(57)【要約】【課題】  二成分現像剤を使用したときに低帯電トナー、逆帯電トナーも現像領域に搬送されて、地汚れ、トナー飛散を生じる。【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１２と、トナー搬送部材２にトナーを供給する現像剤担持体１３とを備え、トナーとキャリアが混在する現像剤担持体１３からトナー搬送部材１２にトナーを供給し、トナー搬送部材１２による移送電界によってトナーを現像領域に搬送するとともにホッピング現象を利用したＥＴ現像によって像担持体１上の潜像を現像する。【選択図】  図１
2006259022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された潜像にキャリアと攪拌することで帯電させたトナーを付着させて現像する現像装置において、前記トナーとキャリアが混在する領域に臨み、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前記トナーを搬送し、ホッピング現象によって前記像担持体の潜像を現像するトナー搬送部材を備え、前記トナーとキャリアを攪拌する像担持体軸方向の攪拌手段を持たないことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、前記トナーとキャリアの混在領域には前記トナー搬送部材にトナーを供給する、磁性を有するローラ状の現像剤担持体を配置し、この現像剤担持体の周方向回転で前記トナーとキャリアとを攪拌することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の現像装置において、前記現像剤担持体は一体的な磁性体を備えたマグネットローラであることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２に記載の現像装置において、前記現像剤担持体は、回転する中空のスリーブ部材と、前記スリーブ部材の内部に固定した状態のマグネット部材とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２に記載の現像装置において、前記現像剤担持体は、固定の中空のスリーブ部材と、前記スリーブ部材の内部で回転するマグネット部材とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の現像装置において、前記現像剤担持体のスリーブ部材は少なくともキャリアを内蔵しているケースと一体的に形成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置において、前記トナー搬送部材と前記像担持体との対向領域で、前記トナーが前記現像剤担持体側から前記トナー搬送部材に供給されるとともに、前記トナー搬送部材上のトナーが前記現像剤担持体のキャリアによって回収されることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の現像装置において、前記トナー搬送部材は平板状の部材を円筒状に変形することでローラ状に形成し、繋ぎ目を前記像担持体との対向領域に配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項２ないし８のいずれかに現像装置において、前記トナーとキャリアの混在領域には前記トナーが消費されることで減少したことにより現像剤濃度が一定以下に保たれるように新たなトナーが補給され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、前記トナーが非磁性トナーであることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項２ないし１０のいずれかに記載の現像装置において、前記現像剤担持体に対向して現像剤担持体上の現像剤層の厚さを規制する部材を備えていないことを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
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１１のいずれかに記載の現像装置を備えていることを特徴するプロセスカートリッジ。
【請求項１３】
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１１のいずれかに記載の現像装置又は請求項１２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１４】
カラー画像を形成する画像形成装置において、請求項１２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、所定間隔を有して複数配列されている電極に対して多相電圧を印加して進行波電界を形成することによって、現像剤を搬送する現像剤搬送手段を備え、静電潜像をその表面に担持する像担持体に対向する現像領域に、該現像搬送手段が配置されている現像装置において、上記現像搬送手段は複数の電極をエンドレスループ状に配列し、該複数の電極は、複数のユニットに分割して配列されるとともにユニットごとの電圧印加を制御する手段を設け、ユニット個別に多相電圧を印加することが可能に構成されているものがある。
【特許文献１】特許第３５３０１２４号公報
【０００４】
また、特許文献２に記載されているように、電界カーテンを発生する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
【０００６】
さらに、本出願人は、特許文献４に記載されているように自己濃度調整方式でトナーを補給する現像装置を提案している。
【特許文献４】特開平８−１８５０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、画像形成装置における現像方式として一般的に用いられている、トナーをキャリアと攪拌することにより帯電し、磁気ブラシによって現像領域に搬送して現像を行う従来の二成分現像方式は、キャリアが広い表面積を有しているのでトナーの帯電が効率よく行えるという利点があるものの、トナー帯電量の分布を抑えることができず、低帯電あるいは逆帯電のトナーがあっても、現像領域にそのまま運搬され、結果として、地汚れあるいはトナー飛散を招いている。特に、カラートナーとして非磁性トナーでは、磁気保持力による地汚れ、トナー飛散防止効果も得られないので、慢性的な課題となっている。
【０００８】
上述した特許文献２に記載の現像装置にあっては、二成分現像剤と電界カーテンを用いてトナーを搬送する現像剤搬送体とを組合せ、磁気ブラシローラから電界カーテンを用いてトナーを搬送する現像剤搬送体にトナーを供給し、現像剤搬送体によって像担持体との現像領域にトナーを搬送する構成としている。
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載の電界カーテンを形成してトナーを搬送する現像剤担持搬送体にあっては、トナーの搬送、現像能力が充分ではなく、また、この特許文献２に記載の現像装置は、従来の二成分現像方式の磁気ブラシローラと像担持体との間に現像剤担持搬送体を介在させただけのもので、現像剤担持搬送体を省略しても十分機能できるように、トナーをキャリアと攪拌するための軸方向攪拌手段をそのまま備えたものであるため、大型で、高コストになるという課題がある。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、小型、低コストで、低帯電トナー、逆帯電トナーを搬送することなく、効率的に所要の帯電トナーだけを現像に供することのできる現像装置、この現像装置を備える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】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、トナーとキャリアが混在する領域に臨み、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し、ホッピング現象によって像担持体の潜像を現像するトナー搬送部材を備え、トナーとキャリアを攪拌する像担持体軸方向の攪拌手段を持たない構成とした。
【００１２】
ここで、トナーとキャリアの混在領域にはトナー搬送部材にトナーを供給する、磁性を有するローラ状の現像剤担持体を配置し、この現像剤担持体の周方向回転でトナーとキャリアとを攪拌することが好ましい。この場合、現像剤担持体は一体的な磁性体を備えたマグネットローラとすることができる。あるいは、現像剤担持体は、回転する中空のスリーブ部材と、スリーブ部材の内部に固定した状態のマグネット部材とを備えている構成とすることができる。若しくは、現像剤担持体は、固定の中空のスリーブ部材と、スリーブ部材の内部で回転するマグネット部材とを備える構成とすることができ、このとき、現像剤担持体のスリーブ部材は少なくともキャリアを内蔵しているケースと一体的に形成されている構成とすることができる。
【００１３】
また、トナー搬送部材と像担持体との対向領域で、トナーが現像剤担持体側からトナー搬送部材に供給されるとともに、トナー搬送部材上のトナーが現像剤担持体のキャリアによって回収されることが好ましい。この場合、トナー搬送部材は平板状の部材を円筒状に変形することでローラ状に形成し、繋ぎ目を像担持体との対向領域に配置することが好ましい。
【００１４】
さらに、トナーとキャリアの混在領域にはトナーが消費されることで減少したことにより現像剤濃度が一定以下に保たれるように新たなトナーが補給されることが好ましい。この場合、トナーが非磁性トナーであることが好ましい。
【００１５】
また、現像剤担持体に対向して現像剤担持体上の現像剤層の厚さを規制する部材を備えていないことが好ましい。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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】
【００１９】
本発明に係る現像装置によれば、トナーとキャリアが混在する領域に臨み、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し、ホッピング現象によって像担持体の潜像を現像するトナー搬送部材を備え、トナーとキャリアを攪拌する像担持体軸方向の攪拌手段を持たない構成としたので、効率的に所要の帯電トナーだけを現像に供することのでき、地汚れ、トナー飛散を生じない小型で、低コストの現像装置が得られる。
【００２０】
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、低帯電トナー、逆帯電トナーを搬送することなく、効率的に所要の帯電トナーだけを現像に供することのでき、地汚れ、トナー飛散を生じない小型で、低コストのプロセスカートリッジが得られる。
【００２１】
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、低帯電トナー、逆帯電トナーを搬送することなく、効率的に所要の帯電トナーだけを現像に供することのでき、地汚れ、トナー飛散を生じないので、高画質画像を得形成することができる。
【００２２】
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、高画質のカラー画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。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１０は、磁性キャリアＣと非磁性トナーＴから成る二成分現像剤を用いる現像装置であり、ケース１１内に、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１２と、このトナー搬送部材１２に対向し、トナー搬送部材１２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Ｔ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１２は像担持体１及び現像剤担持体１３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。
【００２４】
なお、このトナー搬送部材１２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１２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。
【００２５】
現像剤担持体１３は磁性を有するローラ状部材であり、外周面に磁性キャリアによる磁気穂１３ａを形成し、磁気現像剤収容部１４から供給されるトナーＴと磁性キャリアＣとを攪拌してトナーＴを帯電させ、帯電したトナーＴを磁気穂１３ａで保持してトナー搬送部材２との対向領域に移動させる。
【００２６】
現像剤収容部１４は二成分現像剤が収容されており、回転するアジテータ１５を備えている。この現像剤収容部１４には図示しないが、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を設けている。そして、現像剤収容部１４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１４のトナー濃度が減少すると、トナー補給口から現像剤収容部１４にトナーが補給される。
【００２７】
ここで、現像剤担持体１３には、第１電圧印加手段２１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１２には、第２電圧印加手段２２によって後述するように電極に移相電界（搬送電界）を形成するための電圧が印加されている。
【００２８】
これにより、図２にも示すように、現像剤担持体１３とトナー搬送部材１２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２１、２２によってトナー搬送部材１２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ＴはキャリアＣから解離し、トナー搬送部材１２表面に移動する。そして、トナー搬送部材１２表面に達したトナーＴは、第２電圧印加手段２２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１２表面上をホッピングしながら搬送される（移動する）。
【００２９】
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Ｔは、トナー搬送部材１２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。以上が、ＥＴ現像の原理である。
【００３０】
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。
【００３１】
ここで、トナー搬送部材１２の詳細について図３以降を参照して説明する。
次に、現像手段を構成しているトナー搬送部材１２の詳細について図３を参照して詳細に説明する。なお、図３は同トナー搬送部材１２の一部を拡大した断面説明図である。
このトナー搬送部材１２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。
【００３２】
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。
【００３３】
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のトナー搬送方向における幅（電極幅）ａ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、１０２のピッチｐも移動させるトナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下としている（図４参照）。
【００３４】
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。また、無機ナイトライド化合物、例えばＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどを用いることができる。特に、表面水酸基が増えると帯電トナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基（ＳｉＯＨ、シラトール基）が少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。
【００３５】
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、本体側の電圧印加手段（駆動回路）１０４からｎ相の異なる駆動電圧Ｖ１１〜Ｖ１３、Ｖ２１〜Ｖ２３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、本発明はトナーが搬送される限りにおいて、多相（ｎ相）がｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。
【００３６】
また、トナー搬送部材１２の各電極１０２は現像装置１０側の接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３，Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３のいずれかに接続されており、各接点Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３，Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３は、現像装置１０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、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を与える本体側の電圧印加手段２２と接続される。
【００３７】
トナー搬送部材１２は、トナーを像担持体１近傍まで移送し、また現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナーを回収するための搬送領域（回収領域を含む）、像担持体１の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成するための現像領域とに分けられる。
【００３８】
現像領域は、像担持体１に近接した領域のみに存在し、搬送領域はトナー搬送部材１２の周上、現像領域以外の全域に存在する。本発明では、トナーが移相電界によって移動可能な領域を「静電搬送面」という。本実施形態の場合、トナー搬送部材１２の周表面全体が静電搬送面である。
【００３９】
搬送領域では第２電圧印加手段２２によって各電極１０２に駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が印加され、現像領域では第２電圧印加手段２２によって各電極１０２に駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３が印加される。
【００４０】
そこで、トナー搬送部材１２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１２の複数の電極１０２に対してｎ相のパルス状電圧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）が発生し、トナー搬送部材１２上の帯電したトナーは反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向に移動する。
【００４１】
例えば、トナー搬送部材１２の複数の電極１０２に対して図５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（電圧）を、タイミングをずらして印加する。
【００４２】
このとき、図６に示すように、トナー搬送部材１２上に負帯電トナーＴがあり、トナー搬送部材１２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。
【００４３】
これについて図７を参照して具体的に説明すると、同図（ａ）に示すように、トナー搬送部材１２の電極Ａ〜Ｆがいずれも０Ｖ（Ｇ）で、トナー搬送部材２上に負帯電トナーＴが載っている状態から、同図（ｂ）に示すように電極Ａ、Ｄに「＋」が印加されると、負帯電トナーＴは電極Ａ及び電極Ｄに吸引されて電極Ａ、Ｄ上に移る。次のタイミングで、同図（ｃ）に示すように、電極Ａ、Ｄがいずれも「０」になり、電極Ｂ、Ｅに「＋」が印加されると、電極Ａ、Ｄ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、電極Ｂ、Ｅの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｂ及び電極Ｅに移送される。さらに、次のタイミングで、同図（ｄ）に示すように、電極Ｂ、Ｅがいずれも「０」になり、電極Ｃ、Ｆに「＋」が印加されると、電極Ｂ、Ｅ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、電極Ｃ、Ｆの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｃ及び電極Ｆに移送される。このように進行波電界によって負帯電トナーは順次図において右方向に移送されることになる。
【００４４】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する多相（ｎ相）の駆動波形（電圧）を印加することで、トナー搬送部材１２上には進行波電界が発生し、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。
【００４５】
次に、第２電圧印加手段２２の一例について図８を参照して説明する。
この電圧印加手段２２は、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路１０５と、このパルス信号発生回路１０５からのパルス信号を入力して駆動波形であるパルス状電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を生成出力する波形増幅器１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃと、パルス信号発生回路１０５からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を生成出力する波形増幅器１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃとを有する。
【００４６】
パルス信号発生回路１０５は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各１２０°に位相シフトした２組みパルスで、次段の波形増幅器１０６ａ〜１０６ｃ、１０７ａ〜１０７ｃに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して１００Ｖのスイッチングを行なうことができるレベルの出力電圧１０〜１５Ｖのパルス信号を生成して出力する。
【００４７】
波形増幅器１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、搬送領域の各電極１０２に対して、３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を印加し、波形増幅器１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは、現像領域の各電極１０２に対して、３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ２１、ｖ２２、Ｖ２３を印加する。
【００４８】
ここで、トナー搬送部材１２の搬送領域では、各電極１０２に対して、図９に示すように、各相の＋１００Ｖの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３％に設定した（これを「搬送電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を印加する。この駆動波形は搬送領域においてトナーを高速搬送させるのに適した波形である。
【００４９】
また、現像領域では、各電極１０２に対して、図１０又は図１１に示すように、各相の＋１００Ｖ（又は−１００Ｖ）の印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの２／３である約６７％に設定した（これを「ホッピング電圧（又は現像電圧）パターン」という）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を印加する。現像領域ではトナー粒子を積極的に像担持体に向かって打ち上げることが好ましく、図１０の駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適している。
【００５０】
さらに、ホッピング電圧パターンとしては、図１２に示すように、パルス状電圧と直流バイアスとを重畳した波形の電圧を用いることもできる。図１２に示す波形は、−５０ＶのＤＣ電圧をバイアスし、−５０Ｖ〜−１５０Ｖの駆動波形とした。なお、同図では相対的に＋の時間が３３％デューティの波形としている。
【００５１】
なお、現像電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０Ｖ電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもあり、逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。
【００５２】
したがって、搬送領域において各電極１０２に印加する駆動波形パターンは前述した図９に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域１２の各電極１０２に印加する駆動波形パターンも前述した図１０ないし図１２に示す現像電圧パターンに限られるものではない。
【００５３】
なお、駆動波形は３相の場合について説明したが、これをｎ相に一般化すると、次のようになる。すなわち、各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、現像の効率を上げることができる。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７％未満に設定し、４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５％未満に設定することが好ましい。
【００５４】
他方、電圧印加デューティは、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３％以上に設定することが好ましい。
【００５５】
すなわち、注目電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間×(ｎ−１)／ｎ｝未満の範囲内に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られやすくなる。
【００５６】
なお、ＥＴ現象のうちのホッピング現象は、静電搬送基板を用いただけでは発生せず、トナー搬送部材１２の電極１０２の電極幅ａや電極間間隔Ｒ、電極に印加する駆動波形（電圧）との関係を設定することで発生するものである。この点については、特許文献２などに詳細に説明しているとおりである。
【００５７】
例えば、電極１０２の電極幅ａについては、電極幅ａをトナー径の１倍としたときは、最低１個のトナーを乗せて搬送、ホッピングするための幅寸法であり、これより狭いとトナーに作用する電界が少なくなり、搬送力、飛翔力が低下して実用上は十分でない。また、電極幅ａが広くなるに従って、特に、電極上面中央付近で、電気力線が進行方向（水平方向）に傾斜し、垂直方向の電界の弱い領域が発生し、ホッピングの発生力が小さくなる。電極幅ａがあまり広くなると、極端な場合、トナーの帯電電荷に応じた鏡像力、ファンデルワールス力、水分等による吸着力が勝り、トナーの堆積が発生することがある。
【００５８】
そして、搬送及びホッピングの効率から、電極の上にトナーが２０個程度が載る幅であれば吸着が発生しにくく、１００Ｖ程度の低電圧の駆動波形で効率良く搬送、ホッピングの動作が可能である。それ以上広いと部分的に吸着が発生する領域が生じる。例えば、トナーの平均粒径を５μＰとすると、５μｍ〜１００μｍまでの範囲に相当する。
【００５９】
電極１０２の電極幅ａのより好ましい範囲は、印加電圧が１００Ｖ以下の低電圧でより効率的に駆動するため、トナーの平均粒径の２倍以上〜１０倍以下である。電極幅ａをこの範囲内とすることで、電極表面中央付近の電界強度の低下が１／３以下に抑えられ、ホッピングの効率低下は１０％以下となって、効率の大幅な低下をきたすことがなくなる。これは、例えば、トナーの平均粒径を５μｍとすると、１０μｍ〜５０μｍの範囲に相当する。
【００６０】
さらに、より好ましくは、電極幅ａは、トナーの平均粒径の２倍以上〜６倍以下の範囲である。これは、例えば、トナーの平均粒径を５μｍとすると、１０μｍ〜３０μｍに相当する範囲である。この範囲とすることによって非常に効率が良くなることが判明している。
【００６１】
また、トナーの搬送、ホッピングに作用する力を付与できる電界としては０．５Ｖ／μｍ以上、吸着の問題がない好ましい電界としては１Ｖ／μｍ以上、さらに十分な力を付与できるより好ましい電界としては２Ｖ／μｍ以上の範囲であることが分かっている。
【００６２】
電極間隔Ｒについては、間隔が広くなるほど搬送方向の電界強度は低下するため、上記電界強度の範囲に対応する値としても同様で、トナーの平均粒径の１倍以上〜２０倍以下、好ましくは２倍以上〜１０倍以下、さらにより好ましくは２倍以上〜６倍以下である。また、ホッピングの効率は電極間隔Ｒが広がると低下するが、トナーの平均粒径の２０倍までは実用上のホッピング効率が得られる。トナー平均粒径の２０倍を越えるとやはり多くのトナーの吸着力が無視できなくなり、ホッピングが全く発生しないトナーが発生するため、この点でも電極間隔Ｒはトナーの平均粒径の２０倍以下とする必要がある。
【００６３】
また、上述した電極構成による搬送及びホッピングを効率的に行なうことがでるのは、トナーの平均粒径が２〜１０μｍ、Ｑ／ｍが負帯電の場合には−３〜−４０μＣ／ｇ、より好ましくは、−１０〜−３０μＣ／ｇ、正帯電の場合には＋３〜＋４０μＣ／ｇ、より好ましくは、＋１０〜＋３０μＣ／ｇであることが分っている。
【００６４】
さらに、画像部電位Ｖｉと非画像部電位（地肌部電位）Ｖｇとの差が３００Ｖ以下である場合に、より良好な画像を形成することができる。また、トナー搬送部材１２の電極１０２に印加する電圧は、トナーを引き付ける成分の電圧とトナーを反発する成分の電圧がトナー搬送部材２２の隣り合う電極１０２、１０２間に印加されたときに形成されるトナー搬送方向の電界の最大値が２Ｖ／μｍ以上になる電圧とすることによって、トナーの搬送をより確実に行なうことができる。
【００６５】
ところで、ＥＴ現像では、トナー搬送部材１２上でトナーをホッピングさせることによって、トナー搬送部材１２のトナーに対する吸着力を０にすることで現像を行なうものであるが、単にトナー搬送部材１２上でトナーをホッピングにさせるだけでは、ホッピングしたトナーが像担持体１側への進行性を有しているとしても、像担持体１の潜像に付着することの確実性が保証されない。
【００６６】
そこで、像担持体１の潜像の電位（表面電位）とトナー搬送部材１２に印加する電位（発生させる電界）との関係を所定の関係に設定する、つまり、像担持体１の潜像の画像部に対してはトナーが像担持体１側に向かい、非画像部に対してはトナーが像担持体１側に向かわない電界を発生させる。これにより、潜像の画像部に対してはトナーが確実に付着し、非画像部に対してはトナーが像担持体１側に向わないので、トナー搬送部材１２からホッピングしたトナーが効率的に現像に利用され、飛散を防止でき、低電圧駆動による、色ムラのない、高品質現像を可能にすることができる。
【００６７】
次に、このようなホッピング現象を用いたＥＴ現像用のトナー搬送部材１２に対してトナーを供給する現像剤担持体１３を含むトナー供給部の構成の詳細について図１３以降をも参照して説明する。
この現像装置１０において使用する、トナーは、例えば、バインダー樹脂としてスチレン系又はアクリル系の重合性単量体を重合開始剤と共に水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、あるいはポリエステル系樹脂を水中に分散させ重付加反応により高分子化させたものを用い、これに着色剤、帯電制御剤などを加えて造粒することにより得られた、重量平均粒径約５μｍの非磁性トナー粒子である。非磁性トナーを用いることによって光透過率が向上して高画質のカラー画像を形成することができる。
【００６８】
また、磁性キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０ｅｍｕ／ｃｍ３以上、２００ｅｍｕ／ｃｍ３以下の範囲にあるキャリアが好ましい。磁化量が２００ｅｍｕ／ｃｍ３以下、好ましくは１４０ｅｍｕ／ｃｍ３以下の低磁化であれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が小さくなり、形成される磁気ブラシの穂が緻密に且つ短くなる。この結果、静電搬送ローラ４２に対して均一なトナー粒子の供給を行なうができる。一方、磁性キャリアの磁化量が３０ｅｍｕ／ｃｍ３未満の場合には現像剤の搬送性能が劣る。したがって、磁性キャリアの磁化量は３０ｅｍｕ／ｃｍ３以上、好ましくは８０ｅｍｕ／ｃｍ３以上である。
【００６９】
この磁性キャリアとして、少なくともバインダー樹脂と、磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とからなる重合法により生成された磁性体が分散されている樹脂磁性キャリアを用いる。具体的には、磁性金属酸化物としてはマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ４）を用い、金属酸化物を分散させて結着させるバインダー樹脂としては、スチレン、アクリル酸エチルなどのビニル系モノマーを重合して得られる樹脂を用いる。磁性体がバインダー樹脂中に分散されているキャリアをそのまま用いてもよいが、これをキャリアコアとして用い、絶縁性樹脂をコート剤とし、キャリアコア表面に被覆してコート磁性キャリアとして用いるとよい。磁化量は、キャリアの磁気特性を理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置にて、１キロエルステッドの外部磁場中に、円筒状の容器内にパッキングした磁性キャリアを置き、その際に測定して得た磁化の強さにキャリアの真比重を掛けることで算出できる。
【００７０】
そして、この現像装置１０においては、トナーとキャリアが混在する像担持体１３の領域に臨み、上述したトナー搬送部材１２を備えているので、低帯電或いは逆帯電のトナーなどの異常帯電のトナーはトナー搬送部材１２によって現像領域まで搬送されず、したがって、現像領域には正常な帯電トナーのみが到着するのでトナー飛散や地汚れといった問題が根源的に解決される。
【００７１】
次に、現像剤担持体１３の構成について説明する。
トナーとキャリアの混在領域に配置する現像剤担持体１３として、磁性を備えたローラ状部材で構成することで、キャリアを磁気的に捕捉保持して、このキャリアに回転運動を与えることによって、トナーとキャリアを混合攪拌することにより、トナーを帯電させることができる。この場合、トナー搬送部材１２が選択的に帯電トナーだけを搬送するので、現像剤担持体１３の攪拌能力は特に高くなくても良い。
【００７２】
このように現像剤担持体１３を周方向に回転させることで、キャリアに周方向運動を与えることによって、トナーとキャリアを混合攪拌してトナーを帯電させることができ、従来用いられている軸方向の混合攪拌手段を備えないことで、現像装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００７３】
この現像剤担持体１３としては、図１３に示すように、多極に着磁されたマグネットローラ１３を用いて、これを直接回転させる構成とすることができる。このような構成は極めて単純で、低コスト化を図れる。
【００７４】
また、現像剤担持体１３としては、図１４に示すように、円筒形状のスリーブ部材１３Ｂと、このスリーブ部材１３Ｂ内に固定した着磁されたマグネットローラ１３Ａとを備え、スリーブ部材１３Ｂを回転させる構成とすることができる。このような構成とすることで、スリーブ部材１３Ｂを回転することによって、キャリアは磁極間を移動するときにあたかもマグブラシが転がるような微細な運動を行うので、トナーとキャリアの攪拌運度を大幅に高めることができる。
【００７５】
さらに、図１５に示すように、固定された円筒形状のスリーブ部材１３Ｂと、このスリーブ部材１３Ｂ内に回転自在に配置した着磁されたマグネットローラ１３Ａとを備え、マグネットローラ１３Ａを回転させる構成とすることができる。このような構成とすることにより、キャリアはスリーブ部材１３Ｂ表面への法線方向の磁気的付着力に抗しながら周方向に移動するので、攪拌運動が活発になりトナー帯電に好適である。また、この場合、スリーブ部材１３Ｂを固定することができるので、ケース１１と一体的に形成することができ、このようにすれば、高性能を維持しながら、更なる小型、低コスト化を図れる。
【００７６】
次に、トナー搬送部材１２と現像剤担持体１３との関係について前述した図２を参照して説明する。
前述した図２にも示すように、トナー搬送部材１２はローラ状（円環状）に形成し、回転運動するトナーとキャリアの混在領域にある現像剤剤担持体１３と対向するように配置している。これによって、トナー搬送部材１２によって搬送されて現像に供されなかったトナーは再び現像剤担持体１３との対向領域に戻され、現像剤担持体１３のキャリアとの接触によって機械的に捕捉されて、トナーとキャリアの混在領域に再度回収される。これにより、小型、低コスト化を図ることができる。
【００７７】
この場合、トナー搬送部材１２によるトナー搬送方向（搬送電界の進行方向）と現像剤担持体１３の回転方向とを逆方向（カウンタ方向）とすることによって、トナー搬送部材１２上を戻ってくるトナーを効果的に回収でき、また、トナー搬送部材１２に対して効果的にトナーを供給することができる。
【００７８】
ここで、トナー搬送部材１２を円環状に形成するとき、平板状の部材を円筒状に変形して円環状とする場合には、円筒状のつなぎ目は加工精度により静電搬送能力の欠陥となる場合がある。そこで、トナーとキャリアの混在領域との当接位置、ここでは現像剤担持体１３との対向領域に、このつなぎ目を位置させてトナー搬送部材１２を配置する。このように構成すれば、つなぎ目の加工精度に依存せずに安定してトナーの供給、搬送、回収を行なうことができ、小型、低コスト化を図れる。
【００７９】
次に、従来の現像装置で用いられている現像スリーブ（現像ローラ）の層厚規制手段との関係について説明する。
この現像装置１０においては、従来の二成分現像ローラに対向して設けられるドクターブレード（現像剤層厚規制手段）を備えていない。このような現像剤層厚規制手段を備えないことで、トナーの帯電能力は低下するが、過剰な攪拌ストレスが緩和され、キャリア表面の摩耗や汚染の軽減を図ることができ、装置の耐久性を向上することができる。そして、この現像装置１０においては、トナー搬送部材１２によってトナーを搬送し、前述したように異常帯電トナーは搬送されないので、現像剤層厚規制手段を備えなくとも、何ら問題は生じない。
【００８０】
次に、本発明に係る現像装置の第２実施形態について図１６を参照して説明する。
この実施形態は、トナーとキャリアの混在領域にはトナーが消費されることで減少したことにより、現像剤の濃度が一定になるように新たなトナーが補給される自己濃度調節型現像装置としたものである。なお、このような、自己濃度調節型現像装置については、例えば特開平８−１８５０５１号公報に記載されている。
【００８１】
これを簡単に説明すると、ケース１１に、現像剤担持体１３の周面に対向し、現像剤を阻止するドクタ３１を設け、このドクタ３１で阻止された現像剤が滞留する現像剤滞留部３２を設けている。
【００８２】
そして、現像剤担持体１３の回転によって、前述したようにトナー搬送部材１２に対してトナーの供給が行なわれ、現像に使用されなかったトナーは再び像担持体１３に戻されて、現像剤収容部１４から補給口３４を介して補給される新しいトナーを取り込んだ後、現像剤滞留部３２に戻る。そして、新しいトナーを含んだ現像剤３３はドクタ３１による規制部で上下運動し、これにより、現像剤３３のトナーの帯電が行われる。
【００８３】
一方、上記トナー搬送部材１２に供給されずにドクタ３１で阻止された現像剤３３の一部は、現像剤滞留部３２内で現像剤２３自身の内圧及び重力によってトナー補給口３４に向かって移動し、トナー補給口３４付近まで移動してきた現像剤３３は、現像剤担持体１３の回転に伴ってドクタ４１側に循環するように搬送される。
【００８４】
ここで、現像剤３３に補給されたトナーが多くなってトナー濃度が高まると、それに伴って現像剤３３の嵩が増加するため、現像剤３３がトナー補給口３４までダレてきて、トナー補給口３４の開口を覆ってしまうことになる。このため、現像剤担持体１３上の現像剤へのトナー取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み量の減少により、現像剤３３のトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。
【００８５】
このような自己濃度調整型現像装置において、従来の現像スリーブを用いて現像する場合、補給トナーが低帯電のまま現像領域に移送される場合があり、非磁性トナーを用いると、地汚れ、トナー飛散が回避できず、磁性トナーを利用する必要がある。これに対して、本発明に係る現像装置では、トナー搬送部材によって帯電したトナーだけを選択的に現像に供することができるので、非磁性トナーを用いても、地汚れ、トナー飛散を生じることがなくなる。
【００８６】
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１７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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
次に、本発明にプロセスカートリッジ５０１について図１８を参照して説明する。なお、図１８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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
次に、このように構成した画像形成装置の動作にプロセスカートリッジ５０１の動作を含めて説明する。
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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１９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。
【０１０３】
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２０及び図２１を参照して説明する。なお、図１７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。
【０１０４】
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）。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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２１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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
【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】同現像装置によるＥＴ現像の説明の供する説明図である。
【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】同トナー搬送部材の電極配置の説明に供する説明図である。
【図５】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６】同じくトナー搬送の一例を説明する説明図である。
【図７】同じくトナー搬送の具体例を説明する説明図である。
【図８】同じくトナー搬送部材に対する電圧印加手段の構成の一例を説明するブロック図である。
【図９】同トナー搬送部材の搬送領域に印加する電圧波形の一例を示す説明図である。
【図１０】同トナー搬送部材の現像領域に印加する電圧波形の一例を示す説明図である。
【図１１】同トナー搬送部材の現像領域に印加する電圧波形の他の例を示す説明図である。
【図１２】同トナー搬送部材の搬送領域に印加する電圧波形の更に他の例を示す説明図である。
【図１３】同現像装置の現像剤担持体の一例を説明する説明図である。
【図１４】同現像装置の現像剤担持体の他の例を説明する説明図である。
【図１５】同現像装置の現像剤担持体の更に他の例を説明する説明図である。
【図１６】本発明の第２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１７】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１８】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１９】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２０】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２１】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】
【０１１３】
１…像担持体
１０…現像装置
１１…ケース
１２…トナー搬送部材
１３…現像剤担持体
１３Ａ…マグネットローラ
１３Ｂ…スリーブ部材
１４…収容部
１５…アジテータ
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】
2006259022.tif 000003
【図２】
2006259022.tif 000004
【図３】
2006259022.tif 000005
【図４】
2006259022.tif 000006
【図５】
2006259022.tif 000007
【図６】
2006259022.tif 000008
【図７】
2006259022.tif 000009
【図８】
2006259022.tif 000010
【図９】
2006259022.tif 000011
【図１０】
2006259022.tif 000012
【図１１】
2006259022.tif 000013
【図１２】
2006259022.tif 000014
【図１３】
2006259022.tif 000015
【図１４】
2006259022.tif 000016
【図１５】
2006259022.tif 000017
【図１６】
2006259022.tif 000018
【図１７】
2006259022.tif 000019
【図１８】
2006259022.tif 000020
【図１９】
2006259022.tif 000021
【図２０】
2006259022.tif 000022
【図２１】
2006259022.tif 000023