(57)【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の電極を備え、外周面に担持されたトナーを現像領域へ搬送するためのトナー担持体と、
該複数の電極に対して互いに異なる電圧を印加することにより該複数の電極の間に電界を形成し、該複数の電極に印加する電圧を経時で変化させることで該複数の電極の間に形成する電界を経時で変化させ、この電界の変化によって該トナー担持体の外周面上でトナーをホッピングさせてクラウド状態にする電界形成手段とを有し、
該トナー担持体が潜像担持体に対向する上記現像領域で該トナー担持体の外周面上で飛翔するトナーを用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
上記トナー担持体の外周面に対向する位置に近接配置され、互いに異なる電圧が印加される複数の対向部電極を備える対向部電極体と、
該複数の対向部電極に対して互いに異なる電圧を印加することにより該複数の対向部電極の間に電界を形成し、該複数の対向部電極に印加する電圧を経時で変化させることで該複数の対向部電極の間に形成する電界を経時で変化させる対向部電界形成手段とを有し、
該トナー担持体は表面移動によってトナーを上記現像領域に搬送する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、
上記現像領域に対して上記トナー担持体のトナーの搬送方向上流側に上記対向部電極体を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１の現像装置において、
上記現像領域に対して上記トナー担持体のトナーの搬送方向下流側に上記対向部電極体を配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置からトナーを供給することによって該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、
上記現像装置として、請求項１乃至３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５】
潜像を担持する潜像担持体、該潜像担持体の表面を一様帯電せしめる帯電手段、及び、該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段、のうち少なくとも１つと、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像手段とを共通の保持体に保持させて、１つのユニットとして画像形成装置本体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３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ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー担持体の無端移動する表面上でホッピングさせたトナーによって潜像担持体上の潜像を現像する現像装置、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に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される現像装置として、現像ローラや磁性キャリアに吸着させたトナーを現像に用いるのではなく、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。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の現像装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数の電極を具備する筒状のトナー担持体を有している。この複数の電極は、互いに隣り合う２つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における２つの電極の間には交番電界が形成される。すると、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりと、ホッピングを繰り返す。そして、トナーはこのようにしてホッピングを繰り返すことによって、トナー担持体上でクラウド状態となり、筒状のトナー担持体の回転駆動に伴う表面移動より、トナー担持体と潜像担持体との対向位置である現像領域まで搬送される。
トナー担持体に供給されるトナーは現像ケーシング内に収容されており、トナー担持体はこの現像ケーシングの一部に形成された開口部で潜像担持体と対向している。そして、潜像担持体に付着せずに現像領域を通過したトナーはクラウド状態のままトナー担持体によって搬送され、トナー担持体に供給するトナーを収容する現像ケーシング内に戻っていく。
【０００４】
このような現像装置の現像領域では、クラウド状態となって潜像担持体上の潜像の近傍まで浮上したトナーが、トナー担持体の電極に向けて下降することなく、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。かかる構成では、現像ローラや磁性キャリアなどに吸着しているトナーではなく、クラウド状態になってトナー担持体からの吸着力が発揮されていないトナーを現像に用いる。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１００［Ｖ］以下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。
【０００５】
しかし、上述のような現像装置では、トナーがトナー担持体の電極間をホッピングしたときの最高点付近では交番電界の影響力が低いため、わずかな衝撃等によりトナーがトナー担持体の交番電界の影響を受ける範囲を離脱することがある。この交番電界の影響を受ける範囲から離脱したトナーは、その挙動を拘束する力が作用しなくなるため、空気の流れなどによって容易に現像装置のケーシングの外に移動し、トナー飛散となることがある。このようなトナー飛散を抑制することが出来る現像装置として、特許文献３には、トナーの帯電電位とは逆極性のバイアスが印加された電極部材をトナー担持体の外周面に対向する位置に備える現像装置が提案されている。特許文献３に記載の現像装置では、電極部材が配置された位置の近傍でトナー担持体の交番電界からトナーが離脱しても、離脱したトナーが逆極性の電極部材に引きつけられ、トナー飛散となることを抑制することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載のように、トナーの帯電電位とは逆極性のバイアスが印加された電極部材によってトナーの飛散を抑制する構成では、電極部材に引きつけられたトナーは電極部材に付着する。電極部材に付着したトナーを除去する手段を備えないため、電極部材にはトナーが徐々に堆積し、電極部材によってトナー飛散を抑制する効果が経時で低下するという問題があった。
【０００７】
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、トナーをクラウド状態にして現像に用いるもので、トナー飛散の発生を経時に渡って抑制することができる現像装置、並びに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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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の電極を備え、外周面に担持されたトナーを現像領域へ搬送するためのトナー担持体と、該複数の電極に対して互いに異なる電圧を印加することにより該複数の電極の間に電界を形成し、該電極に印加する電圧を経時で変化させることで該複数の電極の間に形成する電界を経時で変化させ、この電界の変化によって該トナー担持体の外周面上でトナーをホッピングさせてクラウド状態にする電界形成手段とを有し、該トナー担持体が潜像担持体に対向する上記現像領域で該トナー担持体の外周面上で飛翔するトナーを用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記トナー担持体の外周面に対向する位置に近接配置され、互いに異なる電圧が印加される複数の対向部電極を備える対向部電極体と、該複数の対向部電極に対して互いに異なる電圧を印加することにより該複数の対向部電極の間に電界を形成し、該複数の対向部電極に印加する電圧を経時で変化させることで該複数の対向部電極の間に形成する電界を経時で変化させる対向部電界形成手段とを有し、該トナー担持体は表面移動によってトナーを上記現像領域に搬送する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、上記現像領域に対して上記トナー担持体のトナーの搬送方向上流側に上記対向部電極体を配置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、上記現像領域に対して上記トナー担持体のトナーの搬送方向下流側に上記対向部電極体を配置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、潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置からトナーを供給することによって該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、上記現像装置として、請求項１乃至３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５の発明は、潜像を担持する潜像担持体、該潜像担持体の表面を一様帯電せしめる帯電手段、及び、該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段、のうち少なくとも１つと、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像手段とを共通の保持体に保持させて、１つのユニットとして画像形成装置本体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３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。
【０００９】
本発明においては、対向部電界形成手段が異なる該対向部電極の間に形成する電界を経時で変化させることで、トナー担持体の外周面と対向する対向部電極体の表面上に交番電界（以下、対向部交番電界と呼ぶ）が形成される。このような構成では、トナーがトナー担持体の交番電界の影響を受ける範囲を離脱して、トナー担持体の外周面に対応する位置に近接配置された対向部電極体の対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達すると、その挙動は対向部交番電界に拘束される。このため、トナーに対してその挙動を拘束する力が作用しなくなることに起因するトナー飛散の発生を抑制することが出来る。さらに、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーは対向部交番電界の影響によってホッピングするため、対向部電極体の表面に付着しない。そして、トナーが対向部電極体の表面でのホッピングしながら対向部交番電界の影響を受ける範囲を離脱すると、トナー担持体の交番電界の影響を受ける範囲に到達し、再び、トナー担持体によって搬送される。このため、対向部電極体は特許文献３の電極部材のようにトナーが付着して堆積することがなく、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーの挙動を経時に渡って安定して拘束することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トナー飛散の原因となるトナー担持体の交番電界の影響を受ける範囲を離脱したトナーは、トナー担持体に近接配置された対向電極体の対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達し、この範囲に到達したトナーの挙動は経時に渡って安定して拘束することができるため、トナー飛散の発生を経時に渡って抑制することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図２】プロセスユニットを着脱している最中の同プリンタを示す概略構成図。
【図３】プリンタにおけるプロセスユニットの説明図。
【図４】プロセスユニットのトナー担持ローラを示す斜視図。
【図５】トナー担持ローラの電極構成を示す平面模式図。
【図６】トナー担持ローラを示す拡大横断面図。
【図７】トナー担持ローラの電極に印加されるパルス電圧の特性を示す波形図。
【図８】トナー担持ローラの変形例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、プリンタ１００と呼ぶ）の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係るプリンタ１００を示す概略構成図である。プリンタ１００は、ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー（以下、Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙと記す）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１、４つのプロセスユニット６０（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）、４つの光書込ユニット４（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）、レジストローラ対５３、転写ローラ１２、定着装置３、給紙カセット５０、給紙路５２などを備えている。
【００１３】
ベルトユニット１は、潜像担持体である有機感光体を無端ベルト形状に構成した感光体ベルト１１を備え、感光体ベルト１１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、感光体ベルト１１を、駆動ローラ１１ｂ、テンションローラ１１ｃ、転写バックアップローラ１１ａ、及び４つの現像対向ローラ１０（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）によって裏面側から支えながら張架している。そして、図示を省略した回転駆動機構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１１ｂの回転によって感光体ベルト１１を無端移動せしめる。この感光体ベルト１１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。
【００１４】
感光体ベルト１１の左側張架面の図中左側方には、Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ用のプロセスユニット６０（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）が鉛直方向に並ぶように配設されており、それぞれ感光体ベルト１１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６０（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）は、それぞれ、現像装置６（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）と、感光体ベルト１１を一様帯電せしめる帯電装置２（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）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２に示すように、現像装置６及び帯電装置２を一体としたプロセスユニット６０として、ベルトユニット１が退避することで開放された空間からプリンタ１００の筺体に対して着脱可能となっており、プロセスユニット６０はユーザーによる交換が可能となっている。
【００１５】
先に示した図１において、４つの現像装置６（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）のうち、鉛直方向の最も上側に位置するＫ用の現像装置６Ｋの上方には、Ｋ用の帯電装置２Ｋが感光体ベルト１１の左側張架面に対向するように配設されている。また、鉛直方向において、Ｋ用の現像装置６Ｋと、Ｍ用の現像装置６Ｍとの間には、Ｍ用の帯電装置２Ｍが感光体ベルト１１の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｍ用の現像装置６Ｍと、Ｃ用の現像装置６Ｃとの間には、Ｃ用の帯電装置２Ｃが感光体ベルト１１の左側張架面に対向するように配設されている。更に、Ｃ用の現像装置６Ｃと、Ｙ用の現像装置６Ｙの間には、Ｙ用の帯電装置２Ｙが感光体ベルト１１の左側張架面に対向するように配設されている。
【００１６】
鉛直方向に並ぶ４つの現像装置６（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）の図中左側方には、４つの光書込ユニット４（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）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４（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）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Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ用の書込光Ｌｋ，Ｌｍ，Ｌｃ，Ｌｙ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ベルト１１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。
【００１７】
感光体ベルト１１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１１ｂと、最も上方に位置するテンションローラ１１ｃ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、Ｋ用の帯電装置２Ｋとの対向位置を通過するときに、例えば負極性に一様帯電せしめられる。そして、Ｋ用の画像情報に応じたＫ用の書込光Ｌｋが照射されることによる光走査によって負極性に帯電した感光体ベルト１１表面ではＫ画像部に対応する領域が除電されてＫ用の静電潜像が形成される。感光体ベルト１１の表面は、Ｋ用の静電潜像を担持した後、Ｋ用の現像装置６Ｋとの対向位置を通過する。この際、感光体ベルト１１に形成されたＫ用の静電潜像の画像部にＫ用の現像装置６ＫがＫトナー粒子を付着させて現像し、Ｋ用の静電潜像をＫトナー像として可視化する。
【００１８】
Ｋトナー像が形成された感光体ベルト１１は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｍ用の帯電装置２Ｍによって再び一様帯電せしめられた後、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する。このＭ用の静電潜像は、Ｍ用の現像装置６Ｍによって現像されてＭトナー像となる。
【００１９】
Ｍトナー像が形成された感光体ベルト１１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２Ｃ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６Ｃ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、既に感光体ベルト１１上に形成されているＭトナー像の上に重ね合わせた状態で現像され、その重ね合わせ箇所は、Ｍ及びＣによる２次色部となる。
【００２０】
Ｃトナー像が形成された感光体ベルト１１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２Ｙ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６Ｙ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、既に感光体ベルト１１上に形成されているＭトナー像、Ｃトナー像、あるいはＭＣの２次色部の上に重ね合わさる。これにより、Ｍ及びＹによる２次色部、Ｃ及びＹによる２次色部、あるいはＭ、Ｃ及びＹによる３次色部となる。
【００２１】
以上のようなＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙトナー像の重ね合わせ現像により、感光体ベルト１１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、Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ用の帯電装置２（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）としては、それぞれコロナ放電によって感光体ベルト１１を一様帯電せしめるものが用いられている。かかる構成の帯電装置２（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）によれば、感光体ベルト１１に対して非接触で一様帯電処理を施すことが可能なので、帯電位置よりも上流側の現像装置６によって感光体ベルト１１上に既に形成されているトナー像と帯電部材との接触によるトナー像の乱れを回避して、帯電を行うことができる。
【００２２】
Ｙ用の現像装置６Ｙとの対向位置であるＹ用の現像領域を通過した感光体ベルト１１は、駆動ローラ１１ｂ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１１ａ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１２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１１ａは接地されているのに対し、導電性の転写ローラ１２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１１ａと転写ローラ１２との間には、感光体ベルト１１上のトナー像を転写バックアップローラ１１ａ側から転写ローラ１２側に静電移動させる転写電界が形成されている。
【００２３】
給紙カセット５０は、記録紙Ｐ等の転写材を収納し、画像形成時に転写材を搬送開始する給紙装置を構成する。給紙カセット５０は、所定のタイミングで給紙コロ５１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５２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５３のローラ間に挟み込まれる。レジストローラ対５３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を感光体ベルト１１上の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。
【００２４】
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感光体ベルト１１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のトナー像となる。
【００２５】
定着装置３は、転写材上に形成された未定着のトナー像を固定する装置である。
転写ニップを通過してその表面にトナー像が形成された記録紙Ｐは、転写ニップから定着装置３に送り込まれる。定着装置３は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ３ｂと、これに圧接せしめられている加圧ローラ３ａとの当接によって定着ニップを形成しており、送り込まれてきた記録紙Ｐをこの定着ニップ内に挟み込む。そして、定着ローラ３ｂによる加熱やニップ圧の作用によってトナー像を記録紙Ｐに定着せしめ、記録紙Ｐ上に可視像を形成する。
【００２６】
定着装置３内でトナー像の定着処理が施され、表面上に可視像が形成された記録紙Ｐは、図示しない排紙ローラ対を経由した後、機外へと排出される。
【００２７】
プリンタ１００においては、転写ニップを通過した後の感光体ベルト１１の表面に付着している転写残トナーをクリーニングするためのクリーニング手段を設けていない。感光体ベルト１１は、転写残トナーを付着させたままの状態で次工程のＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙ用の現像領域に進入することになるが、４つの帯電装置２（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）によって転写残トナーが確実に正規極性（本実施形態では負極性）に帯電せしめられることで、再び転写ニップに進入したときに記録紙Ｐに転写される。転写残トナーが記録紙Ｐに転写されると多少の画像の乱れは生じるが、転写残トナーが記録紙Ｐに転写されても僅かな量であれば、視認される程度の画質劣化は生じない。
【００２８】
なお、転写残トナーの量が比較的多くなる場合には、転写ニップを通過した後、Ｋ用の帯電装置２Ｋとの対向位置に進入する前の感光体ベルト１１の表面から転写残トナーを除去するクリーニング手段を設けてもよい。この場合、クリーニング手段と、現像装置とを一体的に構成してプロセスユニットとすることも可能である。
【００２９】
図３は、４つのプロセスユニット６０（Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙ）のうちの一つのプロセスユニット６０の説明図である。各プロセスユニット６０は、使用するトナーＤの色が互いに異なっているが、その他の構成についてはほぼ同様である。よって、以下の説明では、Ｋ，Ｍ，Ｃ，Ｙの色分け記号を省略して説明する。なお、本実施形態における現像装置６は、非磁性トナーからなる一成分現像剤を用いた現像装置の一例である。
【００３０】
図３に示すように、現像装置６は、感光体ベルト１１に供給するトナーを収容するトナー収容部６６を形成するケーシング６１と、ケーシング６１の開口部９０で感光体ベルト１１と対向するローラ状のトナー担持体であるトナー担持ローラ７とを備える。また、現像装置６は、トナー収容部６６内のトナーＤをトナー担持ローラ７に供給するトナー供給手段である供給ローラ６２と、トナー収容部６６内のトナーＤを攪拌しながら供給ローラ６２へトナーを汲み上げるパドル６４とを備える。トナー担持ローラ７、供給ローラ６２及びパドル６４は不図示の回転駆動機構によって回転されるようになっている。
【００３１】
現像装置６のトナー収容部６６内にはトナーＤが収容されており、トナー収容部６６から供給ローラ６２へ受け渡されたトナーＤは供給ローラ６２との間で摩擦帯電をおこない、トナー担持ローラ７上に供給される。供給ローラ６２には、供給電源６２ａから供給バイアスが印加されている。図３に示す現像装置６では、供給バイアスとして直流電圧を印加しているが、この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよく、直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアスでもよい。この供給バイアスによって供給ローラ６２とトナー担持ローラ７との間に供給電界が生じる。供給ローラ６２に担持されたトナーは、この供給電界からの静電気力を受け、供給ローラ６２から離れ、トナー担持ローラ７の表面に移動する。
【００３２】
トナー担持ローラ７は、その表面に詳細は後述する複数の電極からなるトナー担持電極体２０を備え、電極間に形成される電界によってトナーをクラウド状態にして担持し、回転駆動による表面移動によってトナーを感光体ベルト１１との対向部である現像領域に搬送する。また、現像領域に対してトナー担持ローラ７のトナー搬送方向上流側には、トナー担持ローラ７上のトナー量を規制するブレード状の規制部材６３が設置されている。規制部材６３はトナー担持ローラ７に当接されており、規制部材６３とトナー担持ローラ７との当接部を通過するときに、トナー担持ローラ７や規制部材６３とトナーとの摩擦によってトナーは帯電される。なお、規制部材６３としてはブレード状のものに限らず、ローラ状の部材をトナー担持ローラ７に当接させても良い。
【００３３】
本実施形態の現像装置６で収容するトナーＤは、次のものを用いる。バインダー樹脂として、スチレン系またはアクリル系の重合性単量体を重合開始剤と共に水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、あるいはポリエステル系樹脂を水中に分散させ重付加反応により高分子化させる。これに着色剤、帯電制御剤などを加えて造粒することにより得られた、重量平均粒径約５［μｍ］の非磁性トナー粒子である。
【００３４】
次に、トナー担持ローラ７について説明する。
トナー担持ローラ７は、粉体であるトナー粒子を搬送、現像、回収する電界を発生するために、内部に複数の電極を有するローラ状のトナー担持体である。トナー担持ローラ７は、画像形成時には、感光体ベルト１１に対して５０〜１０００［μｍ］、好ましくは１５０〜４００［μｍ］の間隙をあけて非接触に対向している。
【００３５】
図４は、トナー担持ローラ７を示す斜視図である。このトナー担持ローラ７は、ローラ形状の周面上において、ローラ軸線方向に延在しつつローラ周方向に所定のピッチで並ぶ複数の電極を有している。より詳しく説明すると、これら複数の電極からなるトナー担持電極体２０は、図５に示すように、Ａ相電極２０ａと、Ｂ相電極２０ｂとがローラ周方向に交互に並べられたものであり、Ａ相電極２０ａ及びＢ相電極２０ｂによって櫛歯状の電極構成になっている。
【００３６】
図４に示すように、トナー担持ローラ７のローラ部における軸線方向の一端部には、Ａ相共通電極２１ａがローラ部の全周に渡って延在するように設けられており、これには複数のＡ相電極２０ａの一端部がそれぞれ接続されている。また、ローラ部における軸線方向の他端部には、Ｂ相共通電極２１ｂがローラ部の全周に渡って延在するように設けられており、これには複数のＢ相電極２０ｂの他端部がそれぞれ接続されている。
【００３７】
便宜上、図４や図５には示していないが、複数のＡ相電極２０ａやＢ相電極２０ｂの上には、図６に示すように、非導電性の材料からなる表面層２２が被覆されており、この表面層２２によって上述した複数の電極とトナーとの接触が回避される。但し、図４や図５に示したＡ相共通電極２１ａやＢ相共通電極２１ｂの上には表面層２２が設けられておらず、２つの共通電極は剥き出しの状態になっている。
【００３８】
トナー担持ローラ７の回転に伴ってその回転軌道上を無端移動するＡ相共通電極２１ａには、ケーシング６１に固定されたＡ相ブラシ接点部材２６ａが摺擦する。そして、図４や図６に示される電源２４から出力されるＡ相パルス電圧が、Ａ相ブラシ接点部材２６ａ及びＡ相共通電極２１ａを介して、各Ａ相電極２０ａに印加される。また、トナー担持ローラ７の回転に伴ってその回転軌道上を無端移動するＢ相共通電極２１ｂには、ケーシングに固定されたＢ相ブラシ接点部材２６ｂが摺擦する。そして、電源２４から出力されるＢ相パルス電圧が、Ｂ相ブラシ接点部材２６ｂ及びＢ相共通電極２１ｂを介して、各Ｂ相電極２０ｂに印加される。
【００３９】
なお、以下、Ａ相パルス電圧が印加される複数のＡ相電極２０ａの集合をＡ相電極群という。また、Ｂ相パルス電圧が印加される複数のＢ相電極２０ｂの集合をＢ相電極群という。Ａ相電極２０ａとＢ相電極２０ｂとは交互に配設されているため、複数のＡ相電極２０ａはローラ周方向における所定位置からの並び順が何れも、奇数番目又は偶数番目となる。また、複数のＢ相電極２０ｂの並び順は、Ａ相電極２０ａの並び順が奇数番目である場合には偶数番目、Ａ相電極２０ａの並び順が偶数番目である場合には奇数番目となる。
【００４０】
Ａ相電極群には、例えば図７に示すような所定周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す矩形波状のＡ相パルス電圧Ｖａが印加される。これに対し、Ｂ相電極群には、例えば図７に示すような、立ち上がりや立ち下がりの位相がＡ相パルス電圧Ｖｂと逆位相になる矩形波状のＢ相パルス電圧Ｖｂが印加される。それぞれのパルス電圧の周期Ｔ、周波数ｆ（ｆ＝１／Ｔ）、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐ、及び振幅中心電位Ｖｃは同じである。このようなパルス電圧が印加されると、トナー担持ローラ７上のトナーは、Ａ相電極２０ａの真上から浮上して放物線を描くようにして隣のＢ相電極２０ｂの真上に着地したり、Ｂ相電極２０ｂの真上から浮上して放物線を描くようにして隣のＡ相電極２０ａ上に逆戻りしたりするという、ホッピングによる往復移動を繰り返す。
このように、電源２４は、複数の電極（Ａ相電極２０ａ、Ｂ相電極２０ｂ）間の電界が時間的に変化するように電圧を供給する電圧供給手段である。
【００４１】
このようにしてホッピングによる往復移動を繰り返しているトナーは、上述したように、トナー担持ローラ７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ベルト１１の静電潜像の近傍に至ったトナーは、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ベルト１１の地肌部（一様帯電部）の近傍に至ったトナーは、ホッピング軌跡から外れることなく下降して、トナー担持ローラ７の表面に着地する。
【００４２】
かかる構成においては、ホッピングによってトナー担持ローラ７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、従来の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。なお、以下、本実施形態のプリンタ１００のようにトナー担持体の電極間でトナーをホッピングによって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まで搬送して現像を行う方式をフレア（Ｆｌａｒｅ）現像方式という。
【００４３】
Ａ相パルス電圧ＶａやＢ相パルス電圧Ｖｂとしては、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが２００〜１０００［Ｖ］であり、周波数ｆが０．５〜５［ｋＨｚ］であり、且つ振幅中心電位Ｖｃが感光体ベルト１１上の潜像電位と地肌部電位との間であるものを例示することができる。なお、振幅中心電位Ｖｃは、潜像電位と地肌部電位との間で条件によって変動させる。Ａ相パルス電圧ＶａとＢ相パルス電圧Ｖｂとの位相は互いに１／２周期（π）だけずれている。これにより、パルス電圧の印加中においては、Ａ相電極２０ａと、Ｂ相電極２０ｂとの間に常にＶｐｐと等しい値の電位差が生じている。この電位差によって種類の異なる電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナーが電極間をホッピングする。
【００４４】
Ａ相電極群やＢ相電極群に印加する２つのパルス電圧の組合せとしては、図７に示す矩形波の場合、電圧の切り替わりが瞬時に起き、トナーのホッピングには適しているが、矩形波に限るものではない。図７に示した組合せの他、矩形波からなるＡ相パルス電圧Ｖａと、これの振幅の中心値である振幅中心電位ＶｃからなるＤＣ電圧Ｖｂとの組合せを採用してもよい。また、この組合せにおけるＡ相、Ｂ相の関係を逆にして採用してもよい。さらに、パルス電圧の波形としては、矩形波以外のもの、例えばサイン波、時定数を持った三角波、時定数に相当する正弦波などを採用してもよい。
【００４５】
図６に示すように、トナー担持ローラ７の支持基板２３の表面上には、２種類の電極（２０ａ、２０ｂ）がトナー搬送方向に沿って所定の間隔で交互に配置されている。そして、これら電極の上や支持基板２３の非電極形成面の上には、搬送面を形成する絶縁性の搬送面形成部材であり、電極（２０ａ、２０ｂ）の表面を覆う保護膜となる、無機または有機の絶縁性材料から形成した表面層２２が積層されている。
【００４６】
支持基板２３としては、ガラス基材、樹脂基材、セラミックス基材等の絶縁性材料からなる基材を例示することができる。また、ステンレスなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基材などを用いてもよい。
【００４７】
Ａ相電極２０ａやＢ相電極２０ｂについては、例えば次のようにして形成する。即ち、支持基板２３の表面上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料からなる厚みが０．１〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］の膜を形成する。そして、この膜をフォトリソグラフィー法などによって所定の電極形状にパターン化して形成する。そして、各電極を形成した後、その上に表面層２２を形成する。各電極（２０ａ、２０ｂ）の幅（短手方向の長さ）については、トナー粒子の平均粒径の１倍以上、２０倍以下とすることが望ましい。
【００４８】
表面層２２としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などの材料を、厚さ０．５〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜３［μｍ］に成膜したものを例示することができる。
【００４９】
図５に示すように、Ａ相共通電極２１ａやＢ相共通電極２１ｂについては、Ａ相電極２０ａやＢ相電極２０ｂと同様の方法によって形成することができる。また、Ａ相電極２０ａやＢ相電極２０ｂとは別に、次のようにして形成することも可能である。即ち、図８に示すように、金属からなるフランジ部材２５を、トナー担持ローラ７のＡ相電極やＢ相電極が形成されたローラ部に対し、軸線方向の端部から圧入して、フランジ部材２５をローラ部上のＡ相電極又はＢ相電極の端部に接続する。そして、このフランジ部材２５の金属表面を共通電極として使用する。フランジ部材２５としては、図示のように、トナー担持ローラ７の回転軸部材と一体形成したものを用いることが望ましい。
【００５０】
ところで、従来の二成分現像方式では、現像剤担持体に磁気吸着した磁性キャリアの表面に付着しているトナーを磁性キャリアとともに潜像担持体に擦り付けながら現像を行っている。また、従来の一成分現像方式では、現像剤担持体の表面に担持したトナーを潜像担持体に擦り付けたり、潜像担持体に対して非接触に配設された現像剤担持体上のトナーを交番電界によって現像剤担持体と潜像担持体との間で往復移動させたりして現像を行っている。そして、これらの方式では、本実施形態のプリンタ１００のような重ね合わせ現像を行うと、潜像担持体上で先行して現像されたトナー像中のトナーが、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す。
【００５１】
これに対し、本実施形態のプリンタ１００では、トナー担持ローラ７上のトナーを感光体ベルト１１に摺擦させないで現像を行う。更には、交番電界による感光体ベルト１１表面とトナー担持ローラ７表面との間のトナーの往復移動も行っておらず、ホッピングしたトナーのうち、現像に寄与しないものについて感光体ベルト１１に接触させることなくトナー担持ローラ７上に戻す。しかも、感光体ベルト１１の静電潜像に寄与したトナーをトナー担持ローラ７上に再転移させてしまうこともない。これらの結果、後続色の現像装置内での混色を回避することができる。
【００５２】
次に、現像装置６の特徴部について説明する。
本実施形態の現像装置６は、図３２示すように、トナー担持ローラ７の外周面に対向する位置に近接配置され、互いに異なる電圧が印加される複数種類の対向部電極を備える対向部電極体である現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２を備える。また、現像上流側電極体３１の複数種類の対向部電極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対向部電極の間に電界を形成する対向部電界形成手段である現像上流側電源３１ａを備える。さらに、現像下流側電極体３２の複数種類の対向部電極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対向部電極の間に電界を形成する対向部電界形成手段である現像下流側電源３２ａを備える。
【００５３】
現像上流側電源３１ａは現像上流側電極体３１の対向部電極に印加する電圧を経時で変化させることで種類の異なる対向部電極の間に形成する電界を経時で変化させる。これにより、現像上流側電極体３１が配置されたケーシング出口部６１ａの内側壁面に交番電界を形成する。
また、現像下流側電源３２ａは現像下流側電極体３２の対向部電極に印加する電圧を経時で変化させることで種類の異なる対向部電極の間に形成する電界を経時で変化させる。これにより、現像下流側電極体３２が配置されたケーシング入口部６１ｂの内側壁面に交番電界を形成する。
【００５４】
ここで、現像装置６の特徴部である現像上流側電極体３１や現像下流側電極体３２を備えない従来の現像装置の問題点について説明する。
現像装置６にように、トナーを電極間の電界によりトナー担持ローラ７の表面をホッピングさせてクラウドを形成させるタイプの現像装置では、トナー粒子は静電搬送部材であるトナー担持ローラ７の表面を跳びはねるように移動する。このため、大部分の時間はトナー粒子とトナー担持ローラ７の表面とは非接触である。したがってトナー粒子とトナー担持ローラ７表面とが静電的に付着する力は弱い。よって、現像電界を弱く設定しても（例えば現像ポテンシャル１００［Ｖ］以下でも）現像能力を容易に確保する事ができる利点がある。しかし、現像電界を弱く設定すると、僅かなトナー帯電のばらつきでも現像ムラを発生させてしまう。このため、トナー担持ローラ７の表面に供給されたトナー粒子に帯電のばらつきが生じると、現像性能に悪影響を与える。したがって現像ポテンシャル１００［Ｖ］以下の低電位プロセスでは特に、均一にトナー粒子を現像するのは難しい。
【００５５】
このように、トナーを電極間の電界によりトナー担持体表面上をホッピングさせてクラウドを形成させるタイプの現像装置では、トナー担持体表面へ正常な帯電のトナー供給が重要となる。
しかし、トナー量を規制する時のストレスにより劣化が生じたトナー粒子は、正常なトナー帯電ができなくなり帯電不良のトナー粒子となる。これにより、トナー担持体上のトナーに帯電ムラが生じてしまうことがある。帯電不良のトナーはトナー担持電極体２０で形成される交番電界から離脱しやすく、現像上流側電極体３１や現像下流側電極体３２を備えない構成では、トナー担持電極体２０で形成される交番電界から離脱したトナー粒子は、その挙動を拘束する力がなくなり、トナー飛散となり易い。トナー飛散が発生すると、感光体上の潜像以外の箇所や記録紙Ｐ上にトナーが付着して画像に悪影響を与えたり、装置内汚染の原因となったりする。
このため、トナーを電極間の電界によりトナー担持体表面でホッピングさせてクラウドを形成させるタイプの現像装置では、帯電不良のトナーを電界より離脱させない工夫が必要となる。
【００５６】
なお、帯電不良のトナーを電界より離脱させないために、電界を強くして離脱させないことが考えられるが、強い電界のためトナーがトナー担持ローラ７の表面から引き離しできなくなり付着してしまうおそれがある。また、トナー担持ローラ７表面はごく薄い表面層２２を絶縁層として設けているため、電極（２０ａ、２０ｂ）に大きい電圧を掛けると表面層２２が破壊されリークの原因になる。よって、電界を強くせずにトナーを離脱させない工夫が必要である。
【００５７】
このような問題に対して、本実施形態の現像装置６は、トナー担持ローラ７の外周面と対向する現像上流側電極体３１や現像下流側電極体３２の表面上に交番電界（以下、対向部交番電界と呼ぶ）が形成される。このような構成では、トナー粒子がトナー担持ローラ７の交番電界の影響を受ける範囲を離脱して、トナー担持ローラ７の外周面に対応する位置に近接配置された現像上流側電極体３１や現像下流側電極体３２の対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達すると、その挙動は対向部交番電界に拘束される。このため、トナー粒子に対してその挙動を拘束する力が作用しなくなることに起因するトナー飛散の発生を抑制することが出来る。
さらに、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーは対向部交番電界の影響によってホッピングするため、現像上流側電極体３１や現像下流側電極体３２の表面に付着しない。そして、トナーが現像上流側電極体３１や現像下流側電極体３２の表面でのホッピングしながら対向部交番電界の影響を受ける範囲を離脱すると、トナー担持ローラ７の交番電界の影響を受ける範囲に到達し、再び、トナー担持ローラ７によって搬送される。このため、対向部電極体は特許文献３の電極部材のようにトナーが付着して堆積することがなく、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーの挙動を経時に渡って安定して拘束することができる。このような構成により、本実施形態の現像装置６は、トナーを電極間の電界によりトナー担持ローラ７の表面上でホッピングさせてクラウドを形成させるタイプの現像装置において、トナー担持ローラ７の表面に形成される交番電界を強くすることなく、帯電不良のトナー粒子が電界から離脱することを抑制し、トナー飛散の発生を抑制することが出来る。
【００５８】
以下、現像装置６の特徴部について、より詳しく説明する。
現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２は、それぞれケーシングの内壁面に配置されおり、トナー担持ローラ７の外周面を一周するように配置されたトナー担持電極体２０とは配置は異なるものの、電極構成としては、図５及び図６を用いて説明した構成と同様に櫛歯状の電極構成である。
【００５９】
現像上流側電極体３１は、トナー担持ローラ７の外周面に対向して、０．５［ｍｍ］〜１［ｍｍ］程度のすきまをあけて規制部材６３から現像領域となる開口部９０の手前までの範囲のケーシング出口部６１ａの内側壁面に設置している。現像上流側電極体３１の基材は、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料にしたほうが設置しやすい。
現像上流側電極体３１は、支持基材上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料からなる厚みが０．１〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］の膜を形成する。そして、この膜をフォトリソグラフィー法などによって所定の電極形状にパターン化して形成する。そして、各電極を形成した後、その上に表面層を形成する。各対向部電極の幅（短手方向の長さ）については、トナー粒子の平均粒径の１倍以上、２０倍以下とする。
現像上流側電極体３１の表面層としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などの材料を、厚さ０．５〜１０［μｍ］、好ましくは０．５〜３［μｍ］に成膜している。
【００６０】
現像上流側電極体３１は、トナー担持ローラ７の表面移動方向に沿って２種類の対向部電極を交互に配置した櫛歯状の電極構成となっており、その平面模式図は図５と同様であり、拡大横断面図は図６と同様である。
２種類の対向部電極を交互に配置した現像上流側電極体３１の、規制部材６３側から奇数番目の対向部電極をａ相、偶数番目の対向部電極をｂ相とする。ａ相の対向部電極とこのａ相の対向電極の共通電極とによって櫛歯状の電極を形成し、さらに、ｂ相の対向部電極とこのｂ相の対向電極の共通電極とによって櫛歯状の電極を形成している。現像上流側電源３１ａがａ相及びｂ相の対向部電極に印加する電圧は矩形波であり、Ｖｐｐは１００［Ｖ］〜１０００［Ｖ］、周波数ｆは０.１〜３［ｋＨｚ］であり、現像に寄与しないためなるべく低い周波数が好ましい。
【００６１】
現像上流側電源３１ａが印加する電圧の振幅中心電位Ｖｃはトナー担持ローラ７のトナー担持電極体２０に印加される電圧の条件によって変動させている。
ａ相の対向部電極に印加される電圧とｂ相の対向部電極に印加される電圧は、位相が互いに１／２周期（π）だけずれて印加されている。この位相差によって、ａ相の対向部電極とｂ相の対向部電極との間には、常にＶｐｐだけの電位差が生じている。この電位差によって種類が異なる対向部電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナー粒子が対向部電極間をホッピングする。矩形波の場合電圧の切り替わりが瞬時に起き、トナーのホッピングには適しているが、サイン波でも三角波でもよい。
【００６２】
供給ローラ６２や規制部材６３との摩擦帯電により正常に帯電されなかった弱帯電のトナー粒子は、正常に帯電されたトナー粒子よりも電界による拘束力が弱い。よって、トナー担持ローラ７のトナー担持電極体２０の電界により高く飛ばされた弱帯電のトナー粒子はトナー担持電極体２０の電界から外れてしまう。しかし、トナー担持電極体２０の電界から外れたトナー粒子は、トナー担持ローラ７に近接に対向して設置した現像上流側電極体３１の電界に拘束される。そして、このトナー粒子は、現像上流側電極体３１の表面上に形成される対向部交番電界によってホッピングすることにより、現像上流側電極体３１の表面層との摩擦により帯電し、帯電量が正常に帯電されたトナー粒子に近づく。
【００６３】
現像装置６では、現像上流側電極体３１上のトナー粒子を再びトナー担持ローラ７の表面に戻すため、現像上流側電極体３１の振幅中心電位Ｖｃを変化させ電位差によりトナー担持ローラ７上に向かう電界を形成させる。
具体的には、適度なタイミングで現像上流側電源３１ａから現像上流側電極体３１に印加する電圧の振幅中心電位Ｖｃをトナーと同極性（負極性）の側に大きくする。これにより、負極性に帯電したトナー粒子が現像上流側電極体３１からトナー担持電極体２０に向かう電界の強度を大きくすることで、現像上流側電極体３１の対向部交番電界に拘束されたトナー粒子をトナー担持ローラ７上に戻すことができる。
【００６４】
一方、現像下流側電極体３２は、トナー担持ローラ７の外周面に対向して、０．５［ｍｍ］〜１［ｍｍ］程度のすきまをあけて、現像領域となる開口部９０の下流側端部から供給ローラ６２がトナー担持ローラ７に当接する位置の近傍までの範囲のケーシング入口部６１ｂの内側壁面に設置している。現像下流側電極体３２の基材は、現像上流側電極体３１と同様に、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料であり、対向部電極は、導電性材料からなる膜をフォトリソグラフィー法などによって所定の電極形状にパターン化して形成し、その表面に表面保護層を形成する。
【００６５】
現像下流側電極体３２は、トナー担持ローラ７の表面移動方向に沿って２種類の対向部電極を交互に配置した櫛歯状の電極構成となっており、その平面模式図は図５と同様であり、拡大横断面図は図６と同様である。現像下流側電源３２ａが２種類の対向部電極に印加する電圧は矩形波であり、種類が異なる対向部電極間には位相が互いに１／２周期（π）だけずれて印加されている。この位相差によって、種類の異なる対向部電極の間には電位差が生じ、この電位差によって対向部電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナー粒子が対向部電極間をホッピングする。
【００６６】
開口部９０の現像領域において、現像に寄与しなかった弱帯電のトナー粒子は、正常に帯電されたトナー粒子よりも電界による拘束力が弱いためトナー担持ローラ７のトナー担持電極体２０の電界から外れやすい。開口部９０よりも下流側でトナー担持ローラ７の電界から外れたトナー粒子は、トナー担持ローラ７に近接に対向して設置した現像下流側電極体３２の電界に拘束される。現像下流側電極体３２上に拘束されたトナー粒子は、現像下流側電極体３２上に拘束されたトナーの量が適度な量となったタイミングで、現像下流側電源３２ａから現像下流側電極体３２に印加する電圧の振幅中心電位Ｖｃをトナーと同極性（負極性）の側に大きくする。これにより、負極性に帯電したトナー粒子が現像下流側電極体３２からトナー担持電極体２０に向かう電界の強度を大きくすることで、現像下流側電極体３２の対向部交番電界に拘束されたトナー粒子をトナー担持ローラ７上に戻すことができる。
【００６７】
本実施形態の現像装置６では、トナー担持ローラ７に近接に対向して現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２を配置しているのでトナー担持ローラ７のトナー担持電極体２０の電界を現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２の電界で補助することができる。これにより、弱帯電トナーがトナー担持電極体２０の電界からの離脱して静電的に拘束力が作用しない状態となることを抑制し、トナー飛散の発生を抑制することができる。
【００６８】
本実施形態では、本発明の特徴部を備えた現像装置６を、感光体ベルト１１を備えるプリンタ１００に適用した構成について説明したが、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−画像形成装置や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。
【００６９】
以上、本実施形態によれば、現像装置６は、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極（２０ａ、２０ｂ）を備え、外周面に担持されたトナーを現像領域へ搬送するためのトナー担持体であるトナー担持ローラ７を有する。また、現像装置６は、複数種類の電極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の間に電界を形成し、電極に印加する電圧を経時で変化させることで種類の異なる該電極の間に形成する電界を経時で変化させ、この電界の変化によってトナー担持ローラ７の外周面上でトナーをホッピングさせてクラウド状態にする電界形成手段である電源２４を有する。そして、現像装置６は、トナー担持ローラ７が潜像担持体である感光体ベルト１１に対向する現像領域でトナー担持ローラ７の外周面上で飛翔するトナーを用いて感光体ベルト１１上の潜像を現像する。また、現像装置６は、トナー担持ローラ７のトナー担持電極体２０の表面へトナー粒子を供給するためのトナー供給手段である供給ローラ６２と、トナー担持ローラ７の表面上のトナーの量を規制するトナー規制手段である規制部材６３と、現像に使用するトナーＤを収容するためのトナー収容部６６と、トナー収容部６６のトナーＤを攪拌するトナー攪拌手段であるパドル６４を備える。このような現像装置６において、トナー担持ローラ７の外周面に対向する位置に近接配置され、互いに異なる電圧が印加される複数種類の対向部電極を備える対向部電極体である現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２を備える。また、現像装置６は、現像上流側電極体３１の複数種類の対向部電極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対向部電極の間に電界を形成する対向部電界形成手段である現像上流側電源３１ａを備える。さらに、現像下流側電極体３２の複数種類の対向部電極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対向部電極の間に電界を形成する対向部電界形成手段である現像下流側電源３２ａを備える。このように対向部交番電界を形成する構成を備えることにより、トナー担持ローラ７の交番電界を対向部交番電界で補助することで静電的に挙動を拘束する力がなくなったトナーが生じることを抑制し、トナー飛散の発生を防止することが出来る。なお、現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２の各対向電極とトナー担持電極体２０の各電極（２０ａ、２０ｂ）との間にも電界は形成されるため、この電界によっても静電的に挙動を拘束する力がなくなったトナーが生じることを抑制することができる。
さらに、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーは対向部交番電界の影響によって、現像上流側電極体３１または現像下流側電極体３２の表面上をホッピングするため、現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２の表面上にトナーが付着することを防止できる。そして、トナーが、現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２の表面でのホッピングしながら対向部交番電界の影響を受ける範囲を離脱すると、トナー担持ローラ７の交番電界の影響を受ける範囲に到達し、再び、トナー担持ローラ７によって搬送される。このため、現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２は特許文献３の電極部材のようにトナーが付着して堆積することがなく、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーの挙動を経時に渡って安定して拘束することができる。
このように、現像装置６では、トナー飛散の原因となるトナー担持ローラ７の交番電界の影響を受ける範囲を離脱したトナー粒子は、トナー担持ローラ７に近接配置された現像上流側電極体３１及び現像下流側電極体３２の対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達し、この範囲に到達したトナーの挙動は経時に渡って安定して拘束することができるため、トナー飛散の発生を経時に渡って抑制することができる。
【００７０】
また、現像装置６は、現像領域に対してトナー担持ローラ７のトナーの搬送方向上流側に現像上流側電極体３１を配置しているため、供給ローラ６２からトナー担持ローラ７上に供給されたトナー粒子は、トナー担持ローラ７の表面層だけでなく、現像上流側電極体３１を構成する表面層にも接触しながらホッピングを繰り返す。これにより、トナーが他の部材と接触する回数が多くなり、摩擦による帯電を補助することができる。
【００７１】
また、現像装置６は、現像領域に対してトナー担持ローラ７のトナーの搬送方向下流側に現像下流側電極体３２を配置しているため、現像領域通過後のトナー担持ローラ７の表面から帯電不良のトナーが離間することに起因するトナー飛散の発生を抑制することができる。
【００７２】
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ベルト１１上に形成された潜像に対して現像手段からトナーを供給することによって潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材である記録紙Ｐ上に転移させて、記録紙Ｐ上に画像を形成する画像形成装置であり、現像手段として、本実施形態の現像装置６を用いることにより、トナー飛散に起因する画像不良の発生を経時に渡って抑制することができ、良好な画像形成を経時に渡って行うことが出来る。
【００７３】
また、本実施形態のプロセスユニット６０は、潜像を担持する潜像担持体である感光体ベルト１１、感光体ベルト１１の表面を一様帯電せしめる帯電手段である帯電装置２のうち帯電装置２と、感光体ベルト１１に担持される潜像を現像する現像手段とを共通の保持体に保持させて、１つのユニットとしてプリンタ１００本体に着脱可能にしたプロセスユニットである、そして、プロセスユニット６０が備える現像手段として、本実施形態の現像装置６を用いたことにより、経時に渡ってトナー飛散の発生を抑制することが出来る現像装置６の交換時の操作性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１      ベルトユニット
２      帯電装置
３      定着装置
３ａ    加圧ローラ
３ｂ    定着ローラ
４      光書込ユニット
６      現像装置
７      トナー担持ローラ
１０    現像対向ローラ
１１    感光体ベルト
１１ａ  転写バックアップローラ
１１ｂ  駆動ローラ
１１ｃ  テンションローラ
１２    転写ローラ
２０    トナー担持電極体
２０ａ  Ａ相電極
２０ｂ  Ｂ相電極
２１ａ  Ａ相共通電極
２１ｂ  Ｂ相共通電極
２２    表面層
２３    支持基板
２４    電源
２５    フランジ部材
２６ａ  Ａ相ブラシ接点部材
２６ｂ  Ｂ相ブラシ接点部材
３１    現像上流側電極体
３１ａ  現像上流側電源
３２    現像下流側電極体
３２ａ  現像下流側電源
５０    給紙カセット
５１    給紙コロ
５２    給紙路
５３    レジストローラ対
６０    プロセスユニット
６１    ケーシング
６１ａ  ケーシング出口部
６１ｂ  ケーシング入口部
６２    供給ローラ
６２ａ  供給電源
６３    規制部材
６４    パドル
６６    トナー収容部
９０    開口部
１００  プリンタ
Ｄ      トナー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開平３−２１９６７号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１６５６号公報
【特許文献３】特開２００９−１０９８６３号公報
【図１】
0005445938.tif 000002
【図２】
0005445938.tif 000003
【図３】
0005445938.tif 000004
【図４】
0005445938.tif 000005
【図５】
0005445938.tif 000006
【図６】
0005445938.tif 000007
【図７】
0005445938.tif 000008
【図８】
0005445938.tif 000009