(57)【要約】【課題】  搬送電界によってトナーを搬送するトナー搬送部材にトナーを供給するときに、トナーが付着したり、供給できなかったりするなど、安定した供給を行なうことができない。【解決手段】  静電潜像が形成される像担持体１との対向領域にトナーを搬送するトナー搬送部材２と、トナー搬送部材２にトナーを供給する現像剤担持体３と、現像剤担持体３に電圧を印加する第１電圧印加手段１１と、トナー搬送部材２に電圧を印加する第２電圧印加手段１２とを備え、現像剤担持体３とトナー搬送部材２との間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが、第２の電圧印加手段１２が印加する電圧とトナー搬送部材２の電極間距離と比で表わされる電界の大きさよりも小さくなる電圧を、第１電圧印加手段１１が現像剤担持体３に印加する。【選択図】  図８
2006251101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体と像担持体との間に対向配置され、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、前記像担持体との対向領域にトナーを搬送するトナー搬送部材と、前記現像剤担持体に対して電圧を印加する第１電圧印加手段と、前記トナー搬送部材に対して電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、前記現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが、前記第２の電圧印加手段が印加する電圧と前記トナー搬送部材の電極間距離と比で表わされる電界の大きさよりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、前記第１電圧印加手段で印加する電圧が時間的に変化する成分を含むとき、前記現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電位差は前記変化する成分の最大値であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体と像担持体との間に対向配置され、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、前記像担持体との対向領域に負帯電トナーを搬送するトナー搬送部材と、前記現像剤担持体に対して電圧を印加する第１電圧印加手段と、前記トナー搬送部材に対して電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、前記第１電圧印加手段が印加する電圧の平均値は、前記第２電圧印加手段が印加する電圧の平均値よりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体と像担持体との間に対向配置され、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、前記像担持体との対向領域に正帯電トナーを搬送するトナー搬送部材と、前記現像剤担持体に対して電圧を印加する第１電圧印加手段と、前記トナー搬送部材に対して電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、前記第１電圧印加手段が印加する電圧の平均値は、前記第２電圧印加手段が印加する電圧の平均値よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体と像担持体との間に対向配置され、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、前記像担持体との対向領域にトナーを搬送するトナー搬送部材と、前記現像剤担持体に対して電圧を印加する第１電圧印加手段と、前記トナー搬送部材に対して電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、前記トナー搬送部材の電極間ピッチをｒ、電極に印加する電圧の相数をｎ、前記第２電圧印加手段が印加する電圧の周波数をｆとしたとき、前記現像剤担持体上の現像剤を搬送する速度は前記トナー搬送部材の表面においてｒ×ｎ×ｆで表わされるトナー搬送速度よりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、３ないし５のいずれかに記載の現像装置において、前記第１電圧印加手段が印加する電圧は、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像装置において、前記第１電圧印加手段が印加する電圧の周波数は、前記第２電圧印加手段が印加する電圧の周波数と相数の積よりも小さいことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の現像装置において、前記第１電圧印加手段が印加する電圧の交流成分の極大値と極小値の差の絶対値は、直流電圧の絶対値よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかに記載の現像装置において、前記第１電圧印加手段が印加する電圧の交流成分は、矩形波であることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の現像装置において、前記矩形波の一周期のうち、前記第２電圧印加手段が印加する電圧の直流成分との電位差が大きい成分の割合が、前記第２電圧印加手段が印加する電圧の直流成分との電位差が小さい成分の割合よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１、３ないし５のいずれかに記載の現像装置において、前記現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において、前記現像剤担持体上の現像剤が前記トナー搬送部材と接触することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１、３ないし５のいずれかに記載の現像装置において、前記現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において、前記現像剤担持体上の現像剤が前記トナー搬送部材と接触しないことを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１、３ないし５のいずれかに記載の現像装置において、前記現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において、前記トナー搬送部材がトナーを搬送する搬送方向と前記現像剤担持体の現像剤を搬送する方向が逆であることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１、３ないし５のいずれかに記載の現像装置において、前記現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において、前記トナー搬送部材がトナーを搬送する搬送方向と前記現像剤担持体の現像剤を搬送する方向が同じであることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１、３ないし５のいずれかに記載の現像装置において、現像剤は、磁性キャリアと非磁性のトナーからなる二成分現像剤であることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項１、３ないし５のいずれかに記載の現像装置において、現像剤は、トナーからなる一成分現像剤であることを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
電子写真方式の画像形成プロセスにおける帯電、クリーニング、像担持体のうちの少なくとも1つと、現像手段とを備えたプロセスカートリッジにおいて、請求項１ないし１６のいずれかに記載の現像装置であることを特徴するプロセスカートリッジ。
【請求項１８】
像担持体に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像する現像手段を備えた画像形成装置において、請求項１ないし１６のいずれかに記載の現像装置又は請求項１７に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
カラー画像を形成する画像形成装置において、請求項１６に記載のプロセスカートリッジを複数備えてい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】
本発明は現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、特に粉体を進行波電界によって移送する現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置として、像担持体を帯電させ、静電潜像を形成して、この静電潜像に着色体などの粉体（以下「トナー」又は「トナー粒子」という。）を付着させて現像し、トナー像を被記録媒体に転写する電子写真プロセスを用いる画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置において、特許文献１に記載されているように、トナー搬送装置を基底部材と直線電極配列と交流多相電源から構成し、進行静電波パターンによって帯電したトナーを像形成表面へ供給するとともに、トナー搬送装置には回転可能なブラシを備え、トナー供給源から基底部材へトナーを供給するようにしたものがある。
【特許文献１】特開昭６０−２５７４６１号公報
【０００４】
また、特許文献２に記載されているように、搬送電界発生手段を有する現像剤担持送体に搬送させる現像剤を、予備荷電ローラと現像剤担持送体の間で現像剤を摩擦し荷電させて現像剤担持送体に供給し、あるいは、現像剤としてトナーとキャリアを用いて攪拌羽根によって摩擦接触させて荷電を行なって、マグネットローラが内装されたスリーブローラを用いて現像剤をスリーブローラの表面に保持し、磁気ブラシの状態で現像剤担持送体に供給するようにしたものがある。
【特許文献２】特開平３−２１９６７号公報
【０００５】
また、本出願人は、特許文献３に記載しているように、静電気力による粉体の水平方向の移動（搬送）と垂直方向の移動（ホッピング）を含む現象であり、静電搬送部材の表面を、移相電界によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる現象を利用した現像方式を用いる現像装置を提案している。この現像装置は、潜像担持体上に粉体を付着させて潜像担持体上の潜像を現像するための現像装置において、潜像担持体に対向して配置され、粉体を移動させる進行波電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材を備え、搬送部材の電極には、粉体が潜像の画像部に対しては潜像担持体側に向かい、非画像部に対しては粉体が潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成するｎ相の電位が印加されるものであり、搬送部材に対する現像剤の供給は帯電したトナーを平板上の搬送部材に直接供給するようにしている。
【特許文献３】特開２００４−１９８６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１、２に記載のものにあっては、移相電界によってトナーを搬送するトナー搬送部材にトナーを供給する手段として磁気ブラシローラを用いて、この磁気ブラシローラをトナー搬送部材と対向させ、磁気ブラシローラからトナーを供給し、供給されたトナーをトナー搬送部材によって像担持体と対向する位置まで搬送するようにしている。
【０００７】
すなわち、これらの特許文献１、２に記載のものは、磁気ブラシローラから像担持体に直接トナーを供給して現像する場合に使用されている二成分磁気ブラシローラを、移相電界を使用する現像装置にそのまま適用したものである。
【０００８】
しかしながら、トナーを移相電界によって像担持体に対向する領域まで搬送する現像装置においては、移相電界（搬送電界）によってトナーを像担持体に搬送する場合、トナー搬送部材上に供給されたトナーは比較的容易に像担持体まで搬送されて潜像を現像することになる。そのため、磁気ブラシローラからトナー搬送部材に供給されるトナー量によって現像速度が決まってくることになり、磁気ブラシローラ供給によるトナー搬送手段を備えた現像装置における現像速度は、磁気ブラシローラからトナー搬送部材に供給するトナー量によって決まることになる。
【０００９】
他方、従前の搬送電界を用いない現像装置にあっては、供給過剰による地肌部（非画像部）へのトナー付着が問題となるが、搬送電界を用いた現像装置ではそのような問題は生じないことから、磁気ブラシローラからトナー搬送部材に供給するトナー量を多くすることもできる。むしろ、特許文献１、２に記載されているように、従前の像担持体に直接トナーを供給する磁気ブラシローラをトナー搬送部材に対するトナー供給にそのまま適用しただけでは、却って、磁気ブラシローラからトナー搬送部材に供給するトナー量が少なくなって、トナー供給不足になるおそれがあるという課題を生じる。
【００１０】
また、搬送電界を用いる現像装置においては、磁気ブラシローラによってトナーを供給する相手方であるトナー搬送部材の電極には移相電界を発生させるための電圧を印加しなければならない、すなわち、磁気ブラシローラでトナーを供給するときにトナー搬送部材上で形成される電界の影響を無視することはできないという特有の課題がある。例えば、磁気ブラシローラによってトナー搬送部材に対してトナーを供給したときに、搬送電界によってトナーを搬送できない状態になると、トナーがトナー搬送部材上に付着することになる。
【００１１】
このように、特許文献１、２に記載されている装置にあっては、単に、従前から使用されている磁気ブラシローラを適用しただけであって、搬送電界を用いる現像装置における特有の構成、作用に伴うトナー供給については何ら考慮されていないため、トナー搬送部材に対する安定したトナー供給や像担持体側への安定したトナー搬送を行なうことができないという課題がある。
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、移相電界によってトナーを移動させる搬送部材に対してトナーを安定供給できる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体と像担持体との間に対向配置され、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、像担持体との対向領域にトナーを搬送するトナー搬送部材と、現像剤担持体に対して電圧を印加する第１電圧印加手段と、トナー搬送部材に対して電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが、第２の電圧印加手段が印加する電圧とトナー搬送部材の電極間距離と比で表わされる電界の大きさよりも小さい構成とした。
【００１４】
ここで、第１電圧印加手段で印加する電圧が時間的に変化する成分を含むとき、現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電位差は変化する成分の最大値であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体と像担持体との間に対向配置され、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、像担持体との対向領域に負帯電トナーを搬送するトナー搬送部材と、現像剤担持体に対して電圧を印加する第１電圧印加手段と、トナー搬送部材に対して電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、第１電圧印加手段が印加する電圧の平均値は、第２電圧印加手段が印加する電圧の平均値よりも小さい構成とした。
【００１６】
本発明に係る現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体と像担持体との間に対向配置され、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、像担持体との対向領域に正帯電トナーを搬送するトナー搬送部材と、現像剤担持体に対して電圧を印加する第１電圧印加手段と、トナー搬送部材に対して電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、第１電圧印加手段が印加する電圧の平均値は、第２電圧印加手段が印加する電圧の平均値よりも大きい構成とした。
【００１７】
本発明に係る現像装置は、現像剤を担持する現像剤担持体と、この現像剤担持体と像担持体との間に対向配置され、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、像担持体との対向領域にトナーを搬送するトナー搬送部材と、現像剤担持体に対して電圧を印加する第１電圧印加手段と、トナー搬送部材に対して電圧を印加する第２電圧印加手段とを備え、トナー搬送部材の電極間ピッチをｒ、電極に印加する電圧の相数をｎ、第２電圧印加手段が印加する電圧の周波数をｆとしたとき、現像剤担持体上の現像剤を搬送する速度はトナー搬送部材の表面においてｒ×ｎ×ｆで表わされるトナー搬送速度よりも小さい構成とした。
【００１８】
本発明に係る現像装置においては、第１電圧印加手段が印加する電圧は、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧であることが好ましい。この場合、第１電圧印加手段が印加する電圧の周波数は、第２電圧印加手段が印加する電圧の周波数と相数の積よりも小さいことが、また、第１電圧印加手段が印加する電圧の交流成分の極大値と極小値の差の絶対値は、直流電圧の絶対値よりも大きいことが、さらに、第１電圧印加手段が印加する電圧の交流成分は、矩形波であることが好ましい。この場合、矩形波の一周期のうち、第２電圧印加手段が印加する電圧の直流成分との電位差が大きい成分の割合が、第２電圧印加手段が印加する電圧の直流成分との電位差が小さい成分の割合よりも大きいことが好ましい。
【００１９】
また、現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において、現像剤担持体上の現像剤がトナー搬送部材と接触する構成、現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において、現像剤担持体上の現像剤がトナー搬送部材と接触しない構成、現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において、トナー搬送部材がトナーを搬送する搬送方向と現像剤担持体の現像剤を搬送する方向が逆である構成、現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において、トナー搬送部材がトナーを搬送する搬送方向と現像剤担持体の現像剤を搬送する方向が同じである構成とすることができる。
【００２０】
さらに、現像剤は、磁性キャリアと非磁性のトナーからなる二成分現像剤、又は、トナーからなる一成分現像剤を用いることができる。
【００２１】
本発明に係るプロセスカートリッジは、本発明に係る現像装置を備えている構成とした。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置又は本発明に係るプロセスカートリッジを備えている構成とした。
【００２３】
本発明に係る画像形成装置は、カラー画像を形成する画像形成装置において、本発明に係るプロセスカートリッジを複数備えている構成とした。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る現像装置によれば、現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが、第２の電圧印加手段が印加する電圧とトナー搬送部材の電極間距離と比で表わされる電界の大きさよりも小さい構成としたので、現像剤担持体から現像剤担持体からトナー搬送部材に移動したトナーが、トナー搬送部材に付着することを防止できて、トナーをトナー搬送部材に対して安定して供給することができ、また、像担持体に対するトナーの供給不足を防止できる。
【００２５】
本発明に係る現像装置によれば、第１電圧印加手段が現像剤担持体に印加する電圧の平均値は、第２電圧印加手段がトナー搬送部材に印加する電圧の平均値よりも小さい構成としたので、負帯電トナーを現像剤担持体からトナー搬送部材に対して移動させることができ、トナー搬送部材に対してトナーを安定して供給することができる。
【００２６】
本発明に係る現像装置によれば、第１電圧印加手段が現像剤担持体に印加する電圧の平均値は、第２電圧印加手段がトナー搬送部材に印加する電圧の平均値よりも大きい構成としたので、正帯電トナーを現像剤担持体からトナー搬送部材に対して移動させることができ、トナー搬送部材に対してトナーを安定して供給することができる。
【００２７】
本発明に係る現像装置によれば、トナー搬送部材の電極間ピッチをｒ、電極に印加する電圧の相数をｎ、第２電圧印加手段がトナー搬送部材に印加する電圧の周波数をｆとしたとき、現像剤担持体上の現像剤を搬送する速度はトナー搬送部材の表面においてｒ×ｎ×ｆで表わされるトナー搬送速度よりも小さい構成としたので、トナー搬送部材上で供給されたトナーが付着することが防止され、トナー搬送部材に対してトナーを安定して供給することができる。
【００２８】
本発明に係るプロセスカートリッジによれば、本発明に係る現像装置を備えているので、トナーをトナー搬送部材に安定して供給して現像に供することができるプロセスカートリッジが得られる。
【００２９】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る現像装置又は本発明に係るプロセスカートリッジを備えているので、トナーを安定してトナー搬送部材に供給して現像に供することができる画像形成装置が得られる。
【００３０】
本発明に係る画像形成装置によれば、カラー画像を形成する画像形成装置において、本発明に係るプロセスカートリッジを複数備えている構成としたので、トナーをトナー搬送部材に対して安定して供給することができるカラー画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、現像剤担持体からトナー搬送部材に対して電界による静電気力を受けてトナーが移動することを「移動」や「供給」といい、その移動、供給されるトナーの量を「供給量」と表現する。また、トナー搬送部材に供給された（移動した）トナーが搬送電界によってトナー搬送部材表面を移動することを「搬送」といい、搬送されるトナーの量を「搬送量」と表現している。また、供給量が低下すると搬送量も低下する関係にあり、トナー搬送部材に供給されるが搬送されず、トナーがトナー搬送部材の表面に付着している場合も搬送量は低下する。
【００３２】
先ず、本発明に係る現像装置の第１実施形態の一例ついて図１を参照して説明する。なお、図１は同現像装置の模式的構成図である。
この現像装置は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分現像剤を用いる現像装置であり、静電潜像が形成される像担持体１との対向領域にトナーを搬送するローラ状に形成したトナー搬送部材２と、このトナー搬送部材２に対向し、トナー搬送部材２に対してトナーを供給するトナー供給手段である現像剤担持体３と、この現像剤担持体３で供給するトナー及び磁性キャリアを収容する現像剤収容部４とを備えている。この場合、トナー搬送部材２は像担持体１及び現像剤担持体３に対して径方向の反対側の領域で対向している配置としている。
【００３３】
なお、このトナー搬送部材２と像担持体１は、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍの間隙をあけて非接触で対向している。また、トナー搬送部材２は回転せず、外周面をトナーが矢示方向に搬送電界（移相電界）で搬送される。一方、現像剤担持体３は矢示方向に回転する。
【００３４】
現像剤収容部４は、２室に分けられており、各室は現像装置内の両端部の図示しない現像剤通路によって連通している。この現像剤収容部４には二成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌搬送スクリュー５Ａ、５Ｂによって攪拌されながら現像剤収容部４内を搬送されている。
【００３５】
また、現像剤収容部４には図示しないトナー収容部から現像剤を補給するためのトナー補給口６を設けている。そして、現像剤収容部４には現像剤の透磁率を検知する図示しないトナー濃度センサ（図示せず）が設置されており、現像剤の濃度を検知している。現像剤収容部４のトナー濃度が減少すると、トナー補給口６から現像剤収容部４にトナーが補給される。
【００３６】
現像剤担持体３は、現像剤収容部４の攪拌搬送スクリュー５Ａと対向する領域に配置されている。現像剤担持体３の内部には、固定された磁石が配置されおり、現像剤担持体３の回転と磁力によって、現像剤収容部４内の現像剤は現像剤担持体３表面に汲み上げられる。
【００３７】
また、現像剤の汲み上げ領域より現像剤担持体３の回転方向（矢示方向）下流側でトナー搬送部材２との対向領域より上流側には、現像剤担持体３と対向する領域に現像剤層規制部材７を設け、汲み上げ領域で汲み上げたれた現像剤を一定量の現像剤層厚に規制される。そして、現像剤層規制部材７を通った現像剤は現像剤担持体３の回転に伴って、トナー搬送部材２と対向する領域まで搬送される。
【００３８】
ここで、現像剤担持体３には、第１電圧印加手段１１によって供給バイアスが印加されている。また、トナー搬送ローラには、第２電圧印加手段１２によって後述するように電極に電圧が印加されている。なお、第１、第２電圧印加手段１１、１２によって印加する電圧の詳細については後述する。
【００３９】
これにより、現像剤担持体３とトナー搬送ローラが対向する領域においては、第１、第２電圧印加手段１１、１２によってトナー搬送ローラと現像剤担持体３との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから解離し、トナー搬送ローラ２表面に移動する。そして、トナー搬送部材２表面に達したトナーは、第２電圧印加手段１２が印加する電圧によって形成される搬送電界によって、トナー搬送部材２表面上をホッピングしながら搬送される（移動する）。
【００４０】
次いで、潜像担持体１と対向する領域まで搬送電界によって搬送されたトナーは、トナー搬送部材２と潜像担持体１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体１上に移動して潜像担持体１上の潜像を可視像化（現像）する。
【００４１】
このように、磁性キャリアと非磁性のトナーから成る二成分現像剤を用いた現像装置では、キャリアとの接触摩擦によってトナーが帯電するため、帯電が安定する。また、現像においてトナーの供給量が多いため、高速現像に適している。したがって、二成分現像剤を用いることによって、帯電の安定したトナーを大量にトナー搬送部材に供給することができる。
【００４２】
次に、本発明に係る現像装置の第１実施形態の他の例について図２を参照して説明する。なお、図２は同現像装置の模式的構成図である。
この現像装置は、非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いる現像装置であり、静電潜像が形成される像担持体１との対向領域にトナーを搬送するローラ状に形成したトナー搬送部材２と、このトナー搬送部材２に対向し、トナー搬送部材２に対してトナーを供給するトナー供給手段である現像剤担持体１３と、この現像剤担持体１３で供給するトナーを収容する現像剤収容部１４とを備えている。この場合、トナー搬送部材２は像担持体１及び現像剤担持体３に対して径方向の反対側の領域で対向している配置としている。
【００４３】
なお、このトナー搬送部材２と像担持体１は、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍの間隙をあけて非接触で対向している。また、トナー搬送部材２は回転せず、外周面をトナーが矢示方向に搬送電界（移相電界）で搬送される。一方、現像剤担持体１３は矢示方向に回転する。
【００４４】
現像剤収容部１４にはトナー補給ローラ１５Ａ、１５Ｂを備え、トナーはトナー補給ローラ１５Ａと現像剤担持体１３とによる摩擦帯電などによって、静電気力によって現像剤担持体１３上に汲み上げられる。そして、現像剤担持体１３上のトナーは現像剤層規制部材７によって薄層化され、現像剤担持体１３の回転に伴ってトナー搬送部材２と対向する領域に搬送される。
【００４５】
ここでも、現像剤担持体１３には、第１電圧印加手段１１によって供給バイアスが印加されている。また、トナー搬送部材２には、第２電圧印加手段１２によって後述するように電極に電圧が印加されている。なお、第１、第２電圧印加手段１１、１２によって印加する電圧の詳細については後述する。
【００４６】
これにより、現像剤担持体１３とトナー搬送部材２が対向する領域においては、第１、第２電圧印加手段１１、１２によってトナー搬送部材２と現像剤担持体１３との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーは現像剤担持体１３表面から解離し、トナー搬送部材２表面に移動する。そして、トナー搬送部材２表面に達したトナーは、第２電圧印加手段１２が印加する電圧によって形成される搬送電界によって、トナー搬送部材２表面上をホッピングしながら搬送される。
【００４７】
そして、潜像担持体１と対向する領域まで搬送電界によって搬送されたトナーは、トナー搬送部材２と潜像担持体１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体１上に移動して潜像担持体１上の潜像を可視像化（現像）する。
【００４８】
このように、現像剤として、トナーから成る一成分現像剤を用いることもできる。二成分現像剤の場合、現像剤担持体の回転や磁気穂がトナー搬送部材に衝突する衝撃によって、磁気穂を形成しているキャリアの一部が切れてトナー搬送部材に移動し、供給部でトナー搬送部材の表面に付着してしまうおそれがある。これに対し、一成分現像剤の場合、キャリアを用いていないので、トナー搬送部材表面へのキャリアの付着という問題は起こらず、また、一成分現像剤の場合、現像剤収容部が簡単な構成となるため、現像装置を小型化・低コスト化することができる。
【００４９】
ここで、トナー搬送部材２の詳細について図３以降を参照して説明する。
図３は、同トナー搬送部材２の像担持体１側表面を拡大した断面図である。
トナー搬送部材２は、支持基板１０１上に複数の電極１０２、１０２、１０２……を、ｎ本を１セットとして、トナー移動方向に沿って所要の間隔で配置し、この上に静電搬送面１０３ａを形成する絶縁性の静電搬送面形成部材となり、電極１０２の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１０３を積層したものである。
【００５０】
本実施形態における支持基板１０１としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、ＳＵＳ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板などを用いることができる。
【００５１】
電極１０２は、支持基板１０１上に、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍ厚、好ましくは０．５〜２．０μｍで成膜し、これをフォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これらの複数の電極１０２の粉体進行方向における幅Ｌは移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極１０２、１２の粉体進行方向の間隔Ｒも移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。
【００５２】
表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０μｍ、好ましくは厚さ０．５〜３μｍで成膜して形成している。
【００５３】
図3において、各電極１０２から伸びる線は各電極１０２に電圧を印加するための導電線をあらわしており、各線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。各電極１０２に対しては、本体側の第２電圧印加手段（電源）１１からｎ相の異なる駆動電圧Ｖ１１〜Ｖ１３が印加される。なお、本実施形態では３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、本発明はトナー粒子が搬送される限りにおいて、ｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。
【００５４】
本実施形態では、各電極１０２は現像装置側の接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３のいずれかに接続されており、各接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３は、現像装置が画像形成装置本体に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を与える本体側の第２電圧印加手段１１と接続される。
【００５５】
そこで、トナー搬送部材２におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。トナー搬送部材２の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（進行波電界、搬送電界）が発生し、トナー搬送ローラ４２上の帯電したトナー粒子は反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向に移動する。
【００５６】
例えば、トナー搬送部材２の複数の電極１０２に対して図４に示すように、グランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化するＡ相、Ｂ相、Ｃ相の３相のパルス状駆動波形を、タイミングをずらして印加する。このとき、図５に示すように、トナー搬送部材２上に負帯電トナーＴがあり、トナー搬送部材２の連続した複数の電極１０２にそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加された（同図（ａ））とすると、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２上に位置する。次のタイミングで複数の電極１０２にはそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され（同図（ｂ））、負帯電トナーＴには左側の「Ｇ」の電極１０２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１０２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極１０２には、同図（ｃ）に示すように、それぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電トナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは更に「＋」の電極１０２側に移動する。
【００５７】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、トナー搬送部材２上には進行波電界（移相電界）が発生し、負帯電トナーはこの進行波電界の進行方向に移動する。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。
【００５８】
次に、上述した現像装置における第１電圧印加手段１１、第２電圧印加手段１２による印加電圧について図６以降を参照して説明する。なお、以下では、トナーとキャリア、又はトナーと現像剤担持体との摩擦帯電によって、トナーが負に帯電する場合で説明する。
【００５９】
上述したように、現像剤担持体３又は１３によってトナー搬送部材２と対向する領域まで現像剤が搬送されるが、第１電圧印加手段１１によって印加されている供給バイアスによって、トナーはキャリア又は現像剤担持体１３から解離し、トナー搬送部材２に移動する。
【００６０】
このとき、第１電圧印加手段１１が現像剤担持体３に印加する電圧は、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが、第２電圧印加手段１２がトナー搬送部材２の電極１０２に印加する電圧とトナー搬送部材２の電極間距離との比で表わされる電界の大きさよりも小さくなるような電圧としている。
【００６１】
すなわち、第１電圧印加手段１１が現像剤担持体３に印加する電圧（これを「電圧Ｖ１」とする。）の異なる例を図６及び図７に、第２電圧印加手段１２がトナー搬送部材２の電極１０２に印加する一つの相の電圧（これを「電圧Ｖ０」する。）の例を図８にそれぞれ示している。
【００６２】
この図８において、第２電圧印加手段１２がトナー搬送部材２の電極１０２に印加する電圧Ｖ０は、直流電圧Ｖ０ｄｃに周波数ｆ０で変化する矩形状の交流電圧Ｖ０ｐｐが重畳されている電圧である。一方、図６において、第１電圧印加手段１１が現像剤担持体３に印加する電圧Ｖ１は、直流電圧Ｖ１ｄｃに周波数ｆ１の矩形状の交流電圧Ｖ１ｐｐが重畳されている電圧である。また、図７において、第１電圧印加手段１１が現像剤担持体３に印加する電圧Ｖ１は、直流電圧Ｖ１ｄｃのみの電圧である。
【００６３】
ここで、図９に示すように、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の距離をｄとし、トナー搬送部材２の電極１０２、１０２間の距離（電極間距離）をＲ、電極間ピッチをｒとする。また、現像剤担持体３に印加されている電圧をＶ１、トナー搬送部材２の隣り合う電極１０２、１０２に印加されている電圧をＶ０、Ｖ０´とする。
【００６４】
このとき、トナー搬送部材２表面に発生する電界（搬送電界）Ｅ２の大きさは、隣り合う電極１０２、１０２間に印加する電圧Ｖ０、Ｖ０´とトナー搬送部材２の電極間距離Ｒとの比で表わすことができ、ここでは、トナー搬送部材２表面に発生する電界Ｅ２の大きさは、Ｅ２＝｜（Ｖ０−Ｖ０´）／Ｒ｜となる。また、図８のように、トナー搬送部材２の電極１０２には直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印加されている。したがって、トナー搬送部材２表面に発生する電界Ｅ２の大きさの最大値は｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜となる。
【００６５】
一方、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電位差は、｜Ｖ０−Ｖ１｜である。ここで、トナー搬送部材２の電極１０２に印加する電圧は、図８に示すように、直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧であり、周波数ｆ０で変化している。この周波数は大きく、トナー搬送部材２の電極に印加される電圧は、平均的に直流電圧Ｖ０ｄｃとみなすことができる。現像剤担持体３に印加する電圧が図７に示すように直流電圧の場合、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電位差は、｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜となる。
【００６６】
したがって、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電位差｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜と両者の間の距離dの比で表わされる電界（供給電界）Ｅ１の大きさは、Ｅ１＝｜（Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ）／ｄ｜となる。
【００６７】
そこで、Ｅ２＝｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜＞Ｅ１＝｜（Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ）／ｄ｜となるような電圧を第１電圧印加手段１１によって現像剤担持体３に印加している。つまり、供給電界Ｅ１の方が搬送電界Ｅ２よりも小さくなるようにしている。
【００６８】
現像剤担持体３に印加する電圧が図６のように直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧の場合、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電位差は時間的に変動（変化）するため、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電界も変動（変化）する。したがって、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電界を比較するとき、電界の最大値、すなわち、交流成分の最大電位差で電界表わすことが好ましい。
【００６９】
現像剤担持体に印加する電圧Ｖ１が図６に示すように直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧の場合、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電位差は、（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）となる。したがって、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電位差（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）と距離dの比で表わされる電界Ｅ１の大きさは、｛（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／二）／ｄ｝となる。そこで、｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜＞（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）／ｄ、となるような電圧を第１電圧印加手段１１によって現像剤担持体３に印加する。
【００７０】
このように、現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが、第２の電圧印加手段が印加する電圧とトナー搬送部材の電極間距離と比で表わされる電界の大きさよりも小さい構成とする。
【００７１】
つまり、現像剤担持体とトナー搬送部材間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが、第２電圧印加手段が印加する電圧とトナー搬送部材の電極間距離との比で表わされる電界の大きさよりも大きい場合、搬送電界が現像剤担持体とトナー搬送部材間の電界（供給電界）によって潰されてしまい、現像剤担持体からトナー搬送部材に移動したトナーは、その場でトナー搬送部材表面に付着してしまい、搬送電界によって搬送されないことになり、像担持体に対するトナー供給不足が生じるなど、供給効率が低下することになる。
【００７２】
これに対し、本発明のように、現像剤担持体とトナー搬送部材間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさを、第２電圧印加手段が印加する電圧とトナー搬送部材の電極間距離との比で表わされる電界の大きさよりも小さくすることで、トナー搬送部材上に供給、移動してきたトナーに搬送電界が有効に作用し、トナーは搬送電界によってトナー搬送部材表面をホッピングしながら搬送されて像担持体の現像に供され、トナー供給部でのトナーの付着や像担持体に対するトナー供給不足を生じることを防止できる。
【００７３】
この場合、上述したように、第１電圧印加手段が印加する電圧を直流電圧に交流電圧が重畳された電圧としたときには、現像剤担持体とトナー搬送部材間の電位差は時間的に変動し、現像剤担持体とトナー搬送部材間の電位差と距離の比で決定される電界の大きさも変動することになる。したがって、変動する電界の大きさのうち、電界の大きさの最大値が第２電圧印加手段が印加する電圧とトナー搬送部材の電極間距離との比で表わされる電界の大きさよりも小さくなるような電圧を第１電圧印加手段が印加することで、常に、現像剤担持体とトナー搬送部材間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが第２電圧印加手段が印加する電圧とトナー搬送部材の電極間距離との比で表わされる電界の大きさよりも小さくなるようにすることができる。
【００７４】
具体的には、トナー搬送部材２の電極間距離Ｒ＝３０μｍ、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間距離を１ｍｍとしている。第２電圧印加手段１２が印加する電圧Ｖ０は、Ｖ０ｄｃ＝０Ｖ、Ｖ０ｐｐ＝６０〜３００Ｖであり、第１電圧印加手段１１が印加する電圧Ｖ１は、（Ｖ１ｄｃ，Ｖ１ｐｐ）＝（２５０Ｖ，５００Ｖ）、（５００Ｖ，１０００Ｖ）、（８００，１６００Ｖ）としている。
【００７５】
これらの値のうち、第２電圧印加手段１２が印加する電圧Ｖ０とトナー搬送部材の電極間距離Ｒとの比で表わされる電界Ｅ２の大きさが一番小さくなるのはＶ０ｐｐ＝６０Ｖの場合であり、その時の電界の大きさは、｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜＝２×１０６Ｖ／ｍ、である。一方、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電位差と距離の比で表わされる電界の大きさが一番大きくなるのは（Ｖ１ｄｃ，Ｖ１ｐｐ）＝（８００，１６００Ｖ）の場合であり、その時の電界の大きさは（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）／ｄ＝１．６×１０６Ｖ／ｍである。したがって、｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜＞（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）／ｄ、の関係を満たしている。
【００７６】
図１０にトナー搬送部材２の電極間距離Ｒ＝３０μｍ、現像剤担持体３とトナー搬送部材３間距離を１ｍｍとし、第２電圧印加手段１２が印加する電圧Ｖ０をＶ０ｄｃ＝０Ｖ、Ｖ０ｐｐ＝６０Ｖとし、第１電圧印加手段１１が印加する電圧Ｖ１の（Ｖ１ｄｃ，Ｖ１ｐｐ）の組を変えてトナー搬送量を測定した結果を示している。なお、図１０の横軸は、（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）／ｄと｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜の比であり、縦軸のトナー搬送量比は（Ｖ１ｄｃ，Ｖ１ｐｐ）＝（５００Ｖ，１０００Ｖ）の場合のトナー搬送量との比である。
【００７７】
この図１０より、電界の比が１以下のところでは（Ｖ１ｄｃ，Ｖ１ｐｐ）の組み合わせを大きくしていくと、トナー搬送量は増加している。これは、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電界の大きさが増加することによって、トナー搬送部材２へのトナーの供給量が増加するからである。この範囲では電界は｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜＞（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）／ｄの関係を満たしており、トナー搬送部材２の搬送電界がトナーに有効に作用しており、供給されたトナーは搬送電界によって搬送されることになる。
【００７８】
これに対し、電界の比が１より大きくなると、トナー搬送量は急激に減少している。これは電界の比が１より大きくなると、トナー搬送部材２へ供給されるトナー量は増加するが、｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜＞（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）／ｄの関係を満たさなくなり、搬送電界が現像剤担持体３とトナー搬送部材３間の供給電界によって潰されてしまい、供給されたトナーは搬送されずトナー搬送部材２表面に付着してしまうことによるものである。
【００７９】
さらに、電界の比を上げていくと、搬送電界は供給されたトナーに作用しなくなり、付着するトナー量は増加する。
【００８０】
搬送電界がつぶされず、トナーがトナー搬送部材２表面に付着せずに搬送されるための第１電圧印加手段１１が印加する電圧の条件は、直流電圧のみの場合は｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜＞｜（Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ）／ｄ｜、直流電圧に交流電圧を重畳させる場合は｜Ｖ０ｐｐ／Ｒ｜＞（｜Ｖ０ｄｃ−Ｖ１ｄｃ｜＋Ｖ１ｐｐ／２）／ｄとなる。
【００８１】
次に、第１電圧印加手段１１が印加する電圧Ｖ１の平均値（以下「平均電圧」という。）と第２電圧印加手段１２が印加する電圧Ｖ０の平均値（同じく「平均電圧」という。）の関係について説明する。
第１電圧印加手段１１が印加する平均電圧は、第２電圧印加手段１２が印加する平均電圧に対して、負帯電トナーを使用する場合は小さく、正帯電トナーを使用する場合は大きくする。
【００８２】
負帯電トナーの場合について説明する。図１１に第２電圧印加手段１２がトナー搬送部材２に印加する一つの相の電圧Ｖ０と、第１電圧印加手段１１が現像剤担持体３に印加する電圧Ｖ１の例を示している。なお、電圧Ｖ０、Ｖ１は、それぞれ直流電圧Ｖ０ｄｃ、Ｖ１ｄｃに交流電圧が重畳された電圧である。
【００８３】
この図１１において、電圧Ｖ０、Ｖ１はともに交流電圧のうち電圧の大きい成分と小さい成分の比（デューティ比：Ｄｕｔｙ比）は５０％である。交流電圧を重畳する場合、印加する電圧は時間とともに変動する。平均電圧とは印加する電圧の時間的平均のことである。図１１の例では、電圧Ｖ０とＶ１ともにＤｕｔｙ比は５０％であるので、平均電圧はそれぞれＶ０ｄｃ、Ｖ１ｄｃと一致する。
【００８４】
この例では、平均電圧Ｖ１ｄｃは平均電圧Ｖ０ｄｃより小さくなっている。この場合、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電界は変動しているが、時間的に積算すると、トナー搬送部材２から現像剤担持体３へ向かう電界の方が多くなる。したがって、負帯電トナーの場合、現像剤担持体３上のトナーはその電界によって現像剤担持体３からトナー搬送部材２に移動する。
【００８５】
次に、図１２に示すような電圧Ｖ０とＶ１を印加した例について説明する。この例では、電圧Ｖ０は図１１の電圧Ｖ０と同じである。電圧Ｖ１は図１１の電圧Ｖ１と直流電圧と交流電圧の振幅が同じであるが、Ｄｕｔｙ比のみ異なっており、５０％よりも大きくしている（交流電圧の大きい成分を小さい成分よりも大きくしている）。
【００８６】
この場合、電圧Ｖ１の平均電圧は図１１の電圧Ｖ１ｄｃと同じではない。つまり、Ｄｕｔｙ比が大きくなったため、一周期中で電圧の大きい成分がかかっている時間が長くなり、それに伴い、平均電圧（平均Ｖ１）も大きくなる。しかし、図１２に示すような電圧Ｖ１のＤｕｔｙ比では、電圧Ｖ１の平均電圧は電圧Ｖ０の平均電圧（＝Ｖ０ｄｃ）より小さい。
【００８７】
したがって、時間的に積算するとトナー搬送部材２から現像剤担持体３へ向かう電界の方が多くなるため、現像剤担持体３上のトナーはその電界によって現像剤担持体３からトナー搬送部材２に移動することができる。
【００８８】
さらに、電圧Ｖ１のＤｕｔｙ比を大きくし、図１３に示すような電圧を印加した例について説明する。この場合も電圧Ｖ０は図１１と同じ電圧である。この例では、電圧Ｖ１のＤｕｔｙ比では、一周期中で電圧の大きい成分がかかっている時間は非常に長くなる。したがって、電圧Ｖ１の平均電圧（平均Ｖ１）は電圧Ｖ０の平均電圧（＝Ｖ０ｄｃ）より大きくなる。
【００８９】
このような電圧Ｖ０が印加されると、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電界は、時間的に積算すると、現像剤担持体３からトナー搬送部材２に向かう電界の方が多くなる。そのような電界の場合、トナーはトナー搬送部材２から現像剤担持体３へ向かう方向に静電気力を受けることになり、トナー搬送部材２に移動することはできなくなる。
【００９０】
以上から分かるように、第１電圧印加手段１１が印加する平均電圧は、第２電圧印加手段１２が印加する平均電圧よりも、負帯電トナーを使用する場合は小さく、正帯電トナーを使用する場合は大きくする必要がある。
【００９１】
図１４には負帯電トナーを使用する場合の（平均Ｖ０−平均Ｖ１）に対するトナー搬送量比の変化を示している。この場合、Ｖ０ｄｃ＝０Ｖ、Ｖ１ｄｃ＝−５００Ｖ、Ｖ１ｐｐ＝２０００Ｖであり、（平均Ｖ０−平均Ｖ１）は電圧Ｖ１のＤｕｔｙ比を変えて変動させている。また、トナー搬送量比とは、（平均Ｖ０−平均Ｖ１）が５００Ｖ（Ｄｕｔｙ比５０％）のときのトナー搬送量との比である。
【００９２】
この図１４から分かるように、（平均Ｖ０−平均Ｖ１）が負の場合、トナーはほとんど供給されていない。これは、現像剤担持体３からトナー搬送部材２へ向かう方向に電界が平均的に生じており、負帯電トナーは電界と逆方向の静電気力を受け、トナー搬送部材２へ移動することができない。（平均Ｖ０−平均Ｖ１）が正の場合は、負帯電トナーは現像剤担持体３からトナー搬送部材２へ向かう方向に静電気力を受け、トナー搬送部材２へ移動することができるため、トナー搬送量が増加している。
【００９３】
このように、第１電圧印加手段が印加する平均電圧は、第２電圧印加手段が印加する平均電圧よりも、負帯電トナーを使用する場合は小さく、正帯電トナーを使用する場合は大きくすることによって、現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電界によって、トナーを現像剤担持体上からトナー搬送部材へ移動させることができ、トナーを安定して不足なく供給することができる。
【００９４】
次に、現像剤担持体３による現像剤搬送速度とトナー搬送部材２によるトナー搬送速度との関係について説明する。
ここでは、現像剤担持体３上の現像剤を搬送する速度はトナー搬送部材２表面におけるトナー搬送速度よりも小さくなるようにしている。
【００９５】
ここで、トナー搬送部材２表面におけるトナー搬送速度υ２は、トナー搬送部材２の電極間ピッチをｒ（図９参照）、トナーを搬送する電極１０２に印加する電圧の相数（電極の相数という。）をｎ、電極１０２に印加する電圧の交流成分の周波数をｆとしたとき、υ２＝ｒ×ｎ×ｆで表わされる（求められる）。
【００９６】
図１５には、ｒ×ｎ×ｆで計算されたトナー搬送速度υ２と実際にトナー搬送部材２の表面を搬送されるトナーの搬送速度を測定した実測値の結果を示している。この図１５より、ほぼ計算値と実測値が一致していることが分かる。
【００９７】
ここで、現像剤担持体３上の現像剤を搬送する速度υ１がトナー搬送部材２表面におけるトナー搬送速度υ２よりも大きい場合は、現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する部分において、一定時間にトナー搬送部材２によって搬送されるトナー量よりも現像剤担持体３から供給されるトナー量の方が多くなり、現像剤担持体３から供給されたが、搬送されずに、その場にとどまるトナーが時間とともに増加する。
【００９８】
そこで、現像剤担持体３上の現像剤を搬送する速度υ１をトナー搬送部材２表面におけるトナー搬送速度υ２よりも小さくすることによって、現像剤担持体３から供給されたトナーは、トナー搬送部材２表面にとどまることなく、次々と搬送電界によって搬送することができる。
【００９９】
図１６にはトナー搬送部材２に印加する電圧の周波数を一定としたときの現像剤担持体３上の現像剤の搬送速度υ１とトナー搬送部材２表面におけるトナーの搬送速度υ２（＝ｒ×ｎ×ｆ）の比（＝υ１／ｒ×ｎ×ｆ：速度比）に対するトナー搬送量比を示している。この場合のトナー搬送量比とは、速度比が１のときのトナー搬送量との比である。
【０１００】
この図１６から分かるように、速度比が１より小さい場合は、速度が大きくなるにつれてトナー搬送量も増加している。現像剤担持体３上の現像剤の搬送速度υ１が増加すると、単位時間に供給部（現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する位置）を通過する現像剤の量が増加する。それによってトナー搬送部材２に供給されるトナー量は増加するが、トナー搬送部材２のトナー搬送速度υ２の方が大きいため、供給されたトナーはすべて搬送される。したがって、トナー搬送量が増加する。
【０１０１】
これに対して、速度比が１より大きい場合は、単位時間に供給部（現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する位置）を通過する現像剤の量がさらに増加し、トナー搬送部材２に供給されるトナー量もさらに増加するが、トナー搬送部材２のトナー搬送速度υ２の方が小さいため、搬送されずに供給部にとどまってしまい、トナー搬送量は減少する。
【０１０２】
このとき、速度比が１より大きくなると、トナー搬送量は著しく減少していく。これは、一旦、供給部にトナーがとどまって付着してしまうと、その後現像剤担持体から供給されたトナーは、付着しているトナーがじゃまとなり、搬送されにくくなり、更に付着トナーが増加するという循環に陥るためである。その結果、トナー搬送量は大きく減少してしまうことになる。
【０１０３】
このように、トナー搬送部材のトナー搬送速度を現像剤担持体上の現像剤を搬送する速度よりも大きくすることによって、供給部でのトナー搬送部材へのトナー付着を防止することができる。
【０１０４】
次に、第１電圧印加手段１１が現像剤担持体に印加する電圧について説明する。
ここでは、上述したように、第１電圧印加手段１１は直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を現像剤担持体３に印加するようにしている。
【０１０５】
直流電圧に交流電圧を重畳することで、現像剤担持体３とトナー搬送部材２との間の電界は時間と共に変動する。時間とともに変動する電界によってトナーは振動し、キャリアから解離しやすくなり、それによって、現像剤担持体３からトナー搬送部材２に供給されるトナーの量は増加する。また、交流電圧によって電界が時間とともに変動するため、トナー搬送部材２に付着したトナーに対しても有効であり、時間とともに変動する電界によって、トナーはトナー搬送部材２表面に付着しにくくなるという効果も得られる。
【０１０６】
このように、第１電圧印加手段が印加する電圧を直流電圧に交流電圧が重畳された電圧とすることで、交流電圧によって生じる電界によってトナーは振動し、その振動によってキャリアから解離しやすくなり、トナーは現像剤担持体からトナー搬送部材へ移動しやすくなり、トナーの供給量を増加することができる。また、トナー搬送部材の表面に一時的に付着したトナーも電界が変動することによる静電気的な付着力が弱くなるので、トナー搬送部材表面へのトナー付着が防止できる。
【０１０７】
次に、前述した図６に第１電圧印加手段１１が現像剤担持体３に印加する電圧を、図８に第２電圧印加手段１２がトナー搬送部材２の一つの相に印加する電圧を示している。図６において、第１電圧印加手段１１が印加する電圧の交流成分の周波数ｆ１は、第２電圧印加手段１１が印加する電圧の交流成分の周波数ｆ０とトナー搬送部材２の電極の相数（多相電圧の相数）ｎとの積（ｆ０×ｎ）より小さくしている。
【０１０８】
現像剤担持体３に印加する電圧に交流電圧を重畳することによって、トナーは、第１電圧印加手段１１が印加する電圧の交流成分の周波数ｆ１で振動する。また、トナー搬送部材２表面では（ｒ×ｎ×ｆ０）で表わされる搬送速度υ２でトナーは搬送される。トナーの振動運動よりも搬送速度の方が小さい場合、振動によってキャリアから解離したトナーは、静電気力を受けトナー搬送部材２へ移動するが、搬送速度が小さいため一時的にトナー搬送部材２表面に付着する。トナー搬送部材２の電極に印加される電圧が周波数ｆ０で切り替わり、付着していたトナーが反撥電界によって打ち上げられると、今度は周波数ｆ１で変化する振動電界によって振動運動を行なう。この振動運動によって、再びキャリアと付着するトナーも出てくる。
【０１０９】
ここで、トナーの振動運動よりも搬送速度υ２の方が小さい場合は、トナー搬送部材２に移動してきたトナーを効率的に搬送することができない。トナーの振動運動よりも搬送速度υ２の方が大きい場合は、振動によってキャリアから解離したトナーは、静電気力を受けトナー搬送部材２へ移動するが、すぐに搬送電界によってトナー搬送部材２表面を搬送される。
【０１１０】
したがって、第１電圧印加手段１１が印加する電圧の交流成分の周波数ｆ１を、第２電圧印加手段１２が印加する電圧の交流成分の周波数ｆ０とトナー搬送部材２の電極の相数ｎとの積（ｆ０×ｎ）よりも小さくすることによって、供給されたトナーを効率よく搬送電界によって搬送することができる。
【０１１１】
図１７には、第１電圧印加手段１１が印加する電圧の交流周波数ｆ１を変化させた場合のトナー搬送部材２へのトナー搬送量比を示す。この場合のトナー搬送量比とは、周波数ｆ１が０の場合（つまり直流電圧を印加した場合）のトナー搬送量との比のことである。
【０１１２】
この図１７から分かるように、交流電圧を重畳する（ｆ１が０より大きくなる）ことによって、トナー搬送量比は１より大きくなっており、交流電圧を重畳する効果が見られる。しかし、周波数を３ｋＨｚから５ｋＨｚにすることによってトナーの振動運動の速さが搬送速度υ２よりも大きくなっており、トナー搬送量比が減少している。
【０１１３】
このように、第１電圧印加手段が印加する電圧の周波数を第２電圧印加手段が印加する電圧の周波数よりも小さくすることによって、トナーの振動の速度よりもトナーの搬送速度が大きくなり、振動によってキャリアから解離したトナーを効率的に搬送電界に載せることができ、トナー供給量を増加することができる。
【０１１４】
次に、図６において、第１電圧印加手段１１が印加する電圧のうち、交流電圧のピーク値間の差Ｖ１ｐｐを直流電圧の絶対値|Ｖ１ｄｃ|よりも大きくしている。Ｖ１ｐｐが｜Ｖ１ｄｃ｜よりも小さい場合、直流電圧による電界が大きくなり、交流電圧による電界の変動が小さくなる。そのため、トナーの振動があまり起こらなくなり、交流電圧を重畳させる効果が得られなくなる。Ｖ１ｐｐを｜Ｖ１ｄｃ｜よりも大きくすることによって、交流電圧による電界の変動が大きくなり、それによってトナーは振動し、キャリアから解離しやすくなる。
【０１１５】
図１８には、は｜Ｖ１ｄｃ｜を一定としＶ１ｐｐを変化させたときのＶ１ｐｐと｜Ｖ１ｄｃ｜の比｜Ｖ１ｐｐ／Ｖ１ｄｃ｜に対するトナー搬送量比を示している。この場合のトナー搬送量比は、｜Ｖ１ｐｐ／Ｖ１ｄｃ｜が１の時のトナー搬送量との比のことである。
【０１１６】
この図１８から分かるように、｜Ｖ１ｐｐ／Ｖ１ｄｃ｜が０．３の場合はＶ１ｐｐが小さいためあまり交流電圧を重畳させた効果が見られないが、比｜Ｖ１ｐｐ／Ｖ１ｄｃ｜を増加させていくにつれてトナー搬送量比が増加し、１より大きくなっている。これはＶ１ｐｐによるトナー振動の効果である。
【０１１７】
このように、第１電圧印加手段が印加する電圧の交流成分の極大値と極小値の差の絶対値が直流電圧の絶対値よりも小さい場合、交流電圧印加による電界の大きさの変化が小さくなり、直流電圧に交流電圧を重畳している効果があまりえられない。そこで、第１電圧印加手段が印加する電圧の交流成分の極大値と極小値の差の絶対値を直流電圧の絶対値よりも大きくすることで、電界の大きさの変化が大きくなり、トナーの供給量を大きくすることができる。
【０１１８】
次に、第１電圧印加手段１１で現像剤担持体３に印加する交流電圧は矩形波としている。矩形波を用いることによって、現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電界を急激に変動させることができる。電界の急激な変動によって、トナーは電界から急激に静電気力を受け、キャリアから解離しやすくなる。これにより、トナー搬送部材へのトナー供給量を増加することができる。
【０１１９】
ここで、矩形波の一周期のうち、第２電圧印加手段が印加する電圧の直流成分との電位差が大きい成分の割合が、第２電圧印加手段が印加する電圧の直流成分との電位差が小さい成分の割合よりも大きくなるようにする。
【０１２０】
例えば、図８に示す第２電圧印加手段１２が印加する電圧と図６に示す第１電圧印加手段１１が印加する電圧を、例えば図１９に示すような大きさの関係とする。この図１９において、第２電圧印加手段１２が印加する電圧の直流成分はＶ０ｄｃのことである。したがって、第２電圧印加手段１２が印加する電圧の直流成分との電位差が大きい成分というのは、図１９においては、成分ａのことである。一方、第２電圧印加手段１２が印加する電圧の直流成分との電位差が小さい成分というのは、図１９においては、成分ｂのことである。
【０１２１】
成分aが印加されている場合は、現像剤担持体３とトナー搬送部材２との間の電界が大きく、成分ｂが印加さている場合は電界が小さくなる。電界が大きい場合、トナーが電界から受ける静電気力が大きく、キャリアから解離しやすい。したがって、図１９に示すように、一周期において成分ｂの割合よりも成分ａの割合を大きくすることによって、トナー供給量を増加することができる。
【０１２２】
図２０には、第１電圧印加手段１１から印加する矩形波の電圧のＤｕｔｙ比を変化させた場合のトナー搬送量比を示している。この場合のトナー搬送量比は、Ｄｕｔｙ５０％の場合のトナー搬送量との比である。Ｄｕｔｙ比が５０％より小さいということは、成分ａの割合が成分ｂの割合よりも小さいということである。
【０１２３】
この図２０から分かるように、Ｄｕｔｙ比が２０％や３０％の場合はトナーの搬送量比が１より小さいが、Ｄｕｔｙ比が５０％より大きくなるとトナーの搬送量比が１より大きくなっている。しかしながら、Ｄｕｔｙ比が１００％、つまり直流電圧だけを印加した場合はトナー搬送量が減少している。これは、交流電圧を重畳させることによるトナー振動の効果がなくなったため、トナーの供給量が減少しているからである。この結果からは、最適なＤｕｔｙ比は約８０％である。
【０１２４】
以上の説明において、第１電圧印加手段から像担持体に対して印加する電圧として直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧を印加する例で、二成分現像剤を用いる場合について説明をしているが、一成分現像剤を用いた場合でも同じことである。
【０１２５】
つまり、二成分現像剤の場合はトナーとキャリアとの静電気的な付着力に打ち勝つ電界をトナーのまわりに発生させ、トナーとキャリアを解離させてトナー搬送部材にトナーを供給している。一成分現像剤の場合は、トナーと現像剤担持体との付着となる。磁性トナーの場合は、現像剤担持体内の磁石との磁力によって現像剤担持体と付着しており、非磁性トナーの場合は現像剤担持体との接触摩擦によって静電気的に付着している。一成分現像剤の場合も、その付着力に打ち勝つ電界をトナーのまわりに発生させ、トナーを現像剤担持体から解離させてトナー搬送部材に供給する。一成分と二成分の違いは、トナーを現像剤担持体から解離させるかキャリアから解離させるかだけである。
【０１２６】
一成分現像剤の場合も、直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧を印加するが、交流電圧の周波数やＶ１ｐｐとＶ１ｄｃの関係や矩形波のＤｕｔｙ比等の条件は二成分現像剤の場合と同じである。
【０１２７】
次に、現像剤担持体３とトナー搬送部材２との間の距離について説明する。
現像剤担持体３とトナー搬送部材２との間の距離については、現像剤担持体３上の現像剤がトナー搬送部材２に接触する構成と、接触しない構成のいずれの構成でも良い。
【０１２８】
現像剤担持体３上の現像剤がトナー搬送部材２に接触する場合は、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の距離が小さくなる。現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の距離が小さくなると、その間の電界が大きくなり、電界によってトナーに作用する静電気力も大きくなり、トナーがキャリア（二成分現像剤）や現像剤担持体（一成分現像剤）から解離しやすくなる。また、二成分現像剤の場合、現像剤担持体３上の現像剤の磁気穂がトナー搬送部材２と衝突する際の衝撃力によって、トナーがキャリアから解離することも考えられ、トナー供給量が増加する。
【０１２９】
このように、現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において現像剤担持体上の現像剤はトナー搬送部材と接触する構成にすることで、現像剤担持体とトナー搬送部材との距離を小さくすることができ、現像剤担持体とトナー搬送部材との間の電界を大きくすることができて、その結果としてトナーの供給量を増加することができる。
【０１３０】
一方、現像剤担持体３上の現像剤がトナー搬送部材２に接触しない場合、現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の距離が大きくなり、その間の電界は小さくなってしまう。この場合、第１電圧印加手段１１が印加する電圧を大きくすることによって、接触する場合と同じ大きさの電界とすることができる。さらに、非接触にすることで、現像剤担持体３上の現像剤がトナー搬送部材２と衝突しないため、現像剤によるトナー搬送部材２の表面の傷等の劣化が起こらない。
【０１３１】
このように、現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置において現像剤担持体上の現像剤はトナー搬送部材と接触すると、現像剤の衝突による傷等によってトナー搬送部材の表面が劣化するが、現像剤担持体上の現像剤がトナー搬送部材と接触しない構成にすることで、トナー搬送部材の表面の劣化を防止することができる。
【０１３２】
次に、現像剤担持体３のトナー移動方向（回転方向）とトナー搬送部材２のトナー搬送方向の関係について説明する。
前述した図１及び図２の例においては、現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する位置において、現像剤担持体３が現像剤を搬送する方向とトナー搬送部材２がトナーを搬送する方向は逆になるようにしている。このように、逆にすることによって、キャリア（二成分現像剤）や現像剤担持体（一成分現像剤）から解離したトナーが、再びキャリアや現像剤担持体に捕獲されることなく、搬送電界に乗せて搬送することができることになる。
【０１３３】
先ず、図２１を参照して二成分現像剤を用いた場合の現像剤担持体３の回転方向とトナー搬送部材２の搬送方向の関係が逆方向の例について説明する。
つまり、この図２１に示す例では、現像剤担持体３は図で反時計回りに回転しており、トナー搬送部材２も図で反時計回りにトナーを搬送している。現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する位置においては、現像剤担持体３上の現像剤の搬送方向とトナー搬送部材２のトナー搬送方向は逆になる。
【０１３４】
この図２１において、現像剤担持体３の内部の磁石は、トナー搬送部材２と対向する位置（図２１において最近接領域３１）に磁力のピークがくるような配置にしている。この最近接領域３１において、キャリアは磁気曲線に沿って磁気穂を形成している。この最近接領域３１よりも現像剤担持体３の回転方向に対して上流側に磁気穂が立ち上がる領域３２がある。
【０１３５】
この領域３２よりも上流側では磁気曲線の方向は現像剤担持体３の接線方向に対して角度は小さいが、磁気穂が立ち上がる領域３２では現像剤担持体３内部の磁石分布によって、磁気曲線の方向の角度が大きくなる。キャリアは磁気曲線に沿って磁気穂を形成するため、この領域において磁気穂の立ち上がりが起こる。磁気穂の形成は現像剤担持体３の回転と同時に起こるため、磁気穂を形成しているキャリアのまわりに静電気力で付着しているトナーには、大きな遠心力が作用する。その遠心力と現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電界による静電気力がトナーとキャリア間の静電気力に打ち勝ち、トナーはキャリアから解離し、トナー搬送部材２へ移動する。
【０１３６】
ここで、現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する位置において、現像剤担持体３が現像剤を搬送する方向とトナー搬送部材２がトナーを搬送する方向が同じ場合、トナー搬送部材２に移動したトナーは搬送電界によってホッピングしながら最近接領域３１に搬送されることになる。このように、トナーはホッピングしながら搬送されるため、最近接領域３１において現像剤担持体３上の現像剤と接触する。その際に、再びキャリアに捕獲されるトナーも存在する。
【０１３７】
また、トナー搬送部材２の搬送速度は現像剤担持体３の現像剤を搬送する速度よりも大きいため、ホッピングして搬送されているトナーは現像剤担持体３上の現像剤の間をぬって、通り抜ける必要がある。最近接領域３１で現像剤担持体３上の現像剤と何度も衝突し、この領域を通過するのに時間がかかってしまうトナーも存在する。
【０１３８】
これに対し、現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する位置において、現像剤担持体３が現像剤を搬送する方向とトナー搬送部材２がトナーを搬送する方向が逆の場合は、図２１における磁気穂が立ち上がる領域３２おいてトナー搬送部材２へ移動したトナーは最近接領域３１には搬送されない。そのため、キャリアへの再捕獲や現像剤への衝突などは起こらず、トナー供給量が増加する。
【０１３９】
このように、トナー搬送部材がトナーを搬送する搬送方向と現像剤担持体の現像剤を搬送する方向を逆にすることで、トナーの搬送を妨げるものはないため、トナーの搬送量の低下を抑制することができる。
【０１４０】
次に、図２２を参照して二成分現像剤を用いた場合の現像剤担持体３の回転方向とトナー搬送部材２の搬送方向の関係が同方向の例について説明する。
この例では、現像剤担持体３とトナー搬送部材２が対向する位置を、現像剤担持体３内の磁石の磁力のピークの位置よりも現像剤担持体３の回転方向上流側、つまり磁気穂が立ち上がる領域３２とすることで、現像剤担持体３が現像剤を搬送する方向とトナー搬送部材２がトナーを搬送する方向を同じ方向としている。
【０１４１】
この例について図２２を参照して説明すると、トナー搬送部材２は現像剤担持体３内の磁石の磁力のピークの位置より上流側の磁気穂が立ち上がる領域３２で現像剤担持体３と対向しており、磁気穂が立ち上がる領域３２が最近接領域となっている。この領域において、キャリアに静電気的に付着しているトナーは、磁気穂が立ち上がる際の遠心力と衝撃力を受け、さらに現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の電界による静電気力を受け、キャリアから解離し、トナー搬送部材２に移動する。
【０１４２】
図２１よりも図２２の構成の方が、磁気穂が立ち上がる領域での電界が大きい（現像剤担持体３とトナー搬送部材２間の距離が小さいので）ため、より多くのトナーがトナー搬送部材２に供給される。供給されたトナーは搬送電界によってホッピングしながら搬送されるが、トナー搬送部材２の曲率と現像剤担持体３の曲率によって、現像剤担持体３上の現像剤は搬送の妨害とはならず、そのままトナー搬送部材２表面を搬送される。
【０１４３】
また、現像剤担持体３の回転はトナーの搬送方向と同じであるため、現像剤担持体３からトナー搬送部材２へ移動してきたトナーはトナー搬送部材２の接線方向のうち搬送方向に速度を持っており、スムーズに搬送電界に搬送されることが可能である。これによってトナー供給量が増加する。
【０１４４】
このように、現像剤担持体とトナー搬送部材が対向する位置を現像剤担持体上の現像剤からトナーが最も供給されやすい位置とし、トナー搬送部材がトナーを搬送する搬送方向と現像剤担持体の現像剤を搬送する方向が同じとすることで、供給されたトナーは現像剤担持体上の現像剤に妨害されることなく、搬送電界によってトナー搬送部材表面を搬送されるとともに、トナー搬送部材がトナーを搬送する搬送方向と現像剤担持体の現像剤を搬送する方向が同じであることから、トナー搬送部材に移動したトナーは搬送電界の搬送方向に載り易く、搬送されやすくなる。
【０１４５】
次に、図２３を参照して一成分現像剤を用いた場合の現像剤担持体１３の回転方向とトナー搬送部材２の搬送方向の関係が同方向の例について説明する。
一成分現像剤の場合は、大部分のトナーは現像剤担持体１３とトナー搬送部材２の最近接領域３１においてトナー搬送部材２へ移動している。移動したトナーは搬送電界によってホッピングしながら搬送される。
【０１４６】
最近接領域３１において現像剤担持体１３が現像剤を搬送する方向とトナー搬送部材２がトナーを搬送する方向が同じ場合、トナー搬送部材２に移動したトナーはトナー搬送部材２の接線方向のうち搬送方向に速度成分を持っているため、搬送電界にスムーズに載ることができ搬送される。これによって、トナー搬送量は増加する。
【０１４７】
ただし、一部のトナーは最近接領域３１より現像剤担持体１３の回転方向上流側においてトナー搬送部材２へ移動している。現像剤担持体１３が現像剤を搬送する方向とトナー搬送部材２がトナーを搬送する方向が同じ場合、移動してきたトナーは最近接領域３１の方向にホッピングしながら搬送される。最近接領域３１において搬送されてきたトナーは、現像剤担持体１３に再び付着したり、現像剤担持体３上のトナーと衝突したりする。したがって、この点では、トナーの搬送効率が低下することになる。
【０１４８】
次に、図２４を参照して一成分現像剤を用いた場合の現像剤担持体１３の回転方向とトナー搬送部材２の搬送方向の関係が逆方向の例について説明する。
現像剤担持体１３が現像剤を搬送する方向とトナー搬送部材２がトナーを搬送する方向が逆の場合、最近接領域３１より現像剤担持体１３の回転方向上流側においてトナー搬送部材２へ移動した一部のトナーは、最近接領域３１と逆の方向に搬送されるため、現像剤担持体１３に再び付着したり、現像剤担持体１３上のトナーと衝突したりすることはない。
【０１４９】
次に、本発明に係るプロセスカートリッジ及び同プロセスカートリッジを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図２５を参照して説明する。
この画像形成装置は、像担持体、帯電手段、現像手段としての本発明に係る現像装置、クリーニング手段を備えた作像手段であるブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）のトナー像を形成するプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０1Ｃ、５０１Ｙ（以下、区別しないときには単に「プロセスカートリッジ５０１」という。なお、他も同じである。）と、光書込み装置５０２Ｋ、５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙと、転写材５０６を搬送する搬送ベルト５０３Ａ及びプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０1Ｃ、５０１Ｙに搬送ベルト５０３Ａを挟んで対向する転写ローラ５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙと、定着装置５０４と、転写材５０６を収容する給紙装置５０５とを備えている。
【０１５０】
ここで、光書込み装置５０２Ｋ、５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙは画像情報に従ってプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０1Ｃ、５０１Ｙの帯電後の像担持体に潜像を書き込むためのものであり、ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用することができる。
【０１５１】
搬送ベルト５０３Ａは、搬送ローラ５１１、従動ローラ５１２及びテンションローラ５１３，５１４間に架け渡され、搬送ローラ５１１の回転により矢示方向に周回移動する。そして、搬送ローラ５１１と対向して転写材５０６を搬送ベルト５０３Ａ上に吸着させるための吸着ローラ５１５を配置し、また、搬送ベルト５０３Ａの出口側には搬送ベルト５０３Ａにトナー像を形成したときのパターンを検出するＰセンサ５１６を配置している。
【０１５２】
転写ローラ５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙは、少なくとも芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有し、導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０6〜１０10Ω・ｃｍの中抵抗に調整した弾性体ローラである。
【０１５３】
定着装置５０４は、加熱ローラ５０４ａ及びこれに対向して加圧ローラ５０４ｂを備えている。
【０１５４】
そして、この画像形成装置において、通常の画像形成動作では、給紙装置５０５から供給される記録用紙等の転写材５０６は吸着ローラ５１５に所定の電圧が印加されることで転写体である転写材搬送ベルト５０３Ａに吸着させられる。転写材５０６は転写材搬送ベルト５０３Ａに担持された状態で転写材搬送ベルト５０３Ａとともに移動し、移動中にプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０1Ｃ、５０１Ｙから順次各色のトナー像が転写させられ、転写材５０６上にカラーのトナー像が形成される。転写材５０６が搬送ベルト５０３Ａを通過して定着装置５０４に到達すると、転写材５０６上のトナー像は加熱ローラ５０４ａ及び加圧ローラ５０４ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材５０６上に定着させられ、転写材５０６上に可視像が定着形成される。その後、カラー画像が形成された転写材５０６は装置本体５１０上部の排紙部５０７に排出される。
【０１５５】
また、各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行なうモードでは、作像ユニット５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０1Ｃ、５０１Ｙから転写材搬送ベルト５０３Ａ上に直接所定パターンのトナー像が形成され、Ｐセンサ５１６によってそのトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書込みタイミングや現像バイアスの変更などが行なわれ、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整させられる。転写材搬送ベルト５０３Ａ上のトナーパターンは吸着ローラ５１５に印加されたバイアスによって帯電極性を整えられた後、転写ローラ５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙに印加された電圧によってプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０1Ｃ、５０１Ｙに回収される。
【０１５６】
次に、本発明にプロセスカートリッジ５０１について図２５を参照して説明する。なお、図２５は同プロセスカートリッジの拡大説明図である。
このプロセスカートリッジ５０１は、像担持体５２１と、接触帯電部材５３１と、前述した第１実施形態の一例で説明した現像装置５４１（なお、他の現像装置でも良い。）と、クリーニング装置５５１とを備えている。
【０１５７】
像担持体５２１は、負帯電の有機感光体であり、図示しない回転駆動機構によって矢印方向（図で反時計回り方向）に回転されるようにして備えられている。接触帯電部材５３１は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した可撓性の帯電ローラである。接触帯電部材（帯電ローラ）５３１の芯金上に形成される中抵抗層としては、上記の発泡ウレタン層に限定されるものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
【０１５８】
クリーニング装置５５１は、像担持体５２１の回転方向に対してカウンタ方向で当接させられたクリーニングブレード５５２と、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部５５３などを備えている。
【０１５９】
次に、このように構成したプロセスカートリッジ５０１の動作について説明する。
この画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能することができる複合機であり、複写機として機能するときには、スキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能するときには、コンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
【０１６０】
そして、画像形成に先駆けて、像担持体５２１は表面の移動速度が所定の速度となるように、図２５の矢印方向すなわち反時計回り方向に回転を始める。また帯電ローラ５３１は像担持体５２１に対してつれまわり回転させられる。このとき帯電ローラ５３１の芯金には帯電バイアス印加電源から−１００Ｖの直流電圧および振幅１２００Ｖ周波数２ｋＨｚの交流電圧が印加され、これにより像担持体５２１の表面が約−１００Ｖに帯電させられる。
【０１６１】
帯電させられた像担持体５２１に対し、光書込み装置５０２は書込みデータに応じてレーザー光５０２ａを照射して露光を行なう。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させることで光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。
【０１６２】
光書込み装置５０２によって像担持体５２１上に形成された静電潜像は本発明に係る現像装置５４１によって現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として像担持体５２１上に可視化される。
【０１６３】
像担持体５２１上に形成させられたトナー像が転写ローラ５０３Ｂと像担持体５２１との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて給紙装置５０５から転写材５０６が搬送され、像担持体５２１上のトナー像は転写ローラ５０３Ｂに印加された電圧により転写材５０６へと転写される。トナー像が転写された転写材５０６は定着装置５０４によって定着処理され転写材５０６上にカラー画像が出力される。
【０１６４】
一方、転写されずに像担持体５２１上に残留したトナー（転写残トナー）はクリーニング装置５５１によって清掃され、清掃後の像担持体５２１表面は次回の画像形成のために使用される。
【０１６５】
そして、これらのブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を形成するためのプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙは、画像形成装置本体５１０から着脱可能としている。つまり、プロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙは、図２６に示すように、転写材搬送ベルト５０３Ａが装置本体５１０から開放退避することで、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。
【０１６６】
次に、本発明に係る現像装置を備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図２８及び図２９を参照して説明する。なお、図２５と同じ機能を果たす要素については同じ符号を付して、特に必要がない限りその説明は省略する。
この画像形成装置では、負帯電の有機感光体をベルト形状に構成したベルト状像担持体５６１を備え、このベルト状像担持体５６１は、駆動ローラ５６２、従動ローラ５６３及び転写対向ローラ５６４間に架け渡され、図示しない回転駆動機構によって矢印方向に周回移動される。
【０１６７】
このベルト状像担持体５６１には、ベルト状像担持体５６１を帯電させる帯電装置５６５Ｋ、５６５Ｍ、５６５Ｃ、５６５Ｙと、ベルト状像担持体５６１上の静電潜像を現像する本発明に係る現像装置である現像カートリッジ５６６Ｋ、５６６Ｍ、５６６Ｃ、５６６Ｙとが、それぞれ各色ごとに対向しており、像担持体５２１の移動にしたがって順次トナー像を像担持体５６１上に重ねていくように構成されている（１パスカラー）。
【０１６８】
また、現像カートリッジ５６６Ｋ、５６６Ｍ、５６６Ｃ、５６６Ｙのトナー搬送部材２にベルト状像担持体５６１を挟んで対向する位置に対向ローラ５６７Ｋ、５６７Ｍ、５６７Ｃ、５６７Ｙを配置している。さらに、転写対向ローラ５６４にベルト状像担持体５６１を挟んで対向する位置に転写ローラ５６８を配置している。
【０１６９】
帯電装置５６５は像担持体５６１の表面を一様帯電させるためのものであり、本実施形態ではコロナ帯電方式を採用している。コロナ帯電のように非接触の帯電手段を用いれば、上流側の現像カートリッジ５６６によって形成されたトナー像を乱すことなく像担持体５６１を帯電させることができる。
【０１７０】
現像カートリッジ５６６は、本発明に係る現像装置であり、多少の形状の変更はあるが上記実施形態で説明した現像装置と同じである。ここで、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を現像するための現像カートリッジ５６６Ｋ、５６６Ｍ、５６６Ｃ、５６６Ｙは、図２９に示すように、像担持体５６１が装置本体５１０から開放退避することで、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。
【０１７１】
この画像形成装置においては、画像形成時には、帯電装置５６５によって像担持体５６１表面が一様に帯電させられる。すでに像担持体５６１上にトナー像が形成されている場合でも、トナー像を含め像担持体５６１の表面が一様帯電させられる。次いで、光書込み装置５０２から画像情報に応じた光ビームが照射される。光ビームは帯電装置５６５と現像カートリッジ５６６の間を通過するため、すでに一様帯電させられた像担持体５６１に対して光ビームが照射されることとなり、負帯電性の感光体である像担持体５６１の表面では画像部に対応する領域が除電されて潜像が形成される。
【０１７２】
現像カートリッジ５６６は第１実施形態と同様に像担持体５６１上に形成された潜像の画像部にトナー粒子を付着させ、潜像をトナー像として可視化する。以上の帯電、光ビーム照射、現像の工程が前述のように各現像カートリッジとの対向部において繰り返され、像担持体５６１上に４色のトナー像が重ねられたフルカラー画像が形成される。
【０１７３】
一方、給紙装置５０５から送られた転写材５０６が像担持体５６１と転写ローラ５６８との接触部へと搬送され、当該接触部において像担持体５６１上に形成されたフルカラー画像が転写ローラ５６８に印加された電圧によって転写材５０６上に転写される。その後、転写材５０６は定着装置５０４に到達すると、転写材５０６上のトナー像は加熱ローラ５０４ａ及び加圧ローラ５０４ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材５０６上に定着させられ、転写材５０６上にフルカラーの可視像が形成される。
【０１７４】
なお、本発明は、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ー画像形成装置、モノクロ画像形成装置などにも適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る現像装置の一例を示す模式的構成図である。
【図２】同実施形態の他の一例を示す模式的構成図である。
【図３】同実施形態のトナー搬送部材の一例を説明する説明図である。
【図４】同トナー搬送部材による搬送原理の説明に供する駆動波形の一例を示す説明図である。
【図５】同じくトナー搬送の一例を説明する説明図である。
【図６】同じく第１電圧印加手段によって現像剤担持体に印加する電圧の一例を説明する説明図である。
【図７】同じく第１電圧印加手段によって現像剤担持体に印加する電圧の他の例を説明する説明図である。
【図８】同じく第２電圧印加手段によってトナー搬送部材に印加する電圧の説明に供する説明図である
【図９】トナー搬送部材の電極及びその配置の説明に供する説明図である。
【図１０】供給電界と搬送電界の比に対するトナー搬送量比の測定結果の一例を示す説明図である。
【図１１】第１電圧印加手段によって印加する電圧と第２電圧印加手段によって印加する電圧の関係の一例を説明する説明図である。
【図１２】第１電圧印加手段によって印加する電圧と第２電圧印加手段によって印加する電圧の関係の他の例を説明する説明図である。
【図１３】第１電圧印加手段によって印加する電圧と第２電圧印加手段によって印加する電圧の関係の更に他の例を説明する説明図である。
【図１４】第１電圧印加手段によって印加する平均電圧と第２電圧印加手段によって印加する平均電圧の比に対するトナー搬送量比の測定結果の一例を示す説明図である。
【図１５】第２電圧印加手段によって印加する電圧の周波数に対するトナー搬送速度の計算値と実測値の関係の説明に供する説明図である。
【図１６】現像剤担持体の回転速度とトナー搬送速度との比に対するトナー搬送量比を示す説明図である。
【図１７】第１電圧印加手段によって印加する電圧の周波数に対するトナー搬送量比を示す説明図である。
【図１８】第１電圧印加手段によって印加する電圧の交流成分と直流成分との比に対するトナー搬送量比を示す説明図である。
【図１９】第１電圧印加手段によって印加する電圧の交流成分と第２電圧印加手段によって印加する電圧の直流成分との関係の説明に供する説明図である。
【図２０】第１電圧印加手段によって印加する電圧のデューティに対するトナー搬送量比を示す説明図である。
【図２１】２成分現像剤を用いた場合の現像剤担持体の回転方向とトナー搬送方向が対向位置で逆方向である場合の説明に供する説明図である。
【図２２】２成分現像剤を用いた場合の現像剤担持体の回転方向とトナー搬送方向が対向位置で同じ方向である場合の説明に供する説明図である。
【図２３】１成分現像剤を用いた場合の現像剤担持体の回転方向とトナー搬送方向が対向位置で同じ方向である場合の説明に供する説明図である。
【図２４】１成分現像剤を用いた場合の現像剤担持体の回転方向とトナー搬送方向が対向位置で逆方向である場合の説明に供する説明図である。
【図２５】本発明に係るプロセスカートリッジを備えた本発明に係る画像形成装置の第１実施形態を説明する構成図である。
【図２６】同プロセスカートリッジの説明に供する説明図である。
【図２７】同画像形成装置のプロセスカートリッジの脱着の説明に供する説明図である。
【図２８】本発明に係る現像装置からなる現像カートリッジを備えた本発明に係る画像形成装置の第２実施形態を説明する構成図である。
【図２９】同画像形成装置の現像カートリッジの脱着の説明に供する説明図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１…像担持体
２…トナー搬送部材
３、１３…現像剤担持体
４…収容部
５Ａ、５Ｂ…攪拌スクリュー
７…現像剤規制部材
１１…第１電圧印加手段
１２…第２電圧印加手段
１０２…電極
５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙ…プロセスカートリッジ
５０２Ｋ、５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙ…光書込み装置
５０３Ａ…転写材搬送ベルト
５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙ…転写ローラ
５０４…定着装置
５０５…給紙装置
５０６…転写材
５０７…排紙部
５２１…像担持体
５３１…帯電装置
５４１…現像装置
５５１…クリーニング装置
５６１…像担持体
５６５Ｋ、５６５Ｍ、５６５Ｃ、５６５Ｙ…帯電装置
５６６Ｋ、５６６Ｍ、５６６Ｃ、５６６Ｙ…現像カートリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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