい。また直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧でもよい。
本発明者らが行った実験に用いた実験装置の一部を示す断面図。 実験装置上で生じているフレア状態を示す断面図。 同実験によって得られたＶmax［Ｖ］／ｐ[μｍ]とフレア活性度との関を示す特性図。 同実験によって得られた表層の体積抵抗率とフレア活性度との関係を示す特性図。 同実験装置を示す断面図。 同実験によって得られた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特性図。 実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。 同画像形成装置の感光体と現像装置とを示す要部構成図。 同現像装置のトナー担持ローラを軸線方向の一端側から示す斜視図。 同トナー担持ローラを示す正面図。 同トナー担持ローラの並設電極に印加されるＡ相交番電圧及びＢ相交番電圧の特性を示す波形図。 同並設電極に印加される電圧の他の例を示す波形図。 同トナー担持ローラの前駆体であるローラ部材を示す正面図。 同トナー担持ローラのローラ部を示す拡大縦断面図。 同トナー担持ローラを給電部材とともに示す正面図。 第１変形例に係る画像形成装置に搭載されたトナー担持ローラの軸線方向における一端部を示す縦断面図。 同トナー担持ローラを給電部材とともに示す正面図。 第２変形例に係る画像形成装置に搭載されたトナー担持ローラの軸線方向における一端部を示す縦断面図。 同トナー担持ローラを給電部材とともに示す正面図。 第３変形例に係る画像形成装置に搭載されたトナー担持ローラの軸線方向における一端部を示す縦断面図。 同トナー担持ローラを給電部材とともに示す正面図。 第４変形例に係る画像形成装置の感光体と現像装置とを示す要部構成図。 第５変形例に係る画像形成装置を示す概略構成図。 プロセスユニットを着脱している状態の同画像形成装置を示す概略構成図。 同画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体とともに示す拡大構成図。 第６変形例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体とともに示す拡大構成図。 第７変形例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体とともに示す拡大構成図。 第８変形例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体とともに示す拡大構成図。 第９変形例に係る画像形成装置の感光体と現像装置とを示す要部構成図。
符号の説明
８７：転写ローラ（転写手段）
１００：現像装置
１０２：トナー担持ローラ
１０２ａ：Ａ相並設電極（並設電極）
１０２ｂ：Ｂ相並設電極（並設電極）
１０２ｃ：ローラ部
１０２ｄ：回転軸部材
１０２ｅ：回転軸部材
１０２ｆ：Ａ相共通電極（第１共通電極）
１０２ｇ：Ｂ相共通電極（第２共通電極）
１０２ｈ：基体
１０２ｉ：絶縁層
２００：感光体（潜像担持体）

Claims (8)

  1. 円柱状の基体と、該基体の軸線方向の両端面からそれぞれ突出して軸受けに回転可能に受けられる回転軸部材と、該基体に対してその周面方向に沿って並ぶように配設された複数の並設電極とを具備するトナー担持ローラを備え、潜像担持体に対して非接触に配設される該トナー担持ローラの該複数の並設電極における電極間の電位差で形成される電界により、該トナー担持ローラの表面上のトナーをホッピングさせながら、該トナー担持ローラの回転に伴って該トナー担持ローラと該潜像担持体との対向領域である現像領域まで搬送し、該現像領域でホッピングさせ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、
    上記トナー担持ローラとして、上記基体と上記回転軸部材とを絶縁性材料によって一体成型したものを用いた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、
    円柱状の上記基体の軸線方向における一端部に周方向の全域に渡って延在するリング状の第１共通電極と、円柱状の該基体の軸線方向における一端部に周方向の全域に渡って延在するリング状の第２共通電極とを設け、
    上記複数の並設電極の一部を該第１共通電極に接続し、
    且つ、残りの並設電極を該第２共通電極に接続したことを特徴とする現像装置。
  3. 請求項１の現像装置において、
    円柱状の上記基体の軸線方向の一端面に形成された第１共通電極と、該基体の軸線方向の他端面に形成された第２共通電極とを設け、
    上記複数の並設電極の一部を該第１共通電極に接続し、
    且つ、残りの並設電極を該第２共通電極に接続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、
    円柱状の上記基体の軸線方向における一端面から突出している上記回転軸部材の周面に形成された第１共通電極と、該基体の軸線方向における他端面から突出している上記回転軸部材の周面に形成された第２共通電極とを設け、
    上記複数の並設電極の一部を該第１共通電極に接続し、
    且つ、残りの並設電極を該第２共通電極に接続し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、
    円柱状の上記基体の軸線方向における一端面から突出している上記回転軸部材の端面に形成された第１共通電極と、該基体の軸線方向における他端面から突出している上記回転軸部材の端面に形成された第２共通電極とを設け、
    上記複数の並設電極の一部を該第１共通電極に接続し、
    且つ、残りの並設電極を該第２共通電極に接続したことを特徴とする現像装置。
  6. 請求項１乃至５の何れかの現像装置において、
    上記複数の並設電極を絶縁層で被覆したことを特徴とする現像装置。
  7. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、現像によって得られたトナー像を該潜像担持体の表面から転写体に転写する転写手段と、転写工程を経た後の潜像担持体表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置に用いられ、
    少なくとも、該潜像担持体、帯電手段及びクリーニング手段のうちの１つと、該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、
    上記現像手段として、請求項１乃至６の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
  8. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
    上記現像手段として、請求項１乃至６の何れかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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