現像装置、画像形成装置及びプロセスユニット
【課題】互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を現像剤担持体の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた現像装置において、現像剤担持体の電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる現像装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスユニットを提供する。
【解決手段】２種類の電極部材のうち最も外周面側に配置された最外周電極部材である外側電極３４ａと同じ電圧をトナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性部材（１０４、１０５及び１０９）に印加することで、外側電極３４ａと導電性部材との電位差が、２種類の電極部材のうちの最外周電極部材以外の電極部材である内側電極３３ａと導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定する。
【解決手段】２種類の電極部材のうち最も外周面側に配置された最外周電極部材である外側電極３４ａと同じ電圧をトナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性部材（１０４、１０５及び１０９）に印加することで、外側電極３４ａと導電性部材との電位差が、２種類の電極部材のうちの最外周電極部材以外の電極部材である内側電極３３ａと導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、現像剤を担持して現像領域へ搬送する現像剤担持体を有する現像装置、この現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体を有する現像装置が知られている。
例えば、現像剤担持体上の現像剤を感光体等の潜像担持体に直接接触させないで、現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して現像を行う現像装置がある。そして、この現像装置の一例としては、現像剤担持体上の一成分現像剤（トナー）をクラウド化させることによってトナーを潜像担持体上に供給する方式を採用するものがある。この方式に使用される現像剤担持体は、外周面に沿って複数種類の電極が所定のピッチで配置され、その複数種類の電極の外周面側を保護層で覆ったものである。この複数種類の電極に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加して、時間的に変化する電界を互いに近接する複数種類の電極間に形成すると、この電界により現像剤担持体上のトナーを互いに近接する複数種類の電極間で飛翔させることができる（このようにトナーが飛翔する現象を、以下「フレア」と呼ぶ。）。これにより、現像剤担持体の外周面近傍の空間でトナーがクラウド化した状況となる。
【０００３】
この方式の現像装置において、トナーが現像剤担持体の外周面に付着することなくフレアするためには、現像剤担持体の外周面において、互いに近接する複数種類の電極間に形成されるフレア用電界からトナーが受ける力Ｆ１と、トナーと現像剤担持体の外周面との間の付着力Ｆ２との大小関係が重要となってくる。Ｆ１よりＦ２の方が大きいと、トナーは現像剤担持体外周面との付着力から逃れることができず、フレアしない。Ｆ２よりＦ１の方が大きければ、トナーはフレアすることができ、このときのＦ２とＦ１との差が大きいほど、安定したフレアを実現できる。Ｆ１を大きくすればこの差を大きくできるので安定したフレアを実現できるが、Ｆ１を大きくするためには現像剤担持体の外周面上に形成されるフレア用電界を大きくすることが必要となる。
【０００４】
特許文献１には、フレア用電界を形成するための２種類の電極がローラ状の現像剤担持体における同心円上に設けられている現像装置が開示されている。この現像装置で使用する現像剤担持体は、２種類の櫛歯状の電極を、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯部分の間に入り込むように外周面に沿って配置したものである。そして、各種類の電極に上述した電圧をそれぞれ印加することにより、櫛歯部分間でトナーを飛翔させ、フレアさせることができる。
【０００５】
また、特許文献２には、フレア用電界を形成するために３種類の電極を備えたローラ状の現像剤担持体が開示されている。この現像剤担持体は、３種類の電極のうちの２種類の電極は同心円上に設けられているが、残りの１種類の電極は上記２種類の電極よりも外周面側に配置されている。この現像剤担持体を用いた現像装置でも、各種類の電極に互いに位相が異なる３相の電圧をそれぞれ印加することにより、各種電極間でトナーを飛翔させ、フレアさせることができる。
【０００６】
また、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体を有する現像装置の他の例としては、例えば、特許文献３に記載されたものが知られている。この特許文献３には、現像剤担持体上のトナーを振動させて帯電させる交番電界（帯電用電界）を形成するための２種類の電極が現像剤担持体に設けられている。この現像装置で使用される現像剤担持体は、２種類の電極間に空気を介在させることで、これらの電極間は空気による絶縁がなされている。ただし、電極間を絶縁材で覆うような処理は施されていない。
【０００７】
上記特許文献１〜３に記載された現像装置のようにローラ同心円上に複数種類の電極を備えた構成でフレア用電界や帯電用電界を大きくするためには、種類の異なる電極間に大きな電圧を印加する必要がある。この場合、種類の異なる電極間におけるリークを有効に防止することが必要となる。
従来の構成においても、電極間には樹脂等の絶縁材や空気が充填されるので、比較的小さい電圧を印加する場合には電極間の絶縁性を十分に確保することができた。しかし、より大きな電界を形成するために比較的大きな電圧を印加しようとすると、従来の構成では、電極間の絶縁性を十分に確保することが困難となる。これは次の理由による。
【０００８】
上記特許文献１に記載の構成においては、表面に櫛歯状の溝が形成された樹脂製ローラに対し、その表面に金属メッキを行い、その後にローラ表面を削ることによって２種類の櫛歯状の電極を作成する。また、この方法以外にも、ローラ同心円上に２種類の櫛歯状の電極を作成する方法としては、例えば、表面を金属メッキしたローラをエッチングによって櫛歯状に形成する方法、インクジェット方式によって導電インクを吐出して櫛歯状の電極を形成する方法なども考えられる。しかし、いずれの方法を採用する場合であっても、２種類の電極間に充填する絶縁材を櫛歯状の電極が作成されたローラ表面にコーティングすることにより電極間の絶縁性を得ることになる。この場合、２種類の電極間には、ローラの樹脂表面とコーティングされた絶縁材との界面が形成される。そのため、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると、電極間の絶縁性を十分に確保することが困難である。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載された構成においては、３種類の電極のうち２種類の電極が同心円上に設けられている。この２種類の電極の形成方法も上記特許文献１の場合と同様であり、したがってこの界面を通じたリークが生じやすい。よって、この２種類の電極間の絶縁性については、上記特許文献１に記載の構成と同様の理由で、絶縁性を十分に確保することが困難である。なお、３種類の電極のうちの２種類の電極と残りの１種類の電極との間には絶縁層が設けられているため、これらの間では界面を通じたリークが生じることはない。しかし、２種類の電極間でリークが生じてしまえば、この２種類の電極と残りの１種類の電極との間でリークが生じなくても、適正なフレア電界が形成することはできない。
【００１０】
また、上記特許文献３に記載の構成においては、２種類の電極間に空気を介在させることで絶縁を行っており、２種類の電極間を絶縁材で覆うような処理が施されていないため、２種類の電極間の空気で絶縁すべき領域にトナーが充満された場合にはトナーを介してリークが発生してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本出願人は、電極間の絶縁性を十分に確保することが出来る現像装置として、特願２００８−３１７９２０号（以下、「先願」という）に記載の現像装置を提案している。
この先願に記載の現像装置は、同時期に互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を、現像剤担持体の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させている。このような現像装置では、現像剤担持体上に設けられる全種類の電極部材間が絶縁層で分断されるため、各電極部材間をつなぐような界面が存在したり、各電極部材間にトナーが介在したりするようなことがない。よって、現像剤担持体上に設けられる電極部材間で界面やトナーを通じたリークが生じることを防止できる。
【００１２】
しかしながら、上記先願に記載の現像装置では、比較的大きな電圧を印加しても現像剤担持体内でリークが生じることを防止することができるが、現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材が現像剤担持体の表面に接触する構成の場合、現像剤担持体の最も外周面側にある電極部材と現像剤規制部材との間でリークが発生するおそれがあった。また、現像剤担持体の最も外周面側にある電極部材との間でリークが発生するおそれがあるのは、現像剤規制部材に限るものではない。現像剤担持体の表面に現像剤を供給する現像剤供給部材や現像領域を通過した現像剤を除電する除電部材など、導電性材料からなり、現像剤担持体の表面に接触する部材であれば、現像剤担持体の最も外周面側にある電極部材との間でリークが発生するおそれがある。
【００１３】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を現像剤担持体の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた現像装置において、現像剤担持体の電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる現像装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面に担持された現像剤を潜像担持体との対向部である現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、種類の異なる電極部材の間に電界を形成し、この電界によって該現像剤担持体の外周面上で現像剤を飛翔させる電界形成手段とを備え、上記現像領域で上記現像剤担持体の外周面上で飛翔する現像剤を用いて上記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、上記現像剤担持体は、上記複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた構成であり、該複数種類の電極部材のうち最も外周面側に配置された最外周電極部材と該現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との電位差が、該複数種類の電極部材のうちの最外周電極部材以外の電極部材と該導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定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、請求項１の現像装置において、上記導電性部材に上記最外周電極部材に印加される電圧と同じ位相の電圧を印加す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または２の現像装置において、上記最外周電極部材に印加される電圧と同じ電位の電圧を上記導電性部材に印加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１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材であ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、上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上に現像剤を供給する現像剤供給部材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１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上の現像剤を除電する現像剤除電部材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、潜像担持体上に形成された静電潜像に対して現像手段によって現像剤を供給することにより該静電潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段とを、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構成したプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１５】
互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を現像剤担持体の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた現像装置では、最外周電極部材以外の電極部材と最外周電極部材との間に絶縁層を介在させているため、最外周電極部材以外の電極部材と導電性部材との間には絶縁層が存在し、リークが発生することを防止できる。よって、最外周電極部材と導電性部材との間でリークが発生することを抑制することができれば、現像剤担持体の電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、最外周電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との電位差が、最外周電極部材以外の電極部材と導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定しているため、最外周電極部材と導電性部材との間でリークが発生することを抑制することができ、現像剤担持体の電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との間でリークが発生することを抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るプリンタの要部を示す概略断面図。
【図２】上記プリンタが備える４つのプロセスカートリッジのうちの一つの拡大断面図。
【図３】上記プロセスカートリッジが備える現像装置の軸線方向に沿った断面図。
【図４】同現像装置のトナー担持ローラの電極配置を説明するためにトナー担持ローラを回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図。
【図５】同トナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図。
【図６】同トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置であるプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、プリンタ１００の要部の概略断面図である。図１に示すようにプリンタ１００は、４つのプロセスカートリッジ１、複数の張架ローラに張架されて図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト７、露光手段である露光装置６、及び、定着装置１２等を備えている。
図２は、４つのプロセスカートリッジ１のうちの一つの拡大断面図である。
【００１９】
各プロセスカートリッジ１は、ドラム状の感光体２、帯電部材３、現像装置４、及び、感光体クリーニング部材５を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ１は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、プリンタ１００本体に対して着脱可能となっている。
感光体２は、図中の矢印で示すように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を帯電する。
プロセスカートリッジ１は、帯電手段である帯電部材３として、感光体２の表面に接触するローラ状の部材を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いても良い。
【００２０】
露光装置６は、感光体２の表面に対して画像情報に基づいて露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ１００が備える露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
感光体クリーニング部材５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行なう。
【００２１】
４つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのトナー像を感光体２上に形成する。４つのプロセスカートリッジ１は、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
各感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には一次転写ローラ８が配置されており、一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの一つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。
【００２２】
４つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、張架ローラの一つである二次転写対向ローラ９ａに対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に二次転写ローラ９が配置され、中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成することにより、図１中の矢印Ｂ方向に搬送される転写材である転写紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７の表面上に形成されたフルカラー画像が転写紙Ｐに転写される。
二次転写ニップに対して転写紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧によって転写紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された転写紙Ｐはプリンタ１００の装置外に出力される。
一方、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。
【００２３】
次に、図２及び図３を用いて、プロセスカートリッジ１が備える現像装置４について説明する。
図３は、現像装置４において、鉛直方向に略直線状に配置された、搬送するトナー搬送部材１０６、トナー撹拌部材１０８及びトナー供給ローラ１０５の回転軸近傍の断面説明図である。
現像装置４は、現像剤であるトナーを収容するトナー収容室１０１と、トナー収容室１０１の下方に設けられたトナー供給室１０２とから構成され、トナー収容室１０１とトナー供給室１０２とを仕切るように仕切り部材１１０が設けられている。
仕切り部材１１０には、図３に示すように、複数の開口部が設けられている。仕切り部材１１０の複数の開口部は、トナー収容室１０１内のトナーをトナー供給室１０２へ供給する供給口１１１と、トナー供給室１０２内のトナーをトナー収容室１０１に戻す返送口１０７とが設けられている。
【００２４】
トナー供給室１０２の下部には、現像剤担持体であるトナー担持ローラ１０３が設けられている。また、トナー供給室１０２には、トナー担持ローラ１０３の表面にトナーを供給する現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１０５がトナー担持ローラ１０３の表面に当接して設けられている。さらに、トナー供給室１０２には、トナー供給ローラ１０５によってトナー担持ローラ１０３の表面上に供給され、感光体２とトナー担持ローラ１０３との対向部に向かうトナーの層厚を規制するトナー層規制部材１０４がトナー担持ローラ１０３の表面に当接して設けられている。
トナー担持ローラ１０３は、感光体２に対して非接触で配置されており、図示しない高圧電源から所定のバイアスが印加される。
【００２５】
トナー収容室１０１内にはトナー収容室１０１内のトナーを感光体２の回転軸に平行な方向（図２中の紙面に直行する方向）に搬送するトナー搬送部材１０６が設けられている。
また、トナー収容室１０１に収容するトナーは、重合法で作成したものを用い、平均粒径が６．５［μｍ］で、円形度が０．９８、安息角３３［°］、外添剤としてチタン酸ストロンチュームを含有しているトナーである。本発明を適用したプリンタ１００に用いるトナーとしては、これに限るものではない。
【００２６】
トナー収容室１０１内に設けられたトナー搬送部材１０６は、図３に示すように搬送スクリュ形状１０６ａと搬送板形状１０６ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー搬送部材１０６は、搬送スクリュ形状１０６ａの回転動作によりトナー収容室１０１内のトナーをトナー搬送部材１０６の回転軸に平行な略水平方向（図３中の矢印Ｃ方向）に搬送できる構成となっている。現像装置４では、トナー搬送部材１０６の回転軸に平行な方向にトナーを搬送する搬送スクリュ形状１０６ａを備えた構成であるが、現像剤搬送部材としてはこれに限ったものでなく、搬送ベルトやコイル状の回転体等の搬送機能を有するものを用いることができる。さらにこれらの搬送機能を有するものと、羽根のような板部材や針金を曲げて構成したパドルのようなもの等のほぐし機能を有するものを組み合わせたものでも良い。
また、本実施形態の現像装置４では、トナー収容室１０１からトナー供給ローラ１０５に向けて、トナーをトナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略鉛直下方にトナーを搬送する構成となっている。トナーの搬送方向としては、トナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略水平方向に搬送する構成としてもよい。
【００２７】
仕切り部材１１０の鉛直下方のトナー供給室１０２内にはトナー撹拌部材１０８が配置されている。
トナー撹拌部材１０８は、図３に示すように撹拌スクリュ形状１０８ａと撹拌板形状１０８ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー撹拌部材１０８は、撹拌スクリュ形状１０８ａの回転動作によりトナー供給室１０２内のトナーをトナー撹拌部材１０８の回転軸に平行な略水平方向（図３中の矢印ＤまたはＥ方向）に搬送できる構成となっている。
【００２８】
図３に示すように、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａは、軸方向について供給口１１１を挟んで外側に向かう方向（図３中の矢印Ｄ方向）にトナーを搬送するように螺旋状の羽部が設けられている。さらに、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａは、軸方向について２つの返送口１０７よりも外側と内側とは螺旋状の羽部が逆巻きになっている。このため、供給口１１１からトナー供給室１０２に供給されたトナーはトナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａの回転によって軸方向外側（矢印Ｄ方向）に搬送され、返送口１０７よりも外側に到達したトナーは羽部が逆巻きの撹拌スクリュ形状１０８ａによって返送口１０７に向かって搬送される。
返送口１０７を挟んで軸方向の外側と内側とでは、撹拌スクリュ形状１０８ａによるトナーの搬送方向が逆であり、返送口１０７に向かうようにトナーに搬送力を付与するため、返送口１０７の下方ではトナーが軸方向両側から集められ、山状に押し上げられる。これにより、トナー収容室１０１から供給口１１１または返送口１０７を通過してトナー供給室１０２に供給されたトナーが過剰である場合は、返送口１０７で山状に押し上げられたトナーがトナー供給室１０２から返送口１０７を通ってトナー収容室１０１に戻される。
また、トナー攪拌部材１０８は、トナー供給室１０２にあるトナーを攪拌し、さらに下部にあるトナー担持ローラ１０３、トナー供給ローラ１０５へトナーを供給する役割を持つ。
【００２９】
トナー供給ローラ１０５の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、トナー供給室１０２内に供給されたトナーを効率よく付着させて取り込むと共に、トナー担持ローラ１０３との当接部での圧力集中によるトナーの劣化を防止している。
なお、この発泡材料は１０３〜１０１４［Ω］の電気抵抗値に設定される。
トナー供給ローラ１０５には、供給バイアスが印加され、トナー担持ローラ１０３との当接部で予備帯電されたトナーをトナー担持ローラ１０３に押し付ける作用を補助する。トナー供給ローラ１０５は図２中の矢印で示すように図２中の反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーをトナー担持ローラ１０３の表面に塗布するように供給する。
【００３０】
トナー供給ローラ１０５が当接する位置からトナー担持ローラ１０３の表面移動方向下流側のトナー担持ローラ１０３の表面に接触するように、現像剤規制部材であるトナー層規制部材１０４が配置されている。トナー供給ローラ１０５からトナー担持ローラ１０３の表面に供給されたトナーは、トナー担持ローラ１０３の回転によってトナー層規制部材１０４が接触する位置に搬送される。
トナー層規制部材１０４としては、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用いることができ、その自由端側をトナー担持ローラ１０３の表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させたもので、トナー担持ローラ１０３上のトナーに対してその押圧力下を通過させることで、トナー層を薄層化すると共に、摩擦帯電によってトナーに電荷を付与する。
また、トナー層規制部材１０４には、トナーの摩擦帯電を補助する為に、バイアスが印加される。
【００３１】
感光体２はトナー担持ローラ１０３と非接触であり、図２中の時計回りの方向に回転している。このため、トナー担持ローラ１０３と感光体２とが対向する現像領域においては、トナー担持ローラ１０３の表面移動方向と感光体２の表面移動方向とが同方向となる。
トナー担持ローラ１０３上の薄層化されたトナー層は、トナー担持ローラ１０３の回転によって現像領域へ搬送され、トナー担持ローラ１０３に印加されたバイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体２の表面に移動して感光体２の表面上の静電潜像が現像される。
【００３２】
現像領域で現像に用いられず、トナー担持ローラ１０３上に残されたトナーが再びトナー供給室１０２内へと戻る箇所には、現像剤除電部材である除電シール１０９がトナー担持ローラ１０３に当接して設けられ、トナーが現像装置４の外部に漏れ出ないように封止される。除電シール１０９には、除電能力を補助するためバイアスが印加される。
【００３３】
次に、本実施形態でのトナー担持ローラ１０３上のトナーを感光体２に現像する方法についてを詳しく説明する。
トナー供給位置でトナー担持ローラ１０３の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ１０３の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０３の回転に伴って、トナー供給位置から現像領域に向けて搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ１０３と感光体２上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体２の表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ１０３の回転によってさらに搬送され、繰り返し利用される。
【００３４】
次に、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３の具体的構成について説明する。
図４は、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３の電極配置を説明するためにトナー担持ローラ１０３を回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。なお、説明の都合上、表層３６や絶縁層３５は図示していない。
図５は、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極３３ａと、最外周側に位置していて内側電極３３ａへ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される最外周電極部材としての櫛歯状の外側電極３４ａとを備えている。また、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層３５が設けられている。また、外側電極３４ａの外周面側を覆う保護層としての表層３６も設けられている。すなわち、本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、内周側から順に、内側電極３３ａ、絶縁層３５、外側電極３４ａ、表層３６の４層構造となっている。
【００３５】
内側電極３３ａは、トナー担持ローラ１０３の基体としても機能しており、ＳＵＳやアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラである。このほか、内側電極３３ａの構成としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる樹脂ローラの表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものが挙げられる。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。
【００３６】
内側電極３３ａの外周面側は絶縁層３５に覆われている。本実施形態において、この絶縁層３５は、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。また、本実施形態において、絶縁層３５の厚みは、３［μｍ］以上５０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さくなると、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなり、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。一方、５０［μｍ］よりも大きくなると、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界が表層３６よりも外側に形成されにくくなり、表層３６の外側に強いフレア用電界（外部電界）を形成することが困難となる。本実施形態では、メラミン樹脂からなる絶縁層３５の厚みを２０［μｍ］としている。絶縁層３５はスプレー法やディップ法等によって内側電極３３ａ上に均一な膜厚で形成することができる。
【００３７】
絶縁層３５の上には外側電極３４ａが形成される。本実施形態において、この外側電極３４ａは、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極３４ａの形成方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、絶縁層３５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層３５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法も考えられる。
【００３８】
外側電極３４ａ及び絶縁層３５の外周面側は、表層３６により覆われている。トナーは、表層３６上でホッピングを繰り返す際、この表層３６との接触摩擦によって帯電する。トナーに正規帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）を与えるため、本実施形態では、表層３６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。本実施形態ではポリカーボネートを採用している。また、表層３６は、外側電極３４ａを保護する役割も持ち合わせているので、表層３６の膜厚としては、３［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さいと、経時使用による膜削れ等で外側電極３４ａが露出してしまうおそれがある。一方、４０［μｍ］よりも大きいと、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界が表層３６よりも外側に形成されにくくなり、表層３６の外側に強いフレア用電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表層の膜厚は２０［μｍ］としている。表層３６は、絶縁層３５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。
【００３９】
本実施形態では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３３ａの外側電極３４ａとは対向していない部分（外側電極３４ａの櫛歯間に位置する内側電極３３ａの部分）と外側電極３４ａの櫛歯部分との間で作られる電界が、表層３６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ１０３上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ１０３上のトナーは、内側電極３３ａに絶縁層３５を介して対向した表層部分と、これに隣接する外側電極３４ａに対向した表層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００４０】
トナーを安定してクラウド化させるためには、相応する大きさのフレア用電界を形成することが重要となるが、このような大きなフレア用電界を形成するためには内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に大きな電位差を形成する必要がある。しかし、このような大きな電位差を安定して形成するためには、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁し、リークを防止することが重要である。従来のように、フレア用電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した場合、その櫛歯状電極の形成品質が悪いと、２種類の電極間の絶縁性が著しく低下し、リークが起きやすい。具体的には、例えば、エッチングで電極形成する場合には除去すべき金属膜の一部が残存していたり、インクジェット法やスクリーン印刷法で電極形成する場合には電極間に導電ペーストが付着してしまったりする事態が起こり得る。このような事態が生じると、２種類の電極間でリークが起きやすいなり、適正なフレア用電界を形成することができなくなる。また、従来構成においては、ローラの樹脂表面上に櫛歯状電極を高い品質で形成したとしても、２種類の櫛歯状電極を形成した後にその外周面側を絶縁材で覆うことにより電極間に絶縁材を充填して電極間の絶縁性を得るため、電極間にはローラの樹脂表面と絶縁材との界面が形成され、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると電極間の絶縁性が著しく低下する。
【００４１】
本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、内側電極３３ａの上に絶縁層３５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極３４ａを形成した構成であるため、これらの電極間にリークの原因となり得るような界面は存在しない。また、トナー担持ローラ１０３の製造段階において、リークの原因となり得る導電材が電極間に介在する可能性も非常に少なくできる。したがって、本実施形態によれば、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
【００４２】
また、本実施形態において、外側電極３４ａの電極幅（各櫛歯部分の幅）は、１０［μｍ］以上１２０［μｍ］以下であるのが好ましい。１０［μｍ］よりも小さいと、細すぎて電極が途中で断線してしまうおそれがある。一方、１２０［μｍ］より大きいと、外側電極３４ａの被給電部３４ｂからの距離が遠い箇所の電圧が低くなり、その箇所でトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。本実施形態の被給電部３４ｂは、図４に示すように、トナー担持ローラ１０３の外周面上における軸方向両端に設けられている。よって、本実施形態では、外側電極３４ａの電極幅が１２０［μｍ］より大きいと、トナー担持ローラ１０３の軸方向中央部におけるフレア用電界が軸方向両端部のフレア用電界よりも相対的に低くなり、軸方向中央部に担持されているトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。
【００４３】
また、本実施形態では、外側電極３４ａの電極ピッチ（櫛歯部分間の距離）は、電極幅と同じか広いのが好ましい。電極幅よりも小さいと、内側電極３３ａからの電気力線の多くが表層３６の外側に出る前に外側電極３４ａへ収束してしまい、表層３６の外側に形成されるフレア用電界が弱くなってしまうからである。一方、電極ピッチが大きいと、電極間中央のフレア用電界が弱くなってしまう。本実施形態において、電極ピッチは、電極幅以上であって電極幅の５倍以下の範囲内であるのが好ましい。
本実施形態では、電極幅及び電極ピッチをいずれも８０［μｍ］に設定している。
【００４４】
また、本実施形態では、外側電極３４ａの電極ピッチを、トナー担持ローラ１０３の周方向にわたって一定となるように設定されている。電極ピッチを一定とすることで、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られるフレア用電界がトナー担持ローラ１０３上の周方向にわたってほぼ均一となる。よって、現像位置で周方向に均一なトナーのホッピングを実現することが可能となり、均一な現像が可能となる。
【００４５】
次に、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ１０３上の内側電極３３ａ及び外側電極３４ａには、それぞれ第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂから第一電圧である内側電圧及び第二電圧である外側電圧が印加される。第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂが印加する内側電圧及び外側電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波で三角波でもよい。また、本実施形態では、フレア用電極を形成するための電極が内側電極３３ａ及び外側電極３４ａの２相構成であり、各電極（３３ａ，３４ａ）には互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。
【００４６】
図６は、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａにそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
本実施形態において、各電圧は矩形波であり、内側電極３３ａと外側電極３４ａにそれぞれ印加される内側電圧と外側電圧は、互いに位相がπだけズレた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間には、常にＶｐｐだけの電位差が生じる。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界のうち表層３６の外側に形成されるフレア用電界によって表層３６上をトナーがホッピングする。本実施形態において、Ｖｐｐは１００［Ｖ］以上２０００［Ｖ］以下の範囲内であるのが好ましい。Ｖｐｐが１００［Ｖ］より小さいと、十分なフレア用電界を表層３６上に形成できず、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。一方、Ｖｐｐが２０００［Ｖ］より大きいと、経時使用により電極間でリークが発生する可能性が高くなる。本実施形態では、Ｖｐｐを５００［Ｖ］に設定している。
また、本実施形態において、内側電圧と外側電圧の中心値Ｖ０は、画像部電位（静電潜像部分の電位）と非画像部電位（地肌部分の電位）との間に設定され、現像条件によって適宜変動する。
【００４７】
本実施形態において、内側電圧と外側電圧の周波数ｆは、０．１［ｋＨｚ］以上１０［ｋＨｚ］以下であるのが好ましい。０．１［ｋＨｚ］より小さいと、トナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなるおそれがある。一方、１０［ｋＨｚ］より大きいと、トナーの移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。本実施形態では、周波数ｆを５００［Ｈｚ］に設定している。
【００４８】
図４に示すように現像装置４は、第一パルス電源２５Ａがトナー担持ローラ１０３の担持ローラ回転軸３３ｂに電圧を印加する構成である。この担持ローラ回転軸３３ｂは、内側電極３３ａへの給電部として機能している。また、第二パルス電源２５Ｂは、不図示の導電性ローラに接続されており、この導電性ローラがトナー担持ローラ１０３の外周面上における軸方向両端に設けられた被給電部３４ｂに接触し、外側電極３４ａに対して電圧を印加する。
【００４９】
次に、本実施形態の現像装置４の特徴部について説明する。
現像装置４は、図２に示すように、トナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性部材である、トナー供給ローラ１０５、トナー層規制部材１０４及び除電シール１０９に対して、第二パルス電源２５Ｂから外側電極３４ａと同じ電圧が印加されている。
内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を備えるトナー担持ローラ１０３では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。しかし、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に比較的大きな電圧を印加すると、外側電極３４ａとトナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材との間の電位差が大きくなり、リークが発生するおそれがある。
これに対して、本実施形態の現像装置４では、トナー供給ローラ１０５、トナー層規制部材１０４及び除電シール１０９に対して、外側電極３４ａと同じ電圧が印加されている。このため、外側電極３４ａとトナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材との間の電位差が無く、リークの発生を防止することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に対して、外側電極３４ａと同じ電圧を印加している。これらの導電性部材に印加する電圧としては、外側電極３４ａと同じ電圧に限るものではなく、外側電極３４ａとの電位差を抑制することが出来る電圧であればよい。ここで、外側電極３４ａに印加される電圧は矩形波であり、その電位は経時で変化する。このため、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に印加する電圧が一定であると、経時で変化する外側電極３４ａに印加される電圧との電位差が大きくなったときにリークが生じるおそれがある。よって、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に印加する電圧が外側電極３４ａに印加する電圧とは異なる電圧であっても、外側電極３４ａに印加する電圧と同じ位相で変位し、電位差が一定に保たれる構成とすることが望ましい。
また、本実施形態の現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材として、トナー供給ローラ１０５、トナー層規制部材１０４及び除電シール１０９に対して、外側電極３４ａと同じ電圧を印加している。外側電極３４ａと同じ電圧を印加する構成として、これら３つの部材、すべてに外側電極３４ａと同じ電圧を印加する構成に限るものではない。また、外側電極３４ａとの電位差を低減する電圧を印加する部材としては、これら３つの部材に限るものではなく、トナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性材料からなる部材であれば、外側電極３４ａとの電位差を低減する電圧を印加することが望ましい。
【００５１】
〔実験１〕
実験１として、トナー層規制部材１０４に外側電極３４ａと同じ電圧を印加した構成（実施例１）と、トナー層規制部材１０４に内側電極３３ａと同じ電圧を印加した構成（比較例１）とで、リークの発生と現像性を比較する実験を行った。なお、実施例１及び比較例１の何れの場合も、トナー供給ローラ１０５と除電シール１０９とには外側電極３４ａと同じ電圧を印加した。
実験１では、内側電極３３ａと外側電極３４ａに印加する電圧の大きさを変化させ、図６を用いて説明したピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値をＡからＥ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ）まで順番に大きくしていった。そして、各電圧における、トナー層規制部材１０４と電極部材との間のリークの有無を確認し、現像性（ベタ濃度）を測定した。
実験１の結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１では、トナー層規制部材１０４にリーク電流が測定された場合にリークの項目を「×」と評価し、現像性の項目は、ベタ濃度がＩＤ＝１．４以下の場合を「×」とした。
表１に示すように、比較例１では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域では、トナー層規制部材１０４と電極部材との間にリークが発生してしまうことがわかる。また、逆にトナー層規制部材１０４と電極部材との間ブレードにリークが発生しないＶｐｐ＝Ａ〜Ｂの領域では現像性が満たされないことがわかる。
一方、実施例１では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域でも、トナー層規制部材１０４と電極部材との間ブレードにリークが発生しない。
【００５４】
このように、本実施形態の現像装置４では、トナー層規制部材１０４との間で絶縁する層（表層３６）が薄い電極部材の外側電極３４ａとトナー層規制部材１０４との間で電位差が無いため、リークが発生しない。また、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じるが、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａとの間には表層３６及び絶縁層３５が存在し、絶縁する層が厚くなっている。このため、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じていても、リークの発生を防止することができる。そして、絶縁層３５によって比較的大きな電圧を印加しても外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間ではリークが発生しないため、トナーをホッピングさせるために十分な電位差をかけることができる。これにより、トナー担持ローラ１０３上のトナーが感光体２の静電潜像に対して十分に供給されるため、静電潜像の現像性が向上する。よって、十分なベタ濃度を確保でき、トナー層規制部材１０４と電極部材との間でリークが発生することなく、良好な画像形成を行うことが出来る。また、本実施形態の現像装置４では、トナー層規制部材１０４に印加するバイアスを外側電極３４ａと同電位に設定できるため、第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとは別に新たな電源を設ける必要が無く、低コストも実現できる。
【００５５】
〔実験２〕
実験２として、トナー供給ローラ１０５に外側電極３４ａと同じ電圧を印加した構成（実施例２）と、トナー供給ローラ１０５に内側電極３３ａと同じ電圧を印加した構成（比較例２）とで、リークの発生と現像性を比較する実験を行った。なお、実施例２及び比較例２の何れの場合も、トナー層規制部材１０４と除電シール１０９とには外側電極３４ａと同じ電圧を印加した。
実験２でも実験１と同様に、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値をＡからＥ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ）まで順番に大きくしていった。そして、各電圧における、トナー供給ローラ１０５と電極部材との間のリークの有無を確認し、現像性（ベタ濃度）を測定した。
実験２の結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
【００５７】
表２では、トナー供給ローラ１０５にリーク電流が測定された場合にリークの項目を「×」と評価し、現像性の項目は、ベタ濃度がＩＤ＝１．４以下の場合を「×」とした。
表２に示すように、比較例２では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域では、トナー供給ローラ１０５と電極部材との間にリークが発生してしまうことがわかる。また、逆にトナー供給ローラ１０５と電極部材との間ブレードにリークが発生しないＶｐｐ＝Ａ〜Ｃの領域では現像性が満たされないことがわかる。
一方、実施例２では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域でも、トナー供給ローラ１０５と電極部材との間ブレードにリークが発生しない。
【００５８】
このように、本実施形態の現像装置４では、トナー供給ローラ１０５との間で絶縁する層（表層３６）が薄い電極部材の外側電極３４ａとトナー供給ローラ１０５との間で電位差が無いため、リークが発生しない。また、トナー供給ローラ１０５と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じるが、トナー供給ローラ１０５と内側電極３３ａとの間には表層３６及び絶縁層３５が存在し、絶縁する層が厚くなっている。このため、トナー供給ローラ１０５と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じていても、リークの発生を防止することができる。そして、絶縁層３５によって比較的大きな電圧を印加しても外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間ではリークが発生しないため、トナーをホッピングさせるために十分な電位差をかけることができる。これにより、トナー担持ローラ１０３上のトナーが感光体２の静電潜像に対して十分に供給されるため、静電潜像の現像性が向上する。よって、十分なベタ濃度を確保でき、トナー供給ローラ１０５と電極部材との間でリークが発生することなく、良好な画像形成を行うことが出来る。本実施形態の現像装置４では、トナー供給ローラ１０５に印加するバイアスを外側電極３４ａと同電位に設定できるため、第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとは別に新たな電源を設ける必要が無く、低コストも実現できる。
【００５９】
〔実験３〕
実験３として、除電シール１０９に外側電極３４ａと同じ電圧を印加した構成（実施例３）と、除電シール１０９に内側電極３３ａと同じ電圧を印加した構成（比較例３）とで、リークの発生と現像性を比較する実験を行った。なお、実施例３及び比較例３の何れの場合も、トナー層規制部材１０４とトナー供給ローラ１０５とには外側電極３４ａと同じ電圧を印加した。
実験３でも実験１と同様に、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値をＡからＥ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ）まで順番に大きくしていった。そして、各電圧における、除電シール１０９と電極部材との間のリークの有無を確認し、現像性（ベタ濃度）を測定した。
実験３の結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表３では、除電シール１０９にリーク電流が測定された場合にリークの項目を「×」と評価し、現像性の項目は、ベタ濃度がＩＤ＝１．４以下の場合を「×」とした。
表３に示すように、比較例３では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域では、除電シール１０９と電極部材との間にリークが発生してしまうことがわかる。また、逆に除電シール１０９と電極部材との間ブレードにリークが発生しないＶｐｐ＝Ａ〜Ｃの領域では現像性が満たされないことがわかる。
一方、実施例３では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域でも、除電シール１０９と電極部材との間ブレードにリークが発生しない。
【００６２】
このように、本実施形態の現像装置４では、除電シール１０９との間で絶縁する層（表層３６）が薄い電極部材の外側電極３４ａと除電シール１０９との間で電位差が無いため、リークが発生しない。また、除電シール１０９と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じるが、除電シール１０９と内側電極３３ａとの間には表層３６及び絶縁層３５が存在し、絶縁する層が厚くなっている。このため、除電シール１０９と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じていても、リークの発生を防止することができる。そして、絶縁層３５によって比較的大きな電圧を印加しても外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間ではリークが発生しないため、トナーをホッピングさせるために十分な電位差をかけることができる。これにより、トナー担持ローラ１０３上のトナーが感光体２の静電潜像に対して十分に供給されるため、静電潜像の現像性が向上する。よって、十分なベタ濃度を確保でき、除電シール１０９と電極部材との間でリークが発生することなく、良好な画像形成を行うことが出来る。また、本実施形態の現像装置４では、除電シール１０９に印加するバイアスを外側電極３４ａと同電位に設定できるため、第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとは別に新たな電源を設ける必要が無く、低コストも実現できる。
【００６３】
以上、本実施形態の現像装置４は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材として内側電極３３ａ及び外側電極３４ａを備え、外周面に担持された現像剤であるトナーを潜像担持体である感光体２との対向部である現像領域へ搬送するための現像剤担持体であるトナー担持ローラ１０３と、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに対して互いに異なる電圧を印加することにより、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に電界を形成し、この電界によってトナー担持ローラ１０３の外周面上でトナーを飛翔させる電界形成手段を構成する第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとを備え、現像領域でトナー担持ローラ１０３の外周面上で飛翔するトナーを用いて感光体２上の静電潜像に現像する現像装置である。この現像装置４が備えるトナー担持ローラ１０３は、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａを外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を介在させた構成である。そして、２種類の電極部材のうち最も外周面側に配置された最外周電極部材である外側電極３４ａと同じ電圧をトナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性部材（１０４、１０５及び１０９）に印加することで、外側電極３４ａと導電性部材との電位差が、２種類の電極部材のうちの最外周電極部材以外の電極部材である内側電極３３ａと導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定している。
本実施形態の現像装置４では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとをトナー担持ローラ１０３の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を介在させている。このため、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を介在させているため、内側電極３３ａとトナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性部材との間には絶縁層３５が存在し、リークが発生することを防止できる。よって、外側電極３４ａと導電性部材との間でリークが発生することを抑制することができれば、トナー担持ローラ１０３の電極部材と導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる。
そして、現像装置４では、外側電極３４ａと導電性部材との電位差が、内側電極３３ａと導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定しているため、外側電極３４ａと導電性部材との間でリークが発生することを抑制することができる。よって、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３の電極部材と導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる。比較的大きな電圧を印加しても、トナー担持ローラ１０３の電極部材と導電性部材との間、及び、外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間で、リークが発生することを抑制できるため、トナーをホッピングさせるために十分な電位差をかけることができ、トナー層規制部材１０４と電極部材との間でリークが発生することなく、感光体２の静電潜像の現像性を向上することが出来る。
【００６４】
また、現像装置４のように、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に外側電極３４ａに印加される電圧と同じ位相の電圧を印加することにより、導電性部材と外側電極３４ａとの電位差を一定に保つことができる。よって、外側電極３４ａに印加される電圧が経時で変化したとしても、導電性部材に印加される電圧との電位差が一時的に大きくなることがなくリークの発生を防止することができる。
【００６５】
また、現像装置４のように、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に対して第二パルス電源２５Ｂから外側電極３４ａと同じ電圧を印加することで、外側電極３４ａと導電性部材との間に電位差が無くなり、リークが生じることを防止できる。また、導電性部材に印加するバイアスを外側電極３４ａと同電位に設定できるため、第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとは別に新たな電源を設ける必要が無く、低コストも実現できる。
【００６６】
また、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材として、トナー担持ローラ１０３の外周面に接触し、その外周面上のトナーの層厚を規制する現像剤規制部材であるトナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの電位差が、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａとの電位差よりも小さくなるように設定している。このため、トナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの間でリークが発生することを抑制することができる。よって、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３の電極部材とトナー層規制部材１０４との間でリークが発生することを抑制できる。
【００６７】
また、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材として、トナー担持ローラ１０３の外周面に接触し、その外周面上にトナーを供給する現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１０５と外側電極３４ａとの電位差が、トナー供給ローラ１０５と内側電極３３ａとの電位差よりも小さくなるように設定している。このため、トナー供給ローラ１０５と外側電極３４ａとの間でリークが発生することを抑制することができる。よって、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３の電極部材とトナー供給ローラ１０５との間でリークが発生することを抑制できる。
【００６８】
また、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材として、トナー担持ローラ１０３の外周面に接触し、その外周面上のトナーを除電する現像剤除電部材である除電シール１０９と外側電極３４ａとの電位差が、除電シール１０９と内側電極３３ａとの電位差よりも小さくなるように設定している。このため、除電シール１０９と外側電極３４ａとの間でリークが発生することを抑制することができる。よって、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３の電極部材と除電シール１０９との間でリークが発生することを抑制できる。
【００６９】
また、本実施形態のプリンタ１００は、潜像担持体である感光体２上に形成された潜像に対して現像手段によって現像剤であるトナーを供給することにより静電潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材である転写紙Ｐ上に転移させて、転写紙Ｐ上に画像を形成する画像形成装置である。そして、プリンタ１００は現像手段として、上述した現像装置４用いるため、トナー層規制部材１０４と電極部材との間でリークが発生することなく、感光体２の静電潜像の現像性を向上することが出来るため、良好な画像形成を行うことが出来る。
【符号の説明】
【００７０】
１ プロセスカートリッジ
２ 感光体
３ 帯電部材
４ 現像装置
５ 感光体クリーニング部材
６ 露光装置
７ 中間転写ベルト
８ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
９ａ 二次転写対向ローラ
１１ 転写ベルトクリーニング装置
１２ 定着装置
２５Ａ 第一パルス電源
２５Ｂ 第二パルス電源
３３ａ 内側電極
３３ｂ 担持ローラ回転軸
３４ａ 外側電極
３４ｂ 被給電部
３５ 絶縁層
３６ 表層
１００ プリンタ
１０１ トナー収容室
１０２ トナー供給室
１０３ トナー担持ローラ
１０４ トナー層規制部材
１０５ トナー供給ローラ
１０６ トナー搬送部材
１０６ａ 搬送スクリュ形状
１０６ｂ 搬送板形状
１０７ 返送口
１０８ トナー撹拌部材
１０８ａ 撹拌スクリュ形状
１０８ｂ 撹拌板形状
１０９ 除電シール
１１０ 仕切り部材
１１１ 供給口
Ｐ 転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６５９９号公報
【特許文献３】特公平１−３１６１１号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、現像剤を担持して現像領域へ搬送する現像剤担持体を有する現像装置、この現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体を有する現像装置が知られている。
例えば、現像剤担持体上の現像剤を感光体等の潜像担持体に直接接触させないで、現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して現像を行う現像装置がある。そして、この現像装置の一例としては、現像剤担持体上の一成分現像剤（トナー）をクラウド化させることによってトナーを潜像担持体上に供給する方式を採用するものがある。この方式に使用される現像剤担持体は、外周面に沿って複数種類の電極が所定のピッチで配置され、その複数種類の電極の外周面側を保護層で覆ったものである。この複数種類の電極に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加して、時間的に変化する電界を互いに近接する複数種類の電極間に形成すると、この電界により現像剤担持体上のトナーを互いに近接する複数種類の電極間で飛翔させることができる（このようにトナーが飛翔する現象を、以下「フレア」と呼ぶ。）。これにより、現像剤担持体の外周面近傍の空間でトナーがクラウド化した状況となる。
【０００３】
この方式の現像装置において、トナーが現像剤担持体の外周面に付着することなくフレアするためには、現像剤担持体の外周面において、互いに近接する複数種類の電極間に形成されるフレア用電界からトナーが受ける力Ｆ１と、トナーと現像剤担持体の外周面との間の付着力Ｆ２との大小関係が重要となってくる。Ｆ１よりＦ２の方が大きいと、トナーは現像剤担持体外周面との付着力から逃れることができず、フレアしない。Ｆ２よりＦ１の方が大きければ、トナーはフレアすることができ、このときのＦ２とＦ１との差が大きいほど、安定したフレアを実現できる。Ｆ１を大きくすればこの差を大きくできるので安定したフレアを実現できるが、Ｆ１を大きくするためには現像剤担持体の外周面上に形成されるフレア用電界を大きくすることが必要となる。
【０００４】
特許文献１には、フレア用電界を形成するための２種類の電極がローラ状の現像剤担持体における同心円上に設けられている現像装置が開示されている。この現像装置で使用する現像剤担持体は、２種類の櫛歯状の電極を、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯部分の間に入り込むように外周面に沿って配置したものである。そして、各種類の電極に上述した電圧をそれぞれ印加することにより、櫛歯部分間でトナーを飛翔させ、フレアさせることができる。
【０００５】
また、特許文献２には、フレア用電界を形成するために３種類の電極を備えたローラ状の現像剤担持体が開示されている。この現像剤担持体は、３種類の電極のうちの２種類の電極は同心円上に設けられているが、残りの１種類の電極は上記２種類の電極よりも外周面側に配置されている。この現像剤担持体を用いた現像装置でも、各種類の電極に互いに位相が異なる３相の電圧をそれぞれ印加することにより、各種電極間でトナーを飛翔させ、フレアさせることができる。
【０００６】
また、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体を有する現像装置の他の例としては、例えば、特許文献３に記載されたものが知られている。この特許文献３には、現像剤担持体上のトナーを振動させて帯電させる交番電界（帯電用電界）を形成するための２種類の電極が現像剤担持体に設けられている。この現像装置で使用される現像剤担持体は、２種類の電極間に空気を介在させることで、これらの電極間は空気による絶縁がなされている。ただし、電極間を絶縁材で覆うような処理は施されていない。
【０００７】
上記特許文献１〜３に記載された現像装置のようにローラ同心円上に複数種類の電極を備えた構成でフレア用電界や帯電用電界を大きくするためには、種類の異なる電極間に大きな電圧を印加する必要がある。この場合、種類の異なる電極間におけるリークを有効に防止することが必要となる。
従来の構成においても、電極間には樹脂等の絶縁材や空気が充填されるので、比較的小さい電圧を印加する場合には電極間の絶縁性を十分に確保することができた。しかし、より大きな電界を形成するために比較的大きな電圧を印加しようとすると、従来の構成では、電極間の絶縁性を十分に確保することが困難となる。これは次の理由による。
【０００８】
上記特許文献１に記載の構成においては、表面に櫛歯状の溝が形成された樹脂製ローラに対し、その表面に金属メッキを行い、その後にローラ表面を削ることによって２種類の櫛歯状の電極を作成する。また、この方法以外にも、ローラ同心円上に２種類の櫛歯状の電極を作成する方法としては、例えば、表面を金属メッキしたローラをエッチングによって櫛歯状に形成する方法、インクジェット方式によって導電インクを吐出して櫛歯状の電極を形成する方法なども考えられる。しかし、いずれの方法を採用する場合であっても、２種類の電極間に充填する絶縁材を櫛歯状の電極が作成されたローラ表面にコーティングすることにより電極間の絶縁性を得ることになる。この場合、２種類の電極間には、ローラの樹脂表面とコーティングされた絶縁材との界面が形成される。そのため、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると、電極間の絶縁性を十分に確保することが困難である。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載された構成においては、３種類の電極のうち２種類の電極が同心円上に設けられている。この２種類の電極の形成方法も上記特許文献１の場合と同様であり、したがってこの界面を通じたリークが生じやすい。よって、この２種類の電極間の絶縁性については、上記特許文献１に記載の構成と同様の理由で、絶縁性を十分に確保することが困難である。なお、３種類の電極のうちの２種類の電極と残りの１種類の電極との間には絶縁層が設けられているため、これらの間では界面を通じたリークが生じることはない。しかし、２種類の電極間でリークが生じてしまえば、この２種類の電極と残りの１種類の電極との間でリークが生じなくても、適正なフレア電界が形成することはできない。
【００１０】
また、上記特許文献３に記載の構成においては、２種類の電極間に空気を介在させることで絶縁を行っており、２種類の電極間を絶縁材で覆うような処理が施されていないため、２種類の電極間の空気で絶縁すべき領域にトナーが充満された場合にはトナーを介してリークが発生してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本出願人は、電極間の絶縁性を十分に確保することが出来る現像装置として、特願２００８−３１７９２０号（以下、「先願」という）に記載の現像装置を提案している。
この先願に記載の現像装置は、同時期に互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を、現像剤担持体の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させている。このような現像装置では、現像剤担持体上に設けられる全種類の電極部材間が絶縁層で分断されるため、各電極部材間をつなぐような界面が存在したり、各電極部材間にトナーが介在したりするようなことがない。よって、現像剤担持体上に設けられる電極部材間で界面やトナーを通じたリークが生じることを防止できる。
【００１２】
しかしながら、上記先願に記載の現像装置では、比較的大きな電圧を印加しても現像剤担持体内でリークが生じることを防止することができるが、現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材が現像剤担持体の表面に接触する構成の場合、現像剤担持体の最も外周面側にある電極部材と現像剤規制部材との間でリークが発生するおそれがあった。また、現像剤担持体の最も外周面側にある電極部材との間でリークが発生するおそれがあるのは、現像剤規制部材に限るものではない。現像剤担持体の表面に現像剤を供給する現像剤供給部材や現像領域を通過した現像剤を除電する除電部材など、導電性材料からなり、現像剤担持体の表面に接触する部材であれば、現像剤担持体の最も外周面側にある電極部材との間でリークが発生するおそれがある。
【００１３】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を現像剤担持体の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた現像装置において、現像剤担持体の電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる現像装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面に担持された現像剤を潜像担持体との対向部である現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、種類の異なる電極部材の間に電界を形成し、この電界によって該現像剤担持体の外周面上で現像剤を飛翔させる電界形成手段とを備え、上記現像領域で上記現像剤担持体の外周面上で飛翔する現像剤を用いて上記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、上記現像剤担持体は、上記複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた構成であり、該複数種類の電極部材のうち最も外周面側に配置された最外周電極部材と該現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との電位差が、該複数種類の電極部材のうちの最外周電極部材以外の電極部材と該導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定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、請求項１の現像装置において、上記導電性部材に上記最外周電極部材に印加される電圧と同じ位相の電圧を印加す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または２の現像装置において、上記最外周電極部材に印加される電圧と同じ電位の電圧を上記導電性部材に印加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１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材であ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、上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上に現像剤を供給する現像剤供給部材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１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上の現像剤を除電する現像剤除電部材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、潜像担持体上に形成された静電潜像に対して現像手段によって現像剤を供給することにより該静電潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段とを、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構成したプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１５】
互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を現像剤担持体の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた現像装置では、最外周電極部材以外の電極部材と最外周電極部材との間に絶縁層を介在させているため、最外周電極部材以外の電極部材と導電性部材との間には絶縁層が存在し、リークが発生することを防止できる。よって、最外周電極部材と導電性部材との間でリークが発生することを抑制することができれば、現像剤担持体の電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、最外周電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との電位差が、最外周電極部材以外の電極部材と導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定しているため、最外周電極部材と導電性部材との間でリークが発生することを抑制することができ、現像剤担持体の電極部材と現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との間でリークが発生することを抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るプリンタの要部を示す概略断面図。
【図２】上記プリンタが備える４つのプロセスカートリッジのうちの一つの拡大断面図。
【図３】上記プロセスカートリッジが備える現像装置の軸線方向に沿った断面図。
【図４】同現像装置のトナー担持ローラの電極配置を説明するためにトナー担持ローラを回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図。
【図５】同トナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図。
【図６】同トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置であるプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、プリンタ１００の要部の概略断面図である。図１に示すようにプリンタ１００は、４つのプロセスカートリッジ１、複数の張架ローラに張架されて図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト７、露光手段である露光装置６、及び、定着装置１２等を備えている。
図２は、４つのプロセスカートリッジ１のうちの一つの拡大断面図である。
【００１９】
各プロセスカートリッジ１は、ドラム状の感光体２、帯電部材３、現像装置４、及び、感光体クリーニング部材５を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ１は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、プリンタ１００本体に対して着脱可能となっている。
感光体２は、図中の矢印で示すように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を帯電する。
プロセスカートリッジ１は、帯電手段である帯電部材３として、感光体２の表面に接触するローラ状の部材を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いても良い。
【００２０】
露光装置６は、感光体２の表面に対して画像情報に基づいて露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ１００が備える露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
感光体クリーニング部材５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行なう。
【００２１】
４つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのトナー像を感光体２上に形成する。４つのプロセスカートリッジ１は、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
各感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には一次転写ローラ８が配置されており、一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの一つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。
【００２２】
４つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、張架ローラの一つである二次転写対向ローラ９ａに対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に二次転写ローラ９が配置され、中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成することにより、図１中の矢印Ｂ方向に搬送される転写材である転写紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７の表面上に形成されたフルカラー画像が転写紙Ｐに転写される。
二次転写ニップに対して転写紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した転写紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧によって転写紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された転写紙Ｐはプリンタ１００の装置外に出力される。
一方、二次転写ニップで転写紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。
【００２３】
次に、図２及び図３を用いて、プロセスカートリッジ１が備える現像装置４について説明する。
図３は、現像装置４において、鉛直方向に略直線状に配置された、搬送するトナー搬送部材１０６、トナー撹拌部材１０８及びトナー供給ローラ１０５の回転軸近傍の断面説明図である。
現像装置４は、現像剤であるトナーを収容するトナー収容室１０１と、トナー収容室１０１の下方に設けられたトナー供給室１０２とから構成され、トナー収容室１０１とトナー供給室１０２とを仕切るように仕切り部材１１０が設けられている。
仕切り部材１１０には、図３に示すように、複数の開口部が設けられている。仕切り部材１１０の複数の開口部は、トナー収容室１０１内のトナーをトナー供給室１０２へ供給する供給口１１１と、トナー供給室１０２内のトナーをトナー収容室１０１に戻す返送口１０７とが設けられている。
【００２４】
トナー供給室１０２の下部には、現像剤担持体であるトナー担持ローラ１０３が設けられている。また、トナー供給室１０２には、トナー担持ローラ１０３の表面にトナーを供給する現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１０５がトナー担持ローラ１０３の表面に当接して設けられている。さらに、トナー供給室１０２には、トナー供給ローラ１０５によってトナー担持ローラ１０３の表面上に供給され、感光体２とトナー担持ローラ１０３との対向部に向かうトナーの層厚を規制するトナー層規制部材１０４がトナー担持ローラ１０３の表面に当接して設けられている。
トナー担持ローラ１０３は、感光体２に対して非接触で配置されており、図示しない高圧電源から所定のバイアスが印加される。
【００２５】
トナー収容室１０１内にはトナー収容室１０１内のトナーを感光体２の回転軸に平行な方向（図２中の紙面に直行する方向）に搬送するトナー搬送部材１０６が設けられている。
また、トナー収容室１０１に収容するトナーは、重合法で作成したものを用い、平均粒径が６．５［μｍ］で、円形度が０．９８、安息角３３［°］、外添剤としてチタン酸ストロンチュームを含有しているトナーである。本発明を適用したプリンタ１００に用いるトナーとしては、これに限るものではない。
【００２６】
トナー収容室１０１内に設けられたトナー搬送部材１０６は、図３に示すように搬送スクリュ形状１０６ａと搬送板形状１０６ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー搬送部材１０６は、搬送スクリュ形状１０６ａの回転動作によりトナー収容室１０１内のトナーをトナー搬送部材１０６の回転軸に平行な略水平方向（図３中の矢印Ｃ方向）に搬送できる構成となっている。現像装置４では、トナー搬送部材１０６の回転軸に平行な方向にトナーを搬送する搬送スクリュ形状１０６ａを備えた構成であるが、現像剤搬送部材としてはこれに限ったものでなく、搬送ベルトやコイル状の回転体等の搬送機能を有するものを用いることができる。さらにこれらの搬送機能を有するものと、羽根のような板部材や針金を曲げて構成したパドルのようなもの等のほぐし機能を有するものを組み合わせたものでも良い。
また、本実施形態の現像装置４では、トナー収容室１０１からトナー供給ローラ１０５に向けて、トナーをトナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略鉛直下方にトナーを搬送する構成となっている。トナーの搬送方向としては、トナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略水平方向に搬送する構成としてもよい。
【００２７】
仕切り部材１１０の鉛直下方のトナー供給室１０２内にはトナー撹拌部材１０８が配置されている。
トナー撹拌部材１０８は、図３に示すように撹拌スクリュ形状１０８ａと撹拌板形状１０８ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー撹拌部材１０８は、撹拌スクリュ形状１０８ａの回転動作によりトナー供給室１０２内のトナーをトナー撹拌部材１０８の回転軸に平行な略水平方向（図３中の矢印ＤまたはＥ方向）に搬送できる構成となっている。
【００２８】
図３に示すように、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａは、軸方向について供給口１１１を挟んで外側に向かう方向（図３中の矢印Ｄ方向）にトナーを搬送するように螺旋状の羽部が設けられている。さらに、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａは、軸方向について２つの返送口１０７よりも外側と内側とは螺旋状の羽部が逆巻きになっている。このため、供給口１１１からトナー供給室１０２に供給されたトナーはトナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュ形状１０８ａの回転によって軸方向外側（矢印Ｄ方向）に搬送され、返送口１０７よりも外側に到達したトナーは羽部が逆巻きの撹拌スクリュ形状１０８ａによって返送口１０７に向かって搬送される。
返送口１０７を挟んで軸方向の外側と内側とでは、撹拌スクリュ形状１０８ａによるトナーの搬送方向が逆であり、返送口１０７に向かうようにトナーに搬送力を付与するため、返送口１０７の下方ではトナーが軸方向両側から集められ、山状に押し上げられる。これにより、トナー収容室１０１から供給口１１１または返送口１０７を通過してトナー供給室１０２に供給されたトナーが過剰である場合は、返送口１０７で山状に押し上げられたトナーがトナー供給室１０２から返送口１０７を通ってトナー収容室１０１に戻される。
また、トナー攪拌部材１０８は、トナー供給室１０２にあるトナーを攪拌し、さらに下部にあるトナー担持ローラ１０３、トナー供給ローラ１０５へトナーを供給する役割を持つ。
【００２９】
トナー供給ローラ１０５の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、トナー供給室１０２内に供給されたトナーを効率よく付着させて取り込むと共に、トナー担持ローラ１０３との当接部での圧力集中によるトナーの劣化を防止している。
なお、この発泡材料は１０３〜１０１４［Ω］の電気抵抗値に設定される。
トナー供給ローラ１０５には、供給バイアスが印加され、トナー担持ローラ１０３との当接部で予備帯電されたトナーをトナー担持ローラ１０３に押し付ける作用を補助する。トナー供給ローラ１０５は図２中の矢印で示すように図２中の反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーをトナー担持ローラ１０３の表面に塗布するように供給する。
【００３０】
トナー供給ローラ１０５が当接する位置からトナー担持ローラ１０３の表面移動方向下流側のトナー担持ローラ１０３の表面に接触するように、現像剤規制部材であるトナー層規制部材１０４が配置されている。トナー供給ローラ１０５からトナー担持ローラ１０３の表面に供給されたトナーは、トナー担持ローラ１０３の回転によってトナー層規制部材１０４が接触する位置に搬送される。
トナー層規制部材１０４としては、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用いることができ、その自由端側をトナー担持ローラ１０３の表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させたもので、トナー担持ローラ１０３上のトナーに対してその押圧力下を通過させることで、トナー層を薄層化すると共に、摩擦帯電によってトナーに電荷を付与する。
また、トナー層規制部材１０４には、トナーの摩擦帯電を補助する為に、バイアスが印加される。
【００３１】
感光体２はトナー担持ローラ１０３と非接触であり、図２中の時計回りの方向に回転している。このため、トナー担持ローラ１０３と感光体２とが対向する現像領域においては、トナー担持ローラ１０３の表面移動方向と感光体２の表面移動方向とが同方向となる。
トナー担持ローラ１０３上の薄層化されたトナー層は、トナー担持ローラ１０３の回転によって現像領域へ搬送され、トナー担持ローラ１０３に印加されたバイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体２の表面に移動して感光体２の表面上の静電潜像が現像される。
【００３２】
現像領域で現像に用いられず、トナー担持ローラ１０３上に残されたトナーが再びトナー供給室１０２内へと戻る箇所には、現像剤除電部材である除電シール１０９がトナー担持ローラ１０３に当接して設けられ、トナーが現像装置４の外部に漏れ出ないように封止される。除電シール１０９には、除電能力を補助するためバイアスが印加される。
【００３３】
次に、本実施形態でのトナー担持ローラ１０３上のトナーを感光体２に現像する方法についてを詳しく説明する。
トナー供給位置でトナー担持ローラ１０３の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ１０３の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０３の回転に伴って、トナー供給位置から現像領域に向けて搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ１０３と感光体２上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体２の表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ１０３の回転によってさらに搬送され、繰り返し利用される。
【００３４】
次に、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３の具体的構成について説明する。
図４は、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３の電極配置を説明するためにトナー担持ローラ１０３を回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。なお、説明の都合上、表層３６や絶縁層３５は図示していない。
図５は、本実施形態におけるトナー担持ローラ１０３を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極３３ａと、最外周側に位置していて内側電極３３ａへ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される最外周電極部材としての櫛歯状の外側電極３４ａとを備えている。また、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層３５が設けられている。また、外側電極３４ａの外周面側を覆う保護層としての表層３６も設けられている。すなわち、本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、内周側から順に、内側電極３３ａ、絶縁層３５、外側電極３４ａ、表層３６の４層構造となっている。
【００３５】
内側電極３３ａは、トナー担持ローラ１０３の基体としても機能しており、ＳＵＳやアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラである。このほか、内側電極３３ａの構成としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる樹脂ローラの表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものが挙げられる。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。
【００３６】
内側電極３３ａの外周面側は絶縁層３５に覆われている。本実施形態において、この絶縁層３５は、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。また、本実施形態において、絶縁層３５の厚みは、３［μｍ］以上５０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さくなると、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなり、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。一方、５０［μｍ］よりも大きくなると、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界が表層３６よりも外側に形成されにくくなり、表層３６の外側に強いフレア用電界（外部電界）を形成することが困難となる。本実施形態では、メラミン樹脂からなる絶縁層３５の厚みを２０［μｍ］としている。絶縁層３５はスプレー法やディップ法等によって内側電極３３ａ上に均一な膜厚で形成することができる。
【００３７】
絶縁層３５の上には外側電極３４ａが形成される。本実施形態において、この外側電極３４ａは、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極３４ａの形成方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、絶縁層３５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層３５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法も考えられる。
【００３８】
外側電極３４ａ及び絶縁層３５の外周面側は、表層３６により覆われている。トナーは、表層３６上でホッピングを繰り返す際、この表層３６との接触摩擦によって帯電する。トナーに正規帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）を与えるため、本実施形態では、表層３６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。本実施形態ではポリカーボネートを採用している。また、表層３６は、外側電極３４ａを保護する役割も持ち合わせているので、表層３６の膜厚としては、３［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さいと、経時使用による膜削れ等で外側電極３４ａが露出してしまうおそれがある。一方、４０［μｍ］よりも大きいと、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界が表層３６よりも外側に形成されにくくなり、表層３６の外側に強いフレア用電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表層の膜厚は２０［μｍ］としている。表層３６は、絶縁層３５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。
【００３９】
本実施形態では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３３ａの外側電極３４ａとは対向していない部分（外側電極３４ａの櫛歯間に位置する内側電極３３ａの部分）と外側電極３４ａの櫛歯部分との間で作られる電界が、表層３６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ１０３上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ１０３上のトナーは、内側電極３３ａに絶縁層３５を介して対向した表層部分と、これに隣接する外側電極３４ａに対向した表層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００４０】
トナーを安定してクラウド化させるためには、相応する大きさのフレア用電界を形成することが重要となるが、このような大きなフレア用電界を形成するためには内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に大きな電位差を形成する必要がある。しかし、このような大きな電位差を安定して形成するためには、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁し、リークを防止することが重要である。従来のように、フレア用電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した場合、その櫛歯状電極の形成品質が悪いと、２種類の電極間の絶縁性が著しく低下し、リークが起きやすい。具体的には、例えば、エッチングで電極形成する場合には除去すべき金属膜の一部が残存していたり、インクジェット法やスクリーン印刷法で電極形成する場合には電極間に導電ペーストが付着してしまったりする事態が起こり得る。このような事態が生じると、２種類の電極間でリークが起きやすいなり、適正なフレア用電界を形成することができなくなる。また、従来構成においては、ローラの樹脂表面上に櫛歯状電極を高い品質で形成したとしても、２種類の櫛歯状電極を形成した後にその外周面側を絶縁材で覆うことにより電極間に絶縁材を充填して電極間の絶縁性を得るため、電極間にはローラの樹脂表面と絶縁材との界面が形成され、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると電極間の絶縁性が著しく低下する。
【００４１】
本実施形態のトナー担持ローラ１０３は、内側電極３３ａの上に絶縁層３５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極３４ａを形成した構成であるため、これらの電極間にリークの原因となり得るような界面は存在しない。また、トナー担持ローラ１０３の製造段階において、リークの原因となり得る導電材が電極間に介在する可能性も非常に少なくできる。したがって、本実施形態によれば、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
【００４２】
また、本実施形態において、外側電極３４ａの電極幅（各櫛歯部分の幅）は、１０［μｍ］以上１２０［μｍ］以下であるのが好ましい。１０［μｍ］よりも小さいと、細すぎて電極が途中で断線してしまうおそれがある。一方、１２０［μｍ］より大きいと、外側電極３４ａの被給電部３４ｂからの距離が遠い箇所の電圧が低くなり、その箇所でトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。本実施形態の被給電部３４ｂは、図４に示すように、トナー担持ローラ１０３の外周面上における軸方向両端に設けられている。よって、本実施形態では、外側電極３４ａの電極幅が１２０［μｍ］より大きいと、トナー担持ローラ１０３の軸方向中央部におけるフレア用電界が軸方向両端部のフレア用電界よりも相対的に低くなり、軸方向中央部に担持されているトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。
【００４３】
また、本実施形態では、外側電極３４ａの電極ピッチ（櫛歯部分間の距離）は、電極幅と同じか広いのが好ましい。電極幅よりも小さいと、内側電極３３ａからの電気力線の多くが表層３６の外側に出る前に外側電極３４ａへ収束してしまい、表層３６の外側に形成されるフレア用電界が弱くなってしまうからである。一方、電極ピッチが大きいと、電極間中央のフレア用電界が弱くなってしまう。本実施形態において、電極ピッチは、電極幅以上であって電極幅の５倍以下の範囲内であるのが好ましい。
本実施形態では、電極幅及び電極ピッチをいずれも８０［μｍ］に設定している。
【００４４】
また、本実施形態では、外側電極３４ａの電極ピッチを、トナー担持ローラ１０３の周方向にわたって一定となるように設定されている。電極ピッチを一定とすることで、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間で作られるフレア用電界がトナー担持ローラ１０３上の周方向にわたってほぼ均一となる。よって、現像位置で周方向に均一なトナーのホッピングを実現することが可能となり、均一な現像が可能となる。
【００４５】
次に、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ１０３上の内側電極３３ａ及び外側電極３４ａには、それぞれ第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂから第一電圧である内側電圧及び第二電圧である外側電圧が印加される。第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂが印加する内側電圧及び外側電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波で三角波でもよい。また、本実施形態では、フレア用電極を形成するための電極が内側電極３３ａ及び外側電極３４ａの２相構成であり、各電極（３３ａ，３４ａ）には互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。
【００４６】
図６は、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａにそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
本実施形態において、各電圧は矩形波であり、内側電極３３ａと外側電極３４ａにそれぞれ印加される内側電圧と外側電圧は、互いに位相がπだけズレた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間には、常にＶｐｐだけの電位差が生じる。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界のうち表層３６の外側に形成されるフレア用電界によって表層３６上をトナーがホッピングする。本実施形態において、Ｖｐｐは１００［Ｖ］以上２０００［Ｖ］以下の範囲内であるのが好ましい。Ｖｐｐが１００［Ｖ］より小さいと、十分なフレア用電界を表層３６上に形成できず、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。一方、Ｖｐｐが２０００［Ｖ］より大きいと、経時使用により電極間でリークが発生する可能性が高くなる。本実施形態では、Ｖｐｐを５００［Ｖ］に設定している。
また、本実施形態において、内側電圧と外側電圧の中心値Ｖ０は、画像部電位（静電潜像部分の電位）と非画像部電位（地肌部分の電位）との間に設定され、現像条件によって適宜変動する。
【００４７】
本実施形態において、内側電圧と外側電圧の周波数ｆは、０．１［ｋＨｚ］以上１０［ｋＨｚ］以下であるのが好ましい。０．１［ｋＨｚ］より小さいと、トナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなるおそれがある。一方、１０［ｋＨｚ］より大きいと、トナーの移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。本実施形態では、周波数ｆを５００［Ｈｚ］に設定している。
【００４８】
図４に示すように現像装置４は、第一パルス電源２５Ａがトナー担持ローラ１０３の担持ローラ回転軸３３ｂに電圧を印加する構成である。この担持ローラ回転軸３３ｂは、内側電極３３ａへの給電部として機能している。また、第二パルス電源２５Ｂは、不図示の導電性ローラに接続されており、この導電性ローラがトナー担持ローラ１０３の外周面上における軸方向両端に設けられた被給電部３４ｂに接触し、外側電極３４ａに対して電圧を印加する。
【００４９】
次に、本実施形態の現像装置４の特徴部について説明する。
現像装置４は、図２に示すように、トナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性部材である、トナー供給ローラ１０５、トナー層規制部材１０４及び除電シール１０９に対して、第二パルス電源２５Ｂから外側電極３４ａと同じ電圧が印加されている。
内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を備えるトナー担持ローラ１０３では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。しかし、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に比較的大きな電圧を印加すると、外側電極３４ａとトナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材との間の電位差が大きくなり、リークが発生するおそれがある。
これに対して、本実施形態の現像装置４では、トナー供給ローラ１０５、トナー層規制部材１０４及び除電シール１０９に対して、外側電極３４ａと同じ電圧が印加されている。このため、外側電極３４ａとトナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材との間の電位差が無く、リークの発生を防止することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に対して、外側電極３４ａと同じ電圧を印加している。これらの導電性部材に印加する電圧としては、外側電極３４ａと同じ電圧に限るものではなく、外側電極３４ａとの電位差を抑制することが出来る電圧であればよい。ここで、外側電極３４ａに印加される電圧は矩形波であり、その電位は経時で変化する。このため、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に印加する電圧が一定であると、経時で変化する外側電極３４ａに印加される電圧との電位差が大きくなったときにリークが生じるおそれがある。よって、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に印加する電圧が外側電極３４ａに印加する電圧とは異なる電圧であっても、外側電極３４ａに印加する電圧と同じ位相で変位し、電位差が一定に保たれる構成とすることが望ましい。
また、本実施形態の現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材として、トナー供給ローラ１０５、トナー層規制部材１０４及び除電シール１０９に対して、外側電極３４ａと同じ電圧を印加している。外側電極３４ａと同じ電圧を印加する構成として、これら３つの部材、すべてに外側電極３４ａと同じ電圧を印加する構成に限るものではない。また、外側電極３４ａとの電位差を低減する電圧を印加する部材としては、これら３つの部材に限るものではなく、トナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性材料からなる部材であれば、外側電極３４ａとの電位差を低減する電圧を印加することが望ましい。
【００５１】
〔実験１〕
実験１として、トナー層規制部材１０４に外側電極３４ａと同じ電圧を印加した構成（実施例１）と、トナー層規制部材１０４に内側電極３３ａと同じ電圧を印加した構成（比較例１）とで、リークの発生と現像性を比較する実験を行った。なお、実施例１及び比較例１の何れの場合も、トナー供給ローラ１０５と除電シール１０９とには外側電極３４ａと同じ電圧を印加した。
実験１では、内側電極３３ａと外側電極３４ａに印加する電圧の大きさを変化させ、図６を用いて説明したピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値をＡからＥ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ）まで順番に大きくしていった。そして、各電圧における、トナー層規制部材１０４と電極部材との間のリークの有無を確認し、現像性（ベタ濃度）を測定した。
実験１の結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
表１では、トナー層規制部材１０４にリーク電流が測定された場合にリークの項目を「×」と評価し、現像性の項目は、ベタ濃度がＩＤ＝１．４以下の場合を「×」とした。
表１に示すように、比較例１では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域では、トナー層規制部材１０４と電極部材との間にリークが発生してしまうことがわかる。また、逆にトナー層規制部材１０４と電極部材との間ブレードにリークが発生しないＶｐｐ＝Ａ〜Ｂの領域では現像性が満たされないことがわかる。
一方、実施例１では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域でも、トナー層規制部材１０４と電極部材との間ブレードにリークが発生しない。
【００５４】
このように、本実施形態の現像装置４では、トナー層規制部材１０４との間で絶縁する層（表層３６）が薄い電極部材の外側電極３４ａとトナー層規制部材１０４との間で電位差が無いため、リークが発生しない。また、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じるが、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａとの間には表層３６及び絶縁層３５が存在し、絶縁する層が厚くなっている。このため、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じていても、リークの発生を防止することができる。そして、絶縁層３５によって比較的大きな電圧を印加しても外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間ではリークが発生しないため、トナーをホッピングさせるために十分な電位差をかけることができる。これにより、トナー担持ローラ１０３上のトナーが感光体２の静電潜像に対して十分に供給されるため、静電潜像の現像性が向上する。よって、十分なベタ濃度を確保でき、トナー層規制部材１０４と電極部材との間でリークが発生することなく、良好な画像形成を行うことが出来る。また、本実施形態の現像装置４では、トナー層規制部材１０４に印加するバイアスを外側電極３４ａと同電位に設定できるため、第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとは別に新たな電源を設ける必要が無く、低コストも実現できる。
【００５５】
〔実験２〕
実験２として、トナー供給ローラ１０５に外側電極３４ａと同じ電圧を印加した構成（実施例２）と、トナー供給ローラ１０５に内側電極３３ａと同じ電圧を印加した構成（比較例２）とで、リークの発生と現像性を比較する実験を行った。なお、実施例２及び比較例２の何れの場合も、トナー層規制部材１０４と除電シール１０９とには外側電極３４ａと同じ電圧を印加した。
実験２でも実験１と同様に、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値をＡからＥ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ）まで順番に大きくしていった。そして、各電圧における、トナー供給ローラ１０５と電極部材との間のリークの有無を確認し、現像性（ベタ濃度）を測定した。
実験２の結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
【００５７】
表２では、トナー供給ローラ１０５にリーク電流が測定された場合にリークの項目を「×」と評価し、現像性の項目は、ベタ濃度がＩＤ＝１．４以下の場合を「×」とした。
表２に示すように、比較例２では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域では、トナー供給ローラ１０５と電極部材との間にリークが発生してしまうことがわかる。また、逆にトナー供給ローラ１０５と電極部材との間ブレードにリークが発生しないＶｐｐ＝Ａ〜Ｃの領域では現像性が満たされないことがわかる。
一方、実施例２では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域でも、トナー供給ローラ１０５と電極部材との間ブレードにリークが発生しない。
【００５８】
このように、本実施形態の現像装置４では、トナー供給ローラ１０５との間で絶縁する層（表層３６）が薄い電極部材の外側電極３４ａとトナー供給ローラ１０５との間で電位差が無いため、リークが発生しない。また、トナー供給ローラ１０５と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じるが、トナー供給ローラ１０５と内側電極３３ａとの間には表層３６及び絶縁層３５が存在し、絶縁する層が厚くなっている。このため、トナー供給ローラ１０５と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じていても、リークの発生を防止することができる。そして、絶縁層３５によって比較的大きな電圧を印加しても外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間ではリークが発生しないため、トナーをホッピングさせるために十分な電位差をかけることができる。これにより、トナー担持ローラ１０３上のトナーが感光体２の静電潜像に対して十分に供給されるため、静電潜像の現像性が向上する。よって、十分なベタ濃度を確保でき、トナー供給ローラ１０５と電極部材との間でリークが発生することなく、良好な画像形成を行うことが出来る。本実施形態の現像装置４では、トナー供給ローラ１０５に印加するバイアスを外側電極３４ａと同電位に設定できるため、第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとは別に新たな電源を設ける必要が無く、低コストも実現できる。
【００５９】
〔実験３〕
実験３として、除電シール１０９に外側電極３４ａと同じ電圧を印加した構成（実施例３）と、除電シール１０９に内側電極３３ａと同じ電圧を印加した構成（比較例３）とで、リークの発生と現像性を比較する実験を行った。なお、実施例３及び比較例３の何れの場合も、トナー層規制部材１０４とトナー供給ローラ１０５とには外側電極３４ａと同じ電圧を印加した。
実験３でも実験１と同様に、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐの値をＡからＥ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ）まで順番に大きくしていった。そして、各電圧における、除電シール１０９と電極部材との間のリークの有無を確認し、現像性（ベタ濃度）を測定した。
実験３の結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表３では、除電シール１０９にリーク電流が測定された場合にリークの項目を「×」と評価し、現像性の項目は、ベタ濃度がＩＤ＝１．４以下の場合を「×」とした。
表３に示すように、比較例３では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域では、除電シール１０９と電極部材との間にリークが発生してしまうことがわかる。また、逆に除電シール１０９と電極部材との間ブレードにリークが発生しないＶｐｐ＝Ａ〜Ｃの領域では現像性が満たされないことがわかる。
一方、実施例３では、現像性が満たされるＶｐｐ＝Ｄ〜Ｅの領域でも、除電シール１０９と電極部材との間ブレードにリークが発生しない。
【００６２】
このように、本実施形態の現像装置４では、除電シール１０９との間で絶縁する層（表層３６）が薄い電極部材の外側電極３４ａと除電シール１０９との間で電位差が無いため、リークが発生しない。また、除電シール１０９と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じるが、除電シール１０９と内側電極３３ａとの間には表層３６及び絶縁層３５が存在し、絶縁する層が厚くなっている。このため、除電シール１０９と内側電極３３ａとの間では大きな電位差が生じていても、リークの発生を防止することができる。そして、絶縁層３５によって比較的大きな電圧を印加しても外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間ではリークが発生しないため、トナーをホッピングさせるために十分な電位差をかけることができる。これにより、トナー担持ローラ１０３上のトナーが感光体２の静電潜像に対して十分に供給されるため、静電潜像の現像性が向上する。よって、十分なベタ濃度を確保でき、除電シール１０９と電極部材との間でリークが発生することなく、良好な画像形成を行うことが出来る。また、本実施形態の現像装置４では、除電シール１０９に印加するバイアスを外側電極３４ａと同電位に設定できるため、第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとは別に新たな電源を設ける必要が無く、低コストも実現できる。
【００６３】
以上、本実施形態の現像装置４は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材として内側電極３３ａ及び外側電極３４ａを備え、外周面に担持された現像剤であるトナーを潜像担持体である感光体２との対向部である現像領域へ搬送するための現像剤担持体であるトナー担持ローラ１０３と、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａに対して互いに異なる電圧を印加することにより、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に電界を形成し、この電界によってトナー担持ローラ１０３の外周面上でトナーを飛翔させる電界形成手段を構成する第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとを備え、現像領域でトナー担持ローラ１０３の外周面上で飛翔するトナーを用いて感光体２上の静電潜像に現像する現像装置である。この現像装置４が備えるトナー担持ローラ１０３は、内側電極３３ａ及び外側電極３４ａを外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を介在させた構成である。そして、２種類の電極部材のうち最も外周面側に配置された最外周電極部材である外側電極３４ａと同じ電圧をトナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性部材（１０４、１０５及び１０９）に印加することで、外側電極３４ａと導電性部材との電位差が、２種類の電極部材のうちの最外周電極部材以外の電極部材である内側電極３３ａと導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定している。
本実施形態の現像装置４では、内側電極３３ａと外側電極３４ａとをトナー担持ローラ１０３の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を介在させている。このため、内側電極３３ａと外側電極３４ａとの間に絶縁層３５を介在させているため、内側電極３３ａとトナー担持ローラ１０３の表面に接触する導電性部材との間には絶縁層３５が存在し、リークが発生することを防止できる。よって、外側電極３４ａと導電性部材との間でリークが発生することを抑制することができれば、トナー担持ローラ１０３の電極部材と導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる。
そして、現像装置４では、外側電極３４ａと導電性部材との電位差が、内側電極３３ａと導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定しているため、外側電極３４ａと導電性部材との間でリークが発生することを抑制することができる。よって、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３の電極部材と導電性部材との間でリークが発生することを抑制できる。比較的大きな電圧を印加しても、トナー担持ローラ１０３の電極部材と導電性部材との間、及び、外側電極３４ａと内側電極３３ａとの間で、リークが発生することを抑制できるため、トナーをホッピングさせるために十分な電位差をかけることができ、トナー層規制部材１０４と電極部材との間でリークが発生することなく、感光体２の静電潜像の現像性を向上することが出来る。
【００６４】
また、現像装置４のように、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に外側電極３４ａに印加される電圧と同じ位相の電圧を印加することにより、導電性部材と外側電極３４ａとの電位差を一定に保つことができる。よって、外側電極３４ａに印加される電圧が経時で変化したとしても、導電性部材に印加される電圧との電位差が一時的に大きくなることがなくリークの発生を防止することができる。
【００６５】
また、現像装置４のように、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材に対して第二パルス電源２５Ｂから外側電極３４ａと同じ電圧を印加することで、外側電極３４ａと導電性部材との間に電位差が無くなり、リークが生じることを防止できる。また、導電性部材に印加するバイアスを外側電極３４ａと同電位に設定できるため、第一パルス電源２５Ａ及び第二パルス電源２５Ｂとは別に新たな電源を設ける必要が無く、低コストも実現できる。
【００６６】
また、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材として、トナー担持ローラ１０３の外周面に接触し、その外周面上のトナーの層厚を規制する現像剤規制部材であるトナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの電位差が、トナー層規制部材１０４と内側電極３３ａとの電位差よりも小さくなるように設定している。このため、トナー層規制部材１０４と外側電極３４ａとの間でリークが発生することを抑制することができる。よって、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３の電極部材とトナー層規制部材１０４との間でリークが発生することを抑制できる。
【００６７】
また、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材として、トナー担持ローラ１０３の外周面に接触し、その外周面上にトナーを供給する現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１０５と外側電極３４ａとの電位差が、トナー供給ローラ１０５と内側電極３３ａとの電位差よりも小さくなるように設定している。このため、トナー供給ローラ１０５と外側電極３４ａとの間でリークが発生することを抑制することができる。よって、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３の電極部材とトナー供給ローラ１０５との間でリークが発生することを抑制できる。
【００６８】
また、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３に接触する導電性部材として、トナー担持ローラ１０３の外周面に接触し、その外周面上のトナーを除電する現像剤除電部材である除電シール１０９と外側電極３４ａとの電位差が、除電シール１０９と内側電極３３ａとの電位差よりも小さくなるように設定している。このため、除電シール１０９と外側電極３４ａとの間でリークが発生することを抑制することができる。よって、現像装置４では、トナー担持ローラ１０３の電極部材と除電シール１０９との間でリークが発生することを抑制できる。
【００６９】
また、本実施形態のプリンタ１００は、潜像担持体である感光体２上に形成された潜像に対して現像手段によって現像剤であるトナーを供給することにより静電潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材である転写紙Ｐ上に転移させて、転写紙Ｐ上に画像を形成する画像形成装置である。そして、プリンタ１００は現像手段として、上述した現像装置４用いるため、トナー層規制部材１０４と電極部材との間でリークが発生することなく、感光体２の静電潜像の現像性を向上することが出来るため、良好な画像形成を行うことが出来る。
【符号の説明】
【００７０】
１ プロセスカートリッジ
２ 感光体
３ 帯電部材
４ 現像装置
５ 感光体クリーニング部材
６ 露光装置
７ 中間転写ベルト
８ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
９ａ 二次転写対向ローラ
１１ 転写ベルトクリーニング装置
１２ 定着装置
２５Ａ 第一パルス電源
２５Ｂ 第二パルス電源
３３ａ 内側電極
３３ｂ 担持ローラ回転軸
３４ａ 外側電極
３４ｂ 被給電部
３５ 絶縁層
３６ 表層
１００ プリンタ
１０１ トナー収容室
１０２ トナー供給室
１０３ トナー担持ローラ
１０４ トナー層規制部材
１０５ トナー供給ローラ
１０６ トナー搬送部材
１０６ａ 搬送スクリュ形状
１０６ｂ 搬送板形状
１０７ 返送口
１０８ トナー撹拌部材
１０８ａ 撹拌スクリュ形状
１０８ｂ 撹拌板形状
１０９ 除電シール
１１０ 仕切り部材
１１１ 供給口
Ｐ 転写紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６５９９号公報
【特許文献３】特公平１−３１６１１号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面に担持された現像剤を潜像担持体との対向部である現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、
該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、種類の異なる電極部材の間に電界を形成し、この電界によって該現像剤担持体の外周面上で現像剤を飛翔させる電界形成手段とを備え、
上記現像領域で上記現像剤担持体の外周面上で飛翔する現像剤を用いて上記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
上記現像剤担持体は、上記複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた構成であり、
該複数種類の電極部材のうち最も外周面側に配置された最外周電極部材と該現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との電位差が、
該複数種類の電極部材のうちの最外周電極部材以外の電極部材と該導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記導電性部材に上記最外周電極部材に印加される電圧と同じ位相の電圧を印加することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記最外周電極部材に印加される電圧と同じ電位の電圧を上記導電性部材に印加することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項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、
上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上に現像剤を供給する現像剤供給部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上の現像剤を除電する現像剤除電部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
潜像担持体上に形成された静電潜像に対して現像手段によって現像剤を供給することにより該静電潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段とを、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構成したプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１】
互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材を備え、外周面に担持された現像剤を潜像担持体との対向部である現像領域へ搬送するための現像剤担持体と、
該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、種類の異なる電極部材の間に電界を形成し、この電界によって該現像剤担持体の外周面上で現像剤を飛翔させる電界形成手段とを備え、
上記現像領域で上記現像剤担持体の外周面上で飛翔する現像剤を用いて上記潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
上記現像剤担持体は、上記複数種類の電極部材を外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた構成であり、
該複数種類の電極部材のうち最も外周面側に配置された最外周電極部材と該現像剤担持体の表面に接触する導電性部材との電位差が、
該複数種類の電極部材のうちの最外周電極部材以外の電極部材と該導電性部材との電位差よりも小さくなるように設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記導電性部材に上記最外周電極部材に印加される電圧と同じ位相の電圧を印加することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記最外周電極部材に印加される電圧と同じ電位の電圧を上記導電性部材に印加することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項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、
上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上に現像剤を供給する現像剤供給部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置において、
上記導電性部材が、上記現像剤担持体の外周面に接触し、その外周面上の現像剤を除電する現像剤除電部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
潜像担持体上に形成された静電潜像に対して現像手段によって現像剤を供給することにより該静電潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段とを、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構成したプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−６４７１９（Ｐ２０１１−６４７１９Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１２６９３（Ｐ２００９−２１２６９３）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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