(57)【要約】【課題】トナー担持ローラ３１の表面上に適切な電界を形成することができないことに起因する画像濃度不足や地汚れの発生を回避することができるホッピング現像方式の画像形成装置を提供する。【解決手段】回転方向に並ぶ図示しない複数の電極を具備するトナー担持ローラ３１と、それら複数の電極に電圧を印加してトナー担持ローラ３１の表面上に電界を形成する交流電源５９と、トナー担持ローラ３１の回転する表面に供給したトナーをその電界によってローラ表面上でホッピングさせながら、ローラ表面の回転によって感光体５８との対向位置まで搬送して感光体５８上の潜像に付着させる画像形成装置において、交流電源５９として、上記電圧の印加により、トナー担持ローラ３１の表面電位を感光体５８の潜像電位と地肌部電位との間の値にするもの、を用いた。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体と、それら複数の電極に電圧を印加して該トナー担持体の表面上に電界を形成する電圧印加手段と、トナー担持体の移動する表面に供給したトナーを該電界によって該表面上でホッピングさせながら、該表面の移動によって潜像担持体との対向位置まで搬送して該潜像担持体上の潜像に付着させる画像形成装置において、
上記電圧印加手段として、上記電圧の印加により、上記トナー担持体の表面電位を上記潜像担持体の潜像電位と地肌部電位との間の値にするもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー担持体の表面電位を検知する表面電位検知手段を設け、該表面電位検知手段による検知結果に基づいて上記電圧の値を変化させる制御を実施させるように、上記電圧印加手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
上記トナー担持体の表面電位を推定する表面電位推定手段を設け、該表面電位推定手段による推定結果に基づいて上記電圧の値を変化させる制御を実施させるように、上記電圧印加手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
上記電圧印加手段による印加電圧の値に基づいて上記表面電位を推定させるように、上記表面電位推定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
上記トナー担持体の表面に担持されたトナーの量を検知するトナー量検知手段を設け、上記印加電圧の値に加えて、該トナー量検知手段による検知結果にも基づいて上記表面電位を推定させるように、上記表面電位推定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、
上記複数の電極における所定の電極を起点にした奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群と偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群とにそれぞれ異なるパルス電圧を印加することで、該奇数番目の電極と該偶数番目の電極との間に電位差を生起せしめて上記トナー担持体の表面上のトナーを電極間でホッピングさせるように、上記電圧印加手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置であって、
上記電位差の最大値をＶｍａｘ［Ｖ］、前記奇数番目電極と前記偶数番目電極とのピッチをｐ［μｍ］で示した場合に、
Ｖｍａｘ／ｐ＞１
の関係が成立することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６又は７の画像形成装置であって、
上記奇数番目の電極と上記偶数番目の電極とのピッチをｐ［μｍ］、上記トナー担持体と潜像担持体との距離をｄとしたときに、
ｐ＜ｄ
の関係が成立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】
トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを潜像に付着させて画像を得る画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、現像ローラや磁性キャリアに吸着させたトナーを現像に用いるのではなく、トナー搬送基板等のトナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の画像形成装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数の電極を具備する筒状のトナー担持体を有している。これら電極は、互いに隣り合う２つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における２つの電極の間には交番電界が形成される。すると、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりする。そして、このようにしてホッピングを繰り返しながら、筒状のトナー担持体の回転駆動に伴う表面移動よって現像領域まで搬送される。現像領域では、潜像担持体上の潜像の近傍まで浮上したトナーが、トナー担持体の電極に向けて下降することなく、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。かかる構成では、現像ローラや磁性キャリアなどに吸着しているトナーではなく、ホッピングによって吸着力を発揮していないトナーを現像に用いる。これにより、従来の１成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。例えば、周囲の地肌部（潜像周囲の一様帯電部分）との電位差が僅か数十［Ｖ］である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２１９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トナー担持体の表面上に形成される電界の状態によっては、たとえトナーをその表面上でホッピングさせることができても、潜像に良好に付着させることができずに、画像濃度不足を引き起こすおそれがある。また、潜像担持体の地肌部にトナーを付着させる地汚れという現象を引き起こしてしまうおそれもある。特許文献１には、電極にどのような電圧を印加することでトナー担持体の表面上に良好な電界を形成し得るかについての具体的な開示がない。このため、特許文献１に記載の画像形成装置は、画像濃度不足や地汚れを引き起こす可能性がある。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー担持体の移動する表面上でホッピングさせたトナーを潜像に付着させてトナー像を得る画像形成装置において、次のようなことを可能にすることである。即ち、トナー担持体の表面上に適切な電界を形成することができないことに起因する画像濃度不足や地汚れの発生を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、トナー担持体の移動する表面上でホッピングさせたトナーを潜像に付着させてトナー像を得る画像形成装置の試験機を用意した。そして、この試験機において、トナー担持体の各電極に印加する電圧の値を適宜変更しながら、トナー担持体の表面電位と、画像濃度不足や地汚れとの関係を調べる実験を行った。すると、トナー担持体の表面電位を、潜像担持体の潜像電位と地肌部電位との間に値にすることで、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを潜像に良好に付着させつつ、地肌部へのトナーの付着をほぼ回避し得ることがわかった。
【０００８】
そこで、上記目的を達成するために、請求項１の発明は、所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体と、それら複数の電極に電圧を印加して該トナー担持体の表面上に電界を形成する電圧印加手段と、トナー担持体の移動する表面に供給したトナーを該電界によって該表面上でホッピングさせながら、該表面の移動によって潜像担持体との対向位置まで搬送して該潜像担持体上の潜像に付着させる画像形成装置において、上記電圧印加手段として、上記電圧の印加により、上記トナー担持体の表面電位を上記潜像担持体の潜像電位と地肌部電位との間の値にするもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー担持体の表面電位を検知する表面電位検知手段を設け、該表面電位検知手段による検知結果に基づいて上記電圧の値を変化させる制御を実施させるように、上記電圧印加手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー担持体の表面電位を推定する表面電位推定手段を設け、該表面電位推定手段による推定結果に基づいて上記電圧の値を変化させる制御を実施させるように、上記電圧印加手段を構成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３の画像形成装置において、上記電圧印加手段による印加電圧の値に基づいて上記表面電位を推定させるように、上記表面電位推定手段を構成した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４の画像形成装置において、上記トナー担持体の表面に担持されたトナーの量を検知するトナー量検知手段を設け、上記印加電圧の値に加えて、該トナー量検知手段による検知結果にも基づいて上記表面電位を推定させるように、上記表面電位推定手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、上記複数の電極における所定の電極を起点にした奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群と偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群とにそれぞれ異なるパルス電圧を印加することで、該奇数番目の電極と該偶数番目の電極との間に電位差を生起せしめて上記トナー担持体の表面上のトナーを電極間でホッピングさせるように、上記電圧印加手段を構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、請求項６の画像形成装置であって、上記電位差の最大値をＶｍａｘ［Ｖ］、前記奇数番目電極と前記偶数番目電極とのピッチをｐ［μｍ］で示した場合に、  Ｖｍａｘ／ｐ＞１の関係が成立する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６又は７の画像形成装置であって、上記奇数番目の電極と上記偶数番目の電極とのピッチをｐ［μｍ］、上記トナー担持体と潜像担持体との距離をｄとしたときに、ｐ＜ｄの関係が成立することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
これらの発明においては、電圧印加手段がトナー担持体の各電極に対して、トナー担持体の表面電位を潜像電位と地肌部電位との間の値にし得る電圧を印加する。これにより、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを潜像担持体の潜像に良好に付着させつつ、そのトナーの地肌部への付着をほぼ回避することが可能な良好な電界をトナー担持体の表面上に形成する。よって、トナー担持体の表面上に適切な電界を形成することができないことに起因する画像濃度不足や地汚れの発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置のトナー担持体と同様の機能を発揮し得る基板の断面を示す拡大構成図である。同図において、ガラス基板１上には、アルミニウムの蒸着によって形成した金属層を所定のパターンに加工して得た電極パターン２が形成されている。この電極パターン２は、ｐ[μｍ]のピッチで基板面方向に配列された複数の電極２１、２２、２３・・・を具備している。
【００１１】
電極パターン２、及びガラス基板１の無垢の表面上には、厚み約３[μｍ]、体積抵抗率約１０１０[Ω・ｃｍ]の樹脂からなる表面層３が形成されている。そして、この表面層３には、所定の極性（本例ではマイナス極性）に帯電せしめられた複数のトナー粒子からなるトナー層５が形成されている。
【００１２】
トナー層５は、表面層３に対して、トナーからなるベタ画像の薄層が図示しない２成分現像器によって現像されることで形成されたものである。トナーはポリエステル系の樹脂からなる複数のトナーからなる。個々のトナー粒子の粒径は約６[μｍ]である。
【００１３】
かかる構成の基板４において、表面層３の上に現像されたトナー層５のトナーの帯電量を測定したところ、約−２２[μＣ／ｇ]であった。図２に示すように、交流電圧を出力する交流電源６により、奇数番目の電極２１、２３・・・の集合体である奇数番目電極群に所定周期のパルス電圧を印加する一方で、偶数番目の電極２２・・・の集合体である偶数番目電極群に前記パルス電圧とは逆位相のパルス電圧を印加した。すると、トナー層５中のトナー粒子が奇数番目電極群２１、２３・・・と偶数番目電極群２２・・・を往復するようにホッピングした。この現象を以下、フレア（あるいはフレア現象）と呼ぶ。また、フレア現象を引き起こしている状態をフレア状態という。
【００１４】
本発明者らは、電極２１、２２、２３・・・のピッチＰがそれぞれ５０、１００、２００、４００[μｍ]である４種類の基板４を用意した。電極２１、２２、２３・・・の幅と、電極２１、２２、２３・・・の隣同士の距離は、電極２１、２２、２３・・・のピッチの１／２になっている。かかる構成の基板４のそれぞれにおいて、交流電源６から電極２１、２２、２３・・・間に印加するパルス電圧のプラス側ピーク値とマイナス側ピーク値との差分の絶対値であるＶｍａｘ［Ｖ］を適宜変更しながら、基板上におけるフレアの状態を高速度カメラで観察した。そして、図３に示すような結果を得た。
【００１５】
同図において、フレアの活性度は、基板４の表面に張り付いて動かないトナーの様子を観察した結果に基づいて完全静止、僅かに活性、やや活性、活性、非常に活性の５段階で評価されたものである。同図から、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］を徐々に大きくしていくと、それが１を超え始めた時点からフレアの活性化が開始し始め、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］が３を超えるとフレアが完全に活性化することがわかる。
【００１６】
次に、基板４の表面上における電気的特性の影響を調べるために、表面層３の体積抵抗率が互いに異なる複数の基板４を用意した。表面層３の材料としては、カーボン微粒子を分散せしめたシリコーン系樹脂を用いた。シリコーン系樹脂中におけるカーボン微粒子の分散の調整により、表面３の体積抵抗率を１０７〜１０１４[Ω・ｃｍ]に調整した。表面層３の厚みについては、約５[μｍとした。各電極（２１、２２、２３・・・）のピッチＰについては、５０[μｍ]とした。かかる構成の複数の基板４において、それぞれ先の実験と同様にしてフレアの状態を確認して。図４に示す結果を得た。
【００１７】
同図に示す結果から、表面層３の体積抵抗率が１０９〜１０１２[Ω・ｃｍ]の範囲にあることが適正であると言える。これは、この範囲が適切であるのは、次に説明する理由からだと考えられる。即ち、体積抵抗率が非常に高い表面層３を用いると、ホッピングを繰り返すトナーと表面層３との摩擦によって基板４の表面が帯電したままになってしまう。この帯電により、基板の表面電位が変動して、現像に寄与する電界が不安定にしてしまうのである。この逆に、表面層３の体積抵抗率が低すぎると、電極２１、２２、２３・・・間で電荷のリーク（ショート）が発生してしまうために、有効な電界が基板４上に形成されなくなるのである。これらのことから、表面層３の体積抵抗率は、表面層３に発生した過剰な電荷を電極群２１、２２、２３・・・に逃がしつつ、電極間でのショートを回避し得るような適当な値（体積抵抗率で１０９〜１０１２[Ω・ｃｍ]）である必要があると考えられる。
【００１８】
なお、この体積抵抗率の適正範囲は、図２に示した装置を用いた実験によって得られたものである。図２に示す装置に代えて、図１１に示す現像ローラ（詳細は後述する）を用いる場合には、適正範囲が前述のものと変わってくることもある。このような場合には、その構成における体積抵抗率の適正範囲を実験によって調べた上で、表面層３を適切な体積抵抗率に調整することが望ましい。
【００１９】
次に、本発明者らは、図５に示すような装置を用意した。同図において、基板Ａは、アルミニウムからなる基板７と、これの上に被覆された厚み約２０[μｍ]の樹脂層（これは感光体を想定したもの）とを具備しており、基板７は接地されている。樹脂層８の表面にはベタ画像相当の０．４［ｍｇ／ｃｍ２］のトナー層９が形成されている。このトナー層９は図示しない２成分現像器が樹脂層８に対してベタ画像を現像したことで形成されたものである。
【００２０】
基板Ｂは、基板Ａに対して間隔ｄ［μｍ］を介して対向しており、上述した実験で用いられた基板４と同様の構成になっている。基板Ｂの表面層３は、基板Ａから転移してくるトナーの量を光学的な測定装置（反射光濃度測定器）によって計測し易くする目的から、白色のコート層になっている。上述した図３の結果から、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＝４であれば安定した活性のフレアが得られることがわかったので、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＝４となる条件で、フレアの実験を行った。そして、基板Ｂへのトナー転移量の現像ギャップ（ｄ［μｍ］）依存性を調べてみると、図６に示すような結果が得られた。
【００２１】
図６のグラフの縦軸は、基板Ｂにおける表面層３の光学濃度増加量を示しており、表面層３にトナーが全く付着していない状態では、光学濃度増加量が０となる。同グラフにおいて、光学濃度増加量が０よりも大きくなっている結果が含まれているが、これは基板Ａの樹脂層８に付着していたトナー層９における一部のトナーが基板Ｂ上に形成される電界の影響を受けてトナー層９から基板Ｂの表面層３に転移したためである。このような転移が発生すると、感光体に対して複数色のトナー像を重ね合わせる重ね合わせ現像では、先行する現像時に潜像担持体（例えば感光体）上に形成されたトナー層のトナーが、後続の現像時に後続色の現像装置内に転移して混色を引き起こしてしまう。また、先行する現像で得られた潜像担持体上の画像を乱してしまう。かかる混色や画像の乱れを回避し得るのは、同グラフにおいて光学濃度増加量が０となっている条件である。そして、同グラフにより、かかる条件は、ピッチ間距離ｐが現像ギャップｄより小さいこと、すなわちｐ＜ｄであることがわかる。
【００２２】
これは、トナー担持体（基板Ｂ）上に形成される電界の影響が、感光体（基板Ａ）上の静電潜像電場やトナー像に対して及ばない条件であると考えることができる。このような条件のもとでは、例えば１２００ｄｐｉや２４００ｄｐｉの孤立ドットをスキャベンジなしで正確に現像できるばかりでなく、上述したように、感光体（基板Ａ）上でのトナー像重ねのような作像プロセスを利用する際にも、先に潜像担持体上に形成されているトナー像を乱すこと無く、且つ、現像装置内のトナーの混色を招くことも無く、非常に高画質なトナー像重ねを実現することができる。
【００２３】
図７は、本実施形態に係る画像形成装置のトナー担持体たるトナー担持ローラ３１を示す斜視図である。このトナー担持ローラ３１は、ローラ部の軸線方向の両端面から突出する回転軸部材である電極軸４０Ａ、電極軸４０Ｂが、図示しない軸受けによって回転自在に支持されている。ローラ部には、回転による表面移動方向に沿ってｐ[μｍ]のピッチで配列された複数の電極４１、４２、４３・・・からなる電極バターンが形成されている。電極軸Ａには、この電極パターンにおける奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群が接続されている。また、電極軸４０Ｂには、電極パターンにおける偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群が接続されている。そして、電極軸４０Ａ、４０Ｂには、図示しない交流電源から出力されるパルス電圧が、図示しない電極ブラシ等の接点部材を介して印加される。
【００２４】
このパルスは、図８に示されるように、上述の奇数番目電極群を束ねた電極軸（４０Ａ）に印加される矩形波状のＡ相パルス電圧と、偶数番目電極群を束ねた電極軸（４０Ｂ）に印加される矩形波状のＢ相パルス電圧とからなる。これらＡ相パルス電圧、Ｂ相パルス電圧は、図示のように互いに逆位相になっており、単位時間あたりにおける平均電位は互いに同じである。なお、図９に示すように、一方の電極軸に周波数ｆの矩形波状のパルス電圧を印加する一方で、もう一方の電極軸には、前記パルス電圧の平均電位となる直流電圧を印加しても、逆位相のパルス電圧を採用する場合と同様に、フレア現象を生起せしめることが可能である。
【００２５】
トナー担持体ローラは、図１０（ａ）に示すように、軸穴５２が設けられた絶縁体であるアクリル樹脂からなる円筒５１の軸穴５２に、図８（ｂ）に示すように、ステンレス製の電極軸４０Ａ、４０Ｂが圧入されることで、電極軸４０Ａ、４０Ｂが奇数番目電極群４１、４３・・・、偶数番目電極群４２・・・にそれぞれ接続されたものである。
【００２６】
円筒５１の各電極は、図１１（ａ）〜（ｅ）に示される各工程によって形成されたものである。この図１１はトナー担持ローラ３１の表面を回転軸に沿った方向から示している。図９に示す工程では、まず、図８に示す工程よって得られたローラの表面が外周旋削によって平滑に仕上げられる（図９（ａ））。次いで、ピッチが１００[μｍ]、幅が５０[μｍ]となるように溝５３が切削加工される（図９（ｂ））。そして、その上から無電解ニッケル５４のメッキが施された後（図９（ｃ））、メッキ済みの外周の切削によって不要な導体膜を取り除かれる（図９（ｄ））。この時点で電極４１、４２、４３・・・が溝５３の部分に互いに絶縁して形成される。その後、シリコーン系樹脂のコーティングによってローラ表面が平滑されたり、表面表面層（厚み約５[μｍ]、体積抵抗率約１０１０[Ω・ｃｍ]）５５が形成されたりする。このようにして、図１２に示すような電極構成を具備するトナー担持ローラ３１が形成される。
【００２７】
このトナー担持ローラ３１は、上述した基板４と同様に、表面層５５の表面に薄いトナー層を担持する。そして、電極軸４０Ａ、４０Ｂに対して図８に示したパルス圧が図示しない交流電源から電極ブラシ等を介して印加されると、トナーは奇数番目電極群４１、４３・・・と偶数番目電極群４２・・・との間をホッピングしながら往復運動する（フレア）。
【００２８】
かかる構成において、上述したように、交流電源から電極４１、４２、４３・・・間に印加されるパルス電圧のプラス側ピーク値とマイナス側ピーク値との差分の絶対値であるＶｍａｘ［Ｖ］をピッチｐ［μｍ］で除算した値が１を超え始めると、フレアが活性化し始める。そして、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞３という条件下では、フレアが完全に活性化する。
【００２９】
トナー担持ローラ３１は、上記基板４と同様に、表面層５５の体積抵抗率が１０９〜１０１２［Ω・ｃｍ］の範囲にあることが望ましい。表面層５５の材料は、上述のように、トナーとの摩擦でトナーに正規の電荷を与えられる材質であることが好ましく、例えばガラス系のもの、シリコーン系樹脂、２成分現像剤のキャリアコートに使用されている材料などが挙げられる。ピッチｐは現像ギャップｄより小さい値（ｐ＜ｄ）に設定されている。
【００３０】
なお、先に示した図７においては、各電極をトナー担持ローラ３１の端面まで延在させて、その端面において電極軸４０Ａ又は４０Ｂに接続した例を示している。これに対し、図１２に示した例では、トナー担持ローラ３１の軸線方向の両端部に、金属製のフランジ状の電極軸４０Ａ及び４０Ｂを設け、これらフランジ状の電極軸４０Ａ及び４０Ｂと各電極の長手方向の一端とを接続した例を示している。
【００３１】
本発明者らは、かかる構成のトナー担持ローラ３１上でトナーをホッピングさせながらトナー担持ローラ３１を回転させ、その回転によってトナーを図示しない感光体との対向位置（感光体が所定の間隙を介してトナー担持ローラに対向）である現像位置に搬送する実験を行った。具体的には、先に図８に示したＡ相パルス電圧やＢ相パルス電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐを適宜変更しながら、感光体で現像されたトナー像の画像濃度や、地肌部へのトナー付着量（地汚れ量）を調べる実験である。Ａ相パルス電圧、Ｂ相パルス電圧は、互いに逆位相の関係にあるが、Ｖｐｐや周波数は互いに同じである。このような条件で実験を行ったところ、Ａ相パルス電圧、Ｂ相パルス電圧として、それぞれ、トナー担持ローラ３１の表面電位を感光体の潜像電位と地肌部電位との間にし得る値のものを用いることで、トナー担持ローラ３１の表面上に適切な電界を形成して、現像濃度不足や地汚れを回避し得ることがわかった。
【００３２】
なお、Ａ相パルス電圧、Ｂ相パルス電圧はそれぞれ、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐの中心値（以下、オフセット電位Ｖｏという）を基準にして、プラス側の振幅とマイナス側の振幅とが同じになる。このため、Ｖｐｐの単位時間あたりの平均値はオフセット電位Ｖｏと同じになる。表面上にトナーを載せていない状態のトナー担持ローラ３１の奇数番目電極群にＡ相パルス電圧を印加しながら、偶数番目電極群にＢ相パルス電圧を印加した状態で、トナー担持ローラ３１の表面電位を周知の表面電位センサによって測定すると、その測定結果はオフセット電位Ｖｏとほぼ同じ値になる。
【００３３】
図１３は、実施形態に係る画像形成装置の一部を示す概略構成図である。この画像形成装置は上述した上記トナー担持ローラ３１を具備している。トナー担持ローラ３１に対しては、トナー供給装置５６によってトナーが供給される。具体的には、このトナー供給装置５６は、絶縁性材料からなる回転可能な円筒状の供給スリーブと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラとを具備する供給ロール５７を有している。この供給ロールは、磁性キャリアと、これの表面に吸着されたトナーとからなる混合剤（２成分現像装置の２次成分現像剤と同じもの）を、マグネットローラの発する磁極によって供給スリーブの表面に担持して磁気ブラシを形成する。そして、供給スリーブの図中時計回り方向の回転に伴ってこの磁気ブラシをトナー担持ローラ３１の表面に摺擦させる。この供給スリーブには、図示しない電源によって直流電圧からなる供給バイアスが印加されている。磁気ブラシ中のトナーは、この供給バイアスと、上述のオフセット電位Ｖｏとの電位差により、磁性キャリア表面からトナー担持ローラ３１表面に転移する。これにより、磁気ブラシ中のトナーがトナー担持ローラ３１の表面に供給される。
【００３４】
上記混合剤としては、粒径５０[μｍ]の磁性キャリア粒子に対し、粒径約６[μｍ]のポリエステル製のトナーを重量比で７〜８[ｗｔ％]混合させたものを用いている。
【００３５】
トナー担持ローラ３１の表面上に供給されたトナーは、各電極にＡ相パルス電圧やＢ相パルス電圧（以下、これらをまとめて単にパルス電圧という）が印加されるトナー担持ローラ３１の表面上に形成される電界により、奇数番目の電極と、これに隣り合う偶数番目の電極との間でホッピングしながら往復移動する（フレア状態になる）。そして、トナー担持ローラ３１の図中時計回り方向の回転に伴って、トナー担持ローラ３１とドラム状の感光体５８とが所定の間隙を介して対向する現像位置まで搬送される。そして、この現像位置でホッピングしたトナーのうち、感光体５８の潜像の近傍に達したトナーに対しては、潜像の電位によって吸引力が作用するようになる。このため、そのトナーは、ホッピング軌道から外れて、潜像に向かって飛翔を続けて潜像に付着する。これに対し、感光体５８の地肌部の近傍に達したトナーに対しては、地肌部の電位によって反発力が作用するようになる。このため、そのトナーは、ホッピング軌道から外れることなく、トナー担持ローラ３１の表面に向けて下降を始め、やがてトナー担持ローラ３１の表面に着地する。
【００３６】
なお、図１２に示した電極軸４０Ａ、４０Ｂ間には、それぞれ図１３に示した交流電源５９から出力されたＡ相パルス電圧、Ｂ相パルス電圧が、図示しない電極ブラシ等を介して印加される。このため、トナー担持ローラ３１の奇数番目電極群４１、４３・・・と、偶数番目電極群４２・・・との間に周期的に変動する電位差が発生する。
【００３７】
上述の現像位置で現像に寄与しなかったトナーは、トナー担持ローラ３１の回転に伴って、供給ロール５７上の磁気ブラシとの摺擦位置（以下、トナー供給位置という）に再び戻ってくる。このとき、トナーはホッピングによって良好なフレアを形成しているため、トナー担持ローラ３１の表面に対する付着力を発揮していない。よって、磁気ブラシとの摺擦によってトナー担持ローラ３１の表面から容易に掻き取られて磁気ブラシに転移したり、再びトナー担持ローラの表面に供給されたりする。これの繰り返しにより、トナー供給位置を通過した後のトナー担持ローラ３１の表面は、均一な厚みのトナー層を担持する。
【００３８】
トナー供給装置５６は、ケーシング６０内に収容している２成分現像剤を搬送する第１搬送スクリュウ６１、第２搬送スクリュウ６２を有している。これらスクリュウは、それぞれ円筒状のトナー供給ロール５７と平行な姿勢をとるように配設されている。そして、第２搬送スクリュウ６２は、供給スリーブ５７と第１搬送スクリュウ６１との間に配設されている。
【００３９】
第１搬送スクリュウ６１と第２搬送スクリュウ６２との間には、図示しない仕切壁が設けられている。第１搬送スクリュウ６１の周囲に保持される混合剤は、第１搬送スクリュウ６１の回転に伴って、その軸線方向に沿って図紙面に直交する方向の手前側から奥側へと搬送される。そして、奥側の端部付近に至ると、前記仕切り壁に設けられた図示しない第１開口を通って、第２搬送スクリュウ６２の周囲に移る。第２搬送スクリュウ６２の周囲に保持される混合剤は、第２搬送スクリュウ６２の回転に伴って、その軸線方向に沿って図紙面に直交する方向の奥側から手前側へと搬送される。この過程で、その混合剤の一部が、第２搬送スクリュウ６２と所定の間隙を介して対向している供給ロール５７に汲み上げられたり、現像位置通過後の供給ローラ５７から離脱した混合剤を取り入れたりする。そして、図紙面に直交する方向の手前側の端部付近に至ると、上記仕切壁に設けられた図示しない第２開口を通って、第１搬送スクリュウ６１の周囲に戻る。
【００４０】
感光体５８としては、厚み１３[μｍ]の有機感光層が被覆されたものを用いている。この有機感光層に対して、１２００ｄｐｉのレーザ書き込み系による光書込処理がなされることで、１２００ｄｐｉの静電潜像が形成される。
【００４１】
ドラム状の感光体５８は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら、図示しない帯電装置との対向位置で一様に帯電せしめられる。このように一様帯電せしめられた部位が地肌部である。そして、潜像形成手段としての上述のレーザ書き込み系によって光書込処理がなされることで、地肌部の一部の電位が減衰せしめられて静電潜像となる。例えば、感光体５８の帯電電位（地肌部電位）は−５００〜−３００［Ｖ］であるのに対し、潜像電位は−５０〜０［Ｖ］である。
【００４２】
感光体５８に形成された静電潜像は、トナー担持ローラ３１上でフレアを形成しながらトナー担持ローラ３１の回転に伴って現像位置まで搬送されて現像に寄与する。
【００４３】
次に、実施形態に係る画像形成装置の特徴的な構成について説明する。
本発明者らは、以上の構成を備える画像形成装置と同様の構成の試験機にて、平均帯電量が約−２２[μC／ｇ]で且つ平均粒径が６[μｍ]であるトナーを用い、トナー担持ローラ３１の表面電位を周知の表面電位センサで測定しながら現像を行ったところ、表面電位が潜像電位と地肌部電位との間にある条件下にて、地汚れを発生させることなく。十分な画像濃度の画像を得ることができた。１２００ｄｐｉの１ドットも良好に再現することができた。かかる条件を具備することができた設定の一例を列記すると次のようになる。
・トナー担持ローラ３１と感光体５８とのギャップ（現像ギャップ）：５００[μｍ]
・パルス電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧：４００［Ｖ］
・パルス電圧のマイナス側のピーク値：−４００［Ｖ］
・パルス電圧のプラス側のピーク値：０［Ｖ］
・オフセット電位（単位時間たりの平均電位）：−２００［Ｖ］
・パルス電圧の周波数５［ｋＨｚ］
・Ａ相パルス電圧：Ｂ相パルス電圧と逆位相である点の他はＢ相パルス電圧と同じ
【００４４】
次のような設定でも、良好な画像を形成することができた。
・パルス電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧：１００［Ｖ］
・パルス電圧のマイナス側のピーク値：−１００［Ｖ］
・パルス電圧のプラス側のピーク値：０［Ｖ］
・オフセット電位Ｖｏ（単位時間たりの平均電位）：−５０［Ｖ］
・Ａ相パルス電圧：Ｂ相パルス電圧と逆位相である点の他はＢ相パルス電圧と同じ
・潜像電位：−２０［Ｖ］
・地肌部電位：−１００［Ｖ］
【００４５】
次に、この設定（以下、基本設定という）におけるオフセット電位Ｖｏをマイナス側に徐々にシフトさせていきながら、潜像に必要量のトナーを付着させつつ、地肌部にトナーを付着させない良好な状態がいつまで継続するのかを調べてみた。すると、オフセット電位Ｖｏが−８０［Ｖ］になった時点で、地肌部へのトナー付着を確認した（地汚れの発生を確認した）。このときのトナー担持ローラ３１の表面電位は−９０〜―１００［Ｖ］であり、−１００［Ｖ］の地肌部電位と同等になっていた。
【００４６】
また、上述の基本設定におけるオフセット電位Ｖｏをプラス側にシフトさせていきながら、潜像に必要量のトナーを付着させつつ、地肌部にトナーを付着させない良好な状態がいつまで継続するのかを調べてみた。すると、トナー担持ローラ３１の表面電位が潜像電位と同じ−２０［Ｖ］になった時点で、現像濃度不足が発生した。
【００４７】
これらのことからも、良好な濃度のトナー像を得つつ、地汚れを回避するためには、各電極にパルス電圧を印加しているときのトナー担持ローラ３１の表面電位を潜像電位と地肌部電位との間にする必要があることがわかる。
【００４８】
そこで、実施形態に係る画像形成装置においては、電圧印加手段たる上述の交流電源として、パルス電圧の印加により、トナー担持ローラ３１の表面電位を感光体５８の潜像電位と地肌部電位との間の値にするもの、を用いている。
【００４９】
感光体５８上で得られたトナー像は、図示しない給紙装置から給送されてきた記録紙等の記録媒体へ転写手段によって転写され、その記録媒体は図示しない定着装置によってトナー像が定着せしめられた後に画像形成装置の外部に排出される。
【００５０】
次に、実施形態に係る画像形成装置に、より特徴的な構成を付加した各実施例の画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各実施例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。
［第１実施例］
上述したように、トナーを載せていない状態のトナー担持ローラ３１の各電極にパルス電圧を印加した場合、トナー担持ローラ３１の表面電位は、パルス電圧のオフセット電位Ｖｏとほぼ同じ値になる。しかしながら、トナー担持ローラ３１の表面にトナーを載せた状態で各電極にパルス電圧を印加した場合、ホッピングするトナーとの摺擦に伴う表面層の摩擦帯電やトナーの電荷などの影響により、トナー担持ローラ３１の表面電位はオフセット電位Ｖｏと同じ値にはならない。しかも、その値とオフセット電位Ｖｏとの間には一定の関係が成立せず、表面電位は、表面層の摩擦帯電量の変化、トナーの電荷量の変化、トナー量の変化などによって変動する。
【００５１】
そこで、第１実施例に係る画像形成装置においては、トナー担持ローラ３１の表面電位を周知の技術によって検知する図示しない表面電位センサを設けている。この表面電位センサは、トナー担持ローラ３１の回転方向における全領域のうち、上述のトナー供給位置を通過した後、現像位置に進入する前の領域の全て又は一部、と所定の間隙を介して対向するように配設されている。
【００５２】
一方、トナー担持ローラ３１の各電極に印加する上述の交流電源は、上記表面電位センサによる表面電位の検知結果に基づいて、出力するパルス電圧の値を変化させるようになっている。具体的には、交流電源は図１４に示すような制御を行う。
【００５３】
同図において、交流電源は、まず、表面電位センサによる検知結果である表面電位データＶｓを読み込む（ステップ１：以下、ステップをｓと記す）。次いで、その表面電位データＶｓと、潜像電位Ｖａや地肌部電位Ｖｂとの比較を行う。そして、表面電位データＶｓが、地肌部電位Ｖｂよりもプラス側で、且つ潜像電位Ｖａよりもマイナス側の値である場合（Ｓ２でＮ、且つＳ３でＮ）には、パルス電圧の値を変更することなく、同図の制御フローを終了する。これにより、それまでと同じ値のパルス電圧を出力する。
【００５４】
一方、表面電位データＶｓが地肌部電位Ｖｂと同じであるか、あるいはそれよりもマイナス側の値である場合（Ｓ２でＹ）には、上述のオフセット電位Ｖｏを所定電位量Ｖｐだけプラス側にシフトさせることで（Ｓ４）、表面電位をよりプラス側にシフトさせる。このようなオフセット電位Ｖｏのプラス側へのシフト（Ｓ５）を、表面電位データＶｓが地肌部電位Ｖｂよりもプラス側の値になるまで実行する。
【００５５】
また、表面電位データＶｓが潜像電位Ｖａと同じであるか、あるいはそれよりもプラス側の値である場合（Ｓ３でＹ）には、上述のオフセット電位Ｖｏを所定電位量Ｖｐだけマイナス側にシフトさせることで（Ｓ５）、表面電位をよりマイナス側にシフトさせる。このようなオフセット電位Ｖｏのマイナス側へのシフト（Ｓ５）を、表面電位データＶｓが潜像電位Ｖａよりもマイナス側の値になるまで実行する。
【００５６】
かかる構成の本第１実施例に係る複写機においては、トナー担持ローラ３１上のトナーの電荷量、トナー量、表面層の電荷量などの変化によって数枚〜数十枚のプリントを行っている間に変化したとしても、トナー担持ローラ３１の表面電位を潜像電位Ｖａと地肌部電位Ｖｂとの間に確実に収めることができる。
【００５７】
なお、オフセット電位Ｖｏを所定電位量Ｖｐだけシフトさせると、パルス電圧のマイナス側ピーク値Ｖｈ及びプラス側ピーク値ＶＨがそれぞれ所定電位量Ｖｐだけシフトする。
【００５８】
また、表面電位データＶｓと、地肌部電位Ｖｂや潜像電位Ｖａとを比較する例について説明したが、Ｖｓと、所定の基準電位Ｖｋと比較するようにしてもよい。具体的には、表面電位データＶｓと、予め定められた基準電位Ｖｋ（例えばＶａとＶｂとの中間値）とを比較する。そして、両者の差が所定の閾値以下である場合には、それまでと同じ値のパルス電圧を出力する。これに対し、ＶｓとＶｋとの差が閾値を超えており、且つ、Ｖｓが基準電位Ｖｋよりもマイナス側の値である場合には、オフセット電位Ｖｏをそれまでよりも所定電位量Ｖｐだけプラス側にシフトさせる。また、ＶｓとＶｋとの差が上述の閾値を超えており、且つ、ＶｓがＶｋよりもプラス側の値である場合には、オフセット電位Ｖｏをそれまでよりも所定電位量Ｖｐだけマイナス側にシフトさせる。このような制御では、図１４に示した制御に比べて、Ｖｓと、ＶａやＶｂとの差をより大きく維持することができる。
【００５９】
［第２実施例］
トナー担持ローラ３１の表面層の摩擦帯電量は、表面層とトナーとの摩擦がある程度進行した時点で飽和に達すると考えられる。また、トナー担持ローラ３１の単位面積あたりにおけるトナー担持量は環境変動などによって経時的にある程度変化してしまうが、同じ種類のトナーを用いていれば、トナー担持量と、そのトナーによるトナー担持ローラ３１の表面電位の増減分とには良好な相関関係があると考えられる。これらのことから、パルス電圧の値と、単位面積あたりのトナー担持量とに基づけば、トナー担持ローラ３１の表面電位を比較的高い精度で推定し得ると思われた。
【００６０】
そこで、本発明者らは、次のような実験を行った。第１実施例と同様の表面電位センサを設けた試験機において、トナー担持ローラ３１の各電極に周波数１［ｋＨｚ］のパルス電圧を印加しながら、供給ロール（５７）への供給バイアスの印加によってトナーをトナー担持ローラ３１に供給する。そして、表面電位データＶｓを測定した後、トナー担持ローラ３１の回転を停止させてその表面上からトナーを回収する。次いで、回収したトナーの重量を測定して、トナー担持ローラ３１の単位面積あたりにおけるトナー担持量を算出した。このようなトナー担持量の算出を、供給バイアスの変更によってトナー担持量を変化させながら、それぞれ行った。
【００６１】
パルス電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧としては、２００［Ｖ］、３００［Ｖ］の２通りを採用し、それぞれについて、トナー担持量と表面電位データＶｓとの関係を調べた。この結果を図１５に示す。図示のように、Ｖｐｐが一定である場合には、トナー担持量と表面電位データＶｓとが良好な相関を示すことが判明した。Ｖｐｐが２００［Ｖ］である条件と、３００［Ｖ］である条件とでは、後者の条件の方が表面電位データＶｓが大きくなっている。これは、Ｖｐｐが大きくなるほど、トナー担持ローラ３１の表面上におけるトナーのホッピング高さが大きくなることが関与していると考えられる。
【００６２】
このような実験結果に鑑みて、第２実施例に係る画像形成装置は、次のように構成されている。即ち、トナー担持ローラ３１として、良好な光反射性を発揮する例えば銀色の材料からなる表面層を被覆したもので、且つその表面層を鏡面仕上げしたものを有している。また、このトナー担持ローラ３１と所定の間隙を介して対向する反射型フォトセンサを有している。この反射型フォトセンサは、このトナー担持ローラ３１の回転方向における全領域のうち、上述のトナー供給位置を通過した後、現像位置に進入する前の領域の全て又は一部、の光反射率に応じた電圧を出力する。トナー担持ローラ３１の単位面積あたりのトナー担持量が多くなるほど、表面層の光反射率が低下するので、反射型フォトセンサからの出力電圧が小さくなるほど、トナー担持量が多いことになる。
【００６３】
トナー担持ローラ３１の各電極にパルス電圧を印加する上述の交流電源は、次のような制御を行う。即ち、交流電源は、トナー担持ローラ３１の表面電位を推定する表面電位推定手段を有している。この表面電位推定手段は、演算手段たるＣＰＵ（Central Processing Unit）、データ記憶手段たるＲＡＭ（Random Access Memory）、データ記憶手段たるＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されている。そして、図１５に示したような、グラフを示す関数式を図示しないデータ記憶手段に記憶している。但し、この関数式は、グラフの横軸がトナー担持量ではなく、上述の反射型フォトセンサからの出力電圧値となっている。トナー担持量と反射型フォトセンサからの出力電圧値とは良好な相関を示すので、実質的には図１５と同様のグラフの関数式を記憶していることになる。かかる関数式として、互いにＶｐｐの条件が異なる複数のものを記憶している。
【００６４】
そして、表面電位推定手段は、所定のタイミングで反射型フォトセンサからの出力電圧値を読み取る。また、上述した複数の関数式のうち、そのときに出力しているパルス電圧のＶｐｐに対応するものを特定する。そして、特定した関数式に対し、反射型フォトセンサからの出力電圧値を代入して、トナー担持ローラ３１の表面電位を求める。この結果を、表面電位の推定値とし、以降はこの推定値と、潜像電位Ｖａや地肌部電位Ｖｂとの比較に基づいて、第１実施例に係る画像形成装置と同様にして、必要に応じてオフセット電位Ｖｏを変化させる。これにより、表面電位を潜像電位Ｖａと地肌部電位Ｖｂとの間の値に維持することができる。
【００６５】
次に、上述した第１実施例に係る画像形成装置に、より特徴的な構成を付加した各変形例装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各変形例装置の構成は第１実施例と同様である。
【００６６】
［第１変形例装置］
図１６は、第１変形例装置を示す概略構成図である。第１変形例装置のトナー供給装置５６は、上述した供給ロール（図１３の５７）を有しておらず、トナー担持ローラ３１に対して、トナーのカスケード供給を行う。より詳しくは、ケーシング内における磁性キャリアとトナーとの混合剤の溜まりをトナー担持体３１に接触させることで、トナー担持ローラ３１に対してトナーを供給する。回転するトナー担持ローラ３１が混合剤の溜まりとの接触位置を通過すると、その表面上にはトナーの薄層が形成される（但し、薄層中のトナーはホッピングしている）。トナー担持ローラ３１へのトナー転移率は第１実施例に係る画像形成装置に比べて低下するが、その分トナー担持ローラ３１の回転速度を高くすることにより、感光体５８への現像速度に対応することができる。供給ロールを具備していないトナー供給装置５６及びトナー担持ローラ３１を備える現像装置は、実質的に従来の２成分現像器と同サイズとなるため、第１実施例に比べて小型である。しかも、第１実施例に係る画像形成装置と同様に、高画質の作像エンジンを構成することが可能である。
【００６７】
なお、トナー担持ローラ３１の回転方向の全領域のうち、トナー供給位置を通過してから現像位置に進入する前の領域に対しては、トナー担持ローラ３１の表面電位を検知する表面電位センサ９０が所定の間隙を介して対向している。
【００６８】
［第２変形例装置］
図１７は、第２変形例装置を示す概略構成図である。この第２変形例装置は、トナー供給装置５６として、混合剤の代わりに、トナーを用いるものを有している点が、第１実施例に係る画像形成装置と異なっている。トナー供給装置５６は、トナー担持ローラ３１に対してトナーを転位させてトナー担持ローラ３１上に薄いトナー層を形成する。ケーシング６５内のトナー６６を循環パドル６７で攪拌して循環させながらトナー担持ローラ３１に接触させている。
【００６９】
回転駆動によって表面を無端移動させるトナー担持体としてのトナー担持ローラ３１は、トナー６６に接触する表面を回転させなながら、その表面にトナー６６を担持する。担持されたトナー６６は、トナー担持ローラ３１の回転に伴って、規制部材たるメータリングブレード６８との当接位置に進入する。これにより、トナー担持ローラ３１の表面上には、一定厚に規制された薄いトナー層が形成される。
【００７０】
なお、トナー担持ローラ３１の回転方向の全領域のうち、トナー供給位置を通過してから現像位置に進入する前の領域に対しては、トナー担持ローラ３１の表面電位を検知する表面電位センサ９０が所定の間隙を介して対向している。
【００７１】
［第３変形例装置］
図１８は、第３変形例装置に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この第３変形例装置、黒，イエロー，シアン，マゼンタ（以下、Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍという）用の４つの現像器を備えている。これら現像器はそれぞれ、Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍトナーを収容するトナー供給装置７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍと、それからＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍトナーの供給を受けるトナー担持ローラＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍとを具備している。
【００７２】
トナー供給装置７３Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍ内では、トナー収容部に収容されているＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍトナーが、撹拌パドルの回転によってスポンジ等の弾性ローラ部を備えるトナー供給ローラ９１Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに向けて送られる。
【００７３】
トナー収容部内のＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍトナーを担持したトナー供給ローラ９１Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの表面は、図中反時計回り方向の回転に伴ってトナー担持ローラ３１との接触位置に進入する。そして、トナー供給ローラ９１Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに印加される供給バイアスと、上述のパルス電圧のオフセット電位Ｖｏとの電位差や、機械的な接触により、Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍトナーをトナー担持ローラ３１Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに転移させる。
【００７４】
Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用の現像器は、図示のように鉛直方向に並ぶように配設されており、それらの図中右側方には、無端ベルト状の感光体６９が配設されている。この感光体６９は、図示しない２つの張架ローラに掛け回された状態で、張架ローラの回転駆動によって図中反時計回り方向に無端移動せしめられる。
【００７５】
感光体６９の左側側方には、現像器や帯電装置などからなるＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ用の作像装置７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｃ、７０Ｍが配列されている。感光体６９は、まず、作像装置７０Ｋとの対向位置を通過する際に、帯電装置７１Ｋによって一様に帯電された後、図示しない潜像書込手段としての書込装置により、ブラックの画像データで変調された光ビーム７２Kで露光されることで静電潜像を担持する。この静電潜像は、トナー供給装置７３Ｋ及びトナー担持ローラ３１Ｋを具備する現像器によって現像されてＫトナー像となる。Ｋトナー像の現像処理が行われた感光体６９は、除電器７４Kによって除電される。
【００７６】
次いで、感光体６９は、作像装置７０Ｙとの対向位置を通過する際に、帯電装置７１Ｙにより一様に帯電された後、図示しない書込装置により、イエローの画像データで変調された光ビーム７２Ｙで露光されることで静電潜像を担持する。この静電潜像は、トナー供給装置７３Ｙ及びトナー担持ローラ３１Ｙを具備する現像器により、上記Ｋトナー像の上に重なるＹトナー像として現像される。その後、感光体６９は除電器７４Ｙによって除電される。
【００７７】
次に、感光体６９は、作像装置７０Ｃとの対向位置を通過する際に、帯電装置７１Ｃによって一様に帯電された後、図示しない書込装置により、シアンの画像データで変調された光ビーム７２Ｃによって露光されることで静電潜像を担持する。この静電潜像がトナー供給装置７３Ｃ及びトナー担持ローラ３１Ｃを具備する現像器により、上記Ｋトナー像やＹトナー像に重なるＹトナー像として現像される。その後、感光体６９は除電器７４Cによって除電される。
【００７８】
次に、感光体６９は、作像装置７０Ｍとの対向位置を通過する際に、帯電装置７１Ｍによって一様に帯電された後、図示しない書込装置により、マゼンタの画像データで変調された光ビーム７２Ｍによって露光されることで静電潜像を担持する。この静電潜像は、トナー供給装置７３Ｍ及びトナー担持ローラ３１Ｍを具備する現像器により、上記Ｋトナー像、Ｙトナー像、Ｃトナー像に重なるＭトナー像として現像される。
【００７９】
一方、図示しない給紙装置からは記録紙等の記録媒体が給送され、この記録媒体は電源から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７５により感光体６９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媒体は、定着装置７６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６９は、フルカラー画像転写後にクリーニング手段としてのクリーナ７７により残留トナー等が除去される。
【００８０】
この第３変形例装置では、１つの感光体６９上に対して４色分の重ね合わせ現像を行うので、通常の４連タンデム方式と比較すると、原理的に位置ズレがほとんど発生せず、感光体上で色重ねができて位置ズレのない高画質のフルカラー画像を得ることができる。
【００８１】
なお、この第３変形例装置においては、上述した実験の結果に鑑みて、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞１という条件、及び、ｐ［μｍ］＜ｄ［μｍ］という条件も具備させている。かかる構成では、上述したように、感光体６９上に一度形成されたトナー像に対しては全く影響を与えることが無く、しかも、感光体６９上に形成された先行色のトナー層を後続色の現像装置内に転移させることもない。よって、スキャベンジや混色などの問題が一切無く、高画質な作像プロセスを長期的に渡り安定して行うことができる。
【００８２】
なお、各色の現像器において、トナー担持ローラ３１Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの回転方向の全領域のうち、トナー供給位置を通過してから現像位置に進入する前の領域に対しては、トナー担持ローラ３１Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの表面電位を検知する表面電位センサ９０Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍが所定の間隙を介して対向している。
【００８３】
以上、第１実施例に係る画像形成装置や各変形例装置においては、トナー担持体たるトナー担持ローラ３１の表面電位を検知する表面電位検知手段たる表面電位センサを設け、これによる検知結果に基づいてパルス電圧の値であるオフセット電位Ｖｏを変化させる制御を実施させるように、電圧印加手段たる交流電源を構成している。かかる構成では、上述したように、トナー担持ローラ３１上のトナーの電荷量、トナー量、表面層の電荷量などの変化によって数枚〜数十枚のプリントを行っている間に変化したとしても、トナー担持ローラ３１の表面電位を潜像電位Ｖａと地肌部電位Ｖｂとの間に確実に収めることができる。
【００８４】
また、第２実施例に係る画像形成装置においては、トナー担持ローラ３１の表面電位を推定する表面電位推定手段を設け、これによる推定結果に基づいてパルス電圧の値であるオフセット電位Ｖｏを変化させる制御を実施させるように、交流電源を構成している。かかる構成においても、トナー担持ローラ３１上のトナーの電荷量、トナー量、表面層の電荷量などの変化によって数枚〜数十枚のプリントを行っている間に変化したとしても、トナー担持ローラ３１の表面電位を潜像電位Ｖａと地肌部電位Ｖｂとの間に確実に収めることができる。
【００８５】
また、第２実施例に係る画像形成装置においては、トナー担持ローラの表面に担持されたトナーの単位面積たりの担持量を検知するトナー量検知手段たる反射型フォトセンサを設け、パルス電圧の値に加えて、反射型フォトセンサによる検知結果にも基づいてトナー担持ローラ３１表面電位を推定させるように、交流電源を構成している。かかる構成では、パルス電圧の値だけに基づく場合に比べて、より正確に表面電位を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る画像形成装置のトナー担持体と同様の機能を発揮し得る基板の断面を示す拡大構成図。
【図２】表面上のトナーのフレアが活性している状態の同基板を示す拡大構成図。
【図３】Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］とフレア活性度との関を示すグラフ。
【図４】同基板の表面層の体積抵抗率とフレア活性度との関係を示すグラフ。
【図５】本発明に関する実験に用いた系を示す断面図である。
【図６】現像ギャップと同基板の光学濃度増加分との関係を示すグラフ。
【図７】実施形態に係る画像形成装置のトナー担持ローラを示す斜視図。
【図８】同トナー担持体の電極に印加されるＡ相パルス電圧及びＢ相パルス電圧の特性を示す波形図。
【図９】他のＡ相パルス電圧及びＢ相パルス電圧の例における特性を示す波形図。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同トナー担持ローラの製造工程の一部を示す断面図。
【図１１】同トナー担持ローラにおける製造工程の他の一部を示す断面図。
【図１２】同トナー担持ローラを示す拡大平面模式図。
【図１３】実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図１４】第１実施例に係る画像形成装置の交流電源によって実施される制御のフローを示すフローチャート。
【図１５】第２実施例に係る画像形成装置におけるトナー担持ローラの表面電位データＶｓと、単位面積あたりのトナー担持量と、Ｖｐｐとの関係を示すグラフ。
【図１６】第１変形例装置を示す概略構成図。
【図１７】第２変形例装置を示す概略構成図。
【図１８】第３変形例装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００８７】
３１：トナー担持ローラ（トナー担持体）
４１、４２、４３：電極
５９：交流電源（電圧印加手段）
５８、６９：感光体（潜像担持体）
９０：表面電位センサ（表面電位検知手段）
【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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