(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、
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たトナー担持体における絶縁性の外周面にトナーを担持させ、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、該複数種類の電極部材それぞれに対向するトナー担持体外周面部分で上記トナーをホッピングさせるための電界を該トナー担持体外周面の外側に形成し、該トナー担持体の外周面を移動させることにより現像領域内にホッピングした状態のトナーを送り込み、上記潜像担持体上の潜像にトナーを供給して該潜像を現像する現像装置とを有し、
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、
上記現像装置は、上記トナー担持体の外周面にトナーを供給するトナー供給部材を有しており、
上記トナー供給部材に電圧を印する電圧印加手段と、
上記トナー供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
上記電流検知手段の検知結果に基づいて、上記電圧印加手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記電流検知手段が検知した上記トナー供給部材に流れる電流値が、上記トナー供給部材の表面と上記トナー担持体の外周面との間の電位差が放電開始電圧のときに流れる電流値以上となるよう、上記電圧印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー担持体の外周面を、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与える絶縁性材料で形成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記トナー供給部材の表面層は、表面に多数の微細孔が分散しているスポンジ層であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記トナー供給部材の表面と上記トナー担持体の外周面との接触部分で速度差が生じるように該トナー供給部材を表面移動させる駆動手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記トナー担持体は、上記複数種類の電極部材をトナー担持体外周面法線方向に平行な方向で互いに異なる位置に配置し、該複数種類の電極部材間に絶縁層を介在させた構成を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記現像装置を複数設け、各現像装置により互いに異なる色のトナーで各色に対応する潜像をそれぞれ現像し、これにより得られる各色画像が互いに重なり合ったカラー画像を形成する構成を有する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、トナー担持体の外周面に担持されたトナーを現像領域内に送り込むことで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画像を形成する、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置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トナー担持体を有する現像装置が知られている。
例えば、トナー担持体上のトナーを感光体等の潜像担持体に直接接触させないで、トナー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。一例としては、トナー担持体上の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トナー担持体は、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、この電界によりトナー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（ホッピング）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、トナー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、トナーがトナー担持体の外周面に付着することなくホッピングするためには、トナー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電界（以下「フレア電界」という。）からトナーが受ける力Ｆ１と、トナーとトナー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、トナーはトナー担持体外周面との付着力から逃れることができず、ホッピングしない。Ｆ２よりＦ１の方が大きければ、トナーはホッピングすることができ、このときのＦ２とＦ１との差が大きいほど、安定したフレア状態を実現できる。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状態を実現できるが、Ｆ１を大きくするためにはトナー担持体の外周面上に形成されるフレア電界を大きくすることが必要となる。
【０００４】
特許文献１には、フレア電界を形成するための２種類の電極がローラ状のトナー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トナー担持体は、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、フレア状態を実現することができる。
【０００５】
また、特許文献２には、フレア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トナー担持体が開示されている。このトナー担持体は、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。このトナー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、フレア状態を実現することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようにトナーをホッピングさせるトナー担持体の外周面は、一般に絶縁層を被覆するなどして絶縁性の表面とする必要がある。その主な理由は、トナー担持体外周面に沿って形成されているフレア電界を形成するための電極に何らかの導電性部材（トナー層厚を規制するための規制ブレードなど）が接触して、その導電性部材を通じたリークが生じないようにするためである。
ところが、本発明者らの研究により、このようにトナー担持体の外周面を絶縁性の表面にしなければならない関係で、次のような問題が生じることが判明した。
【０００７】
すなわち、トナー担持体の外周面を絶縁性のものとした場合、トナーがホッピングしてトナー担持体外周面に繰り返し接触することで、トナー担持体の絶縁性外周面がトナーとの摩擦帯電によりトナーの帯電極性とは逆の極性にチャージアップされる。そのため、トナー担持体の表面電位の絶対値は、現像を繰り返すことにより徐々に大きくなっていく。この結果、現像領域に形成される現像電界の大きさが徐々に変化することにより、画質が経時変化するという問題が生じる。
この問題は、トナーをホッピングさせない一般的な一成分現像方式においても生じ得る問題であるが、一般的な一成分現像方式では、トナー担持体外周面を、必ずしも絶縁性のものとする必要はない。したがって、トナー担持体の表面層を、例えば絶縁層の抵抗値よりも低い中抵抗層で構成することも可能であり、この構成によれば、特に不具合を生じさせることなく、チャージアップにより生じたトナー担持体外周面の電荷を、これに接触する何らかの導電性部材（トナー層厚を規制するための規制ブレードなど）へ逃がすことができる。すなわち、一般的な一成分現像方式であれば、トナー担持体の表面層を中抵抗層で構成するという簡易な手法により、上述したチャージアップによる問題を解消できるのである。
しかしながら、トナーをフレア状態にする現像方式の場合、トナー担持体の表面層を中抵抗層で構成すると、これを絶縁層で構成する場合に比べて、トナー担持体外周面上に生じるフレア電界の大きさが小さくなってしまい、トナーをホッピングさせることが困難となる。これは、トナー担持体の表面層を中抵抗層で構成すると、表面層内を電界が移動し、移動した電荷によってフレア電界の強度が弱くなるものと考えられる。また、大きなフレア電界を形成しようとして、表面層を中抵抗層で構成したトナー担持体の複数種類の電極に対し、より大きなバイアスを印加すると、電極間の絶縁性が破壊されて電極間リークが生じ、フレア電界自体が形成できなくなるおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー担持体の絶縁性外周面上でトナーをフレア状態にする現像装置を用いても、現像電界が経時的に変化することによる画質の経時変化を抑制することが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、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たトナー担持体における絶縁性の外周面にトナーを担持させ、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、該複数種類の電極部材それぞれに対向するトナー担持体外周面部分で上記トナーをホッピングさせるための電界を該トナー担持体外周面の外側に形成し、該トナー担持体の外周面を移動させることにより現像領域内にホッピングした状態のトナーを送り込み、上記潜像担持体上の潜像にトナーを供給して該潜像を現像する現像装置とを有し、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、上記現像装置は、上記トナー担持体の外周面にトナーを供給するトナー供給部材を有しており、上記トナー供給部材に電圧を印する電圧印加手段と、上記トナー供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、上記電流検知手段の検知結果に基づいて、上記電圧印加手段を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記電流検知手段が検知した上記トナー供給部材に流れる電流値が、上記トナー供給部材の表面と上記トナー担持体の外周面との間の電位差が放電開始電圧のときに流れる電流値以上となるよう、上記電圧印加手段を制御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の画像形成装置において、上記トナー担持体の外周面を、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与える絶縁性材料で形成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記トナー供給部材の表面層は、表面に多数の微細孔が分散しているスポンジ層であ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項に記載の画像形成装置において、上記トナー供給部材の表面と上記トナー担持体の外周面との接触部分で速度差が生じるように該トナー供給部材を表面移動させる駆動手段を有す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項に記載の画像形成装置において、上記トナー担持体は、上記複数種類の電極部材をトナー担持体外周面法線方向に平行な方向で互いに異なる位置に配置し、該複数種類の電極部材間に絶縁層を介在させた構成を有す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項に記載の画像形成装置において、上記現像装置を複数設け、各現像装置により互いに異なる色のトナーで各色に対応する潜像をそれぞれ現像し、これにより得られる各色画像が互いに重なり合ったカラー画像を形成する構成を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、トナー供給部材に流れる電流が、トナー供給部材の表面とトナー担持体の外周面との間の電位差が放電開始電圧のときに流れる電流値以上となるよう、電圧印加手段を制御することで、トナー供給部材の表面とトナー担持体の外周面との間で放電を生じさせることができる。この放電により、トナーがホッピングしてトナー担持体外周面に繰り返し接触することによりチャージアップされたトナー担持体の絶縁性外周面の電荷を除去（あるいは消去若しくは中和）することができる。
したがって、本発明によれば、トナー担持体の絶縁性外周面上でトナーをフレア状態にする現像装置を用いても、現像電界が経時的に変化することによる画質の経時変化を抑制することが可能となるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】同画像形成装置における現像装置を示す概略構成図である。
【図３】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である。
【図４】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である。
【図５】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である。
【図６】内側電極及び外側電極へ印加する内側電圧と外側電圧の他の例を示すグラフである。
【図７】内側電極及び外側電極へ印加する内側電圧と外側電圧の更に他の例を示すグラフである。
【図８】内側電極及び外側電極への給電構成を、ローラ軸に沿って切断したときの模式図である。
【図９】同給電構成を模式的に示す斜視図である。
【図１０】トナー供給ローラの表面とトナー担持ローラの外周面との電位差と、トナー供給ローラに流れる電流値との関係を示す図。
【図１１】放電開始電圧以上のときに流れる電流の比例関係からの乖離成分と、電圧との関係を示す図。
【図１２】実施例１において、チャージアップされた状態における、内側電極に対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ１’、外側電極に対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ２’、トナー供給ローラに印加される供給電圧ＶＫを示すグラフである。
【図１３】実施例１において、トナー供給ローラに印加される供給電圧を交流電圧とした例のグラフである。
【図１４】実施例２において、チャージアップされた状態における、内側電極に対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ１’、外側電極に対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ２’、トナー供給ローラに印加される供給電圧ＶＫを示すグラフである。
【図１５】変形例１における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である。
【図１６】同トナー担持ローラにおける電気力線の概略を図示した説明図である。
【図１７】変形例２における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である。
【図１８】同トナー担持ローラにおける電気力線の概略を図示した説明図である。
【図１９】同トナー担持ローラにおける外側電極層をトナー担持ローラの外周面側から見たときの模式図である。
【図２０】変形例３における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である。
【図２１】同トナー担持ローラにおける外側電極層をトナー担持ローラの外周面側から見たときの模式図である。
【図２２】（ａ）〜（ｃ）はトナー担持ローラの製造手順を示す説明図である。
【図２３】変形例４における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である。
【図２４】同トナー担持ローラにおける外側電極層をトナー担持ローラの外周面側から見たときの模式図である。
【図２５】変形例５における内側電極及び外側電極への給電構成を、ローラ軸に沿って切断した状態を示す模式図。
【図２６】同給電構成をもつトナー担持ローラを、軸方向に対して直交する方向から示す模式図。
【図２７】同給電構成を模式的に示す斜視図。
【図２８】変形例６における複写機を示す概略構成図。
【図２９】同複写機の感光体と現像装置とを示す概略構成図。
【図３０】同複写機の現像装置の変形例を示す概略構成図。
【図３１】変形例７における現像装置を感光体１とともに図示した概略構成図。
【図３２】変形例８における現像装置を感光体１とともに図示した概略構成図。
【図３３】回収機構の他の例を示すための概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、複数の現像装置を有し、潜像担持体としてのベルト状の感光体１上に各色のトナー像を重ねて多色画像を形成する画像形成装置である。ベルト状の感光体１は、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複数のローラに張架しながら、図示しない駆動部により図中時計回り方向に回転駆動される。この感光体１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。
【００１３】
感光体１の左側張架面の図中左側方には、感光体１と対向するよう、複数色、例えばマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の画像をそれぞれ形成するための複数の画像形成手段として４つのプロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋが鉛直方向に並ぶように配設されている。これら４つのプロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋは、それぞれ、現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋと、感光体１を一様帯電せしめる帯電装置２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ，２Ｋと、図示しない除電器とを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、画像形成装置の筺体に対して現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋ、帯電装置２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ，２Ｋ及び除電器がそれぞれ一体的にプロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋとして着脱され、ユーザーによる交換が可能となっている。
【００１４】
プロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋにおける帯電装置２Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋと現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋとの間から、図示しない潜像形成手段としての光書込装置による各色の露光ビーム３Ｍ，３Ｃ，３Ｙ，３Ｋが感光体１へ照射される。また、本画像形成装置は、さらに、図示しない転写手段、クリーニング手段、給紙装置、定着装置などを備えている。
【００１５】
感光体１は、図１中矢印方向に回転駆動され、マゼンタのプロセスユニット６Ｍでマゼンタの帯電装置２Ｍにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりマゼンタの画像データで変調された露光ビーム３Ｍによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がマゼンタの現像装置４Ｍにより現像されてマゼンタのトナー像となる。その後、感光体１は図示しない除電器により除電される。
次いで、感光体１は、シアンのプロセスユニット６Ｃで、シアンの帯電装置２Ｃにより一様に帯電された後、図示しない光書込装置によりシアンの画像データで変調された露光ビーム３Ｃによって露光されることでシアンの静電潜像が形成される。この静電潜像がシアンの現像装置４Ｃにより現像されて上記マゼンタのトナー像と重なるシアンのトナー像となる。その後、感光体１は図示しない除電器により除電される。
さらに、感光体１は、イエローのプロセスユニット６Ｙで、イエローの帯電装置２Ｙにより一様に帯電された後、図示しない光書込装置によりイエローの画像データで変調された露光ビーム３Ｙによって露光されることでイエローの静電潜像が形成される。この静電潜像がイエローの現像装置４Ｙにより現像されて上記マゼンタのトナー像及び上記シアンのトナー像と重なるイエローのトナー像となる。その後、感光体１は図示しない除電器により除電される。
最後に感光体１は、ブラックのプロセスユニット６Ｋで、ブラックの帯電装置２Ｋにより一様に帯電された後、図示しない光書込装置によりブラックの画像データで変調された露光ビーム３Ｋによって露光されることでブラックの静電潜像が形成される。この静電潜像がブラックの現像装置４Ｋにより現像されて、上記マゼンタのトナー像、上記シアンのトナー像及び上記イエローのトナー像と重なるブラックのトナー像となることでフルカラー画像が形成される。
【００１６】
一方、給紙装置（不図示）から記録紙等の記録材が給送され、この記録材には、転写バイアスが印加される転写手段としての転写ローラにより感光体１上のフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が転写された記録材は、定着装置（不図示）によりフルカラー画像が定着され、外部へ排出される。感光体１は、フルカラー画像転写後にクリーニング手段（不図示）により残留トナー等が除去される。
【００１７】
このような構成の画像形成装置では、同一の感光体１上に４色の書き込みを行うので、４つの感光体を用いて各感光体上のトナー像を転写により重ね合わせる一般的なタンデム方式の画像形成装置と比較すると、各トナー像間における位置ズレがほとんど発生せず、高画質のフルカラー画像を得ることができる。
なお、本発明は、一般的なタンデム方式の画像形成装置に適用することはできるし、他の画像形成装置にも適用できる。
【００１８】
次に、本実施形態の画像形成装置に採用される現像装置について説明する。
なお、現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋは、収容されるトナーが異なる以外は、同じ構成、動作であるので、以下添え字Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋを省略して説明を行う。
【００１９】
図２は、本実施形態に係る現像装置４の概略構成図である。
現像装置４は、トナー担持体としてのトナー担持ローラ４１と、トナー担持ローラ４１へトナーを供給するトナー供給部材としてのトナー供給ローラ４２と、トナーの層厚を規制するトナー規制部材としての規制ブレード４３と、入口シール４４と、図中時計回り方向に回転駆動される第１搬送スクリュー４５と、図中反時計回りに回転駆動される第２搬送スクリュー４６とを有している。第２搬送スクリュー４６は、その回転駆動によってトナーを図中手前側から図中奥側へと搬送する。図中奥側の端部付近まで搬送されたトナーは、第１搬送スクリュー４５側へ進入し、今度は第１搬送スクリュー４５の回転駆動によって図中奥側から図中手前側へと搬送される。第１搬送スクリュー４５により搬送されている途中のトナーの一部は、トナー供給ローラ４２側へと移動し、トナー供給ローラ４２の表面に担持される。トナー供給ローラ４２の表面に担持されたトナーは、図中反時計回り方向のトナー供給ローラ４２の回転駆動に伴って、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との接触位置（以下「トナー供給位置」という。）へと搬送される。
【００２０】
このトナー供給位置では、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面とが互いに逆方向（カウンター方向）へ移動している。したがって、トナー供給位置へと搬送されてきたトナー供給ローラ４２上のトナーは、トナー担持ローラ４１の外周面に擦りつけられ、トナー担持ローラ４１の外周面へと移動する。このとき、トナーは、トナー担持ローラ４１の外周面との摩擦により正規極性（本実施形態ではマイナス極性）側に帯電する。
【００２１】
トナーが供給されたトナー担持ローラ４１は、現像装置４のケーシングに設けられた開口から外周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体１に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ４１と感光体１とが対向している領域が、本画像形成装置における現像領域となっている。
【００２２】
トナー担持ローラ４１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４１の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ４１の回転に伴って、トナー供給位置から現像位置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４１と感光体１上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体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４１の回転によってさらに搬送され、トナー供給位置へと運ばれる。そして、トナー供給位置へ進入する際に、トナー供給ローラ４２によりトナー担持ローラ４１上から掻き取られることで、現像装置４のケーシング内部に戻され、再利用される。
【００２３】
次に、本実施形態におけるトナー担持ローラ４１の具体的構成について説明する。
図３は、本実施形態におけるトナー担持ローラ４１の電極配置を説明するためにトナー担持ローラ４１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、表面層５６や絶縁層５５は図示していない。
図４は、本実施形態におけるトナー担持ローラ４１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４１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５３ａと、最外周側に位置していて内側電極５３ａ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５４ａとを備えている。また、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層５５が設けられている。また、外側電極５４ａの外周面側を覆う表面層５６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４１は、内周側から順に、内側電極５３ａ、絶縁層５５、外側電極５４ａ、表面層５６の４層構造となっている。
【００２４】
内側電極５３ａは、トナー担持ローラ４１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５３ａ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。
【００２５】
内側電極５３ａの外周面側は絶縁層５５に覆われている。本実施形態において、この絶縁層５５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５５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５３ａと外側電極５４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなり、内側電極５３ａと外側電極５４ａ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５３ａと外側電極５４ａとの間で作られる電界が表面層５６よりも外側に形成されにくくなり、表面層５６の外側に強いフレア電界（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５５の厚みを２０［μｍ］としている。絶縁層５５はスプレー法やディップ法等によって内側電極５３ａ上に均一な膜厚で形成することができる。
【００２６】
絶縁層５５の上には外側電極５４ａが形成される。本実施形態において、この外側電極５４ａ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５４ａ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５５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５５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。
【００２７】
外側電極５４ａ及び絶縁層５５の外周面側は、絶縁性の表面層５６により覆われている。トナーは、表面層５６上でホッピングを繰り返す際、この表面層５６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、表面層５６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、表面層５６は、外側電極５４ａを保護する役割も持ち合わせているので、表面層５６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５４ａが露出し、トナー担持ローラ４１上に担持されたトナーやトナー担持ローラ４１に接触するその他の部材を通じてリーク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５３ａと外側電極５４ａとの間で作られる電界が表面層５６よりも外側に形成されにくくなり、表面層５６の外側に強いフレア電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表面層の膜厚は２０［μｍ］としている。表面層５６は、絶縁層５５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。
【００２８】
本実施形態では、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間で作られる電界、より詳しくは、内側電極５３ａの外側電極５４ａとは対向していない部分（外側電極５４ａの櫛歯間に位置する内側電極５３ａの部分）と外側電極５４ａの櫛歯部分との間で作られる電界が、表面層５６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ４１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４１上のトナーは、内側電極５３ａに絶縁層５５を介して対向した表面層部分と、これに隣接する外側電極５４ａに対向した表面層部分との間を、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。
【００２９】
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電界を形成するためには内側電極５３ａと外側電極５４ａ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５３ａと外側電極５４ａ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。
【００３０】
ここで、フレア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、適正なフレア電界を形成することができなくなる。また、この構成においては、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。
【００３１】
本実施形態によれば、内側電極５３ａの上に絶縁層５５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極５４ａ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４１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５３ａと外側電極５４ａ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。
なお、本発明は、フレア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例においても適用可能である。
【００３２】
また、本実施形態において、外側電極５４ａ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５４ａの被給電部５４ｂ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５４ｂは、図３に示すように、トナー担持ローラ４１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５４ａの電極幅が１２０［μｍ］より大きいと、トナー担持ローラ４１の軸方向中央部におけるフレア電界が軸方向両端部のフレア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。
【００３３】
また、本実施形態では、外側電極５４ａ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５３ａからの電気力線の多くが表面層５６の外側に出る前に外側電極５４ａへ収束してしまい、表面層５６の外側に形成されるフレア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。
【００３４】
また、本実施形態では、外側電極５４ａの電極ピッチを、トナー担持ローラ４１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５３ａと外側電極５４ａとの間で作られるフレア電界がトナー担持ローラ４１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。
【００３５】
次に、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ４１上の内側電極５３ａ及び外側電極５４ａには、それぞれパルス電源５１Ａ，５１Ｂから第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５１Ａ，５１Ｂ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５３ａ及び外側電極５４ａの２相構成であり、各電極５３ａ，５４ａ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。
【００３６】
図５は、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａ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５３ａと外側電極５４ａ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５３ａと外側電極５４ａ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、この電界のうち表面層５６の外側に形成されるフレア電界によって表面層５６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、十分なフレア電界を表面層５６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。
【００３７】
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。
【００３８】
図６は、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａへ印加する内側電圧と外側電圧の他の例を示すグラフである。
この例では、内側電極５３ａについては、図５に示したものと同様の内側電圧が印加されるが、外側電極５４ａについては、直流電圧が印加される。この場合、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、この例におけるＶｐｐの好適な範囲は、２００［Ｖ］以上４０００［Ｖ］以下である。この例によれば、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの位相差を考慮する必要がなく、電源コストが安くなる。
【００３９】
図７は、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａへ印加する内側電圧と外側電圧の更に他の例を示すグラフである。
この例では、外側電極５４ａについては、図５に示したものと同様の内側電圧が印加されるが、内側電極５３ａについては、直流電圧が印加される。この場合も、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、この例におけるＶｐｐの好適な範囲は、２００［Ｖ］以上４０００［Ｖ］以下である。この例も、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの位相差を考慮する必要がなく、電源コストが安くなる。
【００４０】
図８は、本実施形態における内側電極５３ａ及び外側電極５４ａへの給電構成を、ローラ軸に沿って切断したときの模式図である。
図９は、同給電構成を模式的に示す斜視図である。
本実施形態における内側電極５３ａ及び外側電極５４ａへの給電構成において、内側電極５３ａは、トナー担持ローラ４１のローラ軸と一体化されており、そのローラ軸端面が被給電部５３ｂとなる。ローラ軸端面で構成される被給電部５３ｂには、パルス電源５１Ａに接続された給電ブラシ５７が当接している。一方、トナー担持ローラ４１の外周面両端部分には表面層５６が設けられておらず、トナー担持ローラ４１の外周面における外側電極５４ａの両端部分は露出しており、この露出面が被給電部５４ｂとなる。その露出面で構成される被給電部５４ｂには、パルス電源５１Ｂに接続された給電コロ５８が当接している。この給電コロ５８は、回転自在に支持されており、トナー担持ローラ４１の回転に伴い、被給電部５４ｂに当接したまま連れ回り回転する。
【００４１】
なお、本実施形態では、外側電極５４ａに外側電圧を印加するための給電コロ５８が２つ設けられているが、１つであっても３つ以上であってもよい。外側電極５４ａに外側電圧を印加するための給電コロが複数あれば、一部の給電コロで接触不良による給電不良が生じても、他の給電コロにより給電を行うことができるので、安定した給電を行うことが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態のように、トナー担持ローラ４１の外周面に外側電極５４ａの一部分を露出させ、その露出部分を被給電部５４ｂとして、これに給電コロ５８を当接させて給電する方式を採用する場合、その被給電部５４ｂは、トナー担持ローラ４１上における現像幅（感光体上において静電潜像が形成され得る領域と対向し得る領域幅）よりも軸方向外側に位置することが望まれる。なぜなら、被給電部５４ｂが現像幅内に位置すると、トナー担持ローラ４１と被給電部５４ｂとの間で押しつぶされたトナーが現像に寄与することになり、その部分で現像不良が発生するからである。より好ましくは、被給電部５４ｂは、トナー担持ローラ４１上におけるトナー供給幅（トナー供給ローラ４２からトナーが供給される領域幅）よりも軸方向外側に位置することが望まれる。なぜなら、被給電部５４ｂがトナー供給幅内に位置すると、トナー担持ローラ４１と被給電部５４ｂとの間に多量のトナーが介在し、給電不良が起きやすくなるからである。本実施形態では、被給電部５４ｂがトナー担持ローラ４１上におけるトナー供給幅よりも軸方向外側に位置するように構成している。更に、本実施形態では、トナー供給幅内のトナーが被給電部５４ｂに付着しないように、ローラ両端部に位置する各被給電部５４ｂの軸方向中央側に図示しないトナーシールが設けられている。
【００４３】
なお、本実施形態では、給電部材として、被給電部５４ｂに連れ回り回転する給電コロ５８を用いているが、これに限らず、例えば、導電性ブラシや導電性板バネなどを用いてもよい。なお、導電性ブラシや、導電性板バネなどのように被給電部５４ｂに対して摺動する給電部材を用いる場合、被給電部５４ｂとの接点部分の摩耗を抑制するために導電性グリスなど充填するとよい。
また、本実施形態では、内側電極５３ａの被給電部がローラ軸端面である場合について説明したが、これに限らず、例えばローラ軸の周面やローラ本体部の端面を被給電部としてもよい。
【００４４】
次に、本発明の特徴部分であるトナー担持ローラ４１に対するトナーの供給構成について説明する。
トナー供給位置において、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との接触圧を高く設定すれば、トナーをトナー担持ローラ４１の外周面へ擦りつける力が大きくなり、トナー帯電量の絶対値を大きくすることができる。しかし、接触圧を高く設定すれば、トナーに対する機械的ストレスが高まり、トナーの寿命が短くなる。一方で、接触圧を低く設定すれば、トナーに対する機械的ストレスが低下して、十分なトナー寿命を得ることができるが、トナーの帯電量が不足して、トナー担持ローラ４１上で安定してフレア状態にすることが困難となる。そして、接触圧を調整するだけでは、安定してフレアにするのに必要なトナー帯電量の確保と、十分なトナー寿命の確保とを、両立させることが難しい。
【００４５】
本実施形態においては、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面とを、十分なトナー寿命を確保できる程度の低い接触圧で接触させる構成とし、不足するトナー帯電量については、次の構成により補うこととしている。
すなわち、図２に示すように、トナー供給ローラ４２に対して電圧供給手段としての電源４７を接続し、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が放電開始電圧以上となるような電圧を、トナー供給ローラ４２に印加する構成を採用している。具体的には、トナー供給ローラ４２に流れる電流を検知する電流検知手段を設け、電流検知手段で検知した電流値が、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間の電位差が放電開始電圧のときに流れる電流値以上となるよう、制御手段たる制御部１０２で電源４７を制御することで、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差を放電開始電圧以上にしている。
【００４６】
図１０は、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差と、トナー供給ローラ４２に流れる電流値との関係を示す図である。
図に示すように、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が小さいときは、電位差に比例した電流Ｉｙがトナー供給ローラ４２に流れる。トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が放電開始電圧以上の電圧になると、トナー供給ローラ４２に上記比例関係よりも大きな電流Ｉａが流れる。
【００４７】
図１１は、放電開始電圧以上のときに流れる電流の比例関係からの乖離成分（Ｉａ−Ｉｙ）と、電圧との関係を示す図である。この電流の乖離成分は、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間に放電開始電圧以上の電圧を印加したことにより放電が発生し、この放電により生じたトナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間の電荷不均一を解消するために発生した電流である。以下、この比例関係からの電流の乖離成分を放電電流と呼ぶ。よって、制御部は、トナー供給ローラに流れる電流値が、（Ｉａ−Ｉｙ）≧０の条件を満たすように、電源４７を制御することにより、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間に放電開始電圧以上の電圧を印加することができる。
【００４８】
トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が放電開始電圧以上となるような電圧が印加されることで、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間、より詳しくは、トナー供給位置に対してトナー担持ローラ４１の外周面移動方向下流側に隣接する微小空隙において、放電を生じさせることができる。この放電により、トナー担持ローラ４１に担持されたトナーの正規帯電極性の電荷を効率よく付与することができ、安定してフレアにするのに必要なトナー帯電量を安定して確保することができる。
【００４９】
ここで、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が放電開始電圧未満となるような電圧をトナー供給ローラ４２に印加する場合であっても、トナー供給ローラ４２に全く電圧を印加しない場合に比べれば、トナー帯電量を増やすことが可能である。これは、トナー供給ローラ４２に接触するトナーに対してトナー供給ローラ４２に印加された電圧による電荷注入がなされることが主な理由であると考えられる。しかし、本発明者らの研究により、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が放電開始電圧以上である場合、放電開始電圧未満である場合に比べて、これを境にトナーの帯電効率が格段に変化することが判明した。これは、電荷注入による帯電よりも放電による帯電の方が、帯電効率が高いことに起因するものと考えられる。
【００５０】
また、本実施形態のように、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が放電開始電圧以上となるような電圧をトナー供給ローラ４２に印加する構成を採用すると、次の効果も得られる。
すなわち、トナー担持ローラ４１の絶縁性の外周面は、トナーとの摩擦帯電により、トナーの正規帯電極性（マイナス極性）とは逆の極性にチャージアップされ、トナー担持ローラ４１の表面電位の絶対値が経時的に大きくなる。そのため、初期の時点と経時の時点とで現像電界の大きさが変化し、画質が経時変化することがある。本実施形態のようにトナーをフレアにする現像方式では、上述したとおり、トナー担持ローラ４１の表面層を中抵抗層で構成してトナー担持ローラ４１上のチャージアップされた電荷（プラス極性の電荷）を規制ブレード４３等を介して逃がすことができない。本実施形態の構成によれば、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間、より詳しくは、トナー供給位置に対してトナー担持ローラ４１の外周面移動方向上流側に隣接する微小空隙において、放電を生じさせることができる。この放電により、トナー供給位置から現像領域を通過して再びトナー供給位置に到達する間にチャージアップされたトナー担持ローラ４１上の電荷（プラス極性の電荷）は、除去（あるいは消去若しくは中和）される。したがって、本実施形態によれば、現像電界が経時的に変化するのを防止でき、画質の経時変化を抑制することもできる。
【００５１】
特に、本実施形態のトナー供給ローラ４２は、表面に多数の微細孔が分散しているスポンジ層を表面層としたスポンジローラで構成されている。トナー供給ローラ４２としてこのようなスポンジローラを採用した場合、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面とが接触部分の全域にわたって、多数の微細孔による微小空隙が存在することになる。その結果、トナー供給位置においても、その接触域全体にわたって放電を生じさせることができる。これにより、トナー供給ローラ４２として表面が平坦なローラを採用する場合に比べて、トナーの帯電効率を向上させ、かつ、チャージアップされたトナー担持ローラ４１上の電荷の除去効率も向上させることができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との接触部分（トナー供給位置）で速度差が生じるように、トナー供給ローラ４２が回転駆動している。なお、本実施形態では、トナー供給位置においてトナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面とが互いに逆方向（カウンター方向）に移動するようにして速度差を設けているが、これらを連れ回り方向に移動する構成において速度差を設けるようにしてもよい。いずれにしても、このような速度差があることで、放電ムラに起因する不具合、すなわち、トナー担持ローラ４１上におけるトナー帯電量分布のムラやトナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷の除電ムラ等による画像濃度ムラを軽減することができる。
【００５３】
〔実施例１〕
次に、上記実施形態における画像形成装置の一実施例（以下、本実施例を「実施例１」という。）について説明する。
図１２は、トナー供給位置から現像領域を通過して再びトナー供給位置に到達する間にチャージアップされた状態における、内側電極５３ａに対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ１’、外側電極５４ａに対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ２’、トナー供給ローラ４２に印加される供給電圧ＶＫを示すグラフである。
本実施例１において、内側電極５３ａに印加される内側電圧Ｖ１及び外側電極５４ａに印加される外側電圧Ｖ２は、その外形は図５に示したようなもので、いずれも、中心値Ｖ０が−３００Ｖ、Ｖｐｐが５００Ｖ（−５０Ｖ、−５５０Ｖ）、周波数ｆが１ｋＨｚであり、位相が互いにπだけズレている。ただし、トナー供給位置から現像領域を通過して再びトナー供給位置に到達する間に約＋１００Ｖ程度チャージアップされるので、内側電極５３ａに対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ１’、及び、外側電極５４ａに対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ２’は、図１２に示すようになる。
なお、トナー供給ローラ４２に印加される電圧は、直流電圧で、−１０００Ｖである。
【００５４】
本実施例１におけるその他の前提条件は主に次のとおりである。
・感光体径φ：６０［ｍｍ］
・感光体線速：３００［ｍｍ／ｓ］
・トナー担持ローラ径φ：１６［ｍｍ］
・トナー担持ローラ線速：３００［ｍｍ／ｓ］
・トナー担持ローラ回転方向：感光体回転方向に対して連れ回り方向
・現像ギャップ：３００［μｍ］
・トナー供給ローラ径φ：１４［ｍｍ］
・トナー供給ローラ線速：１９５［ｍｍ／ｓ］
・トナー供給ローラ回転方向：トナー担持ローラ回転方向に対してカウンター方向
・トナー供給ローラ材料：ウレタンスポンジ
・トナー供給ローラのトナー担持ローラへの食込量：０．５［ｍｍ］
・規制ブレード材料：りん青銅
・規制ブレードの当接圧：６［ｇｆ／ｃｍ］
【００５５】
上記条件において現像を行う場合、トナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷（多くても＋１００Ｖ程度）を加味すると、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａとトナー供給ローラ４２との間では、少なくとも５５０Ｖ程度の電位差が確保されるため、常に放電開始電圧以上の電位差が生じる。その結果、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間、より詳しくは、トナー供給位置に対してトナー担持ローラ４１の外周面移動方向下流側に隣接する微小空隙や、トナー供給ローラ４２の表面に形成されている多数の微細孔による微小空隙において、放電を生じさせることができる。この放電により、トナー担持ローラ４１に担持されたトナーの正規帯電極性の電荷を効率よく付与でき、安定してフレアにするのに必要なトナー帯電量を安定して確保することができる。また、トナー供給位置に対してトナー担持ローラ４１の外周面移動方向上流側に隣接する微小空隙や、トナー供給ローラ４２の表面に形成されている多数の微細孔による微小空隙において生じる放電により、トナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷が除去され、現像電界が経時的に変化するのを防止でき、画質の経時変化を抑制することもできる。
【００５６】
なお、本発明者らの実験により、本実施例１の条件によれば、比較例の条件と比べて、トナー帯電量が格段に増加し、かつ、トナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷が除去されることが確認されている。
比較例として用いた条件は、トナー供給ローラ４２に印加する電圧が、直流電圧で、−３００Ｖである点を除いて、上記実施例１の条件と同じである。この条件においては、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａとトナー供給ローラ４２との電位差が常に放電開始電圧未満であり、放電は発生しない。
【００５７】
この実験においては、トナー帯電量の確認方法として、ベタ画像を１００枚連続プリントした後、トナー担持ローラ４１上の現像領域に存在するトナーを吸引し、吸引したトナーの電荷量をエレクトロメータにて計測して平均電荷量（Ｑ／Ｍ）を算出する方法を用いた。そして、本実施例１及び比較例における平均電荷量（Ｑ／Ｍ）を比較したところ、本実施例１のトナー帯電量の絶対値は比較例よりも高くなっていることが確認された。
また、トナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷量の確認方法としては、ベタ画像を１００枚連続プリントし、すべてのトナーが現像されて無い状態にしたトナー担持ローラ４１上の現像領域部分の表面電位を表面電位計にて計測する方法を用いた。そして、１枚目から１００枚目の電位上昇具合をモニタしたところ、比較例では表面電位が徐々に上昇するのに対し、本実施例１では表面電位の上昇が無いのが確認された。
【００５８】
なお、本実施例１では、トナー供給ローラ４２に対して直流電圧を印加した例について説明したが、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａとトナー供給ローラ４２との間で常に放電開始電圧以上の電位差が生じるような交流電圧を印加すれば、同様の効果が得られる。ただし、交流電圧を印加する場合、トナー担持ローラ４２の表面電位に対してトナー供給ローラ４２の表面電位がプラス側に位置する状態で、これらの間の電位差が放電開始電圧以上となると、これにより生じる放電では、トナーに対して正規帯電極性（マイナス極性）とは逆極性の電荷を付与してしまうことになり、トナーの帯電効率が落ちる結果を招く。よって、トナー担持ローラ４２の表面電位に対してトナー供給ローラ４２の表面電位がプラス側に位置する状態が存在しないように、又は、その状態が存在してもその状態における電位差が放電開始電圧以上とならないように、トナー供給ローラ４２へ印加する交流電圧を設定するのが好ましい。例えば、図１３に示すように、トナー供給ローラ４２に対し、最大値が−１００Ｖ、最小値が−１０００Ｖであるような交流電圧を印加すれば、トナー担持ローラ４２の表面電位に対してトナー供給ローラ４２の表面電位がプラス側に位置する状態が存在するが、その状態での電位差が放電開始電圧以上とならないので、本実施例１と同様の効果が得られる。
【００５９】
〔実施例２〕
次に、上記実施形態における画像形成装置の他の実施例（以下、本実施例を「実施例２」という。）について説明する。
図１４は、トナー供給位置から現像領域を通過して再びトナー供給位置に到達する間にチャージアップされた状態における、内側電極５３ａに対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ１’、外側電極５４ａに対向するトナー担持ローラ表面部分の電位Ｖ２’、トナー供給ローラ４２に印加される供給電圧ＶＫ"を示すグラフである。
本実施例２においては、トナー供給ローラ４２に対して内側電圧Ｖ１と同じ交流電圧（供給電圧ＶＫ"）を印加する点を除いては、上記実施例１の条件と同じである。すなわち、本実施例２においては、トナー供給ローラ４２に対し、最大値が−５０Ｖ、最小値が−５５０Ｖである交流電圧が印加される。
【００６０】
本実施例２では、トナー担持ローラ４１の表面電位に対してトナー供給ローラ４２の表面電位がマイナス側に位置する状態と、トナー担持ローラ４１の表面電位に対してトナー供給ローラ４２の表面電位がプラス側に位置する状態とが存在する。そして、前者の状態においては、トナー担持ローラ４１の表面電位（＋５０Ｖ）とトナー供給ローラ４２の表面電位（−５５０Ｖ）との電位差（約６００Ｖ）は、放電開始電圧以上となるので、これらの間で放電が発生する。一方、後者の状態においては、トナー担持ローラ４１の表面電位（−４５０Ｖ）とトナー供給ローラ４２の表面電位（−５０Ｖ）との電位差（約４００Ｖ）は、放電開始電圧未満となるので、これらの間では放電が発生しない。
【００６１】
このように、本実施例２においても、トナー担持ローラ４２の表面電位に対してトナー供給ローラ４２の表面電位がプラス側に位置する状態では放電が生じないので、トナーの帯電効率が落ちるようなことはなく、上記実施例１と同様の効果が得られる。
しかも、本実施例２によれば、トナー供給ローラ４２の電源として内側電極又は外側電極用のパルス電源５１Ａ，５１Ｂを利用することができ、独立した電源４７を用いる場合よりも、構成の簡素化、省スペース化の点で、有利である。
【００６２】
〔変形例１〕
次に、外側電極５４ａの変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
通常、各外側電極５４ａ上の大部分のトナーが、フレア電界により、各外側電極５４ａにそれぞれ隣接する２つの外側電極間部分（外側電極５４ａとは対向していない内側電極５３ａが対向する部分。以下「内側電極対向部」という。）のいずれかへ移動でき、かつ、各内側電極対向部上の大部分のトナーが、フレア電界により、各内側電極対向部にそれぞれ隣接する２つの外側電極５４ａ上のいずれかへ移動できるように、フレア電界の強さに応じて、外側電極５４ａの幅（トナー担持ローラ表面移動方向長さ）や内側電極対向部の幅を設定する。
【００６３】
ここで、外側電極５４ａの幅及び内側電極対向部の幅が均等であり（厳密には製造誤差による多少の不均等が生じている。）、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａそれぞれが均等な電位となるのであれば、トナー担持ローラ４１上でムラの少ないフレア電界が形成できる。このような場合、トナー担持ローラ４１上でホッピングするトナーに他の外力が作用しない限り、トナー担持ローラ４１上のトナーは、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａが対向する外周面全域にわたってほぼ均一に分散した状態で、ホッピングすることができる。
しかし、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａそれぞれが均等な電位にならず、それぞれの電極５３ａ，５４ａ内で例えばトナー担持ローラ４１の表面移動方向に製造誤差による電位勾配が生じるなどにより、トナー担持ローラ４１の表面移動方向において偏ったフレア電界が形成される場合が生じ得る。この場合、トナー担持ローラ４１上でホッピングするトナーは、その電位勾配に応じて外側電極５４ａ及び内側電極対向部をホッピングしながら渡り歩くように、トナー担持ローラ４１の表面移動方向に偏るように移動する。その結果、トナー担持ローラ４１上でトナーが大きく偏在し、トナー担持ローラ４１上にトナー量の大きなムラ（低周波のムラ）が生じてしまう。
また、トナー担持ローラ４１の表面近傍に生じる気流などがトナーに作用して、トナーをトナー担持ローラ４１の表面移動方向方向上流側又は下流側へ移動させる外力が発生する場合もある。例えばトナー担持ローラ４１の表面移動方向方向下流側への外力が発生した場合、フレア電界と外力の作用を受けて、トナー担持ローラ４１上でホッピングするトナーの多くがホッピング時にトナー担持ローラ表面移動方向方向下流側へ移動する。そのため、多くのトナーが外側電極５４ａ及び内側電極対向部をホッピングしながらトナー担持ローラ表面移動方向方向下流側へ渡り歩くように、トナー担持ローラ４１の表面移動方向に偏るように移動する。その結果、トナー担持ローラ４１上でトナーが大きく偏在し、トナー担持ローラ４１上にトナー量の大きなムラ（低周波のムラ）が生じてしまう。
上記のようなムラは、画像濃度ムラを引き起こす原因となる。
【００６４】
図１５は、本変形例１におけるトナー担持ローラ４１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。
図１６は、電気力線の概略を図示した説明図である。
本変形例１において、外側電極５４ａの幅Ｘは均等となるように製造されるが、内側電極対向部の幅は、トナー担持ローラ４１の表面移動方向において短い幅Ｙ１と長い幅Ｙ２とが交互に存在するように製造されている。内側電極対向部の幅において、短い幅Ｙ１と長い幅Ｙ２との差（Ｙ２−Ｙ１）は、内側電極対向部の幅を均等に製造しようとするときの製造誤差の範囲を超える差である。このような構成においては、電位勾配や気流などが原因でトナーをトナー担持ローラ表面移動方向方向上流側又は下流側へ移動させる力が発生した場合でも、以下に説明するように、トナー担持ローラ４１上でトナーが大きく偏在することを抑制できる。
【００６５】
すなわち、上記のような力が発生すると、トナー担持ローラ４１上でホッピングするトナーの多くが、その力の向きにトナー担持ローラ表面移動方向に沿って移動しようとする。ここで、１つの外側電極５４ａに着目したとき、図１６に示すように、これに隣接する２つの内側電極対向部との間で作られる各フレア電界（表面層５６の外側に形成される電界）の強さは、その内側電極対向部の幅によって相対的に変わってくる。すなわち、短い幅Ｙ１の内側電極対向部との間に形成されるフレア電界よりも、長い幅Ｙ２の内側電極対向部との間に形成されるフレア電界の方が強くなる。そして、長い幅Ｙ２の内側電極対向部との間に形成されるフレア電界は、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａに印加される電圧が同じであれば、内側電極対向部の幅を均等とした場合に比べて強い電界となる。したがって、上記のような力が発生した場合でも、外側電極５４ａ上からその力の方向に隣接する長い幅Ｙ２の内側電極対向部へホッピングした多くのトナーを、再び元の外側電極５４ａ上へ戻すことが可能となる。その結果、外側電極５４ａ上からその力の方向に隣接する長い幅Ｙ２の内側電極対向部へ移動したトナーのうち、更にその力の方向に隣接する外側電極５４ａへ渡り歩くことが少なくなる。
【００６６】
このように、本変形例１においては、長い幅Ｙ２の内側電極対向部が、上記のような力の作用を受けてその力の向きに移動しようとするトナーの移動を妨げる障壁の役割を果たし、トナー担持ローラ４１上でトナーが大きく偏在することを抑制できる。よって、トナー担持ローラ４１上にトナー量の大きなムラ（低周波のムラ）が生じるのを抑制でき、画像濃度ムラを抑制できる。
なお、本変形例１においては、短い幅Ｙ１の内側電極対向部とこれに隣接する外側電極５４ａとの間付近に存在するトナーの量よりも、長い幅Ｙ２の内側電極対向部とこれに隣接する外側電極５４ａとの間付近に存在するトナーの量の方が多くなるので、微視的にみればトナー担持ローラ４１上でトナー量のムラが生じる。しかし、このようなムラはその周期が非常に短い高周波のムラであるため、画像濃度に影響が出にくく、画像濃度に影響が出たとしても人間が感知できるようなムラにはならないので、実質的に画質に影響しない。
【００６７】
本変形例１において、内側電極対向部の長い幅Ｙ２は、内側電極対向部の短い幅Ｙ１の２倍〜５倍に設定するのが好ましい。２倍未満の場合、長い幅Ｙ２の内側電極対向部との間に形成されるフレア電界を十分に強い電界とすることができず、上記障壁としての役割を十分に果たすことができず、画像濃度ムラの抑制効果が低いものとなってしまう。一方、５倍を越える場合、その長い幅Ｙ２の内側電極対向部の中央部に存在するトナーが隣接する外側電極５４ａ上に移動できず、トナーを効率的にクラウド化させることが困難となる。なお、内側電極対向部の短い幅Ｙ１は、外側電極５４ａの電極幅と同程度とするのが好ましい。
本変形例１においては、外側電極５４ａの電極幅を４０［μｍ］、内側電極対向部の短い幅Ｙ１を４０［μｍ］、内側電極対向部の長い幅Ｙ２を１２０［μｍ］に設定している。
【００６８】
なお、本変形例１においては、外側電極５４ａの幅Ｘを均等とし、内側電極対向部の幅を不均等とする場合について説明したが、逆に、外側電極５４ａの幅Ｘを不均等とし、内側電極対向部の幅を均等とする場合でも、同様の効果が得られる。
また、本変形例１においては、内側電極対向部の幅を、トナー担持ローラ４１の表面移動方向において短い幅Ｙ１と長い幅Ｙ２とが交互に存在するように不均等としているが、不均等の方法は限られない。例えば、短い幅Ｙ１が２つ以上続いた後に１つの長い幅Ｙ２が存在するというように不均等としてもよい。また、幅の種類が３種類以上となるようにしてもよい。
【００６９】
〔変形例２〕
次に、外側電極５４ａの他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図１７は、本変形例２におけるトナー担持ローラ４１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。
図１８は、電気力線の概略を図示した説明図である。
本変形例２においては、内側電極５３ａの外周面側に絶縁層５５を設けた後、その絶縁層５５の全体に、アルミニウム、銅、銀などを主成分とした外側電極層を設ける。この外側電極層は、アルミニウム、銅、銀などに絶縁性粒子５４ｃを分散させたもので、その金属部分が外側電極５４ａとなる。絶縁性粒子５４ｃの平均粒径は、外側電極層の層厚よりも大きい。これにより、図１８に示すように、内側電極５３ａからの電気力線が絶縁性粒子５４ｃを通じて表面層５６の外側へ出るようになり、表面層５６の外側にフレア電界を効率よく形成できる。絶縁性粒子５４ｃとしては、ポリエステル、エポキシ等の樹脂やガラスビーズなどの電気的絶縁物が挙げられる。また、絶縁層５５上に外側電極層を形成する方法としては、特に制限はないが、例えば、絶縁性粒子５４ｃを分散させた導電ペーストをスクリーン印刷によって絶縁層５５の上に直接形成する方法が挙げられる。外側電極層の層厚は、数［μｍ］〜数十［μｍ］が望ましい。本変形例２では５［μｍ］に設定している。
【００７０】
図１９は、外側電極層をトナー担持ローラ４１の外周面側から見たときの模式図である。
本変形例２においては、外側電極層全体に対する絶縁性粒子５４ｃの体積比率を変化させることで、形成される外側電極５４ａの表面積を制御することができ、フレア電界の強さが制御可能である。本変形例２においては、外側電極層全体に対する絶縁性粒子５４ｃの体積比率が０．２以上０．８以下の範囲内であれば、トナーを十分にクラウド化させることができる。外側電極層全体に対する絶縁性粒子５４ｃの体積比率が０．８よりも大きい場合には、外側電極層の大半を絶縁性粒子５４ｃが占めることによって、フロート電極が多数存在してしまう。すなわち、外側電極層へ印加された電圧は、絶縁性粒子５４ｃによって分断されていない外側電極５４ａを通じて外側電極層全体に行き渡ることになるが、外側電極層の大半を絶縁性粒子５４ｃが占めると、外側電極５４ａの多くの部分が絶縁性粒子５４ｃにより分断されて電気的にフロート状態になる。なお、外側電極層全体に対する絶縁性粒子５４ｃの体積比率が０．８以下であってもフロート電極は存在する可能性はあるが、少数ならばフレア電界の形成に大きな影響はない。一方、外側電極層全体に対する絶縁性粒子５４ｃの体積比率が０．２よりも小さい場合には、内側電極５３ａからの電気力線の多くが表面層５６の外側に出る前に外側電極５４ａへ収束してしまい、表面層５６の外側に形成されるフレア電界が弱くなってしまう。本変形例２では、外側電極層全体に対する絶縁性粒子５４ｃの体積比率を０．４に設定している。
【００７１】
本変形例２によれば、外側電極５４ａの広さが不均等となり、また絶縁性粒子５４ｃの粒子間距離（上記変形例１における内側電極対向部の幅に相当）も不均等となる。その結果、上記変形例１と同様に、トナー担持ローラ４１上に局部的に強いフレア電界を分散形成することができる。これにより、電位勾配や気流などが原因でトナーを特定方向へ移動させる力が発生した場合であっても、トナー担持ローラ４１上でトナーが大きく偏在することを抑制できる。しかも、上記変形例１では、トナー担持ローラ４１の表面移動方向に沿った方向への力にしか対応できないが、本変形例２によれば、トナー担持ローラ４１の軸方向に沿った方向など、他の方向の力にも対応できる点で、上記変形例１よりも有利である。
【００７２】
〔変形例３〕
次に、外側電極５４ａの更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
図２０は、本変形例３におけるトナー担持ローラ４１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。
図２１は、外側電極層をトナー担持ローラ４１の外周面側から見たときの模式図である。
本変形例３においても、上記変形例２と同様に、内側電極５３ａの外周面側に絶縁層５５を設けた後（図２２（ａ））、その絶縁層５５の全体に外側電極層を設ける。ただし、本変形例３における外側電極層は、導電性ウレタン樹脂５４ａと絶縁性のメラミン樹脂５４ｄとからなる層である。具体的には、導電性ウレタン樹脂発泡原料を調整し、これを成形型に注入して加熱硬化発泡させた後（図２２（ｂ））、発泡により形成されたセル（穴）にメラミン樹脂をローラコータを用いて塗工する（図２２（ｃ））。これにより、絶縁層５５上に導電性ウレタン樹脂５４ａと絶縁性のメラミン樹脂５４ｄとがランダムに分散した状態の外側電極層が形成される。なお、この導電性ウレタン樹脂部分５４ａが外側電極となる。また、メラミン樹脂に代えて、ウレタン、ポリイミド、ポリアミド、ベークライト、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＯＭ、ＰＰＥなども使用可能である。外側電極層の層厚は、０．０１［ｍｍ］以上０．３［ｍｍ］以下の範囲内が好ましい。０．０１［ｍｍ］未満では成形型の精度が問題となるし、０．３［ｍｍ］よりも大きいと発泡によって生じる空気層が外側電極層内に閉じ込められてしまうためである。本変形例３では外側電極層の層厚を０．１［ｍｍ］に設定した。なお、発泡後のセル径に関しては、上記変形例２における絶縁性粒子５４ｃの場合と同様に、外側電極層の層厚以上とする必要がある。
【００７３】
本変形例３においても、導電性ウレタン樹脂５４ａ（外側電極）の広さが不均等となり、またメラミン樹脂部分５４ｄ（上記変形例１における内側電極対向部に相当）の広さも不均等となる。その結果、上記変形例１や上記変形例２と同様に、トナー担持ローラ４１上に局部的に強いフレア電界を分散形成することができる。これにより、電位勾配や気流などが原因でトナーを特定方向へ移動させる力が発生した場合であっても、トナー担持ローラ４１上でトナーが大きく偏在することを抑制できる。しかも、上記変形例２と同様、トナー担持ローラ４１の軸方向に沿った方向など、他の方向の力にも対応できる点で、上記変形例１よりも有利である。
【００７４】
〔変形例４〕
次に、外側電極５４ａの更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例４」という。）について説明する。
図２３は、本変形例４におけるトナー担持ローラ４１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。
図２４は、外側電極層をトナー担持ローラ４１の外周面側から見たときの模式図である。
本変形例４においても、上記変形例２や上記変形例３と同様に、内側電極５３ａの外周面側に絶縁層５５を設けた後、その絶縁層５５の全体に外側電極層を設ける。ただし、本変形例４における外側電極層は、樹脂バインダー５４ｅ中に金属フィラー５４ａを分散させた層である。金属フィラー５４ａは互いに融着した状態となっている。具体的には、樹脂バインダー中に金属フィラーが分散したペースト材料を絶縁層５５上にスプレーにより塗工することで、絶縁層５５上に金属フィラー５４ａが樹脂バインダー５４ｅ中にランダムに分散した状態の外側電極層が形成される。なお、この金属フィラー部分が外側電極となる。絶縁層５５上に塗工するペースト材料は、有機樹脂溶液に、金、銀、白金、パラジウム、鉛、タングステン、ニッケル等の１種以上からなる金属粒子をフィラーとして分散させたものであれば利用可能である。また、金属フィラー５４ａとしては、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化けい素、酸化ほう素、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化チタン等の金属酸化物を用いてもよい。バインダー樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などがよい。また、溶剤としては、イソプロピルアルコールなどが使用される。増粘剤として、セルロースなどを含有させてもよい。上記ペースト材料中のバインダー樹脂５４ｅの量は、４０％〜６０％が良い。あまり多いと金属フィラーが融着しないので電気抵抗が大きくなり過ぎてしまうし、少なすぎるとバインダー樹脂５４ｅの占有面積が狭くなりすぎて、表面層５６の外側に形成されるフレア電界が弱くなってしまう。本変形例４では、５０％に設定した。外側電極層の層厚は、上記変形例３と同様、０．０１［ｍｍ］以上０．３［ｍｍ］以下の範囲内が好ましい。本変形例４では、外側電極層の層厚を０．１［ｍｍ］に設定した。
【００７５】
本変形例４においても、金属フィラー５４ａ（外側電極）の広さが不均等となり、また樹脂バインダー５４ｅ（上記変形例１における内側電極対向部に相当）の広さも不均等となる。その結果、上記変形例１〜８と同様に、トナー担持ローラ４１上に局部的に強いフレア電界を分散形成することができる。これにより、電位勾配や気流などが原因でトナーを特定方向へ移動させる力が発生した場合であっても、トナー担持ローラ４１上でトナーが大きく偏在することを抑制できる。しかも、上記変形例２や上記変形例３と同様、トナー担持ローラ４１の軸方向に沿った方向など、他の方向の力にも対応できる点で、上記変形例１よりも有利である。
【００７６】
なお、上記変形例２〜４において、絶縁性の材料部分と導電性の材料部分とを逆にした構成であっても、同様の効果が得られる。
【００７７】
〔変形例５〕
図２５は、変形例５における内側電極５３ａ及び外側電極５４ａへの給電構成を、ローラ軸に沿って切断した状態を示す模式図である。また、図２６は、同給電構成をもつトナー担持ローラを、軸方向に対して直交する方向から示す模式図である。また、図２７は、同給電構成を模式的に示す斜視図である。
【００７８】
本変形例５において、内側電極５３ａに対する給電構成は、実施形態と同様に、ローラ軸端面がその被給電部５３ｂとなるように構成されており、その被給電部５３ｂに給電ブラシ５７が当接している。一方、外側電極５４ａに対する給電構成は、外側電極５４ａをローラ軸周面上まで引き出し、その引き出した部分を被給電部５４ｂとしている。そして、絶縁層５５も同様にローラ軸周面上まで引き出すことにより、ローラ軸周面上においても内側電極５３ａと外側電極４ａとの絶縁を確保している。ローラ軸周面上の被給電部５４ｂには、パルス電源５１Ｂに接続された第２給電部材としての給電ブラシ５８’が当接する。
【００７９】
本変形例５に例示した給電構成以外にも、例えば、トナー担持ローラ４１の各ローラ軸を互いに電気的に分割し、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａをそれぞれいずれかの軸に導通させ、各ローラ軸を通じて内側電極５３ａ及び外側電極５４ａそれぞれに電圧を印加する構成が考えられる。
【００８０】
〔変形例６〕
図２８は、変形例６における複写機を示す概略構成図である。
本変形例６における複写機は、ひとつの現像装置を有し、潜像担持体としてのドラム状の感光体１上にトナー像を形成して単色画像を形成する画像形成装置である。
潜像担持体としてのドラム状の感光体１は、図中時計回り方向に回転駆動される。操作者がコンタクトガラス９０に図示しない原稿を装置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源９１及びミラー９２を具備する第１走査光学系９３と、ミラー９４，９５を具備する第２走査光学系９６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。走査された原稿画像がレンズ９７の後方に配設された画像読み取り素子９８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、画像処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー９９で反射した後、ミラー８０を介して感光体１を走査する。この走査に先立って、感光体１は帯電装置２によって一様に帯電され、レーザー光による走査により感光体１の表面に静電潜像が形成される。
【００８１】
感光体１の表面に形成された静電潜像には現像装置２の現像処理によってトナーが付着し、これによりトナー像が形成される。このトナー像は、感光体１の回転に伴って、転写チャージャー６０との対向位置である転写位置に搬送される。この転写位置に対しては、感光体１上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ７０ａを具備する第１給紙部７０、又は第２給紙コロ７１ａを具備する第２給紙部７１から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体４９上のトナー像は、転写チャージャー６０のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。
【００８２】
このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６１のコロナ放電によって感光体１表面から分離され、その後、搬送ベルト７５によって定着装置７６に向けて搬送される。そして、定着装置７６内において、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ７６ａと、これに向けて押圧される加圧ローラ７６ｂとの当接による定着ニップに挟み込まれる。その後、定着ニップ内での加圧や加熱によってトナー像が表面に定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７７に向けて排紙される。
【００８３】
上述の転写位置を通過した感光体１表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置４５によって感光体４９表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体４９表面は、除電ランプ４４によって除電されて次の潜像形成に備えられる。
【００８４】
図２９は、本変形例６における複写機の感光体１と現像装置４’とを示す概略構成図である。同図において、ドラム状の感光体１は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。そして、この感光体１の図中右側方には、本実施形態と同様のトナー担持ローラ４１を有する現像装置４’が配設されている。現像装置４’は、図中時計回り方向に回転駆動される第２搬送スクリュー４５を収容する第２収容部１３と、図中反時計回りに回転駆動される第１搬送スクリュー４５を収容する第１収容部１５とを有しており、両収容部は仕切壁１６によって仕切られている。そして、これら収容部はそれぞれ、図示しない磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとを混合した混合剤を収容している。
【００８５】
第２搬送スクリュー４６は、その回転駆動によって第２収容部１３内の混合剤を回転撹拌しながら、図中手前側から図中奥側へと搬送する。このとき、搬送途中の混合剤は、第２収容部１３の底部に固定されたトナー濃度センサ１７によってそのトナー濃度が検知される。そして、図中奥側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１６の奥側端部付近に設けられた図示しない第１連通口を経て、第１収容部１５内に進入する。第１収容部１５は、トナー供給ロール４５を収容する磁気ブラシ形成部２１に連通しており、第１搬送スクリュー４５とトナー供給ロール４２とは所定の間隙を介して互いに軸線方向を平行にする姿勢で対向している。第１収容部１５内の第１搬送スクリュー４５は、その回転駆動によって第１収容部１５内の混合剤を回転撹拌しながら、図中奥側から図中手前側へと搬送する。この過程において、第１搬送スクリュー４５によって搬送される混合剤の一部は、トナー供給ロール４２のトナー供給スリーブ１９上に汲み上げられる。そして、図中反時計回り方向のトナー供給スリーブ１９の回転駆動に伴って、後述するトナー供給位置を通過した後、トナー供給スリーブ１９の表面から離脱して、再び第１収容部１５内に戻される。その後、第１搬送スクリュー４５によって図中手前側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１６の図中手前側端部付近に設けられた図示しない第２連通口を経て第２収容部１３内に戻される。
【００８６】
上述したトナー濃度センサ１７は、透磁率センサからなる。このトナー濃度センサ１７による混合剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。混合剤の透磁率は、混合剤のＫトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ１７はトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。
【００８７】
本複写機の図示しない制御部はＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、この中にトナー濃度センサ１７からの出力電圧の目標値であるＶｔｒｅｆを格納している。そして、トナー濃度センサ１７からの出力電圧値と、ＲＡＭ内のＶｔｒｅｆとを比較して、比較結果に応じた時間だけ図示しないトナー補給装置を駆動させる。この駆動により、現像に伴うトナーの消費によってトナー濃度を低下させた混合剤に対し、トナー補給口１３ａから第２収容部１３内に適量のトナーが補給される。このため、第１収容部１５内の混合剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
【００８８】
トナー供給ロール４５は、図中反時計回り方向に回転駆動される非磁性材料からなる筒状のトナー供給スリーブ１９と、これに内包される固定配置されたマグネットローラ２０とを有している。筒状のトナー供給スリーブ１９は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に成型したものである。また、マグネットローラ２０は、図示のように、回転方向に並ぶ複数の磁極（図中真上の位置から反時計回り方向に順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極）を有している。これら磁極により、トナー供給スリーブ１９の周面上に混合剤が吸着し、磁力線に沿って穂立ちした磁気ブラシが形成される。
【００８９】
トナー供給スリーブ１９の表面によって汲み上げられた混合剤は、トナー供給スリーブ１９の回転に伴って図中反時計回り方向に回転する。そして、トナー供給スリーブ１９の表面に対して所定の間隙を介して対向配置されている規制部材２２との対向位置である担持量規制位置に進入する。このとき、規制部材２２とスリーブ表面との間隙を通過することで、スリーブ表面上における混合剤の担持量が規制される。
【００９０】
トナー供給スリーブ１９の図中左側方では、トナー担持ローラ２がトナー供給スリーブ１９表面と所定の間隙を介して対向しながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されている。トナー供給スリーブ１９の回転に伴って上述の担持量規制位置を通過した混合剤は、トナー担持ローラ２との接触位置であるトナー供給位置に進入する。これにより、混合剤からなる磁気ブラシ先端がトナー担持ローラ４１の表面を摺擦する。この摺擦やトナー供給スリーブ１９とトナー担持ローラ４１との電位差などの作用を受けて、磁気ブラシ中のトナーがトナー担持ローラ４１の表面上に供給される。本変形例６においても、トナー供給ローラ４２に対して電圧供給手段としての電源４７を接続し、トナー供給ローラ４２に流れる電流を検知して、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が放電開始電圧以上となるよう電源４７を制御している。
【００９１】
トナー供給位置を通過したトナー供給スリーブ１９上の混合剤は、スリーブの回転に伴って第１収容部１５との対向位置まで搬送される。この対向位置の付近には、マグネットローラ２０に磁極が設けられておらず、混合剤をスリーブ表面に引き付ける磁力が作用していないため、混合剤はスリーブ表面から離脱して第１収容部１５内に戻る。
【００９２】
トナーが供給されたトナー担持ローラ４１は、現像装置４のケーシング１１に設けられた開口から外周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体１に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ４１と感光体１とが対向している位置が、本複写機における現像位置となっている。
【００９３】
トナー担持ローラ４１の表面上に供給されたトナーは、本実施形態と同様に、トナー担持ローラ４１の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ４１の回転に伴って、トナー供給位置から現像位置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４１と感光体１上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体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。
【００９４】
本変形例６における複写機に搭載された現像装置４’は、磁性キャリアを用いて、トナー担持ローラ４１にトナーを供給しているが、図３０に示すように、磁性キャリアを用いないで、トナー担持ローラ２にトナーを供給してもよい。具体的には、第２収容部１３と、第１収容部１５それぞれ、図示しないマイナス帯電性のトナーが収容されている。第２搬送スクリュー４６及び第１搬送スクリュー４５の回転駆動により、トナーは第２収容部１３及び第１収容部１５を循環搬送される。この搬送時に、トナーは第２搬送スクリュー４６及び第１搬送スクリュー４５から摺擦を受けることで摩擦帯電する。このようにして摩擦帯電した第１収容部１５内のトナーは、トナー供給ロール４２’上に、静電的に吸着する。トナー供給ロール４２’上に吸着したトナーは、規制部材２２により担持量が規制された後、供給位置へと搬送される。そして、供給位置へ搬送されたトナーは、トナー供給ロール４２’とトナー担持ローラ４１との電位差の作用を受けて、トナー担持ローラ２の表面上に供給される。
【００９５】
〔変形例７〕
次に、トナー担持ローラ４１にトナーを供給する構成の変形例７について説明する。
図３１は、変形例７における現像装置を感光体１とともに図示した概略構成図である。変形例７では、トナー収容部１５’内にスポンジローラ４２’を設け、スポンジローラ４２’の表面をトナー担持ローラ４１の表面に当接させている。これにより、トナー収容部１５’内でスポンジローラ４２’の表面に付着したトナーは、トナー担持ローラ４１の表面との当接部で摺擦を受けて摩擦帯電し、これにより静電的にトナー担持ローラ２上へ供給される。変形例７では、スポンジローラ４２’をトナー担持ローラ４１に対してトレーリング方向に回転駆動しているが、カウンター方向でもよい。
【００９６】
〔変形例８〕
次に、現像に寄与しなかったトナーをトナー担持ローラ４１から回収する回収手段としての回収機構３０を設けた現像装置の変形例８について説明する。
図３２は、変形例８における現像装置を感光体１とともに図示した概略構成図である。変形例８における現像装置は、回収機構３０が設けられている点と、トナー担持ローラ４１及びトナー供給ロール４２の下方に位置するケーシング１１の内壁が第１搬送スクリュー４５を収容する第１収容部１５に向けて下傾斜している点とが、主に相違する構成である。以下、この相違する構成についてのみ説明する。
【００９７】
変形例８において、回収機構３０は、トナー担持ローラ４１の外周面に対向するように配置される回収板３１と、回収板３１に接触するように配置された振動子３２と、回収板３１に所定の電圧を印加するための回収電源３３とから構成されている。トナー担持ローラ４１と回収板３１との間には、マイナス極性に帯電したトナーをトナー担持ローラ４１から回収板３１に向けて静電的に移動させる向きの電界が形成される。これにより、現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、回収板３１とトナー担持ローラ４１とが対向しあう回収領域において、トナー担持ローラ４１上から回収板３１側へ移動する。回収板３１に付着したトナーは、振動子３２によって回収板３１を振動させることにより、回収板３１上から振るい落とされる。振るい落とされたトナーは、ケーシング１１の内壁面上を移動して第１収容部１５内に戻され、再び第２収容部１３及び第１収容部１５を循環搬送される。
【００９８】
図３３は、回収機構３０の他の例を示すための概略構成図である。同図に示すように、回収機構３０として、回収ローラ３４を利用した構成も採用できる。具体的には、この回収機構３０は、トナー担持ローラ４１の外周面に対向するように配置される回収ローラ３４と、回収ローラ３４に接触するように配置されたクリーニングブレード３５と、回収ローラ３４に所定の電圧を印加するための回収電源３３とから構成されている。トナー担持ローラ４１と回収ローラ３４との間には、マイナス極性に帯電したトナーをトナー担持ローラ４１から回収ローラ３４に向けて静電的に移動させる向きの電界が形成される。これにより、現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、回収ローラ３４とトナー担持ローラ４１とが対向しあう回収領域において、トナー担持ローラ４１上から回収ローラ３４側へ移動する。回収ローラ３４に付着したトナーは、クリーニングブレード３５によって掻き落とされる。掻き落とされたトナーは、ケーシング１１の内壁面上を移動して第１収容部１５内に戻され、再び第２収容部１３及び第１収容部１５を循環搬送される。
【００９９】
以上、本実施形態（各変形例を含む。以下同じ。）に係る画像形成装置は、潜像担持体としての感光体１と、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材である内側電極５３ａ及び外側電極５４ａを備えたトナー担持体としてのトナー担持ローラ４１における絶縁性の外周面にトナーを担持させ、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａに対して互いに異なる電圧（内側電圧及び外側電圧）を印加することにより、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａそれぞれに対向するトナー担持ローラ外周面部分でトナーをホッピングさせるための電界（フレア電界）をトナー担持ローラ外周面の外側に形成し、トナー担持ローラ４１の外周面を移動させることにより現像領域内にホッピングした状態のトナーを送り込み、感光体１上の静電潜像にトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋとを有し、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記録材上に画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置の現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋは、表面にトナーを担持した状態で表面移動して、その表面と接触するトナー担持ローラ４１の外周面にトナーを供給するトナー供給部材としてのトナー供給ローラ４２を有しており、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間の電位差が放電開始電圧のときにトナー供給ローラ４２に流れる電流値以上となるよう、制御手段たる制御部１０２は、トナー供給ローラに流れる電流を電流検知手段１０１で検知して、電圧印加手段たる電源４７を制御している。これにより、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面とを、十分なトナー寿命を確保できる程度の低い接触圧で接触させる構成としつつも、放電を生じさせることで、不足分のトナー帯電量を補い、安定してフレア状態にするのに必要なトナー帯電量を安定して確保することができる。また、放電を生じさせることで、トナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷が効率よく除去され、現像電界が経時的に変化するのを防止でき、画質の経時変化を抑制することもできる。
また、本実施形態によれば、トナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷を効率よく除去できることから、トナー担持ローラ４１の外周面を、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与える絶縁性材料で形成することができる。したがって、トナーの摩擦帯電効率も高まり、安定してフレア状態にするのに必要なトナー帯電量をより安定して確保することができる。
また、本実施形態によれば、トナー供給ローラ４２の表面層が、表面に多数の微細孔が分散しているスポンジ層であるので、トナー供給ローラ４２として表面が平坦なローラを採用する場合に比べて、トナーの帯電効率を向上させ、かつ、チャージアップされたトナー担持ローラ４１上の電荷の除去効率も向上させることができる。
また、本実施形態によれば、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との接触部分（トナー供給位置）で速度差が生じるようにトナー供給ローラ４２を表面移動させる駆動手段を有する。これにより、放電ムラに起因する不具合、すなわち、トナー担持ローラ４１上におけるトナー帯電量分布のムラやトナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷の除電ムラ等による画像濃度ムラを軽減することができる。
また、本実施形態によれば、トナー担持ローラ４１の構成として、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａをトナー担持ローラ外周面法線方向に平行な方向で互いに異なる位置に配置し、これらの電極間に絶縁層５５を介在させた構成を採用している。これにより、トナー担持ローラ４１上に設けられる電極５３ａ，５４ａが絶縁層５５で互いに分断されるため、これらの電極間をつなぐような界面が存在したり、これらの電極間にトナーが介在したりするようなことがない。よって、トナー担持ローラ４１上に設けられる電極５３ａ，５４ａ間で界面やトナーを通じたリークが生じることがなく、安定したフレア電界の形成が可能となる。
【符号の説明】
【０１００】
４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋ  現像装置
４１  トナー担持ローラ
４２  トナー供給ローラ
４３  規制ブレード
４７  電源
５１Ａ，５１Ｂ  パルス電源
５３ａ  内側電極
５３ｂ  被給電部
５４ａ  外側電極
５４ｂ  被給電部
５４ｃ  絶縁性粒子
５５  絶縁層
５６  表層
５７  給電ブラシ
５８  給電コロ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０１】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６５９９号公報
【図１】
0005495126.tif 000002
【図２】
0005495126.tif 000003
【図３】
0005495126.tif 000004
【図４】
0005495126.tif 000005
【図５】
0005495126.tif 000006
【図６】
0005495126.tif 000007
【図７】
0005495126.tif 000008
【図８】
0005495126.tif 000009
【図９】
0005495126.tif 000010
【図１０】
0005495126.tif 000011
【図１１】
0005495126.tif 000012
【図１２】
0005495126.tif 000013
【図１３】
0005495126.tif 000014
【図１４】
0005495126.tif 000015
【図１５】
0005495126.tif 000016
【図１６】
0005495126.tif 000017
【図１７】
0005495126.tif 000018
【図１８】
0005495126.tif 000019
【図１９】
0005495126.tif 000020
【図２０】
0005495126.tif 000021
【図２１】
0005495126.tif 000022
【図２２】
0005495126.tif 000023
【図２３】
0005495126.tif 000024
【図２４】
0005495126.tif 000025
【図２５】
0005495126.tif 000026
【図２６】
0005495126.tif 000027
【図２７】
0005495126.tif 000028
【図２８】
0005495126.tif 000029
【図２９】
0005495126.tif 000030
【図３０】
0005495126.tif 000031
【図３１】
0005495126.tif 000032
【図３２】
0005495126.tif 000033
【図３３】
0005495126.tif 000034