(57)【要約】【課題】トナー担持体に当接するトナー供給部材に電圧を印加して、トナーの供給とトナーの帯電とをおこなう一成分現像装置であって、トナー担持体上に供給されるトナーの帯電量の環境によるばらつきと、トナー担持体の表面電位の環境によるばらつきとを抑制することで、現像能力の環境変動を安定させる。【解決手段】トナー担持ローラ４１の外周面に、電圧が印加されたトナー供給ローラ４２を当接させてトナーの供給とトナーの帯電とを行う現像装置４において、トナー供給ローラ４２に電圧を印加する電圧印加手段として定電流制御を行う電源４７を用い、定電流制御された電圧をトナー供給ローラに印加して、トナー供給ローラの表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が、常に放電開始電圧以上、または、常に放電開始電圧未満のどちらかになるよう維持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
請求項１の発明は、トナー担持体の外周面に当接するトナー供給部材と、トナーが該トナー供給部材から該トナー担持体側に移動するような電位差を該トナー担持体の外周面との間に形成するための電圧をトナー供給ローラに印加する電圧印加手段とを備え、該トナー担持体が担持したトナーを潜像担持体との現像領域に送り込み、該潜像担持体上にトナーを供給して現像をおこなう現像装置において、
上記トナー供給部材に電圧を印加する電圧印加手段として定電流制御を行う電圧印加手段を用い、該電圧印加手段により定電流制御された電圧を該トナー供給部材に印加して、該トナー供給部材の表面と該トナー担持体の外周面との電位差が、常に放電開始電圧以上、または、常に放電開始電圧未満のどちらかになるよう維持する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、上記電圧印加手段により定電流制御した電圧を上記トナー供給部材に印加して、該トナー供給部材の表面と上記トナー担持体の外周面との電位差を、常に放電開始電圧以上となるようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１の現像装置発明において、上記電圧印加手段により定電流制御した電圧を上記トナー供給部材に印加して、該トナー供給部材の表面と上記トナー担持体の外周面との電位差を、常に放電開始電圧未満となるようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の何れかの現像装置において、上記トナー担持体は互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材と絶縁性の外周面を備え、該トナー担持体にトナーを担持させ、該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、該複数種類の電極部材それぞれに対向するトナー担持体外周面部分で上記トナーをホッピングさせるための電界を該トナー担持体外周面の外側に形成し、該トナー担持体の外周面を移動させることにより現像領域内にホッピングした状態のトナーを送り込み、上記潜像担持体上の潜像にトナーを供給して該潜像を現像することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の何れかの現像装置において、上記トナー担持体は、内部に一体化された第一電極と、該第一電極を覆う絶縁層と、該絶縁層の上に設けられた第二電極と、該絶縁層と該第二電極を覆う表層とを備え、該第一電極と該第二電極によって上記トナーをホッピングさせるための電界を該トナー担持体外周面の外側に形成することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の何れかの現像装置において、上記トナー担持体の外周面を、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与える絶縁性材料で形成したことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像を現像する現像手段とを有し、これによる得られたトナー像を最終的に記録剤に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至６の何れかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７の画像形成装置において、上記現像装置を複数設け、各現像装置により互いに異なる色のトナーで各色に対応する潜像をそれぞれ現像し、これにより得られる各色画像が互いに重なり合ったカラー画像を形成する構成を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー担持体の外周面に担持されたトナーを潜像担持体との現像領域に送り込むことで潜像を現像する現像装置、及び、これを採用する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、現像剤としてトナーを用いた一成分現像装置が広く用いられている。その中でも、トナー担持体上のトナーをクラウド化させて潜像担持体上に供給することにより高解像度のドット再現性を実現できる現像装置として、フレア現像方式を用いた現像装置が知られている（例えば、特許文献１，２）。フレア現像方式に使用されるトナー担持体は、外周面に沿って複数種類の電極が所定のピッチで配置され、その複数種類の電極の外周面側を絶縁性の保護層で覆ったものである。この複数種類の電極に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加して、時間的に変化する電界を互いに近接する複数種類の電極間に形成する。この電界によりトナー担持体上のトナーを互いに近接する複数種類の電極間で飛翔（ホッピング）させることができる。これにより、トナー担持体の外周面近傍の空間でトナーがクラウド化した状況となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記トナー担持体上にトナーを供給する構成として、トナー担持体の外周面に当接するトナー供給ローラを用い、トナーがトナー担持体側へ移動するような電位差をトナー担持体の外周面との間に形成するための電圧をトナー供給ローラに印加するものが広く用いられている。トナー供給ローラがトナー担持体に当接するトナー供給位置においては、トナーの供給と共に、トナーの帯電が以下のよう行われている。
【０００４】
トナー供給位置において、トナー供給ローラの表面とトナー担持体の外周面との接触圧を高く設定すれば、トナーをトナー担持体の外周面へ擦りつける力が大きくなり、トナー帯電量の絶対値を大きくすることができる。しかし、接触圧を高く設定すれば、トナーに対する機械的ストレスが高まり、トナーの寿命が短くなる。一方で、接触圧を低く設定すれば、トナーに対する機械的ストレスが低下して、十分なトナー寿命を得ることができるが、トナーの帯電量が不足して、トナー担持体上で安定してフレア状態にすることが困難となる。そして、接触圧を調整するだけでは、安定してフレアにするのに必要なトナー帯電量の確保と、十分なトナー寿命の確保とを、両立させることが難しい。
【０００５】
そこで、トナー供給ローラの表面とトナー担持体との外周面とを、十分なトナー寿命を確保できる程度の低い接触圧で接触させる構成とし、不足するトナー帯電量については、トナー供給ローラに印加される電圧の作用により補うこととしている。
【０００６】
しかしながら、環境によって、トナー供給ローラに印加される電圧の作用により補うことのできる帯電量にバラツキが大きく、トナー担持体に供給されるトナーの帯電量が安定せず、現像能力にバラツキを生じてしまうという課題がある。
【０００７】
従来、トナー担持体の外周面との間に所定の電位差を形成するよう、トナー供給ローラに対して電圧供給手段から一定の電圧を印加している。この所定の電位差が、放電開始電圧Ｖｔｈ未満であると、トナー供給ローラに接触しているトナーに対して電荷注入によりトナーを帯電する。一方、放電開始電圧Ｖｔｈ以上であると、トナー供給ローラの表面とトナー担持体との外周面との間、より詳しくは、トナー供給位置に対してトナー担持体の外周面移動方向下流側に隣接する微小空隙において、放電が生じ、放電によりトナーを帯電する。
【０００８】
図６に、ある環境における上記電位差と流れる電流の関係を示したものである。図６に示すように、電位差が放電開始電圧Ｖｔｈを超えて放電が生じると、放電電流が流れることにより、それ以前に比べて流れる電流量が急激に多くなり、補われる帯電量は大きくなる。一方、放電開始電圧Ｖｔｈ未満の場合は、放電は生じず、電荷注入のみによりトナーに電荷を付与するが、流れる電流は少ない。このため、帯電量は補われるが、その量は放電によるものに比べ小さい。
【０００９】
放電開始電圧Ｖｔｈは環境によって異なり、高温高湿環境では低く、低温低湿環境では高くなる。そこで、トナー供給ローラとトナー担持体の外周面との間に形成される上記所定の電位差が、環境によって放電開始電圧以上になったり、放電開始電圧未満となったりする虞がある。このため、環境によって、放電による電荷付与が行われたり、行われなかったり、トナー供給ローラに印加される電圧によるトナー帯電量を補う作用が変化してしまい、補われる帯電量にばらつきを生じてしまう。この結果、トナー担持体に供給されるトナーの帯電量が安定しない。
【００１０】
また、トナー供給ローラとトナー担持体の外周面との間の放電により、トナー担持体表面の電位が変化する。詳しくは、トナー担持体の外周面が絶縁体であると、トナーがホッピングして摩擦帯電することにより経時で外周面がチャージアップする。しかしながら、高温高湿環境で、トナー供給ローラとトナー担持体の外周面との間に形成された所定の電位差が放電開始電圧以上になって放電が始まると、チャージアップしたトナー担持体上の電荷が除去され、トナー担持体の表面電位は常に初期の電位に戻る。一方、低温低湿環境で、トナー供給ローラとトナー担持体の外周面との間に形成された所定の電位差が放電開始電圧未満であれば、現像を繰り返す毎にチャージアップし、徐々にトナー担持体の表面電位の絶対値が大きくなっていく。このように、環境によってトナー担持体の表面電位が変化すると、各環境において潜像担持体との電位差、すなわち現像電界の大きさが変化してしまい、環境によって現像能力がばらつきを生じてしまう。
【００１１】
なお、これらの問題は、トナーをホッピングさせない一般的な一成分現像方式においても、所定の電圧が印加されたトナー供給ローラをトナー担持体に当接させて、トナーの供給とトナーの帯電とをおこなう場合には、生じ得る問題である。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー担持体に当接するトナー供給部材に電圧を印加して、トナーの供給とトナーの帯電とをおこなう現像装置であって、トナー担持体上に供給されるトナーの帯電量の環境によるばらつきと、トナー担持体の表面電位の環境によるばらつきとを抑制することで、現像能力の環境変動を安定させることが可能な現像装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー担持体の外周面に当接するトナー供給部材と、トナーが該トナー供給部材から該トナー担持体側に移動するような電位差を該トナー担持体の外周面との間に形成するための電圧をトナー供給ローラに印加する電圧印加手段とを備え、該トナー担持体が担持したトナーを潜像担持体との現像領域に送り込み、該潜像担持体上にトナーを供給して現像をおこなう現像装置において、上記トナー供給部材に電圧を印加する電圧印加手段として定電流制御を行う電圧印加手段を用い、該電圧印加手段により定電流制御された電圧を該トナー供給部材に印加して、該トナー供給部材の表面と該トナー担持体の外周面との電位差が、常に放電開始電圧以上、または、常に放電開始電圧未満のどちらかになるよう維持することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記電圧印加手段により定電流制御した電圧を上記トナー供給部材に印加して、該トナー供給部材の表面と上記トナー担持体の外周面との電位差を、常に放電開始電圧以上となるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の現像装置において、上記電圧印加手段により定電流制御した電圧を上記トナー供給部材に印加して、該トナー供給部材の表面と上記トナー担持体の外周面との電位差を、常に放電開始電圧未満となるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の何れかの現像装置において、上記トナー担持体は互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材と絶縁性の外周面を備え、該トナー担持体にトナーを担持させ、該複数種類の電極部材に対して互いに異なる電圧を印加することにより、該複数種類の電極部材それぞれに対向するトナー担持体外周面部分で上記トナーをホッピングさせるための電界を該トナー担持体外周面の外側に形成し、該トナー担持体の外周面を移動させることにより現像領域内にホッピングした状態のトナーを送り込み、上記潜像担持体上の潜像にトナーを供給して該潜像を現像することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の何れかの現像装置において、上記トナー担持体は、内部に一体化された第一電極と、該第一電極を覆う絶縁層と、該絶縁層の上に設けられた第二電極と、該絶縁層と該第二電極を覆う表層とを備え、該第一電極と該第二電極によって上記トナーをホッピングさせるための電界を該トナー担持体外周面の外側に形成することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の何れかの現像装置において、上記トナー担持体の外周面を、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与える絶縁性材料で形成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像を現像する現像手段とを有し、これによる得られたトナー像を最終的に記録剤に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至６の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の画像形成装置において、上記現像装置を複数設け、各現像装置により互いに異なる色のトナーで各色に対応する潜像をそれぞれ現像し、これにより得られる各色画像が互いに重なり合ったカラー画像を形成する構成を有することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明においては、トナー供給部材に電圧を印加する電圧印加手段として定電流制御を行う電圧印加手段を用いているので、定電流が流れるようにトナー供給部材に印加される電圧は変化する。これに伴い、トナー供給部材とトナー担持体の外周面との間に形成される電位差が変化する。トナー供給部材から流れる電流と電位差との関係は、上述の図６に示すものであり、電位差が放電開始電圧Ｖｔｈ未満では流れる電流は少ないが、放電開始電圧Ｖｔｈ以上になると、多量の放電電流が流れることにより急激に増加する。これより、電圧印加手段から放電電流を含まないようなレベルの少量の定電流が流れるように制御した電圧を印加することで、常にトナー供給部材の表面とトナー担持体の外周面との電位差は放電開始電圧Ｖｔｈ未満とすることができ、常に電荷注入のみでトナーの帯電量を補うようになる。一方、電荷印加手段から放電電流を含むようなレベルの多量の定電流が流れるように制御した電圧を印加することで、常にトナー供給部材の表面とトナー担持体の外周面との電位差は放電開始電圧Ｖｔｈ以上とすることができ、常に放電によりトナーの帯電量を補うようになる。このように、定電流制御を行う電圧印加手段により、トナー供給部材に電圧を印加することで、環境が変動しても、トナー供給部材とトナー担持体との間では、常に放電、または、常に電荷注入のみの何れかの状態を維持することができ、環境により放電したり、電荷注入のみになったりと変化する虞がない。よって、トナー担持体上に供給されるトナーの帯電量の環境によるばらつきを抑制することができる。同様にして、トナー担持体の表面電位の環境によるばらつきとを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、トナー担持体に当接するトナー供給部材に電圧を印加して、トナーの供給とトナーの帯電とをおこなう現像装置であって、トナー担持体上に供給されるトナーの帯電量の環境によるばらつきと、トナー担持体の表面電位の環境によるばらつきとを抑制することで、現像能力の環境変動を安定させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】同画像形成装置における現像装置を示す概略構成図。
【図３】同現像装置のトナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図。
【図４】同トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフ。
【図５】同トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の他の例を示すグラフ。
【図６】放電開始電圧と流れる電流の関係を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、複数の現像装置を有し、潜像担持体としてのベルト状の感光体１上に各色のトナー像を重ねて多色画像を形成する画像形成装置である。ベルト状の感光体１は、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で複数のローラに張架しながら、図示しない駆動部により図中時計回り方向に回転駆動される。この感光体１における図中左側の張架面（以下「左側張架面」という。）はほぼ鉛直方向に延在する姿勢になっている。
【００１８】
感光体１の左側張架面の図中左側方には、感光体１と対向するよう、複数色、例えばマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の画像をそれぞれ形成するための複数の画像形成手段として４つのプロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋが鉛直方向に並ぶように配設されている。これら４つのプロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋは、それぞれ、現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋと、感光体１を一様帯電せしめる帯電装置２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ，２Ｋと、図示しない除電器とを１つのユニットとして図示しない共通の保持体に保持している。そして、画像形成装置の筺体に対して現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋ、帯電装置２Ｍ，２Ｃ，２Ｙ，２Ｋ及び除電器がそれぞれ一体的にプロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋとして着脱され、ユーザーによる交換が可能となっている。
【００１９】
プロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋにおける帯電装置２Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋと現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋとの間から、図示しない潜像形成手段としての光書込装置による各色の露光ビーム３Ｍ，３Ｃ，３Ｙ，３Ｋが感光体１へ照射される。また、本画像形成装置は、さらに、図示しない転写手段、クリーニング手段、給紙装置、定着装置などを備えている。
【００２０】
感光体１は、図１中矢印方向に回転駆動され、マゼンタのプロセスユニット６Ｍでマゼンタの帯電装置２Ｍにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりマゼンタの画像データで変調された露光ビーム３Ｍによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がマゼンタの現像装置４Ｍにより現像されてマゼンタのトナー像となる。その後、感光体１は図示しない除電器により除電される。
次いで、感光体１は、シアンのプロセスユニット６Ｃで、シアンの帯電装置２Ｃにより一様に帯電された後、図示しない光書込装置によりシアンの画像データで変調された露光ビーム３Ｃによって露光されることでシアンの静電潜像が形成される。この静電潜像がシアンの現像装置４Ｃにより現像されて上記マゼンタのトナー像と重なるシアンのトナー像となる。その後、感光体１は図示しない除電器により除電される。
さらに、感光体１は、イエローのプロセスユニット６Ｙで、イエローの帯電装置２Ｙにより一様に帯電された後、図示しない光書込装置によりイエローの画像データで変調された露光ビーム３Ｙによって露光されることでイエローの静電潜像が形成される。この静電潜像がイエローの現像装置４Ｙにより現像されて上記マゼンタのトナー像及び上記シアンのトナー像と重なるイエローのトナー像となる。その後、感光体１は図示しない除電器により除電される。
最後に感光体１は、ブラックのプロセスユニット６Ｋで、ブラックの帯電装置２Ｋにより一様に帯電された後、図示しない光書込装置によりブラックの画像データで変調された露光ビーム３Ｋによって露光されることでブラックの静電潜像が形成される。この静電潜像がブラックの現像装置４Ｋにより現像されて、上記マゼンタのトナー像、上記シアンのトナー像及び上記イエローのトナー像と重なるブラックのトナー像となることでフルカラー画像が形成される。
【００２１】
一方、給紙装置（不図示）から記録紙等の記録材が給送され、この記録材には、転写バイアスが印加される転写手段としての転写ローラにより感光体１上のフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が転写された記録材は、定着装置（不図示）によりフルカラー画像が定着され、外部へ排出される。感光体１は、フルカラー画像転写後にクリーニング手段（不図示）により残留トナー等が除去される。
【００２２】
このような構成の画像形成装置では、同一の感光体１上に４色の書き込みを行うので、４つの感光体を用いて各感光体上のトナー像を転写により重ね合わせる一般的なタンデム方式の画像形成装置と比較すると、各トナー像間における位置ズレがほとんど発生せず、高画質のフルカラー画像を得ることができる。
なお、本発明は、一般的なタンデム方式の画像形成装置に適用することはできるし、他の画像形成装置にも適用できる。
【００２３】
次に、本実施形態の画像形成装置に採用されるフレア現像方式の現像装置について説明する。
なお、現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋは、収容されるトナーが異なる以外は、同じ構成、動作であるので、以下添え字Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋを省略して説明を行う。
【００２４】
図２は、本実施形態に係るフレア現像方式の現像装置４の概略構成図である。
現像装置４は、トナー担持体としてのトナー担持ローラ４１と、トナー担持ローラ４１へトナーを供給するトナー供給部材としてのトナー供給ローラ４２と、トナーの層厚を規制するトナー規制部材としての規制ブレード４３と、入口シール４４と、図中時計回り方向に回転駆動される第１搬送スクリュー４５と、図中反時計回りに回転駆動される第２搬送スクリュー４６とを有している。第２搬送スクリュー４６は、その回転駆動によってトナーを図中手前側から図中奥側へと搬送する。図中奥側の端部付近まで搬送されたトナーは、第１搬送スクリュー４５側へ進入し、今度は第１搬送スクリュー４５の回転駆動によって図中奥側から図中手前側へと搬送される。第１搬送スクリュー４５により搬送されている途中のトナーの一部は、トナー供給ローラ４２側へと移動し、トナー供給ローラ４２の表面に担持される。トナー供給ローラ４２の表面に担持されたトナーは、図中反時計回り方向のトナー供給ローラ４２の回転駆動に伴って、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との接触位置（以下「トナー供給位置」という。）へと搬送される。
【００２５】
このトナー供給位置では、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面とが互いに逆方向（カウンター方向）へ移動している。したがって、トナー供給位置へと搬送されてきたトナー供給ローラ４２上のトナーは、トナー担持ローラ４１の外周面に擦りつけられ、トナー担持ローラ４１の外周面へと移動する。このとき、トナーは、トナー担持ローラ４１の外周面との摩擦により正規極性（本実施形態ではマイナス極性）側に帯電する。
【００２６】
トナーが供給されたトナー担持ローラ４１は、現像装置４のケーシングに設けられた開口から外周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体１に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ４１と感光体１とが対向している領域が、本画像形成装置における現像領域となっている。
【００２７】
トナー担持ローラ４１の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ４１の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ４１の回転に伴って、トナー供給位置から現像位置に向けて搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ４１と感光体１上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ４１の回転によってさらに搬送され、トナー供給位置へと運ばれる。そして、トナー供給位置へ進入する際に、トナー供給ローラ４２によりトナー担持ローラ４１上から掻き取られることで、現像装置４のケーシング内部に戻され、再利用される。
【００２８】
次に、本実施形態におけるトナー担持ローラ４１の具体的構成について説明する。
図３は、本実施形態におけるトナー担持ローラ４１を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本実施形態のトナー担持ローラ４１は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極５３ａと、最外周側に位置していて内側電極５３ａへ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される最外周電極部材としての櫛歯状の外側電極５４ａとを備えている。また、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層５５が設けられている。また、外側電極５４ａの外周面側を覆う表面層５６も設けられている。すなわち、本実施形態のトナー担持ローラ４１は、内周側から順に、内側電極５３ａ、絶縁層５５、外側電極５４ａ、表面層５６の４層構造となっている。
【００２９】
内側電極５３ａは、トナー担持ローラ４１の基体としても機能しており、ＳＵＳやアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラである。このほか、内側電極５３ａの構成としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる樹脂ローラの表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものが挙げられる。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。
【００３０】
内側電極５３ａの外周面側は絶縁層５５に覆われている。本実施形態において、この絶縁層５５は、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。また、本実施形態において、絶縁層５５の厚みは、３［μｍ］以上５０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さくなると、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなり、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。一方、５０［μｍ］よりも大きくなると、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間で作られる電界が表面層５６よりも外側に形成されにくくなり、表面層５６の外側に強いフレア電界（外部電界）を形成することが困難となる。本実施形態では、メラミン樹脂からなる絶縁層５５の厚みを２０［μｍ］としている。絶縁層５５はスプレー法やディップ法等によって内側電極５３ａ上に均一な膜厚で形成することができる。
【００３１】
絶縁層５５の上には外側電極５４ａが形成される。本実施形態において、この外側電極５４ａは、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極５４ａの形成方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、絶縁層５５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層５５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法も考えられる。
【００３２】
外側電極５４ａ及び絶縁層５５の外周面側は、絶縁性の表面層５６により覆われている。トナーは、表面層５６上でホッピングを繰り返す際、この表面層５６との接触摩擦によって帯電する。トナーに正規帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）を与えるため、本実施形態では、表面層５６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。本実施形態ではポリカーボネートを採用している。また、表面層５６は、外側電極５４ａを保護する役割も持ち合わせているので、表面層５６の膜厚としては、３［μｍ］以上４０［μｍ］以下の範囲内が好ましい。３［μｍ］よりも小さいと、経時使用による膜削れ等で外側電極５４ａが露出し、トナー担持ローラ４１上に担持されたトナーやトナー担持ローラ４１に接触するその他の部材を通じてリークしてしまうおそれがある。一方、４０［μｍ］よりも大きいと、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間で作られる電界が表面層５６よりも外側に形成されにくくなり、表面層５６の外側に強いフレア電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表面層の膜厚は２０［μｍ］としている。表面層５６は、絶縁層５５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。
【００３３】
本実施形態では、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間で作られる電界、より詳しくは、内側電極５３ａの外側電極５４ａとは対向していない部分（外側電極５４ａの櫛歯間に位置する内側電極５３ａの部分）と外側電極５４ａの櫛歯部分との間で作られる電界が、表面層５６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ４１上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ４１上のトナーは、内側電極５３ａに絶縁層５５を介して対向した表面層部分と、これに隣接する外側電極５４ａに対向した表面層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００３４】
トナーを安定してクラウド化させるためには、相応する大きさのフレア電界を形成することが重要となるが、このような大きなフレア電界を形成するためには内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間に大きな電位差を形成する必要がある。しかし、このような大きな電位差を安定して形成するためには、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間を安定かつ有効に絶縁し、リークを防止することが重要である。
【００３５】
ここで、フレア電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した場合、その櫛歯状電極の形成品質が悪いと、２種類の電極間の絶縁性が著しく低下し、リークが起きやすい。具体的には、例えば、エッチングで電極形成する場合には除去すべき金属膜の一部が残存していたり、インクジェット法やスクリーン印刷法で電極形成する場合には電極間に導電ペーストが付着してしまったりする事態が起こり得る。このような事態が生じると、２種類の電極間でリークが起きやすくなり、適正なフレア電界を形成することができなくなる。また、この構成においては、ローラの樹脂表面上に櫛歯状電極を高い品質で形成したとしても、２種類の櫛歯状電極を形成した後にその外周面側を絶縁材で覆うことにより電極間に絶縁材を充填して電極間の絶縁性を得るため、電極間にはローラの樹脂表面と絶縁材との界面が形成され、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると電極間の絶縁性が著しく低下する。
【００３６】
本実施形態によれば、内側電極５３ａの上に絶縁層５５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極５４ａを形成した構成であるため、これらの電極間にリークの原因となり得るような界面は存在しない。また、トナー担持ローラ４１の製造段階において、リークの原因となり得る導電材が電極間に介在する可能性も非常に少なくできる。したがって、本実施形態によれば、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
なお、本発明は、フレア電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した例においても適用可能である。
【００３７】
また、本実施形態において、外側電極５４ａの電極幅（各櫛歯部分の幅）は、１０［μｍ］以上１２０［μｍ］以下であるのが好ましい。１０［μｍ］よりも小さいと、細すぎて電極が途中で断線してしまうおそれがある。一方、１２０［μｍ］より大きいと、外側電極５４ａの被給電部５４ｂからの距離が遠い箇所の電圧が低くなり、その箇所でトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。本実施形態の被給電部５４ｂは、トナー担持ローラ４１の外周面上における軸方向両端に設けられている。よって、本実施形態では、外側電極５４ａの電極幅が１２０［μｍ］より大きいと、トナー担持ローラ４１の軸方向中央部におけるフレア電界が軸方向両端部のフレア電界よりも相対的に低くなり、軸方向中央部に担持されているトナーを安定かつ有効にホッピングさせることが困難となる。
【００３８】
また、本実施形態では、外側電極５４ａの電極ピッチ（櫛歯部分間の距離）は、電極幅と同じか広いのが好ましい。電極幅よりも小さいと、内側電極５３ａからの電気力線の多くが表面層５６の外側に出る前に外側電極５４ａへ収束してしまい、表面層５６の外側に形成されるフレア電界が弱くなってしまうからである。一方、電極ピッチが大きいと、電極間中央のフレア電界が弱くなってしまう。本実施形態において、電極ピッチは、電極幅以上であって電極幅の５倍以下の範囲内であるのが好ましい。
本実施形態では、電極幅及び電極ピッチをいずれも８０［μｍ］に設定している。
【００３９】
また、本実施形態では、外側電極５４ａの電極ピッチを、トナー担持ローラ４１の周方向にわたって一定となるように設定されている。電極ピッチを一定とすることで、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間で作られるフレア電界がトナー担持ローラ４１上の周方向にわたってほぼ均一となる。よって、現像位置で周方向に均一なトナーのホッピングを実現することが可能となり、均一な現像が可能となる。
【００４０】
次に、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ４１上の内側電極５３ａ及び外側電極５４ａには、それぞれパルス電源(不図示）から第１電圧である内側電圧及び第２電圧である外側電圧が印加される。パルス電源(不図示）が印加する内側電圧及び外側電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波で三角波でもよい。また、本実施形態では、フレア用電極を形成するための電極が内側電極５３ａ及び外側電極５４ａの２相構成であり、各電極５３ａ，５４ａには互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。
【００４１】
図４は、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａにそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
本実施形態において、各電圧は矩形波であり、内側電極５３ａと外側電極５４ａにそれぞれ印加される内側電圧と外側電圧は、互いに位相がπだけズレた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間には、常にＶｐｐだけの電位差が生じる。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界のうち表面層５６の外側に形成されるフレア電界によって表面層５６上をトナーがホッピングする。本実施形態において、Ｖｐｐは１００［Ｖ］以上１０００［Ｖ］以下の範囲内であるのが好ましい。Ｖｐｐが１００［Ｖ］より小さいと、十分なフレア電界を表面層５６上に形成できず、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。一方、Ｖｐｐが１０００［Ｖ］より大きいと、経時使用により電極間でリークが発生する可能性が高くなる。本実施形態では、Ｖｐｐを５００［Ｖ］に設定している。
また、本実施形態において、内側電圧と外側電圧の中心値Ｖ０は、画像部電位（静電潜像部分の電位）と非画像部電位（地肌部分の電位）との間に設定され、現像条件によって適宜変動する。
【００４２】
本実施形態において、内側電圧と外側電圧の周波数ｆは、０．１［ｋＨｚ］以上１０［ｋＨｚ］以下であるのが好ましい。０．１［ｋＨｚ］より小さいと、トナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなるおそれがある。一方、１０［ｋＨｚ］より大きいと、トナーの移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。本実施形態では、周波数ｆを５００［Ｈｚ］に設定している。
【００４３】
図５は、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａへ印加する内側電圧と外側電圧の他の例を示すグラフである。
この例では、内側電極５３ａについては、図４に示したものと同様の内側電圧が印加されるが、外側電極５４ａについては、直流電圧が印加される。この場合、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、この例におけるＶｐｐの好適な範囲は、２００［Ｖ］以上２０００［Ｖ］以下である。この例によれば、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの位相差を考慮する必要がなく、電源コストが安くなる。
【００４４】
次に、本発明の特徴部分であるトナー担持ローラ４１に対するトナーの供給構成について説明する。
トナー供給位置において、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との接触圧を高く設定すれば、トナーをトナー担持ローラ４１の外周面へ擦りつける力が大きくなり、トナー帯電量の絶対値を大きくすることができる。しかし、接触圧を高く設定すれば、トナーに対する機械的ストレスが高まり、トナーの寿命が短くなる。一方で、接触圧を低く設定すれば、トナーに対する機械的ストレスが低下して、十分なトナー寿命を得ることができるが、トナーの帯電量が不足して、トナー担持ローラ４１上で安定してフレア状態にすることが困難となる。そして、接触圧を調整するだけでは、安定してフレアにするのに必要なトナー帯電量の確保と、十分なトナー寿命の確保とを、両立させることが難しい。
【００４５】
本実施形態においては、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面とを、十分なトナー寿命を確保できる程度の低い接触圧で接触させる構成とし、不足するトナー帯電量については、トナー供給ローラ４２に印加される電圧の作用により補うこととしている。
詳しくは、図２に示すように、トナー供給ローラ４２に対して電圧供給手段としての定電流電源４７を接続し、定電流が流れるようなに制御された電圧をトナー供給ローラ４２に印加する構成を採用している。トナー供給ローラ４２に電圧を印加する電圧印加手段として定電流制御を行う電源４７を用いると、トナー供給ローラ４２に印加される電圧は、定電流が流れるように変化する。これに伴い、トナー供給ローラ４２とトナー担持ローラ４１の外周面との間に形成される電位差が変化する。
【００４６】
ここで、トナー供給ローラ４２から流れる電流と電位差との関係は、図６に示すものである。電位差が放電開始電圧Ｖｔｈを超えると、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間、より詳しくは、トナー供給位置に対してトナー担持ローラ４１の外周面移動方向下流側に隣接する微小空隙において、放電を生じる。これにより、トナー供給ローラ４２から多量の放電電流が流れるようになり、トナー供給ローラ４２から流れる電流は急激に増加する。すなわち、電源４７より放電電流を含むような多量の定電流が流れるように制御した電圧をトナー供給ローラ４２に印加することで、常にトナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差は放電開始電圧Ｖｔｈ以上とすることができる。この結果、常に放電により帯電量を補うことができる。
【００４７】
一方、図６に示すように、電位差が放電開始電圧Ｖｔｈ未満では、流れる電流は少ない。よって、電源４７よりこのような少量の定電流が流れるように制御した電圧をトナー供給ローラ４２に印加することで、常にトナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差は放電開始電圧Ｖｔｈ未満とすることができる。この結果、常に電荷注入のみにより帯電量を補うようになる。
【００４８】
このように、トナー供給ローラ４２に電圧を印加する電源４７として定電流制御をおこなうものを用いることで、環境が変動しても、トナー供給ローラ４２とトナー担持ローラ４１との間では、常に放電、または、常に電荷注入のみの何れかの状態を維持することができ、環境により放電したり、電荷注入のみになったりと変化する虞がない。よって、トナー担持ローラ４１上に供給されるトナーの帯電量の環境によるばらつきを抑制することができる。
【００４９】
また、本実施形態のように、トナー供給ローラ４２に電圧を印加する電源４７として定電流制御をおこなうものを用いることで、次の効果も得られる。
すなわち、トナー担持ローラ４１の絶縁性の外周面は、トナーとの摩擦帯電により、トナーの正規帯電極性（マイナス極性）とは逆の極性にチャージアップされ、トナー担持ローラ４１の表面電位の絶対値が経時的に大きくなる。そのため、現像電界の大きさが変化し、画質が変化することがある。
【００５０】
そこで、電源４７より放電電流を含むような多量の定電流が流れるように制御した電圧をトナー供給ローラ４２に印加することで、常にトナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差は放電開始電圧Ｖｔｈ以上とすることができる。これにより、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との間、より詳しくは、トナー供給位置に対してトナー担持ローラ４１の外周面移動方向上流側に隣接する微小空隙において、放電を生じさせることができる。この放電により、トナー供給位置から現像領域を通過して再びトナー供給位置に到達する間にチャージアップされたトナー担持ローラ４１上の電荷（プラス極性の電荷）は、除去（あるいは消去若しくは中和）される。このように、トナー担持ローラ４１の表面は、環境によらず初期の状態を維持できる。
【００５１】
一方、電源４７より放電電流を含まない少量の定電流が流れるように制御した電圧をトナー供給ローラ４２に印加することで、常にトナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差は放電開始電圧Ｖｔｈ未満とすることができる。この場合は、トナー担持ローラ４１の表面は、環境によらずチャージアップされたままである。
【００５２】
このように、トナー供給ローラ４２に電圧を印加する電源４７として定電流制御をおこなうものを用いることで、環境が変動しても、トナー供給ローラ４２とトナー担持ローラ４１との間では、常に放電有り、または、常に放電無しの何れかの状態を維持することができ、環境変化により表面電位が初期状態になったり、チャージアップしたままであったりと変化する虞がない。よって、環境によるトナー担持ローラ４１の表面電位の環境によるばらつきを抑制することができ、環境による現像能力がばらつきを抑制することができる。
【００５３】
次に、上記実施形態における画像形成装置の実施例１、２および比較例について説明する。
先ず、実施例１、２、比較例に共通なトナー担持ローラへの条件を説明する。内側電極５３ａに印加される内側電圧Ｖ１及び外側電極５４ａに印加される外側電圧Ｖ２は、その外形は図４に示したようなもので、いずれも、中心値Ｖ０が−３００Ｖ、Ｖｐｐが５００Ｖ（−５０Ｖ、−５５０Ｖ）であり、位相が互いにπだけずれている。また、経時で、トナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷（多くても＋１００Ｖ程度）を加味すると、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａのそれぞれに対向するトナー担持ローラ４１の表面電位は、（＋５０Ｖ，−４５０Ｖ）となる。
【００５４】
〔実施例１〕
実施例１においては、トナー供給ローラ４２には、定電流制御可能な電源４７よりＤＣ  １０ｍＡが流れるような電圧を印加した。このような多量の電流を流すと、トナー供給ローラ４２と外側電極５４ａとの間に、常に放電開始電圧Ｖｔｈ以上が生じるようになり、放電が発生する。これにより、環境によらず常に放電によりトナーに電荷を付与することができ、安定してフレアにするのに必要な十分な量のトナー帯電量を安定して確保することができる。また、放電により、トナー担持ローラ４１のチャージアップを解消することができ、現像電界が経時的に変化するのを防止でき、画質の経時変化を抑制することもできる。なお、実施例１ではトナー供給ローラ４２に一定のＤＣ電流を流しているが、一定のＡＣ電流を流すことでも同様の効果を奏する。
【００５５】
〔実施例２〕
実施例２においては、トナー供給ローラ４２には、定電流制御可能な電源４７よりＤＣ  １ｍＡが流れるような電圧を印加した。このような少量の電流を流すと、トナー供給ローラ４２と外側電極５４ａとの間に、常に放電開始電圧Ｖｔｈ未満が生じるようになり、放電は発生しない。これにより、常に電荷注入のみでトナーに電荷を付与することができ、放電比べて少ないが、一定のトナーに電荷を付与することができ、トナー帯電量を安定化することができる。また、放電によるトナーの帯電量では、トナー帯電量が増加しすぎて、トナーがトナー担持ローラ４１に張り付き現像されずに画像濃度が得られないという課題もある。これに対して、電荷注入によりトナーに電荷を付与するばあい、トナー帯電量が増加しすぎる虞はない。また、トナーやトナー担持ローラ４１は放電を繰り返し受けることで経時劣化し、現像能力が低下する虞がある。しかし、放電を用いずにトナーを帯電させつづけることにより、トナーやトナー担持ローラ４１が放電によりうけるハザードを抑制し、経時に渡る現像能力の維持や、長寿命化を図ることができる。なお、実施例２ではトナー供給ローラ４２に一定のＤＣ電流を流しているが、一定のＡＣ電流を流すことでも同様の効果を奏する。
【００５６】
〔比較例〕
比較例においては、トナー供給ローラ４２には、定電圧制御可能な電源よりＤＣ−５００Ｖを印加した。すなわち、トナー供給ローラ４２と外側電極５４ａとの間では、５５０Ｖ程度の電位差が確保されるようになる。この外側電極５４ａとトナー供給ローラ４２との電位差は、高温高湿環境下では、放電開始電圧Ｖｔｈ以上となるため、放電が発生する。一方、外側電極５４ａとトナー供給ローラ４２との電位差は、放電開始電圧Ｖｔｈ未満となるため、低温低湿環境下では、放電が発生しない。このようにトナー供給ローラ４２に電圧を印加する電源として定電圧制御するものを用い、一定の電圧を印加した場合は、環境により放電の有無が異なり、環境によるトナー帯電量の変化や、環境によるトナー担持ローラ４１の表面電位の不安定を招く。なお、比較例ではトナー供給ローラ４２に一定のＤＣ電圧を印加しているが、一定のＡＣ電圧を印加することでも同様の現象が起こる。
【００５７】
以上、本実施形態の画像形成装置では、フレア現像方式の現像装置を用いて本発明を説明した。しかし、これに限るものではなく、トナーをホッピングさせない一般的な一成分現像方式においても、定電流制御を行う電源から電圧を印加したトナー供給ローラをトナー担持体に当接させて、トナーの供給とトナーの帯電とをおこなう場合には、本発明が適用可能であり、同様の効果を奏する。
【００５８】
以上、本実施形態によれば、トナー担持体としてのトナー担持ローラ４１の外周面に、電圧が印加されたトナー供給ローラ４２を当接させてトナーの供給とトナーの帯電とを行う現像装置４において、トナー供給ローラ４２に電圧を印加する電圧印加手段として定電流制御を行う電源４７を用い、定電流制御された電圧をトナー供給ローラ４２に印加して、トナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差が、常に放電開始電圧以上、または、常に放電開始電圧未満のどちらかになるよう維持する。定電流制御を行う電源４７を用いるので、トナー供給ローラ４２に印加される電圧は、定電流が流れるように変化する。これに伴い、トナー供給ローラ４２とトナー担持ローラ４１の外周面との間に形成される電位差が変化する。ここで、トナー供給ローラ４２から流れる電流と電位差との関係は、上述の図６に示すものであり、電位差が放電開始電圧Ｖｔｈ未満では流れる電流は少ないが、放電開始電圧Ｖｔｈ以上になると、多量の放電電流が流れることにより急激に増加する。これより、電源４７から放電電流を含まないようなレベルの少量の定電流が流れるように制御した電圧を印加することで、常にトナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差は放電開始電圧Ｖｔｈ未満とすることができ、常に電荷注入のみでトナーの帯電量を補うようになる。一方、電源４７から放電電流を含むようなレベルの多量の定電流が流れるよう制御した電圧を印加することで、常にトナー供給ローラ４２の表面とトナー担持ローラ４１の外周面との電位差は放電開始電圧Ｖｔｈ以上とすることができ、常に放電によりトナーの帯電量を補うようになる。このように、定電流制御を行う電圧印加手段により、トナー供給ローラ４２に電圧を印加することで、環境が変動しても、トナー供給ローラ４２とトナー担持ローラ４１との間では、常に放電、または、常に電荷注入のみの何れかの状態を維持することができ、環境により放電したり、電荷注入のみになったりと変化する虞がない。よって、トナー担持ローラ４１上に供給されるトナーの帯電量の環境によるばらつきを抑制することができる。同様にして、トナー担持ローラ４１の表面電位の環境によるばらつきとを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、電源４７より放電電流を含むようなレベルの多量の定電流を流すように制御すると、トナー供給ローラ４２と外側電極５４ａとの間に、常に放電開始電圧Ｖｔｈ以上が生じるようになり、放電が発生する。これにより、環境によらず常に放電によりトナーに電荷を付与することができ、安定してフレアにするのに必要な十分な量のトナー帯電量を安定して確保することができる。また、放電により、トナー担持ローラ４１のチャージアップを解消することができ、現像電界が経時的に変化するのを防止でき、画質の経時変化を抑制することもできる。
また、本実施形態によれば、電源４７より放電電流を含まないレベルの少量の定電流を流すように制御すると、トナー供給ローラ４２と外側電極５４ａとの間に、常に放電開始電圧Ｖｔｈ未満が生じるようになり、放電は発生しない。これにより、常に電荷注入のみでトナーに電荷を付与することができ、放電比べて少ないが、一定のトナーに電荷を付与することができ、トナー帯電量を安定化することができる。また、放電によるトナーの帯電量では、トナー帯電量が増加しすぎて、トナーがトナー担持ローラ４１に張り付き現像されずに画像濃度が得られないという課題もある。これに対して、電荷注入によりトナーに電荷を付与するばあい、トナー帯電量が増加しすぎる虞はない。また、トナーやトナー担持ローラ４１は放電を繰り返し受けることで経時劣化し、現像能力が低下する虞がある。しかし、放電を用いずにトナーを帯電させつづけることにより、トナーやトナー担持ローラ４１が放電によりうけるハザードを抑制し、経時に渡る現像能力の維持や、長寿命化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、互いに異なる電圧が印加される複数種類の電極部材である内側電極５３ａ及び外側電極５４ａを備えたトナー担持体としてのトナー担持ローラ４１における絶縁性の外周面にトナーを担持させ、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａに対して互いに異なる電圧（内側電圧及び外側電圧）を印加することにより、内側電極５３ａ及び外側電極５４ａそれぞれに対向するトナー担持ローラ外周面部分でトナーをホッピングさせるための電界（フレア電界）をトナー担持ローラ外周面の外側に形成し、トナー担持ローラ４１の外周面を移動させることにより現像領域内にホッピングした状態のトナーを送り込み、感光体１上の静電潜像にトナーを供給して静電潜像を現像する現像装置４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋとを有している。このようにして、トナー担持ローラ４１の外周面近傍の空間でトナーがクラウド化した状況となるので、高解像度のドット再現性を実現できる。
また、トナー担持ローラ４１は、内部に一体化された第一電極としての内側電極５３ａと、内側電極５３ａを覆う絶縁層５５と、絶縁層５５の上に設けられた第二電極としての外側電極５４ａと、絶縁層５５と外側電極５４ａを覆う表層５６とを備え、内側電極５３ａと外側電極５４ａによってトナーをホッピングさせるための電界をトナー担持ローラ４１の外周面の外側に形成する。トナーを安定してクラウド化させるためには、相応する大きさのフレア電界を形成することが重要となるが、このような大きなフレア電界を形成するためには内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間に大きな電位差を形成する必要がある。しかし、このような大きな電位差を安定して形成するためには、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間を安定かつ有効に絶縁し、リークを防止することが重要である。ここで、フレア電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した場合、その櫛歯状電極の形成品質が悪いと、２種類の電極間の絶縁性が著しく低下し、リークが起きやすく、適正なフレア電界を形成することができなくなる。これに対して、本実施形態の構成では、内側電極５３ａの上に絶縁層５５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極５４ａを形成した構成であるため、これらの電極間にリークの原因となり得るような界面は存在しない。また、トナー担持ローラ４１の製造段階において、リークの原因となり得る導電材が電極間に介在する可能性も非常に少なくできる。したがって、本実施形態によれば、内側電極５３ａと外側電極５４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
また、本実施形態によれば、トナー担持ローラ４１の外周面を、トナーとの摩擦によってトナーに対して正規帯電極性の電荷を与える絶縁性材料で形成する。本実施形態によれば、トナー担持ローラ４１上のチャージアップ電荷を効率よく除去できることから、このような構成をとりやすい。したがって、トナーの摩擦帯電効率も高まり、安定してフレア状態にするのに必要なトナー帯電量をより安定して確保することができる。
また、本実施形態によれば、上記現像装置４を採用することにより、環境変動の少ない安定した高品位の画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｋ  現像装置
４１  トナー担持ローラ
４２  トナー供給ローラ
４３  規制ブレード
４７  電源（定電流制御）
５３ａ  内側電極
５３ｂ  被給電部
５４ａ  外側電極
５４ｂ  被給電部
５４ｃ  絶縁性粒子
５５  絶縁層
５６  表層
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開２００２−３４１６５６号公報
【特許文献２】特開２００３−０１５４１９号公報
【図１】
2011017749.tif 000003
【図２】
2011017749.tif 000004
【図３】
2011017749.tif 000005
【図４】
2011017749.tif 000006
【図５】
2011017749.tif 000007
【図６】
2011017749.tif 000008