(57)【要約】【課題】  像担持体上にトナー像を順次重ねる色重ねで画像を形成するとき、先に形成したトナー像が現像中に乱れて画像品質が低下する。【解決手段】  像担持体１を帯電するための複数の帯電装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、静電潜像が形成される像担持体１との対向域に、複数の電極１０２に印加されるｎ相の電圧によって形成される移相電界によってトナーを搬送するトナー搬送部材２２を備えた複数の現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、各現像装置４のトナー搬送部材２２の電極１０２に対し、平均値電位が像担持体１の潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段１０４と、２色目以降の現像装置４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの上流側に配置した像担持体１上を除電するための除電装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０４Ｃを備えた。【選択図】  図１
2006259025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの像担持体と、この像担持体に順次形成される潜像に異なる色のトナーを順次付着させて現像する複数の現像手段とを備える画像形成装置において、
前記像担持体を各色毎に帯電させる帯電手段と、
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域に前記トナーを搬送するトナー搬送部材を含む前記現像手段と、各現像手段の前記トナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が前記潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる前記電圧を印加する電圧印加手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
１つの像担持体と、この像担持体に順次形成される潜像に異なる色のトナーを順次付着させて現像する複数の現像手段とを備える画像形成装置において、
前記像担持体を各色毎に帯電させる帯電手段と、
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域に前記トナーを搬送するトナー搬送部材を含む前記現像手段と、各現像手段の前記トナー搬送部材の電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうち前記トナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が前記像担持体の潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる前記電圧を印加する電圧印加手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、２色目以降の現像装置の上流側に前記像担持体上を除電する除電手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記除電手段に対し、交流バイアスを印加する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、前記直流バイアスの極性が除電前の前記像担持体が持つ電位と逆極性である電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、前記直流バイアスの極性が除電前の前記像担持体上のトナー像が持つ電位と逆極性である電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、前記直流バイアスの極性が除電後に行なわれる次色の画像形成のための帯電と極性と同極性である電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
１つの像担持体と、この像担持体に順次形成される潜像に異なる色のトナーを順次付着させて現像する複数の現像手段とを備える画像形成装置において、
前記像担持体を帯電させる１つの帯電手段と、
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域に前記トナーを搬送するトナー搬送部材を含む前記現像手段と、各現像手段の前記トナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が前記潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる前記電圧を印加する電圧印加手段と、
２色目以降の現像手段の上流側に配置され、前記像担持体上を除電する複数の除電手段と、この除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、前記直流バイアスの極性が除電後に行なわれる次色の画像形成のための帯電と極性と同極性である電圧を印加する手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
１つの像担持体と、この像担持体に順次形成される潜像に異なる色のトナーを順次付着させて現像する複数の現像手段とを備える画像形成装置において、
前記像担持体を帯電させる１つの帯電手段と、
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域に前記トナーを搬送するトナー搬送部材を含む前記現像手段と、各現像手段の前記トナー搬送部材の電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうち前記トナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が前記像担持体の潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる前記電圧を印加する電圧印加手段と、
２色目以降の現像手段の上流側に配置され、前記像担持体上を除電する複数の除電手段と、この除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、前記直流バイアスの極性が除電後に行なわれる次色の画像形成のための帯電と極性と同極性である電圧を印加する手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体に対する露光を行なうときの露光光強度は、１色目の露光を露光光強度Ｐで行なったときの像担持体上の潜像の電位をＶ０とし、露光光強度０．８×Ｐで行なったときの像担持体上の潜像の電位をＶ１としたとき、Ｖ１／Ｖ０が０．９以上となる光強度であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体の潜像の画像部と非画像部の電位差が３００Ｖ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
１つの像担持体上に、１色毎に、帯電、露光、現像を行なって、前記像担持体の１回転の間に異なる色のトナー像を順次重ねて画像を形成する画像形成方法において、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材の前記電極に対し、平均値電位が前記潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる前記電圧を印加して、前記現像を行なうことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１３】
１つの像担持体上に、１色毎に、帯電、露光、現像を行なって、前記像担持体の１回転の間に異なる色のトナー像を順次重ねて画像を形成する画像形成方法において、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材の前記電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうち前記トナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が前記像担持体の潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる前記電圧を印加して、前記現像を行なうことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の画像形成方法において、先行する色のトナー像を形成した後の次の色の画像形成前に前記像担持体上を除電することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の画像形成方法において、前記除電は前記像担持体を帯電させる帯電手段に交流バイアスを印加して行なうことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の画像形成方法において、前記除電は前記像担持体を帯電させる帯電手段に、除電前の前記像担持体が持つ電位と逆極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行なうことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の画像形成方法において、前記除電は前記像担持体を帯電させる帯電手段に、除電前の前記像担持体上のトナー像が持つ電位と逆極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行なうことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の画像形成方法において、前記除電は前記像担持体を帯電させる帯電手段に、除電前の前記像担持体上のトナー像が持つ電位と同極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行なうことを特徴とする画像形成方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の画像形成方法において、前記除電は前記像担持体を帯電させる帯電手段に、前記像担持体を帯電させる極性と同極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行ない、除電後の画像形成のための帯電を行なわないことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及び画像形成方法に関し、特に粉体を進行波電界によって移送して現像する現像装置を備えた画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【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（転写材、用紙、記録紙、中間転写体などを含む意味である。）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、本出願人は、特許文献２、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、像担持体上に粉体を付着させて像担持体上の潜像を現像するための現像装置において、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像担持体側に向かい、非画像部に対しては粉体が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ようにしたものである。
【特許文献２】特開２００４−１９８６７５号公報
【特許文献３】特開２００２−２５８６０１号公報
【０００５】
一方、特許文献３に記載されているように、コロナ帯電器で感光体を正帯電した後、露光してネガの静電潜像（画線部が露光されて感光体の表面電位が減衰している静電潜像）を形成し、現像ローラを用いた現像装置によって現像してイエローのトナー像を形成し、その後、感光体を除電ランプで除電してイエローの静電潜像を消去し、同様に、帯電・露光・現像・光除電の工程を繰り返し、感光体上にマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を順次形成し、全てのトナー像の形成が終了した後、除電ランプで静電潜像を光除電し、コロナ帯電器でトナー像を普通紙に静電転写する画像形成装置がある。これは、感光体上に形成されたトナー層の上からコロナ帯電して、感光体を帯電させ、更にそのトナー層の上にもう一度別の色のトナー層を重ね合わせるという方式（色重ね方式、イメージ・オン・イメージ方式）の画像形成装置である。同様の方式として、後述のジャンピング現像を用いたものとして特許文献４に記載されているものがある。
【特許文献４】特公平０８−００３６７３号公報
【特許文献５】特開２００２−６５７８号公報
【０００６】
なお、画像形成装置としては、特許文献５、６に記載されているように、像担持体と現像ローラとの間にＤＣとＡＣの重畳電圧を印加して、非接触で現像ローラから像担持体にトナーを転移させる所謂ジャンピング現像と称する方式で現像するもの、特許文献７、８に記載されているように、静電搬送基板を用いて、トナーを像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、像担持体との間で生じる吸引力で搬送面からトナーを分離して像担持体表面に付着させるようにしたもの、特許文献９に記載されているように電界カーテンを用いるものもある。
【特許文献６】特開平９−１９７７８１号公報
【特許文献７】特開平９−３２９９４７号公報
【特許文献８】特公平５−３１１４６号公報
【特許文献９】特公平５−３１１４７号公報
【特許文献１０】特開平３−２１９６７号公報
【０００７】
また、現像装置の現像バイアスに関して、特許文献１０に記載されているように、バイアス電源の出力側に並列接続されたコンデンサＣ１及び抵抗器Ｒを直列に挿入することによって現像バイアスのピーク間電圧を像担持体と現像剤担持体間の静電容量Ｃ２の変動に応じて変化させ、且つ、静電容量Ｃ２と並列に可変コンデンサＣ３を挿入した画像形成装置がある。
【特許文献１１】特許第３３７６１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した色重ね方式（イメージ・オン・イメージ方式）の画像形成装置において、現像装置として磁性キャリアとトナーからなる２成分現像剤を担持して回転する現像ローラ（現像スリーブ）によって像担持体と対向する領域にトナーを移動させる接触式現像装置を用いると、特許文献３にも記載されているように、像担持体上に形成された先行するトナー像が後行の現像時に磁気穂によってかき乱されて剥離されるなど、画像が乱れ、画像品質が著しく低下することになる。
【０００９】
そのため、特許文献３に記載の画像形成装置では、非接触式現像装置を用いて、感光体の厚みをＬ4としたとき、Ｌ4＞Ｌ3／１０で、かつ、Ｌ４＞１０［μｍ］であって、感光体の表面電位をＶｓとしたとき、５００＜｜Ｖｓ｜＜１０００［Ｖ］であって、感光体上に付着したトナー層Ａの厚みをＬ１としたとき、１０＜Ｌ１＜４０［μｍ］であって、トナー担持体上のトナー層Ｂの厚みをＬ２としたとき、１０＜Ｌ２＜５０［μｍ］であって、トナー層ＡとＢとの間隙をＬ３としたとき、５０＜Ｌ３＜１５０［μｍ］であって、トナー層Ａ表面と、トナー層Ｂ表面の移動方向が同進行方向で、かつ移動速度が略同速であるという極めて限定された条件を設定することで、画像の乱れを防止するようにしている。
【００１０】
しかしながら、このように像担持体の表面電位、像担持体上のトナー層の厚み、現像剤担持体のトナー層の厚み、各トナー層の表面の移動速度などが極めて限定された条件の下でしか良好な画像が得られないのでは、実質的に実用化することはできないという課題がある。
【００１１】
また、特許文献４に記載の画像形成装置にあっては、ジャンピング現像方式を用いて色重ねを行なうようにしているが、ジャンピング現像は、一方向現像ではないために、上述した接触式現像装置を用いた場合と同様に、感光体上に付着しているトナーが異なる色の現像中に乱されたり、現像中の現像器に当該異なる色のトナーが混入して混色を生じたりするなどの課題がる。加えて、ジャンピング現像は、通常４００〜６００Ｖ程度の現像電位差が必要であり、多色を現像するときに十分な現像電位差を確保することが難しく、再現性が悪化するという課題もある。
【００１２】
ところで、電子写真プロセスを用いる画像形成装置における現在及び将来の課題は、画質とコストと環境をいかにして満足するかということである。画質について言えば、カラー画像を形成する場合に、直径わずか約３０μｍの１２００ｄｐｉの孤立１ドットをいかに現像するか、それも好ましくは、地汚れなしに現像するかということである。また、コストについて言えば、パーソナルのレーザプリンタを考えた場合、現像器や現像剤の単体コストのみならず、メンテナンス及び最終処分費用まで含めたトータルのコストを下げることが重要になる。さらに、環境について言えば、特に、微小粉末であるトナーが装置内や装置外に飛散することを防止することが重要になる。
【００１３】
上述した本出願人の出願に係る特許文献２などで既に提案している、静電搬送部材の表面を、移相電界（進行波電界）によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる（ホッピング）現象（ＥＨ：Electrostatic  transport＆Hopping）を利用したＥＴ現像は、像担持体と非接触の一方向現像方式であり、上述したような直径わずか約３０μｍの１２００ｄｐｉの孤立１ドットをも現像することができるという極めて優れた現像方式である。
【００１４】
本発明は電子写真プロセスを用いて色重ねで画像を形成する画像形成装置における課題解決のために、ＥＨ現像を用いることで色再現性に優れ、高画質画像を形成することができる画像形成装置及び画像形成方法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】
【００１５】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、１つの像担持体と、この像担持体に順次形成される潜像に異なる色のトナーを順次付着させて現像する複数の現像手段とを備える画像形成装置において、像担持体を各色毎に帯電させる帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段とを備えている構成とした。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、１つの像担持体と、この像担持体に順次形成される潜像に異なる色のトナーを順次付着させて現像する複数の現像手段とを備える画像形成装置において、像担持体を各色毎に帯電させる帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が像担持体の潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段とを備えている構成とした。
【００１７】
ここで、２色目以降の現像装置の上流側に像担持体上を除電する除電手段を備えていることが好ましい。この場合、除電手段に対し、交流バイアスを印加する手段を備えることができる。あるいは、除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、直流バイアスの極性が除電前の像担持体が持つ電位と逆極性である電圧を印加する手段を備えることができる。又は、除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、直流バイアスの極性が除電前の像担持体上のトナー像が持つ電位と逆極性である電圧を印加する手段を備えることができる。若しくは、除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、直流バイアスの極性が除電後に行なわれる次色の画像形成のための帯電と極性と同極性である電圧を印加する手段を備えることができる。
【００１８】
本発明に係る画像形成装置は、１つの像担持体と、この像担持体に順次形成される潜像に異なる色のトナーを順次付着させて現像する複数の現像手段とを備える画像形成装置において、像担持体を帯電させる１つの帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段と、２色目以降の現像手段の上流側に配置され、像担持体上を除電する複数の除電手段と、この除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、直流バイアスの極性が除電後に行なわれる次色の画像形成のための帯電と極性と同極性である電圧を印加する手段とを備えている構成とした。
【００１９】
本発明に係る画像形成装置は、１つの像担持体と、この像担持体に順次形成される潜像に異なる色のトナーを順次付着させて現像する複数の現像手段とを備える画像形成装置において、像担持体を帯電させる１つの帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段と、２色目以降の現像手段の上流側に配置され、像担持体上を除電する複数の除電手段と、この除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、直流バイアスの極性が除電後に行なわれる次色の画像形成のための帯電と極性と同極性である電圧を印加する手段とを備えている構成とした。
【００２０】
これらの本発明に係る画像形成装置においては、像担持体に対する露光を行なうときの露光光強度は、１色目の露光を露光光強度Ｐで行なったときの像担持体上の潜像の電位をＶ０とし、露光光強度０．８×Ｐで行なったときの像担持体上の潜像の電位をＶ１としたとき、Ｖ１／Ｖ０が０．９以上となる光強度であることが好ましい。また、像担持体の潜像の画像部と非画像部の電位差が３００Ｖ以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明に係る画像形成方法は、１つの像担持体上に、１色毎に、帯電、露光、現像を行なって、像担持体の１回転の間に異なる色のトナー像を順次重ねて画像を形成する画像形成方法において、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加して、現像を行なう構成とした。
【００２２】
本発明に係る画像形成方法は、１つの像担持体上に、１色毎に、帯電、露光、現像を行なって、像担持体の１回転の間に異なる色のトナー像を順次重ねて画像を形成する画像形成方法において、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材の電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加して、現像を行なう構成とした。
【００２３】
ここで、先行する色のトナー像を形成した後の次の色の画像形成前に像担持体上を除電することが好ましい。この場合、除電は像担持体を帯電させる帯電手段に交流バイアスを印加して行なうことができる。或いは、除電は像担持体を帯電させる帯電手段に、除電前の像担持体が持つ電位と逆極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行なうことができる。又は、除電は像担持体を帯電させる帯電手段に、除電前の像担持体上のトナー像が持つ電位と逆極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行なうことができる。又は、除電は像担持体を帯電させる帯電手段に、除電前の像担持体上のトナー像が持つ電位と同極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行なうことができる。若しくは、除電は像担持体を帯電させる帯電手段に、像担持体を帯電させる極性と同極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行ない、除電後の画像形成のための帯電を行なわないができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る画像形成装置によれば、１つの像担持体と、像担持体を各色毎に帯電させる帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段、又は、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段とを備えている構成としたので、異なる色のトナー像を重ね合わせて画像を形成するときに、画像部にはトナーを確実に付着させ、非画像部へのトナー付着を低減させ、画像の乱れのない良好な画像を得ることができる。
【００２５】
本発明に係る画像形成装置によれば、１つの像担持体と、像担持体を帯電させる１つの帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段、又は、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段とをと、２色目以降の現像手段の上流側に配置され、像担持体上を除電する複数の除電手段と、この除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、直流バイアスの極性が除電後に行なわれる次色の画像形成のための帯電と極性と同極性である電圧を印加する手段とを備えている構成としたので、異なる色のトナー像を重ね合わせて画像を形成するときに、画像部にはトナーを確実に付着させ、非画像部へのトナー付着を低減させ、画像の乱れのない良好な画像を得ることができ、しかも、画像形成工程が簡略になり、装置の小型化を図れる。
【００２６】
本発明に係る画像形成方法によれば、１つの像担持体上に、１色毎に、帯電、露光、現像を行なって、像担持体の１回転の間に異なる色のトナー像を順次重ねて画像を形成するとき、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加して、又は、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加して、現像を行なう構成としたので、画像部にはトナーを確実に付着させ、非画像部へのトナー付着を低減させ、画像の乱れのない良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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、本発明に係る画像形成装置の第１実施形態ついて図１を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体概略構成図である。
この画像形成装置は、ベルト状感光体からなる像担持体１と、この像担持体１の周回方向（矢示方向）に沿って上流側から下流側に配置した、イエローの像を形成するために像担持体１を一様に帯電させる帯電装置２Ｙ、像担持体１上に書込み装置３によって形成された潜像にイエローのトナーを付着させて現像する現像装置４Ｙ、現像装置４Ｙでイエローの現像が終了した像担持体１上を除電するための除電装置２０Ｙと、マゼンタの像を形成するために像担持体１を一様に帯電させる帯電装置２Ｍ、像担持体１上に書込み装置３によって形成された潜像にマゼンタのトナーを付着させて現像する現像装置４Ｍ、現像装置４Ｍでマゼンタの現像が終了した像担持体１上を除電するための除電装置２０Ｍと、シアンの像を形成するために像担持体１を一様に帯電させる帯電装置２Ｃ、像担持体１上に書込み装置３によって形成された潜像にシアンのトナーを付着させて現像する現像装置４Ｃ、現像装置４Ｃでシアンの現像が終了した像担持体１上を除電するための除電装置２０Ｙと、ブラックの像を形成するために像担持体１を一様に帯電させる帯電装置２Ｋ、像担持体１上に書込み装置３によって形成された潜像にブラックのトナーを付着させて現像する現像装置４Ｋと、像担持体１上に各色のトナー像が重ね合わされて形成されたフルカラートナー像を転写する転写装置５と、定着装置６と、転写材７を収容する給紙装置８などとを備えている。
【００２８】
ここで、像担持体１は、搬送ローラ１１、従動ローラ１２、転写装置５を構成する転写対向ローラ５Ｂ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃに対向する対向ローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃの間に架け渡され、搬送ローラ１１の回転により矢示方向に周回移動する。帯電装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ（以下、区別しないときは「帯電装置２」という。なお、その他の部材及び手段についても同様である。）は、スコロトロンチャージャを使用し、像担持体１表面を均一に負帯電する。なお、帯電手段として非接触式帯電手段を備えていることによって、先行する画像形成によって像担持体上に形成されたトナー像を乱すことなく帯電を行なうことができて、良好な画像を得ることができるようになる。
【００２９】
書込み装置３は、画像情報に従って帯電装置２によって帯電された像担持体１に対して潜像を書き込むものであり、レーザー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。現像装置４の詳細については後述する。帯電装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、除電コロトロンチャージャで構成している。転写装置５は、転写ローラ５Ａと転写対向ローラ５Ｂとを備えている。定着装置６は、加熱ローラ６Ａ及びこれに対向する加圧ローラ６Ｂを備えている。
【００３０】
そして、この画像形成装置においては、複写機として機能するときには、図示しない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。また、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。
【００３１】
そして、画像形成に先駆けて、像担持体１は表面の移動速度が所定の速度となるように、図１の矢印方向に周回移動を開始する。このとき、所定のタイミングで、帯電装置２Ｙによって像担持体１が均一に帯電され、帯電させられた像担持体１に対し、書込み装置３は、先ずイエロー画像の書込みデータに応じてレーザー光３ａ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。その後、現像装置４Ｙによってイエローのトナーが像担持体１上に形成された静電潜像の画像部に付着されて、イエローのトナー像が像担持体１上に形成される。そして、イエローのトナー像が形成された領域を含めて、除電装置２０Ｙによって像担持体１上を除電する。
【００３２】
次に、イエローのトナー像が形成された領域を含めて、帯電装置２Ｍによって像担持体１が均一に帯電され、帯電させられた像担持体１に対し、書込み装置３は、マゼンタ画像の書込みデータに応じてレーザー光３ａを照射して露光を行ない、マゼンタ画像の静電潜像を形成する。そして、現像装置４Ｍによってマゼンタのトナーが像担持体１上に形成された静電潜像の画像部に付着されて、イエローのトナー像にマゼンタのトナー像が重ね合わされたトナー像が像担持体１上に形成される。その後、イエロー及びマゼンタのトナー像が形成された領域を含めて、除電装置２０Ｍによって像担持体１上を除電する。
【００３３】
以下、同様にして、帯電、露光（書込み）、現像が行なわれて、イエローとマゼンタのトナー像にシアンのトナー像が重ね合わされたトナー像が像担持体１上に形成され、これら３色が重ね合わされたトナー像にブラックのトナー像が重ね合わされたトナー像が像担持体１上に形成される。なお、ブラックのトナー像形成後の除電は行なわない。
【００３４】
つまり、この画像形成装置において、除電装置２０は、２色目以降の画像形成を行なう前に像担持体１上を除電する位置に配置している。
【００３５】
一方、所定のタイミングで給紙装置８から転写材７が給紙されて搬送路９を介して搬送され、転写装置５によって像担持体１上の色重ねされたトナー像が転写材７に転写され、定着装置６で定着処理された後、フルカラー画像が形成された転写材７が排紙部１０に排紙される。
【００３６】
そこで、現像装置４の詳細について図２を参照して説明する。なお、図２は同現像装置の詳細を説明する説明図である。
この現像装置４は、現像手段として、ケーシング２１内に、像担持体１と対向する領域（対向域）にトナーを移相電界によって搬送するローラ状に形成したトナー搬送部材２２と、このトナー搬送部材２２に対向し、トナー搬送部材２２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２３と、この現像剤担持体２３で供給するトナー及び磁性キャリアからなる２成分現像剤（又はトナーからなる一成分現像剤とすることもできる。）を収容する現像剤収容部２４とを備えている。
【００３７】
ここで、トナー搬送部材２２は像担持体１及び現像剤担持体２３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。また、このトナー搬送部材２２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２２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２３は矢示方向に回転する。
【００３８】
現像剤担持体２３は、内部に、固定された磁石が配置されおり、現像剤担持体２３の回転と磁力及び攪拌スクリュー２５によって現像剤収容部２４内の現像剤が現像剤担持体３表面に供給される。また、現像剤担持体２３の外周側に対向して現像剤層規制部材２７を設け、現像剤担持体２３上の現像剤を一定量の現像剤層厚に規制している。この現像剤担持体２３に供給された現像剤は現像剤担持体２３の回転に伴ってトナー搬送部材２２と対向する領域まで搬送される。
【００３９】
ここで、現像剤担持体２３には図示しない電圧印加手段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２２には後述する電圧印加手段（駆動回路）によって電極に搬送電界を形成する電圧が印加されている。
【００４０】
これにより、現像剤担持体２３とトナー搬送ローラが対向する領域においてはトナー搬送部材２２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、トナー搬送部材２２表面に移動する。そして、トナー搬送部材２２表面に達したトナーは、電極に印加される電圧によって形成される搬送電界（移相電界）によって、トナー搬送部材２２表面上をホッピングしながら搬送される（移動する）。
【００４１】
次いで、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２２と像担持体１上の画像部との間の現像電界によって、像担持体１上に移動して像担持体１上の潜像を可視像化（現像）する。
【００４２】
次に、現像手段を構成しているトナー搬送部材２２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２２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２２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。
【００４３】
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。
【００４４】
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）。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
また、トナー搬送部材２２の各電極１０２は現像装置４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４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１０４と接続される。
【００４８】
トナー搬送部材２２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。
【００４９】
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２２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２２の周表面全体が静電搬送面である。
【００５０】
搬送領域では電圧印加手段１０４によって各電極１０２に駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３が印加され、現像領域では電圧印加手段１０４によって各電極１０２に駆動波形Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３が印加される。
【００５１】
そこで、トナー搬送部材２２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２２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２２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。
【００５２】
例えば、トナー搬送部材２２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。
【００５３】
このとき、図６に示すように、トナー搬送部材２２上に負帯電トナーＴがあり、トナー搬送部材２２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。
【００５４】
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２２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。
【００５５】
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２２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。
【００５６】
次に、電圧印加手段１０４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１０４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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
ここで、トナー搬送部材２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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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２２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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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２２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。
【００７６】
ところで、ＥＴ現像では、トナー搬送部材２２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２２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２２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。特に、多色のトナーを像担持体上に重ねてトナー像を形成する場合、現像しようとしているトナー画像上での非画像部であっても、他の色のトナーの画像部となる場合も多く、この場合には色むら、混色として認識され、著しく画像品質を損ねることになる。
【００７７】
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２２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２２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、色むらのない、高品質現像を可能にすることができる。
【００７８】
次に、このように構成した画像形成装置における色重ねによる画像形成について説明する。
まず、各色のトナーによって潜像を現像する現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの各トナー搬送部材２２の各電極１０２に対して電圧を印加する電圧印加手段１０４は、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する。これによって、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が発生して、潜像の画像部に対してはトナーが確実に付着し、非画像部に対してトナーが付着しないので、トナー搬送部材２２からホッピングしたトナーが効率的に現像に利用される。
【００７９】
ここで、トナー搬送部材２２の電極１０２に印加する電位の平均値（平均値電位）とは、トナー搬送部材２２上の時間的空間的平均値電位である。前述したように、トナー搬送部材２２の各電極１０２に対しては、電圧印加手段１０４からパルス状電圧が印加されることで周期的に変化する電位が与えられているが、トナー搬送部材２２からある程度の距離を置いた現像部の像担持体１表面では、平均的な電位となっている。
【００８０】
つまり、トナー搬送部材２２の各電極１０２に印加する駆動電圧パターンのデューティが５０％であれば、駆動電圧パターンのハイレベル電位とロ−レベル電位の平均の値となる。したがって、この平均値電位を像担持体１の潜像の画像部電位と非画像部電位の間に設定することで高品質の現像が可能となる。
【００８１】
また、本ＥＨ現像方式を用いた場合、カラー画像形成においても、効率的に、高画質の画像を得ることができる。すなわち、ＥＨ現像においては、トナーがホッピングしていることにより潜像の画像部に対してトナーが吸引されて付着し、非画像部ではトナーが付着されないので、感光体上の潜像電界に忠実なトナーの付着が行われる。このとき、既にホッピングしているトナーはトナー搬送部材２２との間で吸着力が生じないため、トナー搬送部材２２からトナーを引き剥がすための大きな力は不要となり、容易に像担持体１側に移送することができ、高い品質の現像が低電圧で可能となる。
【００８２】
そして、このように、トナー搬送部材２２からトナーを引き剥がすための大きな力は不要であるから、色重ねでトナー像の上に更にトナー像を形成する場合に、すでに存在しているトナー像を乱すことなく、トナー像を重ねて形成することができる。
【００８３】
したがって、前述のように、２色目以降の場合においても、現像領域で、現像されようとしている色のトナーについて、トナーが潜像の画像部に対しては像担持体１側に向かい、非画像部に対してはトナーが像担持体１側に向わない方向の電界が形成されるように、電圧印加手段１０４によってトナー搬送部材２２の電極１０２に電圧を印加することで、すでに像担持体１上に存在するトナーを乱さず、良好な現像が可能となる。
【００８４】
そこで、像担持体１上で多色のトナーを重ね合わせて画像を形成する場合について具体例で説明する。
１色目のトナーについては、単色の場合と同様に考えられる。すなわち、前述した図１１に示すホッピング電圧パターンの電圧波形のように、０〜−１００Ｖで遷移するパルス状電圧である場合、像担持体１上の非画像部電位が−１００Ｖより低いときには、非画像部に対しては、トナーがトナー搬送部材２２側に引き付けられることになる。一方、画像部電位を適当に設定することで、画像部に対しては、トナーが像担持体１側に向かうことになる。
【００８５】
実験によると、潜像の非画像部電位を−１５０Ｖや−１７０Ｖとした場合に、非画像部に対してはトナーが像担持体１側に向かわず、画像部電位を−２０Ｖとした場合、画像部に対してはトナーが像担持体１方向に向かうことが確認できた。
【００８６】
次に、トナー像が形成された像担持体１上にさらに第２のトナー層を形成する。
２色目のトナーを搬送する現像装置のトナー搬送部材２２の各電極１０２に対して印加するホッピング電圧パターンとして、−５０〜−１５０Ｖで遷移するパルス状電圧波形（図１２のパターン）を設定した。このとき、潜像の非画像部の電位を−１５０Ｖよりも小さく設定すれば、非画像部に対して、トナーは像担持体１側に向かわないはずである。潜像の非画像部電位を−２００Ｖや−２２０Ｖとしたときに、非画像部に対してトナーは像担持体１側に向かわず、画像部に対して像担持体１へ向かうことを確認した。また、２色目の現像に対する潜像の画像部電位を−５０Ｖとしたが、この場合、画像部ではトナーは像担持体１側に向かった。
【００８７】
一色のみの現像時と同様に、画像部電位と非画像部電位の間の値にホッピング電圧の平均値電位を設定することで、画像部に対して選択的にトナーを像担持体に向かわせることが可能であり、トナーの飛散も防止でき良好な画像が得られる。
【００８８】
このように、トナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段とを備えることで、異なる色のトナー像を重ね合わせて画像を形成するときに、画像部にはトナーを確実に付着させ、非画像部へのトナー付着を低減させ、画像の乱れのない良好な画像を得ることができる。
【００８９】
ところで、２色目以降の現像については、現像しようとする画像部に、先行する色の現像によってトナーが付着している部分が含まれる場合がある。この場合、トナーの有する電荷で低下した画像部電位と非画像部電位との間の値にホッピング電圧の平均値電位を設定する。これにより、トナーを画像部では像担持体側へ向かわせ、非画像部ではトナーを像担持体に向かわせないことができる。
【００９０】
例えば、現像しようとする画像部が先の現像によってトナーが付着している部分を含むとき、すでに像担持体上に付着しているトナーの持つ電荷の極性がマイナスであれば、その分画像部の電位は低下する。したがって、この場合には、この低下した画像部電位と非画像部電位との間の値にホッピング電圧の平均値を設定することで、トナーを画像部では像担持体側へ向かわせることができる。
【００９１】
同様に、すでに像担持体上に付着しているトナーが、該トナーの現像時から保持している電荷を持っている場合、トナーの電荷の極性がマイナスであれば、その分画像部の電位は低下している。したがって、この場合も、低下した画像部電位と非画像部電位との間の値に、ホッピング電圧の平均値を設定すれば、画像部に選択的にトナーを像担持体へ向かわせることができる。
【００９２】
さらに、すでに像担持体上に付着しているトナーが、像担持体に付着した以降の、帯電又は露光により与えられた電荷を持っていた場合、トナーの電荷の極性がマイナスであれば、その分画像部の電位は低下している。したがって、この場合も、低下した画像部電位と非画像部電位との間の値にホッピング電圧平均値を設定すれば、画像部に選択的にトナーを像担持体へ向かわせることができる。
【００９３】
これらの現像しようとする画像部がすでに像担持体上にトナーが付着している部分である場合の、トナー層上の画像部電位について図１３を参照して説明する。なお、図１３はトナーが付着した感光体（像担持体）上の電位を示す説明図である。
同図において、非画像部の電位が−Ｖｄであり、潜像の画像部の電位がＶｓである。同図（ａ）に示すように、画像部にトナーＴが付着した後の電位がＶｔであるとすると、電位Ｖｔには潜像の電位Ｖｓと、トナーＴ自体が持っている電位Ｖｐが含まれている。
【００９４】
次に、二色目のトナーを付着させるために、潜像形成をするとき、トナー層上に帯電装置２によって帯電させ、書込み装置３で露光を行った場合、同図（ｂ）に示すように、トナー層の電位Ｖｔは、潜像の画像部の電位Ｖｓ２とトナー層が保持していた電位Ｖｐと帯電によりトナーが付与された電位Ｖｐ２を含む電位となる。
【００９５】
なお、第二のトナー層の現像に先駆けて、帯電を行わないプロセスでは、帯電により加味される電位Ｖｐ２は作用せず、また、二色目の潜像形成の前に感光体上のトナーを除電するプロセスでは、二色目の現像時には、電位Ｖｐは無視できる。
【００９６】
このように、ＥＨ現像においては、他の現像方式と比較して低電圧で高品質の現像が実現でき、さらに一方向現像であるために、像担持体上に多色のトナーを重ね合わせるプロセスを、混色を生じることなく、実現することが容易になる。具体的には、像担持体１上の画像部と非画像部の電位差として３００Ｖ以下での現像が可能である。
【００９７】
すなわち、１つの像担持体と、像担持体を各色毎に帯電させる帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段、又は、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段とを備えることで、異なる色のトナー像を重ね合わせて画像を形成するときに、画像部にはトナーを確実に付着させ、非画像部へのトナー付着を低減させ、画像の乱れのない良好な画像を得ることができる。
【００９８】
ところで、上述したように、ＥＴ現像方式は、現像電位差に対し感度のよい現像方式であるために、像担持体上の電位に異なる部分がある場合、トナーの付着量が変化しやすくなるという新たな問題があることが判明した。すなわち、ある色のトナーで現像しようとしたとき、すでに像担持体上に存在するトナー層が電位を持っている場合、次のトナーの現像が影響を受けやすいということである。
【００９９】
そこで、この画像形成装置においては、すでに像担持体１上に存在するトナー層の影響を軽減するために、２色目以降については、除電装置２０を備え、図１４に示すように、除電装置２０に対して除電電圧印加手段２０１によって除電電圧を印加することで、トナー像を形成した後除電を行なうようにしている。除電とは、像担持体上のトナー或いは像担持体の持つ電荷に対して、逆極性の電荷の付与を含む放電か、電荷が移動する経路を作ることによって電荷を漏洩させるものとする。除電を行なうことによって、具体的には前述した図１３に示す電位Ｖｐを除去することになる。
【０１００】
このとき使用する除電装置２０としては、像担持体１上に既に形成されているトナー像を乱さない点で、非接触除電手段ないし非接触除電方法であることが好ましい。
【０１０１】
この除電装置２０及び除電電圧印加手段２０１の詳細について以下に説明する。
除電装置２０としてはコロナ帯電のチャージャを使用し、除電電圧印加手段２０１から交流バイアスを印加して除電することができる。つまり、前述したように、除電には像担持体１又は像担持体１上のトナーと逆極性の電荷の十分な付与が必要である。更に、交流バイアスを印加して除電を行なうことにより、両極性のチャージが付与されることで、電位の均一化が容易になる。
【０１０２】
この電位の均一化効果のためにはプラス、マイナス両側で放電開始電圧を超える値を印加する必要がある。チャージャの形状等にもよるが、振幅７ＫＶｐｐ以上が好ましい。除電が十分に行われるためには、除電される部分がチャージャ下部を通過する間に、十分な逆極性の電荷の付与を受ける必要があるため、必要周波数は像担持体線速度との関係で決定される。
【０１０３】
ここで、トナー層電位を除電した後の電位の変化の一例を図１５に示している。これは、トナー層の非画像部電位との電位差をトナー層電位として、除電を評価したものである。同図の横軸の「Ｎ」は、放電量を示す指標で、像担持体線速度をｖ、除電チャージャの開口幅をｄ、交流周波数をｆとしたとき、Ｎ＝ｄ／ｖ＊ｆで表わされる値である。
【０１０４】
この図１５の線Ａは、交流バイアスで除電したときの変化を示すものであり、トナー層の初期電位が−５０Ｖであるとき、除電後のトナー層電位は、値Ｎの増加とともに除電後トナー層電位は減少し、ある値以上でほぼ０となる。
【０１０５】
このように、潜像担持体表面に沿って配置された潜像担持体上を除電する複数の除電手段を備えることで、現像電位差が小さい場合であっても、すでに潜像担持体上に付着しているトナーの影響を軽減し、２色目以降の良好な現像を行なうことができる。そして、除電手段に交流バイアスを供給する電圧印加手段を備えることをで、簡単な構成で除電を行なうことができる。
【０１０６】
次に、除電電圧印加手段２０１から除電装置２０に印加する除電電圧としては、交流バイアスの直流バイアスを重畳した電圧とする、つまり、除電の効率を上げるために、交流バイアスに対し直流バイアスのオフセットを行った電圧とすることができる。
【０１０７】
例えば、像担持体１上の帯電極性がマイナスである場合、これを除電するためには、プラスの直流バイアスをオフセットすることで、プラス側電荷の付与を増加させることが可能であり、除電効率が向上する。また、トナー層の帯電極性がマイナスである場合、これを除電するためにはプラスの直流バイアスを交流にオフセットすることが有効であり、逆に、トナー層がプラスである場合、マイナスの直流バイアスをオフセットすることが有効である。
【０１０８】
図１５中の線Ｂは、線Ａと同じ交流条件に＋３００Ｖの直流バイアスをオフセットした場合の除電後のトナー層電位を示している。トナー層電位が０になるのに必要な値Ｎは小さくなり、除電効率がアップしていることが分かる。
【０１０９】
このように、除電手段に直流を重畳した交流バイアスを供給する電圧印加手段を備え、重畳する直流バイアスは除電前の像担持体の持つ電位と逆極性とすることで、効率的な像担持体上の除電を行なうことができる。また、除電手段に直流を重畳した交流バイアスを供給する電圧印加手段を備え、重畳する直流バイアスは除電前の像担持体上の画像（トナー像）の持つ電位と逆極性とすることで、効率的に像担持体上のトナー像の除電を行なうことができる。
【０１１０】
次に、除電電圧印加手段２０１から除電装置２０に対して印加する除電電圧として、像担持体１の帯電極性と同極性の直流バイアスと交流バイアスとを重畳した電圧とすることができる。つまり、除電後の像担持体１上の電位を作像時に像担持体１を帯電する極性と同極性にすることができる。
【０１１１】
このように構成することで、作像に必要な帯電を除電とともに行なうことができ、次色の作像に先駆けて行なう帯電を低電流にするか、或いは、帯電を行なわない構成とすることができ、作像プロセス工程の単純化、装置の簡素化が可能になる。
【０１１２】
次に、トナー層が像担持体１上に付着していることのもう一つの影響として、トナー層を通して露光するときのレーザー光の減衰について説明する。
図１６はトナー付着量に対するレーザー光の透過率の、トナーがあるときのないときに対する割合を示しており、トナーの有無で変化しない場合が１００％、２０％減少する場合は８０％となっている。この結果はレーザーの光量が通常露光パワーの１／２であるときのデータである。
【０１１３】
また、レーザーの露光パワーに対する像担持体電位を図１７に示している。この図１７中、図１６に示したときの露光パワーはＡ１で示す値である。露光パワーがＡ１である場合、トナー層によって露光パワーが減少した場合、露光パワーはＢ１となり、像担持体電位としては、Ｃ１分だけの違いが生じてしまう。一方、露光パワーＡ２で露光を行なう場合、トナー層によって減少した露光パワーはＢ２となり、像担持体電位の差はＣ２となる。
【０１１４】
このように、露光エネルギーが８０％となった場合にも、感光体電位が大きくは変化しないだけ、十分強い光で感光体を露光することで、トナー層による影響を軽減することが可能である。具体的には、像担持体帯電電位の１０％以下の電位差が好ましく、−３００Ｖ以上の電位に帯電し、作像を行なう場合には、電位差が３０Ｖ以下となる露光パワーを作像に使用することが好ましい。
【０１１５】
つまり、像担持体に対する露光を行なうときの露光光強度は、１色目の露光を露光光強度Ｐで行なったときの像担持体上の潜像の電位をＶ０とし、露光光強度０．８×Ｐで行なったときの像担持体上の潜像の電位をＶ１としたとき、Ｖ１／Ｖ０が０．９以上となる光強度である構成とすることによって、露光時すでに潜像担持体上に付着しているトナーの、露光後電位への影響を軽減し、良好な画像を得ることができる。
【０１１６】
このように、この画像形成装置においては、像担持体１が１回転するのみでカラー画像を形成でき、また像担持体上でトナー像を重ねるため中間転写体も不要であるので、装置の小型化が可能であるとともに、像担持体上のトナーが下流の現像によって乱されたり、下流の現像器に回収されたりすることがなくなり、混色がなく良好な画像が安定して得ることができる。また、出力された画像は、各色の現像後に除電を行なうことにより、すでにトナーが付着している部分とトナーが付着していない部分とでの濃度の差はなく、均一な画像を得られ、画像品質が向上する。
【０１１７】
言い換えれば、１つの像担持体上に、１色毎に、帯電、露光、現像を行なって、像担持体の１回転の間に異なる色のトナー像を順次重ねて画像を形成するとき、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材の電極に対し、平均値電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加して、現像を行なう構成とすることにより、像担持体１が１回転するのみでカラー画像を形成でき、また像担持体上でトナー像を重ねるため中間転写体も不要であるので、装置の小型化が可能であるとともに、像担持体上のトナーが下流の現像によって乱されたり、下流の現像器に回収されたりすることがなくなり、混色がなく良好な画像が安定して得ることができる。また、出力された画像は、各色の現像後に除電を行なうことにより、すでにトナーが付着している部分とトナーが付着していない部分とでの濃度の差はなく、均一な画像を得られ、画像品質が向上する。
【０１１８】
次に、具体的な実験例について説明する。
〔実験例１〕
図１に示した画像形成装置を用いて、図１８に示すようなカラーパターンを出力した。パターンはＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｒ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ(ブルー）の６つの部分となっており、像担持体１上に付着されるトナーの色順は、Ｙ，Ｍ，Ｃである。ＲはＹ＋Ｍ、ＧはＹ＋Ｃ、ＢはＭ＋Ｃであり、各色同じ単色の部分と２次色の部分とで同じ露光エネルギーで書込みを行なった。
【０１１９】
ここで、トナー像形成後の除電を行わない場合と、除電を行った場合の実験を行い、用紙に転写後の画像を評価した。実験条件は図１９に示している。また、除電条件は、８．５ｋＶｐｐ、２ｋＨｚの交流バイアスを印加した。
【０１２０】
先ず、除電を行なわない場合には、Ｒは非常にＹに近い色合いになっており、ＢはほとんどＭに近い色合いであり、Ｇはほとんど黄緑色であった。これらは、一色目のトナーの持つ電荷のために、二色目のトナーの一色目のトナー上へ現像が困難であったためと考えられる。
【０１２１】
これに対し、除電を行った場合の画像は、各色とも十分な濃度の画像が得られ良好であった。
【０１２２】
〔実験例２〕
実験例１と同様の実験を、除電チャージャに印加するＤＣオフセット分を変化させて行った。トナーの極性及び像担持体の帯電極性はマイナスであるので、逆極性であるプラス側にＤＣを＋２５０Ｖ以上オフセットすることで、除電に必要な周波数は１／３程度となった。除電後の像担持体１の表面電位は、プラス電位となるが、次の色の作像のためマイナス側に均一に帯電するため、作像上の問題は生じなかった。
【０１２３】
〔実験例３〕
実験例１と同様の実験を、除電チャージャに印加するＤＣオフセット分を変化させて行った。次色の作像に必要な帯電極性はマイナスであるので、ＤＣをー２５０Ｖオフセットして実験を行った。除電効率は著しく低下するため、本装置を用いた場合、像担持体線速を１／２とすることで、除電が可能であった。また、別の装置を用いた実験では、より大型な開口幅が広く大電流を流せるチャージャを用いることで、通常の像担持体線速での除電が可能であった。除電後の感光体表面電位は、ほぼ−２５０Ｖとなり、次色の作像前に帯電を施さず露光現像をすることで、良好な画像を得ることが可能であった。
【０１２４】
なお、以上の各実験では、使用した書き込み装置３のＬＤ露光パワーの設定は、使用した像担持体１の初期帯電電位を−３００Ｖとし、ＮＤフィルタを挿入してエネルギーを３７％カットして露光したときとカットしない場合との露光後電位差が５Ｖ以内である露光パワーを使用した。同様の実験をＮＤフィルタで５０％カットして行ったところ、除電工程を持たない場合の二次色はまったく再現されないことが確認された。
【０１２５】
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図２０及び図２１を参照して説明する。
この画像形成装置は、ベルト状感光体からなる像担持体８１と、この像担持体８１の周回方向（矢示方向）に沿って上流側から下流側に配置した、ベルト状の像担持体８１にブラックのトナー像を形成するために、像担持体８１を一様に帯電させる帯電装置８２Ｋ、像担持体１上にブラックの潜像を形成する書込み装置８３Ｋ、潜像にブラックのトナーを付着させて現像する現像装置８４Ｋと、マゼンタのトナー像を形成するために、像担持体８１を帯電又は除電するチャージャ８２Ｍ１，８２Ｍ２、像担持体１上にマゼンタの潜像を形成する書込み装置８３Ｍ、潜像にマゼンタのトナーを付着させて現像する現像装置８４Ｍと、シアンのトナー像を形成するために、像担持体８１を帯電又は除電するチャージャ８２Ｃ１，８２Ｃ２、像担持体１上にシアンの潜像を形成する書込み装置８３Ｃ、潜像にマゼンタのトナーを付着させて現像する現像装置８４Ｃと、イエローのトナー像を形成するために、像担持体８１を帯電又は除電するチャージャ８２Ｙ１，８２Ｙ２、像担持体１上にイエローの潜像を形成する書込み装置８３Ｙ、潜像にイエローのトナーを付着させて現像する現像装置８４Ｙとを備えている。
【０１２６】
つまり、この画像形成装置においては、最初に作像する色はブラックであり、はじめのトナーの画像形成は通常と同じように帯電・露光・現像で完了する。二色目以降について、チャージャ８２が２つずつ配置されている。なお、その他の構成については第１実施形態と略同様であるので、対応する符号を付して説明を省略する。
【０１２７】
また、現像装置８４は、図２１に示すように、ケーシング９１内に、像担持体８１と対向する領域（対向域）にトナーを移相電界によって搬送するローラ状に形成したトナー搬送部材９２と、このトナー搬送部材９２に対向し、トナー搬送部材９２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９３と、この現像剤担持体９３で供給するトナー及び磁性キャリアからなる２成分現像剤（又はトナーからなる一成分現像剤とすることもできる。）を収容する現像剤収容部９４と、攪拌スクリュー９５と、現像剤層厚規制部材９７とを備えている。
【０１２８】
また、この現像装置８４は、トナー搬送部材９２の現像領域からトナー供給領域までの範囲に、外周面に細い繊維を植えたブラシを有する回収部材を構成する回転体としてのブラシローラ９８を設置している。ブラシローラ９８を高速回転させて摩擦帯電させるか、若しくは、トナーとは逆極性にバイアス電圧を印加してブラシの毛先にトナーを付着させ、機械的にトナーを除去する。なお、ブラシローラ９８に印加するバイアス電圧はトナー搬送部材９２に印加したバイアス電圧に対して逆極性に印加する。
【０１２９】
また、ブラシローラ９８のブラシ先端に接触するフリッカバー９９を設けている。ブラシローラ９８のブラシの毛先に付着したトナーは、ブラシローラ９８を回転させることによりブラシ先端に接触させたこのフリッカバー９９に衝突して離脱する。フリッカバー９９の代わりに、バイアスローラをブラシ先端に接触させ静電的に回収するようにすることもできる。
【０１３０】
このように、回収部材として静電搬送面に接触させた回転する回転体を備えることによって、静電搬送面から容易に力学的にトナーを分離して回収することができる。
【０１３１】
次に、この画像形成装置に動作について、２色目のＭ（マゼンタ）について説明するが、Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー）についても同様である。
チャージャ８２Ｍ１，８２Ｍ２の機能は、３色目の作像以前にトナー層電位を除電し、トナー層も含めた像担持体１表面を均一の所定の帯電電位とすることである。この機能はいくつかの帯電或いは除電の方法で実現することができる。
【０１３２】
例えば、チャージャ８２Ｍ１でトナー除電を行い、チャージャ８２Ｍ２で所定の帯電電位に調整する方法は、初めにトナー層除電を行い、次に全体を所定の帯電電位とするものである。このときのバイアスの設定は、チャージャ８２Ｍ１に対して適当なＤＣバイアス電圧をオフセットした交流バイアスを印加し、チャージャ８２Ｍ２に３色目の作像時の非画像部電位をグリッド電位としてＤＣバイアスを設定する。
【０１３３】
或いは、初めのチャージャ８２Ｍ１で電位を揃えた後、次のチャージャ８２Ｍ２でトナー層の除電を行なうこともできる。この場合、チャージャ８２Ｍ１には、グリッドを二つの帯電あるいは除電器の帯電領域に侵入する以前の像担持体１の非画像部電位より絶対値の大きい同極性の電位とするか、逆極性の電位としＤＣ帯電を行ない、チャージャ８２Ｍ２には３色目の作像時の像担持体帯電電位となるＤＣをオフセットした交流バイアスを印加し、トナー層を除電するとともに、次の作像のための帯電が完了する。
【０１３４】
いずれの方法でも、３色目の作像に必要な所定像担持体電位となるＤＣバイアスをオフセットした交流バイアスを印加した一つのチャージャでの帯電及び除電が原理的には可能であるが、一つのチャージャへの電流の負荷を低減するためには、機能を分離することが有効である。
【０１３５】
次に、本発明に係る画像形成装置の第３実施形態について図２２を参照して説明する。
この画像形成装置は、第１実施形態の画像形成装置における２色目以降の帯電装置２Ｍ、２Ｃ、２Ｋをなくし、１つの帯電手段である帯電装置２を備えた構成としたものである。この画像形成装置においては、前述したように、除電装置２０に対して電圧印加手段２０１から印加する除電電圧として、像担持体１の帯電極性と同極性の直流バイアスと交流バイアスとを重畳した電圧とし、除電後の像担持体１上の電位を作像時に像担持体１を帯電する極性と同極性に帯電させる構成としている。
【０１３６】
このように構成することで、作像に必要な帯電を除電とともに行なうことができ、作像プロセス工程の単純化、装置の簡素化が可能になる。
【０１３７】
言い換えれば、除電は像担持体を帯電させる帯電手段に、像担持体を帯電させる極性と同極性の直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧を印加して行ない、除電後の画像形成のための帯電を行なわなようにしたものであり、これによって、先行するトナー像の電荷の影響を低減して良好な画像を得ることができるとともに、作像に必要な帯電と除電を１つの除電装置（又は帯電装置）によって行なうことができ、作像プロセス工程の単純化、装置の簡素化が可能になる。
【０１３８】
以上の実施形態においては、トナー搬送部材２２の電極１０２に印加する電圧印加手段１０４の電圧の平均値電位を、画像部電位と非画像部電位の間とする例について説明しているが、電圧印加手段１０４から印加するパルス状電圧のうちのトナー搬送部材２２からトナーが反発飛翔する電位を、画像部電位と非画像部電位の間とすることもできる。
【０１３９】
すなわち、前述したように、図１１に示すホッピング電圧パターンの電圧として、２０Ｖ〜−８０Ｖで遷移するパルス状電圧を用いた場合、画像部の電位を約０Ｖ、非画像部の電位を−１１０Ｖにしたとき、パルス状電圧のローレベルの電位（負帯電トナーを反発飛翔させる電位）が潜像の画像部電位と非画像部電位との間にあるので、同様に、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側に向わないことが実験によって確認された。
【０１４０】
したがって、パルス状電圧のトナーを反発飛翔させる電位を、潜像の画像部の電位と非画像部の電位との間の電位にした電圧をトナー搬送部材の電極に印加することによっても、画像部にトナーを付着させ、非画像部へのトナーの付着を防止し、高品質の現像を行なうことができる。
【０１４１】
つまり、１つの像担持体と、像担持体を各色毎に帯電させる帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段とを備えることにより、異なる色のトナー像を重ね合わせて画像を形成するときに、画像部にはトナーを確実に付着させ、非画像部へのトナー付着を低減させ、画像の乱れのない良好な画像を得ることができる。
【０１４２】
また、１つの像担持体と、像担持体を帯電させる１つの帯電手段と、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材を含む現像手段と、各現像手段のトナー搬送部材の電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加する電圧印加手段とをと、２色目以降の現像手段の上流側に配置され、像担持体上を除電する複数の除電手段と、この除電手段に対し、直流バイアスと交流バイアスが重畳された電圧であって、直流バイアスの極性が除電後に行なわれる次色の画像形成のための帯電と極性と同極性である電圧を印加する手段とを備えることにより、異なる色のトナー像を重ね合わせて画像を形成するときに、画像部にはトナーを確実に付着させ、非画像部へのトナー付着を低減させ、画像の乱れのない良好な画像を得ることができ、しかも、画像形成工程が簡略になり、装置の小型化を図れる。
【０１４３】
さらに、１つの像担持体上に、１色毎に、帯電、露光、現像を行なって、像担持体の１回転の間に異なる色のトナー像を順次重ねて画像を形成するとき、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域にトナーを搬送するトナー搬送部材の電極に対し、パルス状波形を含み、このパルス状波形のうちトナー搬送部材からトナーを反発飛翔させる電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間となる電圧を印加して、現像を行なうことにより、画像部にはトナーを確実に付着させ、非画像部へのトナー付着を低減させ、画像の乱れのない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の第１実施形態を示す全体概略構成図である。
【図２】同装置の現像装置を説明する拡大説明図である。
【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】現像しようとする画像部に既にトナーが付着しているときの画像部電位の説明に供する説明図である。
【図１４】除電装置に対して印加する電圧の説明に供するブロック図である。
【図１５】除電を行なったときのトナー層電位の変化の説明に供する説明図である。
【図１６】露光パワーとトナー付着量の関係の説明に供する説明図である。
【図１７】露光パワーと像担持体表面電位の関係の説明に供する説明図である。
【図１８】実験例の説明に供する画像パターンの説明に供する説明図である。
【図１９】同じく除電条件の説明に供する説明図である。
【図２０】本発明に係る画像形成装置の第２実施形態を示す全体概略構成図である。
【図２１】同じく現像装置の説明に供する拡大説明図である。
【図２２】本発明に係る画像形成装置の第３実施形態を示す全体概略構成図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１…像担持体
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ…帯電装置
３…書込み装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ…現像装置
５…転写装置
６…定着装置
７…転写材
８…給紙装置
１０…排紙部
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ…除電装置
２２…トナー搬送部材
２３…現像剤担持体
２４…収容部
１０２…電極
１０４…電圧印加手段
２０１…除電電圧印加手段
【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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