(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体と非接触で対向して配置される現像剤担持体を備えて成り、
前記現像剤担持体には、並列して配置される複数の外側電極と、当該外側電極よりも内周位置で当該外側電極と絶縁されて配置される内側電極と、の２層の電極が設けられ、
前記複数の外側電極は、これらの上面を覆うことで保護層を形成しながらも、複数の外側電極を互いに絶縁する表層で覆われ、
前記内側電極と、前記表層にて互いに対して絶縁される外側電極とに、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加することで、時間的に変化する電界を隣接する外側電極間に発生させ、
当該電界により前記現像剤担持体上で現像剤のフレアを発生させて、当該フレアにより、前記静電潜像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させ、静電潜像を現像する、
現像装置において、
前記現像剤担持体の表層の膜厚に応じて、前記複数の外側電極間で発生させる電界を制御する電界制御手段を設け、当該電界制御手段を用いて、前記現像剤担持体上に発生するフレアの状態を一定に保つことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極とに印加するバイアス電圧の電圧値を調整する電圧値調整手段で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記電界制御手段が、前記バイアス電圧の立ち上がり時間を調整する立ち上がり時間調整手段で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極とに印加する電圧の周波数を調整する周波数調整手段で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極に印加する電圧の位相差を調整する位相差調整手段で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
前記表層の膜厚が経時変化することを予測するための層厚予測手段をさらに設け、当該層厚予測手段からの予測値により前記電界制御手段を動作させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記層厚予測手段は、前記現像剤担持体の回転数をカウントする現像回転数検知手段であることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】
前記層厚予測手段は、前記像担持体の回転数をカウントする潜像回転数検知手段であることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項９】
現像装置周辺環境を測定することが可能な環境条件検知手段が設けられ、前記環境条件検知手段によって測定された環境測定値により、前記層厚予測手段の前記予測値を補正することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項１０】
現像装置周辺環境を測定することが可能な環境条件検知手段が設けられ、前記環境条件検知手段によって測定された環境測定値により、現像剤帯電量の変化を割り出し、割り出された帯電量変化量に基づいて、さらにフレア状態を補正することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項１１】
画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の現像装置と、像担持体、帯電部材、クリーニング手段の少なくとも１つ以上と、を一体化したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の現像装置、又は、請求項１１に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤担持体外周表面上でトナーをクラウド化させ、当該クラウド化したトナーを現像剤担持体の回転により現像領域へ搬送させて、当該現像剤担持体とは非接触の潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置の改良に関し、さらには、この改良された現像装置を備えたプロセスカートリッジあるいは画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば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り、現像剤担持体を感光体などの静電潜像担持体に直接接触させないで、トナーを静電潜像担持体上に形成された静電潜像に供給し、現像を行う現像方式が知られている。この種の現像装置における現像剤担持体は、外周面に沿って所定ピッチで配置される複数の外側電極と、これと対を成す内側電極の２層の電極が互いに絶縁されて配置されていて、さらに、当該複数の外側電極の外周面側を、各電極を保護する保護層でもある表層であって、さらには各外側電極間を互いに対して絶縁する絶縁層でもある表層で覆ったものが採用される。この現像剤担持体でトナーをクラウド化させるためには、この２層の電極に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加することにより、互いに近接する複数の外側電極間に時間的に異なる電界を形成し、この形成された電界により、現像剤担持体上のトナーを互いに近接する複数の外側電極間で飛翔乃至ホッピングさせることでトナーのクラウド化を実施している。なお、このように複数の外側電極間で形成された電界によりトナーがホッピングしてクラウド化する現象のことを、以下フレアと称する。言い換えれば、このフレアとは、現像剤担持体上のトナーが現像剤担持体の外周面をホッピングするようにして外周面近傍の空間でクラウド化されている現象のことを指す。
【０００３】
このような現像方式の現像装置では、発生させる電界が小さすぎる場合には、この電界強度が、飛翔するべきトナーが有する現像剤担持体との付着力に勝ることができず、当該現像剤担持体からトナーが適切に飛翔して適切なフレアを発生させることができないため（すなわち、適切なクラウド化ができないため）、現像剤担持体とは非接触の静電潜像担持体へ適切なトナー転移を行うことができなくなり、その結果、形成されるべき画像の濃度低下を引き起こしてしまう。その一方で、発生させる電界が大きすぎる場合には、電界を発生させるために設けられたそれぞれの外側電極とこれに対応する内側電極との間で電圧リークが発生してしまうことがあり、その場合、これら電極自身が破壊されてしまうことがある。また、外側電極を覆う保護層乃至絶縁層との間にもリークが発生してしまうことも考えられ、その場合には、保護層でもある現像剤担持体表層が傷つけられてしまう恐れがある。したがって、発生させる電界は、弱すぎても強すぎても問題があるため、適正に調整する必要がある。
【０００４】
ここで、フレアを用いてトナー現像を行うためのフレアローラ表面での電位を一定に維持して、電位差による画像の濃度ムラや地汚れの発生を防止することができる現像装置が特許文献１に開示される。特許文献１では、現像装置に設けられるフレアローラのトナーの層厚を規制するための層厚規制部材に電圧印加手段を設け、この電圧印加手段により印加されるバイアスの平均値が、フレアローラの外側電極群に印加するバイアスの平均電位と同電位であることを特徴とする現像装置を開示している。確かに、このような構成を採用することで、フレアローラ表面での電位を一定に維持することが可能になる。
【０００５】
しかしながら、このような構成を採用したとしても、特許文献１に開示される現像装置では、フレアローラに印加するバイアス電圧のみに着眼しているため、現像ローラ最外面の表層（絶縁層乃至保護層）の膜厚変動に起因するフレア状態の変動までは対応することができない。それぞれの現像装置に設けられるそれぞれの現像剤担持体の表層には、もともと製造する際の公差などに基づく製造ばらつきがあるため、もともと製造時に既に表層膜厚にばらつきがあり、当該表層膜厚のばらつきによってもまた、形成されるべき適切なフレアに対応する適切な電界にもばらつきが存在してしている。したがって、現像剤担持体の膜厚によって、適切なフレアを発生させるための電界は、個々の現像剤担持体でそれぞれ異なるという問題がある。また、長時間乃至長期間使用することによる経時変化によってもまた、当該表層膜厚が削れるなどして変化することで、適切なフレア状態でトナーを飛翔させるべき電界の適正値が変動してしまうという問題もある。特許文献１に開示される発明では、このようなフレアローラ表層の膜厚が変動することで発生する適正電界値変動の問題を解決することができず、その結果、表層膜厚変動に起因して発生してしまうフレア状態の変動による、形成されるべき画像の濃度不良などの問題点を解決することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、現像剤担持体の最外周面に形成される表層膜厚が変動したとしても、現像剤担持体に発生させるフレアを一定に保つことのできる現像装置を提供することを目的とし、さらには、この現像装置を備えたプロセスカートリッジあるいは画像形成装置を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、
像担持体と非接触で対向して配置される現像剤担持体を備えて成り、
前記現像剤担持体には、並列して配置される複数の外側電極と、当該外側電極よりも内周位置で当該外側電極と絶縁されて配置される内側電極と、の２層の電極が設けられ、
前記複数の外側電極は、これらの上面を覆うことで保護層を形成しながらも、複数の外側電極を互いに絶縁する表層で覆われ、
前記内側電極と、前記表層にて互いに対して絶縁される外側電極とに、時間的に変化する互いに異なるバイアス電圧をそれぞれ印加することで、時間的に変化する電界を隣接する外側電極間に発生させ、
当該電界により前記現像剤担持体上で現像剤のフレアを発生させて、当該フレアにより、前記像担持体表面に形成された静電潜像に現像剤を付着させ、静電潜像を現像する、
現像装置において、
前記現像剤担持体の表層の膜厚に応じて、前記複数の外側電極間で発生させる電界を制御する電界制御手段を設け、当該電界制御手段を用いて、前記現像剤担持体上に発生するフレアの状態を一定に保つことを特徴とする現像装置を提案する。
【０００８】
また、本発明において、前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極とに印加するバイアス電圧の電圧値を調整する電圧値調整手段で構成されていると好適である。
【０００９】
さらにまた、本発明において、前記電界制御手段が、前記バイアス電圧の立ち上がり時間を調整する立ち上がり時間調整手段で構成されていると好適である。
【００１０】
さらにまた、本発明において、前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極とに印加する電圧の周波数を調整する周波数調整手段で構成されていると好適である。
【００１１】
さらにまた、本発明において、前記電界制御手段が、前記外側電極と前記内側電極に印加する電圧の位相差を調整する位相差調整手段で構成されていると好適である。
【００１２】
さらにまた、本発明において、前記表層の膜厚が経時変化することを予測するための層厚予測手段をさらに設け、当該層厚予測手段からの予測値により前記電界制御手段を動作させると好適である。
【００１３】
さらにまた、本発明において、前記層厚予測手段は、前記現像剤担持体の回転数をカウントする現像回転数検知手段とすることも可能であるし、あるいは、前記層厚予測手段は、前記像担持体の回転数をカウントする潜像回転数検知手段とすることも可能である。
【００１４】
さらにまた、本発明において、現像装置周辺環境を測定することが可能な環境条件検知手段が設けられ、前記環境条件検知手段によって測定された環境測定値により、前記層厚予測手段の前記予測値を補正すると好適である。さらにまた、現像装置周辺環境を測定することが可能な環境条件検知手段が設けられ、前記環境条件検知手段によって測定された環境測定値により、現像剤帯電量の変化を割り出し、割り出された帯電量変化量に基づいて、さらにフレア状態を補正すると好適である。
【００１５】
さらにまた、本発明において、上記目的を達成するため、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであって、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の現像装置と、像担持体、帯電部材、クリーニング手段の少なくとも１つ以上と、を一体化したことを特徴とするプロセスカートリッジを提案する。
【００１６】
さらにまた、本発明において、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の現像装置、又は、請求項１１に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置を提案する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の外側電極間で発生させるフレア用電界を制御する電界制御手段が設けられ、この電界制御手段により、現像剤担持体の表層膜厚変動に応じてフレアの状態を変化させ、一定に保つことができるので、現像装置製造当初にそれぞれの現像剤担持体において膜厚のばらつきがあったとしても、この膜厚をそれぞれ測定しておくことで最適なフレア状態を現像装置設置当初から選択することが可能であり、さらには、経時的に表層の膜厚が減少したとしても、トナーの現像能力を表層の膜厚変動に応じて安定させることが可能となり、その結果、膜厚のばらつき乃至膜厚変動に起因するトナー濃度変動による画像不良の発生を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる現像装置が配置される画像形成装置の一実施例を示す概略断面図であり、本実施例では、現像装置はプロセスカートリッジに配置される。
【図２】本発明にかかる現像装置が設けられたプロセスカートリッジの概略断面図を示す図であり、このプロセスカートリッジは、図１に示される画像形成装置の画像形成部に配置される。
【図３】本発明にかかる現像剤担持体としての現像ローラの電極部分を、当該現像ローラ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
【図４】現像剤担持体の電極配置を説明するための図であり、図４ａは、現像剤担持体を平面状に展開した概略展開図を、図４（ｂ）は、現像剤担持体を斜め方向から概略で眺めた斜視模式図である。
【図５】内側電極及び外側電極に印加する内側電圧と外側電圧との一例を示す図であり、当該図面では、内側電極と外側電極に印加するそれぞれのバイアス電圧が、位相πだけずれた所謂ピークトゥピーク電圧の場合を示す。
【図６】現像剤担持体の表層膜厚が変化したときの現像剤担持体表面上の平均電界強度の変化を示した図である。
【図７】現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚と電極間に印加するバイアス電圧との関係を示した図である。
【図８】内側電極と外側電極との間に印加するバイアス電圧の立ち上がり時間と現像剤担持体表面上の平均電界強度との関係を示した図である。
【図９】現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚とバイアス電圧の立ち上がり時間との関係を示した図である。
【図１０】外側電極と内側電極とに印加されるバイアス電圧の周波数と現像能力との関係を示した図である。
【図１１】現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚と周波数との関係を示す図である。
【図１２】内側電極及び外側電極に印加する内側電圧と外側電圧との一例を示す図であり、当該図面では、内側電極と外側電極に印加するそれぞれの電圧が、位相１／２πだけずれた場合を示す。
【図１３】外側電極と内側電極とに印加される電圧の位相差と現像能力との関係を示した図である。
【図１４】現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚と位相差との関係を示す図である。
【図１５】摩耗量と現像剤担持体の回転数との関係を示す図である。
【図１６】層厚予測手段を設けた場合の電界制御手段の自動制御のアルゴリズムを示す図である。
【図１７】現像装置設置環境で摩耗量が変動してしまう実験結果の一例を示す図である。
【図１８】環境測定値による補正係数βをさらに用いた場合の電界制御手段の自動制御のアルゴリズムを示す図である。
【図１９】表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態を作り出すことのできるバイアス電圧の関係を示した図である。
【図２０】表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態を作り出すことのできるバイアス電圧の立ち上がり時間の関係を示した図である。
【図２１】表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態を作り出すことのできる周波数の関係を示した図である。
【図２２】表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態を作り出すことのできる位相差の関係を示した図である。
【図２３】現像装置設置環境によって変動する現像剤の帯電量をも考慮した電界制御手段の自動制御のアルゴリズムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００２０】
図１は、本発明の現像装置が設けられる画像形成装置の一例を示す概略断面図であり、ここに示される画像形成装置は、後述する現像装置以外は当業者には良く知られている通常公知の電子写真方式のカラー複写機１００である。まずは、この図１を用いて画像形成装置の概略構成を説明するが、本願発明の画像形成装置はここに図示したような画像形成装置に限定されるものではなく、プリンターやファクシミリ、あるいは、これらの複合機であってもよく、さらには、フルカラー用のものではなく単色の画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【００２１】
ここに図示されたカラー複写機１００は、画像形成装置本体となる装置本体１０１と、装置本体１０１の上方に配置された原稿読取部１０２と、装置本体１０１の下部に配置された給紙部１０３とを備えている。原稿読取部１０２は、読取面で光学的に原稿画像を読取る周知のスキャナ装置である。スキャナ装置としては、読取面に原稿を載置するタイプ、あるいは読取面に原稿を搬送する自動原稿送り装置を備えたタイプの何れであってもよい。給紙部１０３は給紙トレイと給紙コロとを備え、給紙トレイ上に積層された記録媒体としての用紙１０を画像転写部２０に向けて給紙する周知の構成である。
【００２２】
装置本体１０１には、給紙部１０３よりも上方に、複数の（図示した例では４つの）プロセスカートリッジ１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄから成る画像形成部が設けられている。この第１乃至第４のプロセスカートリッジ１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄは、それぞれ同一の構成ではあるが、対応するトナー色だけが異なっており、これらプロセスカートリッジで例えばブラックトナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成される。なお、これらプロセスカートリッジは現像剤色の違い以外はそれぞれ同一の構成であるため、以下の説明では、参照符号におけるａ、ｂ、ｃ及びｄの添え字を適宜省略して説明する。また、以下ではプロセスカートリッジに現像装置４が設けられた例を示すが、必ずしもプロセスカートリッジを使用しなければならないわけではなく、現像装置４単体で画像形成装置に組み込んでも本発明の目的は達せられることに注意されたい。
【００２３】
ここに図示した装置本体１０１における画像形成部には、第１乃至第４のプロセスカートリッジ１が配置されていて、このプロセスカートリッジ１は、像担持体である感光体ドラム２、帯電部材３、現像装置４及びクリーニング手段１７を一体的に結合するように構成されている。なお、本発明に採用されるプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであれば図示した例に限らず、像担持体と、帯電部材と、クリーニング手段との少なくとも１つ以上が、後述する本発明の現像装置と一体化していればよく、図示しないストッパーなどを締結・解除乃至操作することで、当該プロセスカートリッジ１を画像形成装置本体１０１から着脱し、交換することが可能な構成となっている。プロセスカートリッジ１を画像形成装置本体１０１から着脱する際には、図示した画像形成装置１００の場合では、紙面に対して鉛直上方向（言い換えれば、紙面が画像形成装置の前面であるとした場合に、画像形成装置前面から手前方向）に着脱可能な構成を採用しているが、プロセスカートリッジを着脱する際の着脱方向に関しては、従来から知られているように種々様々な構成が考えられる。例えば、画像形成装置の種類や内部構成によっては、プロセスカートリッジを図１の紙面で見て左右方向に着脱することができるように構成することも可能である。
【００２４】
図１に記載されるプロセスカートリッジ１に設けられた感光体ドラム２は、図中矢印で示される時計回りに回転駆動可能であり、この感光体ドラム２の表面には帯電部材３が圧接されていて、この帯電部材３は、感光体ドラム２の回転駆動に伴い従動回転させられる。また、この帯電部材３には、図示しない高圧電源により所定のバイアス電圧が印加され、回転駆動する感光体ドラム２の表面を一様に帯電できるようになっている。なお、図示した帯電部材３は、感光体ドラム２に接触するローラ状部材を採用しているが、コロナ放電などを利用する非接触式のものを採用することも可能である。
【００２５】
また、図１に示される画像形成部では、４つのプロセスカートリッジに平行して、斜め上方に露光手段１６が設けられている。この露光手段１６は、原稿読取部１０２で読取られた画像の各色トナー画像データに応じて形成された画像情報に基づいて、帯電部材３により帯電させられた各感光体ドラム２を露光し、それぞれの感光体２上に静電潜像を作り出すために設けられる。本実施形態においては、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採用しているが、本発明はこれに限られず、ＬＥＤアレイなどを採用することも可能である。この露光装置１６を用いて感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、感光体ドラム２の回転により、現像装置４を通るときに各色トナーが付与されることで現像され、顕像化される。
【００２６】
さらに、この各プロセスカートリッジの感光体ドラム２に対向して中間転写体として構成される中間転写ベルト７が配置され、この中間転写ベルト７の表面には、各感光体ドラム２が当接している。中間転写ベルト７は、通常、複数の支持ローラに巻きかけられて構成されており、これら支持ローラのうちの少なくとも１つが駆動ローラとして構成されることで回転駆動させられる。また、中間転写ベルト７の裏面には、そのベルトを挟んで感光体ドラム２に対向して位置する一次転写ローラ８が配置されている。この一次転写ローラ８に図示しない高圧電源から一次転写バイアスが印加され、現像装置４により顕像化されたトナー像が中間転写ベルト７に一次転写されるようになっている。
【００２７】
なお、一次転写されずに感光体ドラム２上に残された一次転写残トナーは、感光体ドラム２による次の画像形成動作に備えるためにクリーニング装置１７により除去され、感光体ドラム２上におけるトナーが完全に除去される。
【００２８】
次に、画像形成動作について説明する。この画像形成動作においても、各感光体ドラム２にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト７に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、ａ，ｂ，ｃ及びｄの添え字は必要に応じて割愛する。
【００２９】
まず、上記した感光体ドラム２が図示しない駆動源により時計回り方向に回転駆動され、このとき感光体ドラム２表面にやはり図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。この表面電位を初期化された感光体ドラム２の表面が、今度は帯電部材３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体ドラム２表面には、原稿読取部１０２で読取られた画像に対応した露光装置１６からのレーザ光が照射され、これによって感光体ドラム２表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム２に露光される画像情報は、原稿読取部１０２で読取られた所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及び黒の各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、現像装置４を通る際に、現像装置４からの各色トナー（現像剤）が付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。
【００３０】
また、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに走行駆動させられるが、上記した一次転写ローラ８には、感光体ドラム１上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。これにより、感光体ドラム２と中間転写ベルト７との間に転写電界が形成され、感光体ドラム２上のトナー像が、その感光体ドラム２と同期して回転駆動される中間転写ベルト７上に静電的に一次転写される。このように、一次転写される各色トナー像は、中間転写ベルト７の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト７上に重ね合わされ、所望のフルカラー画像が形成される。
【００３１】
その一方で、画像を形成されるべき記録媒体としての用紙１０は、給紙部１０３に積載された用紙束から給紙コロなどの適宜適切な搬送部材の作用によりレジストローラ対１５まで一枚ごとに分離されて給送されるが、その際には、未だ回転駆動を開始していないレジストローラ対１５のニップ部に、搬送された用紙１０の先端が突き当たり、所謂ループを形成することで、用紙１０のレジストレーションが行われる。その後、中間転写ベルト７上に担持されたフルカラートナー像とのタイミングを図って、レジストローラ対１５の回転駆動が開始され、中間転写ベルト７が巻きつけられた支持ローラの一つと、これに中間転写ベルト７を介して対向する二次転写ローラ９とで構成される画像転写部乃至二次転写部２０に向けて用紙１０が送出される。本実施例では、二次転写ローラ９に中間転写ベルト表面におけるトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト表面に形成されたフルカラートナー像が用紙上に一括して転写される。トナー像を転写された用紙１０は、周知の定着装置１２までさらに搬送され、当該定着装置１２を通過するときに、この定着装置１２に配置された定着ローラと加圧ローラとが有する熱と圧力との作用によって、永久画像としてトナー像が用紙１０に定着される。永久画像を定着された画像形成後の用紙１０は、排出トレイなどの排出部１１５に排出されることで画像形成動作が完了する。なお、二次転写ローラ９が配置される二次転写部２０で転写されずに中間転写ベルト７上に残留した残留トナーは、ベルトクリーニング手段１１により取り除かれ回収される。
【００３２】
これまで、本発明の現像装置が適用されるような画像形成装置１００を説明してきたが、次いで、図２を用いて、本発明の現像装置４及びプロセスカートリッジ１を説明する。
【００３３】
図２は、本発明にかかる現像装置４の一例が設けられたプロセスカートリッジ１の概略断面図を示す図であり、図１に示した画像形成装置１００の例では、このプロセスカートリッジ１が画像形成部にそれぞれ４つ設けられる。この図２に示される現像装置４は、現像剤（トナー）Ｔを収容する現像剤収容室１０１と、当該現像剤収容室１０１の下方に設けられた現像剤供給室１０２とを備えて成り、当該現像剤収容室１０１と現像剤供給室１０２とを仕切る仕切り部材１１０がさらに設けられる。この仕切り部材１１０には、図２の紙面に対する鉛直方向に複数の開口部１０７が設けられていて、当該開口部１０７は、現像剤が現像剤収容室１０１から現像剤供給室１０２へ供給する供給口と、その逆に、過剰に供給された現像剤を現像剤供給室１０２から現像剤収容室１０１へ戻す返送口とに別れている。すなわち、ここに図示する現像装置４に内包される現像剤Ｔは、供給口である開口部１０７と返送口であるやはり開口部１０７とを介して現像剤収容室１０１から現像剤供給室１０２へ、さらに現像剤供給室１０２から現像剤収容室１０１へ循環するかの如く搬送されるようになっている。
【００３４】
この現像剤の搬送動作をさらに概略で説明する。現像剤収容室１０１には、現像剤搬送部材１０６が配置されており、ここに図示した現像剤搬送部材１０６は、回転軸を有し、この回転軸にスクリュー形状部と板形状部とが設けられた部材である。この現像剤搬送部材１０６の回転動作におけるスクリュー形状部と板形状部の作用により、現像剤収容部１０１の現像剤Ｔは、略水平方向（図２では紙面に対して鉛直方向）に搬送される。なお、現像剤搬送部材１０６は、ここに示した実施形態に限られるものではなく、スクリュー、搬送ベルト、コイル状の回転体などを採用した搬送機能を有したものであってもよく、あるいは、これらに羽根のような板部材や針金を曲げたパドルのような部材を組み合わせて、凝集して固まった現像剤Ｔを分解する機能をさらに有したものとすることも可能である。このような現像剤搬送部材１０６により搬送される現像剤Ｔは、開口部１０７を介して、現像剤供給室１０２に供給される。
【００３５】
その一方で、現像剤供給室１０２には、この開口部１０７の下方に現像剤攪拌部材１０８が設けられている。この現像剤攪拌部材１０８もまた回転軸を有し、この回転軸にスクリュー形状部と板形状部とが設けられた部材である。したがって、この現像剤攪拌部材１０８も現像剤搬送部材１０６と同様に、現像剤Ｔを略水平方向（図２では紙面に対して鉛直方向）に搬送することができるが、その搬送方向は、現像剤搬送部材１０６とは逆方向であるように構成される。さらに、現像剤攪拌部材１０８は、過剰に供給された現像剤を搬送方向で見た両側から山状にかき集め再度現像剤収容室１０１に押し上げることができるように、その搬送方向末端部では、通常の搬送方向とは逆方向になるように逆方向スクリューが設けられている。すなわち、現像剤攪拌部材１０８の末端部では、現像剤搬送部材１０６と同一方向に現像剤を搬送できるようなスクリューが設けられている。このようなスクリュー構成を採用することで、現像剤攪拌部材１０８は、過剰に供給された現像剤をその末端部で山状にかき集めて現像剤収容室１０１に押し上げることができる。以上の搬送動作をまとめると、現像剤収容室１０１に貯留されている現像剤Ｔは、現像剤搬送部材１０６により搬送されながら開口部１０７を介して現像剤供給室１０２に供給される一方で、過剰に供給された現像剤Ｔは、現像剤攪拌部材１０８の末端部で山状にかき集められて再度別の開口部１０７を介して現像剤収容室１０１に押し上げられ、その結果、現像剤収容室１０１と現像剤供給室１０２とを循環するかの如く搬送される。
【００３６】
この現像剤攪拌部材１０８は、さらに、その下部に設けられた現像剤供給ローラ１０５と、これに当接する現像剤担持体となる現像ローラ１０３に現像剤を攪拌しながら供給する役割をも併せ持つ。この現像剤供給ローラ１０５の表面は、空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されており、現像剤供給室１０２に運ばれ、現像剤攪拌部材１０８により攪拌された現像剤を効率よく吸着させて取り込むことができると共に、現像ローラ１０３との当接部における圧力集中で現像剤が劣化するのを防止している。なお、発泡材料は、３乗〜１４乗Ωの電気抵抗値に設定される。
【００３７】
このような構成の現像剤供給ローラ１０５は、図中、半時計回りの方向に回転させられ、その表面に取り込んだ現像剤を現像ローラ１０３の表面に塗布供給するが、その際には、現像剤供給ローラ１０５には供給バイアスが印加され、現像剤担持体１０３との当接部で予備帯電された現像剤が、現像ローラ１０３に供給される作用を補助するようになっている。
【００３８】
また、現像ローラ１０３に塗布供給された現像剤の層を規制するための層規制部材１０４が設けられており、この層規制部材１０４は、例えばＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰ、あるいは、リン青銅などの金属板バネ材料が採用されていて、さらに、その自由端部側を現像ローラ１０３表面に、例えば１０〜１００Ｎ／ｍの押圧力で当接させている。この層規制部材１０４の押圧力下を通過した、現像ローラ１０３上の現像剤は、薄層化されると共に、摩擦帯電によって電化が付与される。また、この摩擦帯電を補助するために、層規制部材１０４には、バイアスが印加される構成となっている。
【００３９】
このように現像ローラ１０３に塗布供給された現像剤Ｔは、この現像ローラ１０３をホッピングしながらクラウド化し、さらに、現像ローラ１０３の回転に伴って、この現像ローラ１０３とは非接触の像担持体である感光体ドラム２と対向する現像位置まで搬送され、感光体ドラム２上の静電潜像によって形成される静電電界に応じてクラウド化された現像剤が感光体ドラム２上に移動し、現像が行われる。なお、現像ローラ１０３には、現像バイアス電圧が高圧電源１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）より印加される構成をとっており、この高圧電源１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）からの現像バイアス電圧の作用で、現像剤Ｔがクラウド化して現像剤担持体としての現像ローラ１０３上にフレアが発生するが、これについては後述する。
【００４０】
感光体ドラム２上に現像されずに残った現像剤Ｔは、現像ローラ１０３の回転に伴って、現像剤供給室１０２へ戻り、繰り返し使用される。この現像剤Ｔが再び現像剤供給室１０２内へ戻る部分には、除電能力を補助するためのバイアスが印加される除電シール部材１０９が現像ローラ１０３に当接して設けられており、現像剤Ｔが現像装置外部に漏れ出ないように当該除電シール部材１０９で封止している。なお、本実施形態では、現像剤（トナー）Ｔとして、例えば、重合法で作成したものを用い、平均粒径が６．５μｍ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を使用している。
【００４１】
次いで、現像ローラ１０３の構造と共に、現像ローラ１０３上で現像剤がクラウド化しフレアが発生する現象を図３を用いて説明する。図３は、本発明にかかる現像剤担持体としての現像ローラ１０３の電極部分を、当該現像ローラ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。本発明の現像ローラ１０３は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周部には、最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極２３ａが設けられている。したがって、内側電極２３ａの内周側にあたる部分（図３における内側電極２３ａの右方）は、現像ローラ１０３の中空部分である。さらに、現像ローラ１０３には、この内側電極２３ａから外周面側に離れて位置する外側電極２４ａであって、内側電極に印加される電圧（内側電圧）とは時間的に変化し、且つ、互いに異なる電圧（外側電圧）が印加される外側電極２４ａが設けられていて、この外側電極２４ａは、櫛歯状あるいは梯子状に並列して複数配置され、図３においては梯子状に配置されている。すなわち、本発明の現像剤担持体１０３には、２層の電極が設けられる。また、外側電極２４ａと内側電極２３ａとの間には、これら電極間を絶縁するための絶縁層５が設けられていて、さらに、外側電極２４ａの外周面側を覆う保護層でもあり、且つ、複数設けられた外側電極２４ａらを互いに絶縁するための絶縁層でもある表層６がさらに設けられる。すなわち、本発明の現像剤担持体１０３は、中空部分から見て内周側から外周側に順に、内側電極２３ａ、絶縁層５、外側電極２４ａ、絶縁層でもある表層６が４層構造で構成される。なお、図４は、外側電極２４ａが梯子状に配置された本実施形態における現像ローラ１０３の電極配置を説明するための図であり、図４ａは、現像ローラ１０３を平面状に展開した概略展開図を、図４（ｂ）は、現像ローラ１０３を斜め方向から概略で眺めた斜視模式図であり、説明の都合上、表層６と絶縁層５とは図示していない。
【００４２】
ここで、内側電極２３ａは、現像ローラ１０３の基体としても機能するものであり、ＳＵＳやアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成形した金属ローラである。この他の内側電極２３ａ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表面にアルミニウムや、銅などの金属層からなる導電層を形成したものであってもよい。この導電層の形成方法としては、金属めっき、蒸着技術などを利用して形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法が考えられる。
【００４３】
内側電極２３ａの外周側の表面は、絶縁層５で覆われている。この絶縁層５は、ポリカーボネートやアルキッドメラミンなどで形成される。また、この絶縁層５の厚みは、３μｍ以上５０μｍ以下の範囲が好ましい。３μｍよりも小さくなると、内側電極２３ａと外側電極２４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなる恐れがあり、内側電極２３ａと外側電極２４ａとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。その一方で、５０μｍよりも大きくなると、形成されるべき電界が表層６よりも外側に形成されにくくなり、表層６の外側に強い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５の厚みを２０μｍとした。当該絶縁層５は、スプレー法やディップ法などによって内側電極２３ａ上に均一な膜厚で形成することができる。
【００４４】
絶縁層５の外周側には、アルミニウム、銅、銀などの金属から成る外側電極２４ａが形成される。この外側電極２４ａを所定の間隔で複数並列させ、櫛歯状あるいは梯子状に構成する方法としては、種々様々な方法を採用することが可能であり、例えば、絶縁層５上にめっきや蒸着によって金属膜を均一に形成した後で、フォトレジスト・エッチング法を採用してもよいし、あるいは、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５の上に付着させて櫛歯状あるいは梯子状の電極を形成する方法を採用することもできる。
【００４５】
所定の間隔で櫛歯状あるいは梯子状に形成された外側電極２４ａの外周面側と、この外側電極２４ａの間に存在する絶縁層５の外周面側とには、表層６が形成されるが、この表層６上で現像剤がホッピングを繰り返しクラウド化する際にも、当該現像剤は接触摩擦によって帯電する。したがって、現像剤に適切な帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）を与えるために、本実施形態のような場合では、表層６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、ポリカーボネートなどが使用されるのが好ましい。実際に本実施形態で採用された材料は、ポリカーボネートを使用した。また、表層６は、外側電極２４ａを保護する保護層の役割も兼ねているので、表層６の膜厚としては、３μｍ以上４０μｍ以下の範囲が好ましい。なお、ここで言う膜厚とは、外側電極２４ａの外周面側から現像ローラ１０３の表面までを言う（図３参照）。この膜圧が３μｍよりも小さいと、経時使用による膜削れなどで外側電極２４ａが露出してしまう恐れがあり、その一方で、４０μｍよりも大きいと、内側電極２３ａと外側電極２４ａとで形成される電界が表層６よりも外側に形成されにくくなり、表層６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２０μｍを採用した。また、この表層６は、絶縁層５と同様にスプレー法やディッピング法などにより形成することが可能である。
【００４６】
本発明の現像装置では、このように構成された現像ローラ１０３において、内側電極２３ａと外側電極２４ａとに時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加することで、これら外側電極２４ａの間に、時間的に変化する電界を形成する。より詳しくは、内側電極２３ａが外側電極２４ａと対向していない部分（外側電極２４ａが設けられていない櫛歯乃至梯子の抜け部分）と、外側電極２４ａが設けられている部分（外側電極２４ａの櫛歯乃至梯子部分）との間でこの電界を形成する。このように形成された電界が表層６の外側までおよび、この発生させた時間的に変化する電界の作用により、現像剤を現像ローラ１０３上でクラウド化しフレアを作り出している。言い換えれば、本発明では、現像ローラ１０３上に塗布供給された現像剤が当該現像ローラ１０３をホッピングできる程度の電界強度を有する電界を、複数の外側電極２４ａ間に内側電極２３ａと外側電極２４ａとで形成し、現像剤を現像剤担持体１０３上でクラウド化しフレア状態を作り出す。この際には、現像ローラ１０３上の現像剤は、外側電極２４ａが設けられていない櫛歯乃至梯子の抜け部分に対応する表層部分と、外側電極２４ａが存在する櫛歯乃至梯子部分に対応する表層部分との間をホッピングしながら往復運動するように飛翔することになる。先に記述した絶縁層５や表層６の条件であれば、内側電極２３ａと外側電極２４ａとの間を安定且つ有効に絶縁することが可能であり、比較的大きな電圧を現像剤担持体１０３に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。
【００４７】
また、外側電極２４ａの電極幅（各櫛歯乃至梯子部分の幅）Ｌ１は、１０μｍ以上１２０μｍ以下であるのが好ましい。１０μｍよりも小さいと、細すぎて電極が途中で断線してしまう恐れがある。その一方で、１２０μｍよりも大きいと、現像ローラ１０３端部側に設けられる被給電部からの距離が遠い、すなわち現像ローラ１０３の中央に近い外側電極２４ａでの供給電圧が低くなり、その位置において現像剤を安定的に且つ有効にクラウド化させることが困難となってしまう。
【００４８】
さらに、外側電極２４ａの電極間ピッチ（各櫛歯乃至梯子部分の抜け部分）Ｌ２は、電極幅と同じか広いほうが好ましい。電極幅よりも小さいと、内側電極２３ａからの電気力線の多くが表層６の外側に出る前に外側電極２４ａに収束してしまい、表層６の外側に形成される電界が弱くなってしまうからである。但し、電極間ピッチが大きすぎると、外側電極間中央の電界が弱くなってしまう。したがって、本発明においては、電極間ピッチは、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、外側電極幅及び電極間ピッチの両者を共に８０μｍに設定してある。
【００４９】
なお、外側電極２４ａの電極間ピッチが、現像剤担持体１０３の周方向にわたっても一定となるように構成するのが好ましい。電極間ピッチが現像剤担持体１０３の周方向においても一定であれば、内側電極２３ａと外側電極２４ａとの間で発生させられる電界が周方向においても均一となり、感光体ドラム２と対向する現像位置においても周方向に均一なフレア状態を実現することが可能となる結果、均一な現像を達成することが可能となる。
【００５０】
次いで、このような電界を発生させるために内側電極２３ａと外側電極２４ａとに印加されるバイアス電圧について説明する。現像剤担持体１０３における内側電極２３ａ及び外側電極２４ａには、図３に示すように、それぞれ高圧電源１２０を構成するパルス電源１２０Ａ、１２０Ｂが接続され、これらパルス電源１２０Ａ、１２０Ｂからそれぞれ第１電圧である内側電圧及び第２電圧である外側電圧が印加される。パルス電源１２０Ａ、１２０Ｂ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。但し、本発明では、これに限られず、例えばサイン波などの三角波であってもよい。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２３ａ及び外側電極２４ａの２相構成であり、これら電極２３ａ及び２４ａには互いに位相差を持った電圧がそれぞれ印加される。
【００５１】
図５は、内側電極２３ａと外側電極２４ａに印加される内側電圧と外側電圧の一例を示す図である。この図における各電圧は、矩形波であり、また発明の理解を深めるために位相がπ（半周期；１８０度）だけずれた同じ大きさのピークトゥピーク電圧（Ｖｐｐ）のバイアス電圧が印加される状態を示している。この図に示される状態では、常にＶｐｐだけの電位差が内側電極２３ａと外側電極２４ａとの間に発生している。この電位差により、電極間に時間的に変位する電界が発生し、この電界のうち表層６の外側に形成される電界、すなわちフレア用電界によって表層６上の現像剤がホッピングしクラウド化する。なお、この実施形態において、内側電圧と外側電圧との中心値Ｖ０は、画像部電位（静電潜像部分の電位）と、非画像部電位（地肌部の電位）との間に設定され、現像条件によって適宜変動乃至変化させることができる。また、Ｖ０は固定にしてＤｕｔｙ比を変動させても同様な効果を得ることができる。
【００５２】
また、内側電圧と外側電圧との周波数ｆは、０．１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下であるのが好ましい。０．１ｋＨｚよりも小さいと、現像剤のホッピングが現像速度に追いつかなくなる可能性があるためであり、その一方で、１０ｋＨｚよりも大きいと、現像剤の移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、現像剤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５００ｋＨｚに設定した。
【００５３】
このように構成され、設定される現像剤担持体としての現像ローラ１０３を用いて現像を行う際には、現像ローラ１０３の表面は、先に記述した層規制部材１０４や現像剤供給ローラ１０５に加え除電シール部材１０９などと接触しているので、経時的には徐々に削れて、外側電極２４ａの外周面側から現像ローラ１０３の表面までの間隔である表層膜厚が変動してしまうことがわかっている。現像ローラ１０３の表層６の膜厚が変動すれば、当然にフレア用電界にも影響がでてしまい、これは、この表層膜厚の変動と電界の変動との関係を示した図６からも明らかである。この図６は、現像剤担持体の表層膜厚が変化したときの現像剤担持体表面上における平均電界強度の変化を示した図である。なお、図６に示した電界強度は、現像体担持体である現像ローラ１０３の表面から２００μｍ上方の位置で測定している（図３参照）。測定位置（現像ローラ１０３表面からの距離乃至間隔）は、所望の現像ギャップなどとの関係から適宜定めるとよい。この図６からすれば、例えば、初期状態で表層膜厚がｘ１の場合における電界強度がＥ１である場合に、経時変化などによって、表層膜厚がｘ３にまで減少してしまった場合の電界強度は、Ｅ３まで上昇してしまうことが見て取れる。このようにフレア用電界に影響がでると、クラウド化する現像剤の状態やその量にも影響が及ぶことから、現像能力が上昇するなど変動し、その結果、現像されるべき画像に濃度異常が発生することが考えられる。そこで、本願発明の発明者らは、鋭意研究した結果、表層６の膜厚に応じて、発生する電界を制御する電界制御手段１３０を設け、この電界制御手段を用いて、現像剤担持体上に発生するフレア状態を一定に保つように、現像剤担持体１０３上に発生させるフレア用電界を調整することで、現像剤担持体の有する現像能力を一定に保つことを考え出した。以下に電界制御手段１３０の好適な実施形態の例を説明する。
【００５４】
第１の実施例として、電界制御手段１３０は、内側電極２３ａと外側電極２４ａとにそれぞれ印加するパルス電源１２０Ａ、１２０Ｂのバイアス電圧の電圧値を調整することのできる電圧値調整手段で構成される。バイアス電圧値Ｖｐｐを変動させた場合、当然ながらフレア用電界の強度も変化し、ひいてはフレア状態も変化する。この関係を図７に示す。図７は、現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚と電極間に印加するバイアス電圧Ｖｐｐとの関係を示した図である。図７に示すように、表層６の膜厚がｔｘ＝ｘ１の場合、所望のフレア状態を得ることのできるバイアス電圧Ｖｐｐはｙ１であり、表層６の膜厚ｔｘがｔｘ＝ｘ２の場合は、所望のフレア状態を得ることのできるバイアス電圧Ｖｐｐはｙ２であり、表層６の膜厚ｔｘがｔｘ＝ｘ３の場合は、所望のフレア状態を得ることのできるバイアス電圧Ｖｐｐはｙ３であることが見て取れる。この関係を式１に示す。
【００５５】
Ｖｐｐ＝ｆＥ（ｔｘ）・・・式１
この図７に示される関係や式１は、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度バイアス電圧Ｖｐｐを調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図７に示されるような関係と式１とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度バイアス電圧Ｖｐｐを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がｘ１とした場合に、経時変化で膜厚がｘ３に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、バイアス電圧Ｖｐｐをｙ３に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をｘ１とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がｘ２であった場合には、バイアス電圧Ｖｐｐの設定値を当初からｙ２にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
【００５６】
次に、第２の実施例について説明する。第２の実施例では、電界制御手段１３０は、バイアス電圧Ｖｐｐの立ち上がり時間ｍｓを変動させることによって、フレア状態を調整する。すなわち、本実施例における電界制御手段１３０は、パルス電源からのバイアス電圧Ｖｐｐの立ち上がり時間ｍｓを調整する立ち上がり時間調整手段で構成されている。本発明者らは、鋭意研究を行った結果、バイアス電圧Ｖｐｐの電圧値を一定にしておいた状態で、当該バイアス電圧Ｖｐｐの立ち上がり時間ｍｓを変えた場合にも、フレア用電界の電界強度を変えることができるという知見を得た。この関係を図８に示す。図８は、内側電極と外側電極との間に印加するバイアス電圧の立ち上がり時間と現像剤担持体表面上の平均電界強度との関係を示した図である。この図８からも明らかなように、内側電極２３ａと外側電極２４ａに印加するバイアス電圧が一定であっても、バイアス電圧の立ち上がり時間ｍｓを変化させれば、現像剤担持体表面上の平均電界強度が変化する。したがって、バイアス電圧Ｖｐｐの立ち上がり時間ｍｓを制御することで電界強度の調整を行うことが可能であり、ひいてはフレア状態の調整を行うことが可能であることがわかる。なお、本実施例では、バイアス電圧Ｖｐｐの周波数は、５００Ｈｚに変えて３００Ｈｚに設定した。
【００５７】
この図８に示されるような関係に基づき、図９には、電界強度、ひいては現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚とバイアス電圧の立ち上がり時間との関係を示した。この図９によれば、表層６の膜厚がｔｘ＝ｘ１’の場合、所望のフレア状態を得ることのできる立ち上がり時間ｍｓはｙ１’であり、表層６の膜厚ｔｘがｔｘ＝ｘ２’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる立ち上がり時間ｍｓはｙ２’であり、表層６の膜厚ｔｘがｔｘ＝ｘ３’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる立ち上がり時間ｍｓはｙ３’であることが見て取れる。この関係を式２に示す。
【００５８】
立ち上がり時間ｍｓ＝ｆＥ（ｔｘ）・・・式２
この図９に示される関係や式２は、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度立ち上がり時間ｍｓを調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図９に示されるような関係と式２とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度立ち上がり時間ｍｓを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がｘ１’とした場合に、経時変化で膜厚がｘ３’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、立ち上がり時間ｍｓをｙ３’に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をｘ１’とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がｘ２’であった場合には、バイアス電圧の立ち上がり時間ｍｓの設定値を当初からｙ２’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
【００５９】
次に、第３の実施例として、電界制御手段１３０は、内側電極２３ａと外側電極２４ａとにそれぞれ印加するバイアス電圧の周波数を調整することのできる周波数調整手段で構成される。これは、時間的に変位する電界を発生させるバイアス電圧の周波数を変化させることで、フレア用電界の状態を変化させると、これに伴い、現像剤担持体上で現像剤がホッピングする単位時間当たりのホッピング回数が変化し、その結果、クラウド化される現像剤の状態が変化して、現像能力も変化することに基づく。例えば、バイアス電圧の周波数を上げれば、ホッピング回数が増加するので、現像剤のクラウド化が活性化し現像能力が上がるのに対し、逆にバイアス電圧の周波数を下げれば、ホッピング回数が減少するので、現像剤のクラウド化が不活性化し現像能力は低下する。この関係を図１０に示す。図１０は、バイアス電圧の周波数と現像能力との関係を示した図である。したがって、当該周波数を調整することでフレア用電界を調整すると、クラウド化する現像剤状態、すなわちフレア状態を調整することができるので、現像能力をも調整することができる。
【００６０】
この図１０に示される関係を利用して、例えば図６に示されるように表層膜厚が薄くなったことにより平均電界強度が増して現像能力が上がってしまった場合には、内側電極２３ａと外側電極２４ａとにそれぞれ印加するバイアス電圧の周波数を下げることで、フレア状態を抑制方向に導き現像能力を調整する。
【００６１】
図１１に現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚と周波数ｆＨｚとの関係を示す。この図１１によれば、表層６の膜厚がｔｘ＝ｘ１’’の場合、所望のフレア状態を得ることのできる周波数ｆHｚはｙ１’’であり、表層６の膜厚ｔｘがｔｘ＝ｘ２’’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる周波数ｆHｚはｙ２’’であり、表層６の膜厚ｔｘがｔｘ＝ｘ３’’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる周波数ｆHｚはｙ３’’であることが見て取れる。この関係を式３に示す。
【００６２】
周波数ｆHｚ＝ｆＥ（ｔｘ）・・・式３
この図１１に示される関係と式３とは、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度周波数を調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図１１に示されるような関係と式３が得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度周波数ｆHｚを調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がｘ１’’とした場合に、経時変化で膜厚がｘ３’’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、周波数ｆHｚをｙ３’’に減少調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をｘ１’’とした場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がｘ２’’であった場合には、周波数ｆHｚの設定値を当初からｙ２’’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
【００６３】
次に、第４の実施例として、電界制御手段１３０は、内側電極２３ａと外側電極２４ａとにそれぞれ印加する電圧の位相差を調整することのできる位相差調整手段で構成される。ここで、内側電極２３ａと外側電極２４ａとに印加する電圧の位相差を調整することで、現像剤担持体上のフレア状態を調整することができる原理を図１２と先に示した図５とを比較しながら以下に説明する。図１２は、位相がπだけずれたピークトゥピーク電圧が印加される場合を示した図５とは相違して、矩形波である外側電圧と内側電圧との間の位相が１／２πだけずれた場合を示した図である。図５に示す場合には、常に内側電極２３ａと外側電極２４ａとの間にはバイアス電圧Ｖｐｐが印加されているが、図１２に示すように位相を１／２πだけずらした場合には、時間ｔ１からｔ２の間には、内側電極２３ａと外側電極２４ａとは同電位となりフレア用電界が発生しない。その一方で、時間ｔ２からｔ３の間にはＶｐｐだけのバイアス電圧が内側電極２３ａと外側電極２４ａ間に印加されるので、フレア用電界が発生する。したがって、時間ｔ１からｔ２の間は現像剤をホッピングさせようとするフレア用電界が発生せず、ｔ２からｔ３の間だけ現像剤をホッピングさせようとするフレア用電界が発生するので、現像剤がホッピングしクラウド化する時間が変動し（この場合には減少し）、ひいてはフレア状態が変動し、その結果、現像能力が図５の場合に比べて図１２の場合は低下する。この関係を図１３に示す。図１３は、バイアス電圧の位相差と現像能力との関係を示した図である。図１３に示されるような関係は、位相差をπに近づけると、現像剤がホッピングする時間を増やすことができるので、現像剤のクラウドが活性化し、現像能力を上げることが可能であることをも示す。したがって、当該バイアス電圧の位相差を調整することでフレア用電界を調整すると、クラウド化する現像剤状態、すなわちフレア状態を調整することができるので、現像能力をも調整することができる。
【００６４】
この図１３に示される関係を利用して、例えば図６に示されるように表層膜厚が薄くなったことにより平均電界強度が増して現像能力が上がってしまった場合には、内側電極２３ａと外側電極２４ａとにそれぞれ印加する位相差が、フレア状態を抑制方向に導く方向に調整し、現像能力を調整する。
【００６５】
図１４に現像能力が所望の値で一定とした場合の、表層膜厚とバイアス電圧の位相差との関係を示す。この図１４によれば、表層６の膜厚がｔｘ＝ｘ１’’’の場合、所望のフレア状態を得ることのできる位相差はｙ１’’’であり、表層６の膜厚ｔｘがｔｘ＝ｘ２’’’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる位相差はｙ２’’’であり、表層６の膜厚ｔｘがｔｘ＝ｘ３’’’の場合は、所望のフレア状態を得ることのできる位相差はｙ３’’’であることが見て取れる。この関係を式４に示す。
【００６６】
位相差＝ｆＥ（ｔｘ）・・・式４
この図１４に示される関係と式４とは、実験室などで、初期膜厚から膜厚を種々変動させたそれぞれの場合に、どの程度位相差を調整すれば同一のフレア状態、ひいては同一の現像能力があるかを見定める実験を繰り返すことで得ることができる。この図１４に示されるような関係と式４とが得られれば、表層膜厚が変動した場合に、どの程度位相差を調整すればよいかを割り出すことができるため、表層膜厚に応じてフレア状態を常に一定に保つことが可能となる。すなわち、初期膜厚がｘ１’’’とした場合に、経時変化で膜厚がｘ３’’’に減少した場合にはフレア用電界の強度が増してしまうが、位相差をｙ３’’’に調整すれば、同一のフレア状態に調整することが可能である。なお、これは、製造上のばらつきで、出来上がった現像剤担持体の表層膜厚にばらつきがある場合にも利用することができる。例えば、基準となる現像剤担持体の膜厚をｘ１’’’とした場合の位相差がｙ１’’’である場合に、出来上がった現像剤担持体の膜厚がｘ２’’’であった場合には、位相差の設定値を当初からｙ２’’’にしておくことで、多数製造される現像装置がそれぞれ有する固有のばらつきをも抑制することが可能となる。
【００６７】
ここで、既述したように、現像剤担持体としての現像ローラ１０３の表層６は、層規制部材１０４や現像剤供給ローラ１０５に加え除電シール１０９などと接触していることにより、経時的には徐々に摩耗により削れて、表層膜厚が変動してしまうことがわかっている。これは、先に記述した第１から第４の全ての実施例おいて同様である。そこで、この表層６の膜厚の経時的変化を予め予測する層厚予測手段を設け、この層厚予測手段からの層厚変動予測値により、自動で電界制御手段１３０を調整・動作させると好適である。
【００６８】
表層膜厚が初期膜厚状態から変動するのは、主に、現像ローラ１０３が層規制部材１０４や現像剤供給ローラ１０５に加え除電シール部材１０９などと接触することで発生する摩耗が原因であるため、現像ローラ１０３の回転数Ｎと摩耗量（膜厚削れ量）とはよく相関関係があることが判明している。この摩耗量と現像ローラ１０３の回転数Ｎとの関係を図１５に示す。この図１５からも明らかなように、両者は基本的に比例関係にある。したがって、層厚予測手段として、まずは、現像ローラ１０３の回転数をカウントする現像回転数検知手段１３１（図３参照）を採用することができる。本発明者らは、図１５に示すような、現像ローラ１０３の回転数Ｎと表層６の摩耗量との関係を実験などによって得て、以下の式５及び式６に示される関係式をたてた。
【００６９】
ｔ１（摩耗量）＝ａ（係数）×ｘ（現像ローラ回転数Ｎ）・・・式５
ｔｘ（膜厚）＝ｔ０（初期膜厚）−ｔ１（摩耗量）・・・式６
この関係式５、６によって、現像回転数検知手段１３１からの回転数値Ｎから、摩耗量ｔ１を予測し、摩耗量ｔ１から、現在の膜厚ｔｘを算出することができる。また、このように割り出された現在の膜厚ｔｘに基づいて、先に記述した式１〜４のいずれかの関係式から自動で電界制御手段１３０を動作させて、自動で一定のフレア状態に現像装置を制御・設定することができる。
【００７０】
さらにまた、現像ローラ１０３の回転数は、像担持体である感光体ドラム２の回転数と非常に密接に関係する。すなわち、現像ローラ１０３が回転するのは、感光体ドラム２とほぼ同期しているため、感光体ドラム２の回転数乃至走行距離から現像ローラ１０３の回転数を割り出すことに困難性はない。言い換えれば、感光体ドラム２と現像ローラ１０３の線速差は予めわかっているので、感光体ドラム２の回転数乃至走行距離がわかれば、現像ローラ１０３の回転数乃至走行距離を容易に算出することができる。したがって、層厚予測手段として、像担持体２の回転数をカウントする潜像回転数検知手段を採用することも可能である。この場合には、以下の式７及び式８に示される関係式が実験などを介してたてられる。
【００７１】
ｔ１’（摩耗量）＝ａ’（係数）×ｘ’（像担持体の回転数Ｎ’）・・・式７
ｔｘ’（膜厚）＝ｔ０’（初期膜厚）−ｔ１’（摩耗量）・・・式８
なお、このように層厚予測手段として、像担持体２の回転数をカウントする潜像回転数検知手段を採用する場合には、像担持体２の寿命予測のための走行距離カウンターなどが既に画像形成装置に設けられていれば、このカウンターに膜厚予測手段としての潜像回転数検知手段の機能を兼用させることが可能となるため、追加コストが発生せず、さらに部品点数削減にもなり好適である。
【００７２】
次に、これらの層厚予測手段を設けた場合の電界制御手段１３０の自動制御のアルゴリズムを図１６に示す。まず、画像形成装置からのプリント要求乃至印字要求により本アルゴリズムが開始される（ステップ１；ＳＴ１）。プリント要求は、本明細書の図面には図示しない制御部に送られ、このプリント要求を受けた当該制御部は、まずは現像回転数検知手段又は潜像回転数検知手段から回転数Ｎ又はＮ’を呼び出す（ステップ２：ＳＴ２）。この回転数Ｎ又はＮ’により現像ローラ１０３の表層６の摩耗量ｔ１を式５又は式７のような関係式から演算することで割り出すことになる（ステップ３；ＳＴ３）。次いで、得られた摩耗量ｔ１が予め制御部にインプットされている規定値ｂ以上であるか否かが判断される（ステップ４；ＳＴ４）。規定値ｂ以下であれば、前回画像形成を行ったバイアス電圧値（実施例１）又は立ち上がり時間（実施例２）又は周波数（実施例３）又は位相差（実施例４）で（ステップ６；ＳＴ６）、画像形成を行う（ステップ９；ＳＴ９）。規定値ｂ以上であれば、割り出された摩耗量ｔ１を初期膜厚ｔ０から減じて、現在の表層膜厚ｔｘを演算する（ステップ５；ＳＴ５）。さらに、図７又は図９又は図１１又は図１４に示されるような図から得られたバイアス電圧Ｖｐｐ又は立ち上がり時間ｍｓ又は周波数ｆＨｚ又は位相差と表層膜厚との関係式（式１〜式４）から、当該表層膜厚ｔｘにおける適切なバイアス電圧Ｖｐｐ又は立ち上がり時間ｍｓ又は周波数ｆＨｚ又は位相差（すなわち適切なフレア状態になるバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差）を演算して割り出し（ステップ７；ＳＴ７）、電界制御手段１３０を用いてこのバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差に設定し（ステップ８；ＳＴ８）、この設定されたバイアス電圧条件又は立ち上がり時間条件又は周波数条件又は位相差条件で画像形成を行うことになる（ステップ９；ＳＴ９）。
【００７３】
なお、本発明では、現像装置を画像形成装置から取り外した場合、特にプロセスカートリッジに収納される現像装置がプロセスカートリッジと共に画像形成装置から取り外された場合、現像回転数検知手段又は潜像回転数検知手段における回転数Ｎ又はＮ’をリセットすることができるようにも構成されている。これは、例えば、現像装置、特にプロセスカートリッジは、メンテナンスなどで定期的に交換することが予定されていることが多いが、この交換の際に新しいプロセスカートリッジが取付られる場合に、当該回転数Ｎ又はＮ’はリセット、すなわちゼロに設定しなおす必要があるからである。また、例えば、回転数Ｎ又はＮ’をリセットするか否かを、現像装置乃至プロセスカートリッジを画像形成装置から取り外して、改めて取り付ける際に、画像形成装置の操作部などに当該回転数Ｎ又はＮ’はリセットするか否かを使用者に選択させる表示を行い、使用者が任意に回転数Ｎ又はＮ’をリセットするか否かを決定することができるようにすることも可能である。このように構成しておけば、一旦取り外したプロセスカートリッジと同じプロセスカートリッジを再度取り付ける際に、回転数Ｎ又はＮ’がリセットされないため、使用者にとっては使い勝手がよく、好適である。
【００７４】
ここで、当業者にはよく知られているが、画像形成装置１００やその内部に配置される現像装置４が設置される設置環境、例えば、低温低湿環境又は高温高湿環境により、表層６や現像剤供給ローラ１０５などの材料特性（例えば、硬度など）が変動することがある。表層６やこれに直接接触している現像剤供給ローラ１０５などの硬度などの材料特性が変動すれば、この変動によってもまた表層膜厚の摩耗量乃至膜削れ量が変動してしまう。この摩耗量が変動してしまう実験結果の一例を図１７に示す。図１７における点線は、オフィスなどに代表される通常の常温常湿の設置環境で測定された現像剤担持体の回転数Ｎと摩耗量（膜削れ量）との関係を示し、実線は、低温低湿環境で測定された現像剤担持体Ｎの回転数と摩耗量（膜削れ量）との関係を示す。図１７からも明らかなように、同一の現像剤担持体回転数Ｎであっても、低温低湿環境では、通常環境の場合と比較して摩耗量が多いことがわかる。これは、低温低湿環境の場合、現像ローラ１０３の表層６や、これに接触する部材が硬くなるためであると考えられる。したがって、設置環境によって、前記した膜厚予測手段から求められる摩耗量の予測値を補正することが好ましい。
【００７５】
そこで、本発明の好適な実施形態では、当該予測値補正を達成するために、現像装置周辺環境を測定することができる環境条件検知手段１３２（図３参照）を設けた。この環境条件検知手段１３２は、例えば測定結果を出力することができる温湿度センサーや温湿度計などである。この環境条件検知手段１３２によって測定された環境測定値による摩耗量の補正値は、種々様々な設置環境における摩耗量を実験により計測し、例えば図１７に示すような関係図を作成して、当該関係図を用いて通常環境の摩耗量との比較により補正値乃至補正係数βを予め割り出しておくことで得ることが可能である。すなわち、当該補正係数βを、先に記述した層厚予測手段により割り出された摩耗量ｔ１に乗じることで、設置環境に応じたさらに適切な摩耗量ｔ２を求めることが可能となり、そこからさらに適切な表層膜厚ｔｘを求めることができる。この関係を、先に記述した式５と共に、式９及び式１０で示す。
【００７６】
ｔ１（摩耗量）＝ａ（係数）×ｘ（現像ローラ回転数Ｎ）・・・式５
ｔ２（環境補正後摩耗量）＝β（補正値）×ｔ１（摩耗量）・・・式９
ｔｘ（膜厚）＝ｔ０（初期膜厚）−ｔ２（環境補正後摩耗量）・・・式１０
この式９及び式１０で表されるような環境測定における補正値βをさらに用いた場合の電界制御手段の自動制御のアルゴリズムを図１８に示す。
【００７７】
図１８でも制御部がプリント要求乃至印字要求を受けたあとでは（ステップ１１；ＳＴ１１）、まず、層厚予測手段である現像回転数検知手段又は潜像回転数検知手段から回転数Ｎ又はＮ’を呼び出し（ステップ１２：ＳＴ１２）、この回転数Ｎ又はＮ’に応じて摩耗量ｔ１を演算して割り出すまでは同一である（ステップ１３；ＳＴ１３）。次いで、本実施形態では、環境条件検知手段１３２により、現像装置乃至画像形成装置周辺の環境値を読み込み、これを制御部に送信する（ステップ１４；ＳＴ１４）。この環境測定値に基づき、実験などを繰り返すことで予め設定された補正値乃至補正係数βを決定し（ステップ１５；ＳＴ１５）、これを先の摩耗量ｔ１に乗じて、環境補正後の摩耗量ｔ２を得る（ステップ１６；ＳＴ１６）。なお、この補正係数βは、環境測定値に基づき設置環境が通常環境であると判断された場合は１に等しい。こうして得られた環境補正後の摩耗量ｔ２が規定値ｂ以上であるか否かが判断される（ステップ１７；ＳＴ１７）。この後は、先の図１６に示した同一工程を経て当該アルゴリズムが進行する。すなわち、規定値ｂ以下であれば、前回画像形成を行ったバイアス電圧値又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差で（ステップ１９；ＳＴ１９）、画像形成を行う（ステップ２２；ＳＴ２２）。規定値ｂ以上であれば、割り出された摩耗量ｔ２を初期膜厚ｔ０から減じて、現在の表層膜厚ｔｘを演算する（ステップ１８；ＳＴ１８）。さらに、図７又は図９又は図１１又は図１４に示されるような図から得られたバイアス電圧Ｖｐｐ又は立ち上がり時間ｍｓ又は周波数ｆＨｚ又は位相差と表層膜厚との関係式（式１〜式４）から、当該表層膜厚ｔｘにおける適切なバイアス電圧Ｖｐｐ又は立ち上がり時間ｍｓ又は周波数ｆＨｚ又は位相差（すなわち適切なフレア状態になるバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差）を演算して割り出し（ステップ２０；ＳＴ２０）、電界制御手段１３０を用いてこのバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差に設定し（ステップ２１；ＳＴ２１）、この設定されたバイアス電圧条件又は立ち上がり時間条件又は周波数条件又は位相差条件で画像形成を行うことになる（ステップ２２；ＳＴ２２）。
【００７８】
さらに、現像装置の周辺環境が異なると、現像剤の帯電量も変化することが知られている。例えば、低温低湿環境では、通常環境と比べて帯電量は高くなり、その逆に、高温高湿環境では、通常環境と比べて帯電量は低くなる。現像剤の帯電量が変化すれば、現像剤と現像ローラ１０３との静電的な付着力が変わってしまう。このため、例えば低温低湿環境で、現像剤が適切にホッピングするような電界を設定した場合に、この現像装置を高温高湿環境下で使用すると、現像剤がホッピングしすぎてしまい、この電界の作用を受けてホッピングした現像剤が現像ローラ１０３上に戻ってこられなくなってしまうという現象が発生する。このような場合には、画像形成装置内で現像剤飛散が発生し、装置を汚してしまう。したがって、周辺環境による帯電量に応じてもまた、電界調整手段１３０によってフレア状態を制御することが好ましい。
【００７９】
なお、図１９に、表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態（すなわち、適切な現像能力）を作り出すことのできるバイアス電圧Ｖｐｐの関係を示した。また、図２０には、表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態（すなわち、適切な現像能力）を作り出すことのできるバイアス電圧の立ち上がり時間ｍｓの関係を示し、図２１には、表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態（すなわち、適切な現像能力）を作り出すことのできるバイアス電圧の周波数ｆＨｚの関係を示し、図２２には、表層膜厚が一定とした場合における設置環境がそれぞれ変化した場合の、適切なフレア状態（すなわち、適切な現像能力）を作り出すことのできる位相差の関係を示した。図１９〜図２２において、太線は、高温高湿環境の場合を示し、実線は、通常の状態の設置環境の場合を示し、点線は、低温低湿環境の場合を示す。例えば図１９において、現在の膜厚がｘ１で通常環境下の適切なフレア状態を作り出す位相差がｙｍであった場合に、高温高湿環境下では位相差をｙｈに、逆に低温低湿環境下では位相差をｙｌに調整すればよい。なお、この図１９〜図２２に記載される設置環境変化による適切なフレア用電界を形成するためのバイアス電圧値、立ち上がり時間、周波数又は位相差の関係は、実験室などで、現像剤担持体の膜厚を一定に保持したまま、設置環境を種々変化させることで、現像剤の帯電量を変化させ、当該帯電量が変化した場合における所定のフレア用電界を形成するバイアス電圧値、立ち上がり時間、周波数又は位相差を計測することで得ることが可能である。
【００８０】
この現像装置設置環境によって変動する現像剤の帯電量をも考慮した電界制御手段の自動制御のアルゴリズムを図２３に示す。図２３に示されるアルゴリズムでは、制御部がプリント要求乃至印字要求を受けたあとでは（ステップ２１；ＳＴ２１）、最初に層厚予測手段である現像回転数検知手段又は潜像回転数検知手段から回転数Ｎ又はＮ’を呼び出し（ステップ２２：ＳＴ２２）、この回転数Ｎ又はＮ’に応じて摩耗量ｔ１を演算して割り出し（ステップ２３；ＳＴ２３）、次いで、環境条件検知手段１３２により測定された環境測定値を読み込んで（ステップ２４；ＳＴ２４）、当該環境測定値に基づき、実験などを繰り返すことで予め設定された補正係数βを決定し（ステップ２５；ＳＴ２５）、これを摩耗量ｔ１に乗じて、環境測定値によって補正された現在の、より正確な摩耗量ｔ２を得て（ステップ２６；ＳＴ２６）、このより正確な摩耗量ｔ２が規定値ｂ以上であるか否かを判断する（ステップ２７；ＳＴ２７）までは図１８に示したアルゴリズムと同一である。次いで、図２３に示されるアルゴリズムでは、摩耗量ｔ２が規定値ｂ以上であれば、割り出された摩耗量ｔ２を初期膜厚ｔ０から減じて、現在の表層膜厚ｔｘを演算し（ステップ２８；ＳＴ２８）、さらに、図７又は図９又は図１１又は図１４に示されるような図から得られたバイアス電圧Ｖｐｐ又は立ち上がり時間ｍｓ又は周波数ｆＨｚ又は位相差と表層膜厚との関係式（式１〜式４）から、当該表層膜厚ｔｘにおける適切なバイアス電圧Ｖｐｐ又は立ち上がり時間ｍｓ又は周波数ｆＨｚ又は位相差（すなわち適切なフレア状態になるバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差）を演算して割り出す（ステップ３０；ＳＴ３０）。その一方で、摩耗量ｔ２が規定値ｂ以下であれば、前回画像形成を行ったバイアス電圧値又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差を呼び出す（ステップ２９；ＳＴ２９）。
【００８１】
次いで、図２３に示されるアルゴリズムでは、さらに、摩耗量ｔ２が規定値ｂ以上であっても以下であっても、先に環境条件検知手段１３２により測定されている環境測定値から現像ローラ１０３上における現像剤の帯電量変化を割り出す（ステップ３１；ＳＴ３１及びステップ３２；ＳＴ３２）。この割り出された帯電量変化に応じて、例えば実験により求められた図１９〜図２２に示される関係から得られた帯電補正値γを用いて、バイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差をさらに補正し（ステップ３３；ＳＴ３３及びステップ３４；ＳＴ３４）、先に設置環境に基づいてより正確に補正された膜厚に対して調整されたフレア状態（すなわち、フレア用電界を発生させるバイアス電圧又は立ち上がり時間又は周波数又は位相差）を、現像剤の帯電量変化に基づいてさらに調整する（ステップ３５；ＳＴ３５及びステップ３６；ＳＴ３６）。なお、この帯電補正値γを用いた関係を以下の式１１に示す。
【００８２】
Ｖｐｐ’又は立ち上がり時間ｍｓ’又は周波数ｆHｚ’又は位相差’＝ｆＥ（ｔｘ，γ）・・・式１１
このようにして補正されたフレア状態は、設置環境による膜厚変動量を補正されたフレア状態よりもさらに正確に、具体的には、現像剤の帯電量変化をも考慮してより正確に補正されることが可能である。最後に、このように決定されたＶｐｐ’、又は、立ち上がり時間ｍｓ’、又は、周波数ｆHｚ’、又は、位相差’の電界条件で画像形成が行われる（ステップ３７；ＳＴ３７）。
【００８３】
なお、上記実施例では、環境条件検知手段１３２を用いて、層厚予測手段１３１の予測値を補正すること、及び、現像剤帯電量変化量に基づいてフレア状態をさらに補正することの両者を実施しているが、本発明はこれに限られることなく、様々な組み合わせが可能である。例えば、環境条件検知手段１３２を設ける一方で、層厚予測手段１３１を設けない構成を採用することも可能である。この場合は、したがって、層厚予測手段１３１の予測値を環境測定値を用いて補正することはないが、電界制御手段により調整されたフレア状態をさらに当該環境測定値を用いて補正することになる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、静電潜像担持体と非接触で対向して配置される現像剤担持体を備えて成り、この現像剤担持体上で現像剤をホッピングさせてクラウド化することにより、非接触の静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に対して、さらには、当該現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に対して、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１      プロセスカートリッジ
２      像担持体
３      帯電部材
４      現像装置
５      絶縁層
６      表層
２３ａ  内側電極
２４ａ  外側電極
１０３  現像剤担持体（現像ローラ）
１３０  電界調整手段
１３１  層厚予測手段
１３２  環境条件検知手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００９−３６９２９号公報
【図１】
0005527151.tif 000002
【図２】
0005527151.tif 000003
【図３】
0005527151.tif 000004
【図４】
0005527151.tif 000005
【図５】
0005527151.tif 000006
【図６】
0005527151.tif 000007
【図７】
0005527151.tif 000008
【図８】
0005527151.tif 000009
【図９】
0005527151.tif 000010
【図１０】
0005527151.tif 000011
【図１１】
0005527151.tif 000012
【図１２】
0005527151.tif 000013
【図１３】
0005527151.tif 000014
【図１４】
0005527151.tif 000015
【図１５】
0005527151.tif 000016
【図１６】
0005527151.tif 000017
【図１７】
0005527151.tif 000018
【図１８】
0005527151.tif 000019
【図１９】
0005527151.tif 000020
【図２０】
0005527151.tif 000021
【図２１】
0005527151.tif 000022
【図２２】
0005527151.tif 000023
【図２３】
0005527151.tif 000024