(57)【要約】【課題】  一つの潜像担持体に複数のトナー像を形成するもので、２つ目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  １つ目のトナー像を形成するマゼンタの現像領域から感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど、感光体１と現像剤搬送部材であるトナー搬送部材４０２との間隙である現像ギャップが広くなるように、且つ、現像領域での感光体１表面とトナー搬送部材４０２の表面との電位差である現像ポテンシャルが大きくなるように設定する。【選択図】  図１
2008197482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する潜像担持体と、
該潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、
該帯電手段によって帯電された該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体と現像領域で対向してその表面で現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備え、該現像領域で該現像剤搬送部材が搬送する現像剤中の帯電したトナーを該潜像担持体上の該潜像に供給してトナー像を形成する現像手段と、
該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体またはトナー像担持体に転写位置で転写する転写手段とを有し、
一つの該潜像担持体の表面に対して複数の該現像手段が対向し、複数の該現像手段によって該潜像担持体上で複数のトナー像を重ね合わせて形成し、該転写手段は重ね合わせたトナー像を、該記録媒体または該トナー像担持体に該転写位置で一括転写する画像形成装置において、
１つ目のトナー像を形成する現像領域から該潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど、該潜像担持体と該現像剤搬送部材との間隙が広くなるように、且つ、該現像領域での該現像剤搬送部材の表面と該潜像担持体の表面の該潜像が形成された潜像部との間の電位差が大きくなるように設定する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、
一つの上記潜像担持体に対して二つの上記現像手段が対向することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、
一つの上記現像手段によって形成されるトナー像の層厚が、現像に用いるトナーの平均粒径の一倍以上、二倍未満であり、画像濃度ＩＤに対するトナー付着量の比率を１．４／０．４［ｍｇ／ｃｍ２］−１以上とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、
上記現像剤搬送部材は、トナー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備え、該進行波電界によってトナーを潜像担持体と対向する位置まで搬送することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２または３の画像形成装置において、
上記現像剤搬送部材は、無端表面移動する表面上に絶縁層を介して複数の電極を表面移動方向に並べて備え、該複数の電極のうちの一つの電極を起点にした奇数番目の電極の集合体と、偶数番目の電極の集合体との間に時間周期的に電位差を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、
上記現像手段が上記潜像担持体表面に供給するトナーの平均円形度が９０［％］以上であ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、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に係り、詳しくは、一つの潜像担持体の表面に複数の現像手段が対向し、複数のトナー像を潜像担持体上で重ね合わせる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フルカラーの画像形成装置として、潜像担持体である感光体一つに対して、複数の帯電手段及び現像手段が対向して配置され、各帯電手段で帯電が成された後の感光体表面を露光する露光手段を備えたものがある。露光手段としては、複数の露光装置を各帯電手段と各現像手段との間それぞれ配置するものや、一つの露光装置が照射する光を反射部材で案内して、各帯電手段と各現像手段との間の感光体表面に照射するものがある。このような画像形成装置では、一つの感光体表面上に複数色のトナー像を重ね合わせ、重ね合わせたトナー像を転写手段によって転写紙等の記録媒体または中間転写ベルトなどのトナー像担持体に転写位置で転写して、カラー画像を形成する。この種の画像形成装置であれば、各色に一つの感光体を備える現像装置に比べて感光体の数を少なくすることができ、感光体のコストの低減を図ることができ、さらに、装置全体の容量の低減を図ることができる。また、感光体上に重ね合わせて画像を形成するために転写の回数を低減する事が可能となり、画質の劣化を抑制できる。
このような画像形成装置としては、特許文献１、特許文献２等に記載された画像形成装置がある。
【０００３】
【特許文献１】特許第３２５０８５１号公報
【特許文献２】特公平８−３６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一つの感光体に複数色のトナー像を形成する場合、２色目以降の潜像を現像するときに、感光体表面上に既存のトナー像がある部分と無い部分とでは潜像部の表面電位が異なる。例えば、マイナス極性に一様帯電した感光体表面を露光して除電することで潜像を形成し、この潜像を一様帯電と同極性であるマイナス極性に帯電したトナーで現像すると、次の現象が生じる。すなわち、トナー像がある部分の最表面であるトナー層表面の潜像部の電位はトナー像のない部分の感光体表面の潜像部の電位よりも大きな絶対値のマイナス極性の電位となった。また、既存トナー層が形成されている箇所でもその層厚が厚いほど、潜像部のマイナス極性の電位の絶対値が大きな値となった。
このように、２色目以降の現像時に既存のトナー層の有無、及び既存のトナー層の厚さの違いによって潜像部の表面電位が異なると、現像手段が備える現像剤搬送部材の表面との電位差である現像ポテンシャルがそれぞれ異なるようなる。現像ポテンシャルが異なることによりトナーの付着量に違いが生じ、トナー層の有無、及びトナー層の厚さの違いによって画像濃度にムラが生じることになる。
【０００５】
本発明は、以上の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、一つの潜像担持体に複数のトナー像を形成するもので、２つ目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、該帯電手段によって帯電された該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体と現像領域で対向してその表面で現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備え、該現像領域で該現像剤搬送部材が搬送する現像剤中の帯電したトナーを該潜像担持体上の該潜像に供給してトナー像を形成する現像手段と、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体またはトナー像担持体に転写位置で転写する転写手段とを有し、一つの該潜像担持体の表面に対して複数の該現像手段が対向し、複数の該現像手段によって該潜像担持体上で複数のトナー像を重ね合わせて形成し、該転写手段は重ね合わせたトナー像を、該記録媒体または該トナー像担持体に該転写位置で一括転写する画像形成装置において、１つ目のトナー像を形成する現像領域から該潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど、該潜像担持体と該現像剤搬送部材との間隙が広くなるように、且つ、該現像領域での該現像剤搬送部材の表面と該潜像担持体の表面の該潜像が形成された潜像部との間の電位差が大きくなるように設定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の画像形成装置において、一つの上記潜像担持体に対して二つの上記現像手段が対向する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または２の画像形成装置において、一つの上記現像手段によって形成されるトナー像の層厚が、現像に用いるトナーの平均粒径の一倍以上、二倍未満であり、画像濃度ＩＤに対するトナー付着量の比率を１．４／０．４［ｍｇ／ｃｍ２］−１以上とする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の画像形成装置において、上記現像剤搬送部材は、トナー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備え、該進行波電界によってトナーを潜像担持体と対向する位置まで搬送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または３の画像形成装置において、上記現像剤搬送部材は、無端表面移動する表面上に絶縁層を介して複数の電極を表面移動方向に並べて備え、該複数の電極のうちの一つの電極を起点にした奇数番目の電極の集合体と、偶数番目の電極の集合体との間に時間周期的に電位差を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の画像形成装置において、上記現像手段が上記潜像担持体表面に供給するトナーの平均円形度が９０［％］以上であることを特徴とするものである。
【０００７】
潜像担持体上の潜像部へのトナーの付着量は、現像領域での現像ポテンシャルの大きさの影響を受けるが、現像領域の間隙である現像ギャップの広さにも影響を受ける。現像ポテンシャルが大きいほどトナーの付着量は増加し、現像ギャップが広いほどトナーの付着量は減少する。すなわち、潜像部へのトナーの付着量は、潜像部での現像ポテンシャルを現像ギャップで除した、電界強度の値の大きさに依存する。
潜像担持体表面上にトナー像が形成されている状態で、トナー層の表面に形成された潜像部と潜像担持体表面に形成された潜像部の電位差をΔＶ、潜像担持体表面上の潜像部における現像ポテンシャルをＶＰとし、現像ギャップをＬとする。このとき、トナー層の表面の潜像部における現像ポテンシャルはＶＰ−ΔＶとなり、潜像担持体表面上の潜像部における電界強度はＶＰ／Ｌとなる。そして、現像ギャップＬに対するトナー層の層厚の比率が、現像ポテンシャルＶＰに対する電位差ΔＶの比率に比べて十分小さい値である場合、トナー層表面上の潜像部における電界強度は（ＶＰ−ΔＶ）／Ｌとなる。
現像ポテンシャルによる潜像担持体へのトナーの付着量は、電界強度に依存するため、潜像担持体表面上とトナー層表面上との潜像部における電界強度の差であるΔＶ／Ｌが小さいほど、トナーの付着量のムラを軽減することができる。
また、トナー層の層厚が厚いほどΔＶは大きくなるため、３つ以上のトナー像を重ねて潜像担持体上に形成する場合、トナー像の重なり具合によりΔＶの値は異なるが、トナー層の層厚が厚いほどΔＶの値は大きくなるので潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほどΔＶの最大値は大きくなる。
上記請求項１乃至６の画像形成装置においては、潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップＬが広くなるように各部材を配置しているため、２つ目以降のトナー像の現像時に、既存のトナー層の有無によって潜像部に電位差ΔＶが生じても、電界強度の差であるΔＶ／Ｌを低減することができる。また、３つ以上のトナー像重ね合わせて現像を行う場合、トナー像が重なり、層厚が厚いほど潜像部の電位差ΔＶの最大値は大きくなるが、層厚が厚くなりうる潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップＬが広くなるため、潜像部の電位差ΔＶの最大値についてもΔＶ／Ｌを低減することができる。
ここで、現像ギャップＬの値を大きくすると、潜像担持体表面上の潜像部における現像ポテンシャルによる電界強度のＶＰ／Ｌも小さくなり、トナーの付着量の減少につながるおそれがある。しかし、上記請求項１乃至６の画像形成装置においては、潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように設定しているため、電界強度ＶＰ／Ｌの減少を抑制し、トナーの付着量が減少することを防止することができる。また、現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように設定してもトナーの付着量のムラの原因となるΔＶ／Ｌは変化しないため、電界強度ＶＰ／Ｌを維持しつつ、電界強度の差ΔＶ／Ｌを低減することができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１乃至６の発明によれば、２つ目以降のトナー像の現像時に電界強度を維持しつつ、トナー層表面上と潜像担持体上との潜像部の電界強度の差を低減することができるので、２つ目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
〔実施形態１〕
以下、本発明を、画像形成装置に適用した一つ目の実施形態（以下、実施形態１と呼ぶ）について説明する。
図１は、実施形態１に係るフルカラー画像形成装置としてのプリンタ１００の全体の概略構成図である。
図１に示すプリンタ１００は、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像を、潜像担持体である感光体１上で重ね合わせることによりカラー画像の形成をおこなう、いわゆる感光体上色重ね合わせ方式の画像形成装置である。プリンタ１００では、ドラム状の感光体１の周回方向（矢印ａ方向）に沿って上流部分から下流部分に、Ｍ、Ｙ、Ｃ、Ｋの４色の帯電手段としての帯電装置２（Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）と現像手段としての現像装置４（Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）とが設けられている。帯電装置２Ｍでは感光体１を一様に帯電させ、潜像形成手段である書込み装置３によって感光体１を光走査することで感光体１の表面を露光してその表面上にマゼンタ色の静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置４Ｍによって現像し、マゼンタ色トナー像を感光体１上に形成する。ＹＣＫ色についてもマゼンタ色と同じようにしてトナー像を感光体１上に重ねて形成する。
この重ね合わせトナー像は、転写手段である転写装置６が備える転写ローラ６１と感光体１との対向部である転写位置で感光体１上から記録媒体である転写紙Ｐへと一括して（Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの４色のトナー像が全て同時に）転写される。転写紙Ｐへと転写されたトナー像は不図示の定着装置において熱定着され、転写紙Ｐ上の画像となる。
【００１０】
転写装置６は、導電性と弾性とを有する転写ローラ６１及び転写紙搬送部材としての転写搬送ベルト６０からなる。
転写紙Ｐは不図示の用紙バンクから搬送手段によって搬送されたあとに、不図示のレジストローラで所定のタイミングを取り、転写装置６へと搬送される。転写装置６の転写ローラ６１と感光体１との対向部である転写位置では、上述したように感光体１上のトナー像（４色分のトナー像）が転写紙Ｐ上の所望の位置に転写される。定着装置は、トナー像が転写された記録用紙を加熱・加圧することによって、トナー像が記録用紙上に定着され、機外へと排出される。
図１に示す書込み装置３は一つの光源から発せられるレーザー光を各色に対応した潜像を形成するようにミラーを介して各色ようの帯電装置２と現像装置４との間の感光体１表面に照射している。書込み装置３としてはこのような構成に限るものではなく、例えば、各色の静電潜像を形成するために４つの光源を備える構成であっても良い。
【００１１】
次に、現像装置４（Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）について説明する。なお、４つの現像装置４（Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋ）については、収容されるトナーの色が異なるのみで、同じ構成で同じ動作をおこなうものであるため、現像装置４として説明を行う。
図２は、現像装置４の概略構成図である。
図２に示すように、現像装置４のケーシング４０１の内部には、感光体１側から、現像剤搬送部材としてのトナー搬送部材４０２、トナー供給部材としての磁気ブラシローラ４０３、攪拌・搬送部材４０４、４０５が配設されている。ケーシング４０１内のトナー１０と磁性粒子１１とを含む二成分現像剤（以下、「現像剤」という。）１２は、攪拌・搬送部材４０４、４０５で攪拌され、その一部が、磁気ブラシローラ４０３上に担持される。磁気ブラシローラ４０３上の現像剤１２は、現像剤規制部材としての規制ブレード４０６で層厚が規制された後、トナー供給領域Ａ２でトナー搬送部材４０２に接触する。このトナー供給領域Ａ２で磁気ブラシローラ４０３上の現像剤１２内のトナー１０のみが分離されてトナー搬送部材４０２に供給される。
【００１２】
磁性粒子１１は金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子１１の粒径は２０〜５０［μｍ］の範囲が好適である。また、磁性粒子１１の抵抗は、ダイナミック抵抗ＤＲで１０４〜１０１５［Ω］の範囲が好適である。
ここで、磁性粒子１１のダイナミック抵抗ＤＲの測定は、図３に示す測定システムを用いて次のように行った。まず、接地した台座２００の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ２０［ｍｍ］の回転可能なスリーブ２０１をセットする。このスリーブ２０１の表面には、幅：６５［ｍｍ］及び長さ：０．５〜１［ｍｍ］の対向面積を有する対向電極（ドクタ）２０２を、ギャップ：０．９［ｍｍ］で対向させる。次に、スリーブ２０１を回転速度６００［ｒｐｍ］（線速６２８［ｍｍ／ｓｅｃ］）で回転駆動し始める。そして、回転しているスリーブ２０１上に測定対象の磁性粒子を所定量（１４［ｇ］）だけ担持させ、スリーブ２０１の回転により磁性粒子１１を１０分間攪拌する。次に、スリーブ２０１に電圧を印加しない状態で、スリーブ２０１と対向電極２０２との間を流れる電流ＩＲＩＩ［Ａ］を電流計２０３で測定する。次に、直流電源２０４からスリーブ２０１に耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００［Ｖ］から鉄粉キャリアでは数［Ｖ］）の印加電圧Ｅ［Ｖ］を５分間印加する。本実施形態では２００［Ｖ］を印加した。そして、電圧Ｅを印加した状態でスリーブ２０１と対向電極２０２との間を流れる電流ＩＲＱ［Ａ］を電流計２０３で測定する。これらの測定結果から、以下の式（１）を用いてダイナミック抵抗ＤＲ［Ω］を算出する。
ＤＲ＝Ｅ／（ＩＲＱ−ＩＲＩＩ）・・・・（１）
【００１３】
磁気ブラシローラ４０３は、複数の磁極を有する磁石部材４０７を内蔵した非磁性の回転可能な供給スリーブ４０８で構成されている。磁石部材４０７は固定配置され、現像剤１２が供給スリーブ４０８上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。現像装置４が備える供給スリーブ４０８は、直径がφ１８［ｍｍ］であり、表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が１０〜２０［μｍ］の範囲に入るようにサンドブラスト処理されている。
【００１４】
磁気ブラシローラ４０３に内蔵された磁石部材４０７は、規制ブレード４０６による規制箇所から供給スリーブ４０８の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）、Ｓ極（Ｓ３）の５つの磁極を有する。なお、磁石部材４０７の磁極の配置は、図２の構成に限定されるものではなく、磁気ブラシローラ４０３の周囲の規制ブレード４０６等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。例えば図４に示すように、規制ブレード４０６による規制箇所から供給スリーブ４０８の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）の４つの磁極を配置してもよい。
【００１５】
磁石部材４０７の磁力により、供給スリーブ４０８上にトナー１０及び磁性粒子１１からなる現像剤１２がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシローラ４０３上の磁気ブラシ中のトナー１０は、磁性粒子１１と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気ブラシローラ４０３上のトナーの帯電量としては、−１０〜−４０［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。
【００１６】
トナー搬送部材４０２は、磁気ブラシローラ４０３内の磁極Ｎ２に隣接するトナー供給領域Ａ２で磁気ブラシローラ４０３上の磁気ブラシと接触するようにして対向するとともに、現像領域Ａ１で感光体１に対向するように配設されている。
また、現像装置４では規制ブレード４０６と磁気ブラシローラ４０３の間の最近接部における間隔を５００［μｍ］に設定している。さらに、規制ブレード４０６に対向した磁石部材４０７の磁極Ｎ１を、規制ブレード４０６との対向位置よりも磁気ブラシローラ４０３の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシング４０１内における現像剤１２の循環流を容易に形成することができる。
【００１７】
規制ブレード４０６は、磁気ブラシローラ４０３との対向部で磁気ブラシローラ４０３上に形成された現像剤１２の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるようにするとともに、現像剤１２中のトナー１０と磁性粒子１１との摩擦帯電を促進させている。
【００１８】
また、磁気ブラシローラ４０３の供給スリーブ４０８は、図示しない回転駆動装置により図２の矢印ｃ方向に回転駆動され、トナー供給領域Ａ２でトナーのみがトナー搬送部材４０２の表面に供給される。現像装置４では、トナー供給領域Ａ２におけるトナー搬送部材４０２と磁気ブラシローラ４０３の供給スリーブ４０８とのギャップは０．１［ｍｍ］に設定した。
【００１９】
また、詳細は後述するトナー搬送部材４０２の搬送電極には、搬送電源４０９が接続され、複数の位相の電圧が印加される。現像領域Ａ１に現像電界を形成するための現像バイアスＶｂを印加する搬送電源４０９が接続されている。また、磁気ブラシローラ４０３の供給スリーブ４０８には、トナー供給領域Ａ２にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアスを印加する供給電源４１０が接続されている。
また、詳細は後述するトナー搬送部材４０２に担持されたトナー１０のうち、現像領域Ａ１で感光体１に供給されなかったトナー１０を回収するトナー回収手段として、図４に示すようにトナー回収ローラ４１１を設けても良い。トナー回収ローラ４１１はトナー回収電源４１２からの電圧の印加によって、トナー搬送部材４０２からトナー１０を回収する。トナー回収ローラ４１１によって回収されたトナー１０は不図示の除去部材によってトナー回収ローラ４１１上から除去され、現像剤１２内に取り込まれる。
【００２０】
次に、現像装置４でのトナー搬送部材４０２へのトナーの供給動作を説明する。
ケーシング４０１内に収容された現像剤１２は、トナー１０と磁性粒子１１が混合されたものであり、攪拌・搬送部材４０４，４０５や磁気ブラシローラ４０３の供給スリーブ４０８の回転力、磁石部材４０７の磁力によって攪拌され、そのときに、トナー１０に磁性粒子１１との摩擦帯電により電荷が付与される。
【００２１】
一方、磁気ブラシローラ４０３上に担持された現像剤１２は規制ブレード４０６によって規制され、現像剤１２の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等により、トナー搬送部材４０２に転移し、残りはケーシング４０１内に戻される。
【００２２】
トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されてトナー搬送部材４０２に転移する。なお、磁気ブラシローラ４０３にはＡＣバイアスの電圧が印加されている。
【００２３】
次に、現像装置４が備えるトナー搬送部材４０２によるトナーの搬送について説明する。
図５は、トナー搬送部材４０２と感光体１との対向部である現像領域Ａ１近傍の概略図であり、トナー搬送部材４０２の説明図である。
【００２４】
トナー搬送部材４０２は、粉体であるトナー１０を搬送、ホッピング、回収するための電界を発生するための複数の電極１０２を有する搬送基板１１０を備え、この搬送基板１１０の各電極１０２に対しては搬送電源回路である搬送電源４０９から所要の電界を発生させるためのｎ相（ここでは３相とする。）の異なる駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２が印加される。
【００２５】
ここでは、搬送基板１１０は、駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２を与える電極１０２の範囲と感光体１との関係において、トナー１０を感光体１近傍まで移送する搬送領域Ａｒ１、感光体１の潜像にトナー１０を付着させてトナー像を形成するための現像領域Ａｒ２（図２におけるＡ１）、トナー１０を搬送基板１１０側に回収するための現像領域通過後の領域（これを、以下「回収領域」という。）Ａｒ２とに分けられる。
【００２６】
そして、現像装置４は、搬送基板１１０の搬送領域Ａｒ１ではトナー１０を感光体１の近傍まで移送し、現像領域Ａｒ２では感光体１上の潜像の画像部に対してはトナー１０が感光体１側に向かい、非画像部に対してはトナー１０が感光体１と反対側（搬送基板１１０側）に向かう方向の電界を形成して、トナー１０を潜像に付着させて現像を行うための電界を発生し、回収領域Ａｒ３ではトナー１０が潜像の画像部及び非画像部のいずれに対しても感光体１と反対側（搬送基板１１０側）に向かう方向の電界を形成する。
【００２７】
これにより、現像領域Ａｒ２では感光体１上の潜像にトナーが付着して可視像化され、現像に寄与しなかったトナーは感光体１の回転方向（移動方向）下流側の回収領域で搬送基板１１０側に回収されるので、飛散トナーの発生が防止される。なお、回収領域Ａｒ３は現像領域Ａｒ２よりも感光体１の表面移動方向下流側とすることで、確実に浮遊トナーの回収を行うことができる。
【００２８】
次に、トナー搬送部材４０２の搬送基板１１０について、より詳しく説明する。図６は、トナー搬送部材４０２の表面上の搬送基板１１０の平面説明図であり、図７は図６のＡ−Ａ´線に沿った断面における搬送基板１１０の断面説明図である。
【００２９】
搬送基板１１０は、ベース基板（支持基板）１０１上に３本の搬送電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（これらを「電極１０２」とも総称する。）を１セットとして配置している。詳しくは、各セットの搬送電極１０２を所定の間隔で、トナー移送方向（図６、図７で矢印Ｘ方向。トナー進行方向、トナー移動方向とも言う。）に沿ってトナー移送方向と略直交する方向が長手方向となる細長い形状で繰り返し形成配置している。また、搬送基板１１０は、繰り返し形成配置した搬送電極１０２の上に搬送面を形成する絶縁性の搬送面形成部材で、搬送電極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を積層している。なお、ここでは、表面保護層１０３が搬送面を形成しているが、表面保護層１０３上に更に粉体（トナー）との適合性に優れた表面層を別途成膜することもできる。
【００３０】
これらの搬送電極１０２（ａ、ｂ、ｃ）の両側には、搬送電極１０２（ａ、ｂ、ｃ）とそれぞれ両端部で相互接続した共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ（これらを「共通電極１０５」とも総称する。）をトナー移送方向に沿って、すなわち、個々の電極と略直交する方向に設けている。この場合、共通電極１０５の幅（この幅は、トナー移送方向と直交する方向の幅）は電極１０２の幅（この幅は、トナー移送方向に沿う方向の幅）よりも広くしている。なお、図６では、共通電極１０５を、搬送領域Ａｒ１では共通電極１０５（ａ１、ｂ１、ｃ１）を、現像領域Ａｒ２では共通電極１０５（ａ２、ｂ２、ｃ２）、回収領域Ａｒ３では共通電極１０５（ａ３、ｂ３、ｃ３）と、区別して表記している。
【００３１】
ここでは、支持基板１０１上に共通電極１０５（ａ、ｂ、ｃ）のパターンを形成した後、層間絶縁膜１０７（表面保護層１０３と同じ材料でも異なる材料のいずれでも良い。）を形成し、この層間絶縁膜１０７にコンタクトホールを形成した後、搬送電極１０２（ａ、ｂ、ｃ）を形成する。このとき、層間絶縁膜１０７のコンタクトホールで搬送電極１０２（ａ、ｂ、ｃ）と共通電極１０５（ａ、ｂ、ｃ）とがそれぞれ相互接続している。
【００３２】
また、搬送基板１１０の形成方法としてはこれに限るものではない。例えば、次の方法がある。第一搬送電極１０２ａと第一共通電極１０５ａとを一体形成したパターン上に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に第二搬送電極１０２ｂと第二共通電極１０５ｂとを一体形成したパターンを形成する。更にその上に層間絶縁膜を形成して、この層間絶縁膜上に第三搬送電極１０２ｃと第三共通電極１０５ｃを一体形成したパターンを形成する、つまり、電極を三層構造とすることもでき、あるいは、一体形成による相互接続とコンタクトホールによる相互接続とを混在させることもできる。
【００３３】
さらに、これらの共通電極１０５（ａ、ｂ、ｃ）には図示しないが搬送電源回路としての搬送電源４０９からの駆動信号（駆動波形）Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力するための駆動信号印加用入力端子を設けている。この駆動信号入力用端子は、支持基板１０１に裏面側に設けてスルーホールを介して共通電極１０５に接続してもよいし、あるいは後述する層間絶縁膜１０７上に設けてもよい。
【００３４】
ここで、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。
【００３５】
搬送電極１０２は、支持基板１０１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０［μｍ］厚、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］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。これらの複数の搬送電極１０２の粉体進行方向における幅Ｗ１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、搬送電極１０２同士の粉体進行方向の間隔Ｗ２も移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。
【００３６】
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０．５〜１０［μｍ］、好ましくは厚さ０．５〜３［μｍ］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。
【００３７】
次に、このように構成した搬送基板１１０におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。
搬送基板１１０の複数の搬送電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の搬送電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生する。そして、搬送基板１１０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ホッピングと搬送を含んで移動する。
【００３８】
例えば、搬送基板１１０の複数の搬送電極１０２に対して図８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３相のパルス状駆動波形（駆動信号）Ａ（Ａ相）、Ｂ（Ｂ相）、Ｃ（Ｃ相）をタイミングをずらして印加する。
【００３９】
このとき、図９に示すように、搬送基板１１０上に負帯電トナー１０があり、搬送基板１１０の連続した複数の搬送電極１０２に図９の１つ目のタイミングＴ１で示すようにそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、負帯電のトナー１０は「＋」の搬送電極１０２上に位置する。
【００４０】
次のタイミングで複数の搬送電極１０２には２つ目のタイミングＴ２に示すようにそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され、負帯電のトナー１０には同図で左側の「Ｇ」の搬送電極１０２との間で反発力と、右側の「＋」の搬送電極１０２との間で吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電のトナー１０は「＋」の搬送電極１０２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の搬送電極１０２には３つ目のタイミングＴ３に示すようにそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電のトナー１０には同様に反発力と吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電のトナー１０は更に「＋」の搬送電極１０２側に移動する。
【００４１】
このように複数の搬送電極１０２に電圧の変化する複数相の駆動波形を印加することで、搬送基板１１０上には進行波電界が発生し、この進行波電界の進行方向に負帯電のトナー１０は搬送及びホッピングを行いながら移動する。なお、正帯電の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。
【００４２】
トナーの静電搬送について、図１０を参照してさらに具体的に説明する。なお、図１０では、複数の搬送電極１０２を、電極Ａ〜Ｆとして説明する。図１０（ａ）に示すように、搬送基板１１０の電極Ａ〜Ｆがいずれも０［Ｖ］（Ｇ）で搬送基板１１０上に負帯電のトナー１０が載っている状態から、図１０（ｂ）に示すように電極Ａ、Ｄに「＋」の電圧が印加されると、トナー１０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、図１０（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「＋」の電圧が印加されると、電極Ａ、Ｄ上のトナー１０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、トナー１０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、図１０（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「＋」の電圧が印加されると、電極Ｂ、Ｅ上のトナー１０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、トナー１０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のトナー１０は順次図１０における右方向に移送されることになる。
【００４３】
次に、搬送電源回路である搬送電源４０９の全体構成について説明する。図１１は、搬送電源４０９のブロック図である。
搬送電源４０９は、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路１２１と、このパルス信号発生回路１２１からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を生成出力する波形増幅器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、パルス信号発生回路１２１からのパルス信号を入力して駆動波形Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を生成出力する波形増幅器１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃとを有する。
【００４４】
パルス信号発生回路１２１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１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃ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１００［Ｖ］のスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧１０〜１５［Ｖ］のパルス信号を生成して出力する。
【００４５】
波形増幅器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、搬送領域Ａｒ１のそれぞれ搬送電極１０２及び回収領域Ａｒ３のそれぞれの搬送電極１０２に対して、例えば図１２に示すように、各相の＋１００［Ｖ］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」又は「回収搬送電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１を印加する。
【００４６】
波形増幅器１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃは、現像領域Ａｒ２のそれぞれの搬送電極１０２に対して、例えば図１３又は図１４に示すように、各相の＋１００［Ｖ］、又は０［Ｖ］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「ホッピング電圧パターン」という。）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２を印加する。
【００４７】
以上の説明のように、実施形態１の現像装置４は、トナー１０をホッピングさせることによって感光体１の静電潜像を一成分現像方式で反転現像を行ういわゆるＥＨ現像の現像装置である。すなわち、現像領域Ａｒ２で、トナー１０が潜像の画像部に対しては感光体１側に向かい、非画像部に対してはトナー１０が感光体１と反対側に向かう方向の電界を形成する手段を備えることによって現像を行うことができる。
【００４８】
例えば、図１４に示すホッピング電圧パターンの駆動波形のように、０〜−１００［Ｖ］で遷移するパルス状電圧波形である場合、感光体１上の非画像部電位が−１００［Ｖ］より低いときには、画像部に対してはトナー１０が感光体１側に向かい、非画像部に対してはトナー１０が感光体１と反対側に向かうことになる。この場合、潜像の非画像部の電位を−１５０［Ｖ］や後述する−１７０［Ｖ］とした場合に、トナー１０が感光体１側に向かうことが確認された。
また、ホッピング電圧パターンの駆動波形が２０［Ｖ］〜−８０［Ｖ］で遷移するパルス状電圧波形である場合、画像部の電位を約０［Ｖ］、非画像部の電位が−１１０［Ｖ］のときにも、パルス状駆動波形のローレベルの電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間にある。このため、同様に、画像部に対してはトナー１０が感光体１側に向かい、非画像部に対してはトナーが感光体１と反対側に向かうことになる。
要するに、パルス状駆動波形のローレベルの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設定することで、非画像部へのトナー１０の付着を防止し、高品質の現像を行うことができる。
【００４９】
このように、ＥＨ現像においては、トナー１０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１０が吸引付着し、非画像部ではトナーが反発されて付着されないので、トナーによる潜像の現像を行うことができ、このとき、既にホッピングしているトナーは搬送基板１１０との間で吸着力が生じないため、容易に感光体１体側に移送することができ、高い画像品質が得られる現像を低電圧で行うことができるようになる。
【００５０】
すなわち、従来の所謂ジャンピング現像方式にあっては、現像ローラから帯電トナーを剥離させて感光体に移送させるには、トナーの現像ローラに対する付着力以上の印加電圧が必要であり、ＤＣ６００〜９００［Ｖ］のバイアス電圧をかけなければならない。これに対して、ＥＨ現像方式であれば、トナーの付着力は通常５０〜２００［ｎＮ］であるが、搬送基板１１０上でホッピングしているために搬送基板１１０に対する付着力が略零になるので、トナーを搬送基板１１０から剥離する力が不要になる。その結果、低電圧で十分にトナー１０を感光体１側に移送することが可能になるのである。
【００５１】
しかも、搬送電極１０２同士間に印加する電圧の絶対値が１５０〜１００［Ｖ］、または、この値以下の低電圧であっても発生する電界が非常に大きい値となり、搬送電極１０２表面に付着しているトナーを容易に剥離し、飛翔、ホッピングさせることが可能になる。また、ＯＰＣ等の感光体１を帯電する時に発生するオゾン、ＮＯxが非常に少なく、又は皆無にすることができて、環境問題、感光体の耐久性に非常に有利となる。
【００５２】
したがって、従来方式の現像ローラ表面、またはキャリア表面に付着しているトナーを剥離するために現像ローラと感光体の間に印加していた５００［Ｖ］〜数Ｋ［Ｖ］の高電圧バイアスを必要とすることがなく、感光体の帯電電位を非常に低い値として、潜像を形成して現像することが可能になる。
【００５３】
例えば、ＯＰＣの感光体１を使用し、その表面のＣＴＬ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ）の厚さが１５［μｍ］、その比誘電率εが３、帯電したトナーの電荷密度が（−３×１０−４［Ｃ／ｍ２］の場合、ＯＰＣ表面電位は約−１７０［Ｖ］となるが、この場合、搬送基板１１０の搬送電極１０２への印加電圧として、０〜−１００［Ｖ］、デューティー５０［％］のパルス状駆動電圧を印加すると、平均で−５０［Ｖ］となり、トナーが負帯電であれば搬送基板１１０の搬送電極１０２とＯＰＣの感光体１との間の電界は前述した関係になる。
【００５４】
このとき、搬送基板１１０とＯＰＣの感光体１とのギャップ（間隔）が０．３［ｍｍ］以下であれば十分に現像が可能となる。トナーのＱ／Ｍ、搬送基板１１０の搬送電極１０２への印加電圧、印刷速度すなわち感光体１の回転速度によっても異なるが、負帯電トナーの場合、少なくとも感光体１を帯電する電位は−３００［Ｖ］以下、または現像効率を優先した構成の場合は−１００［Ｖ］以下でも十分に現像を行うことができる。なお、正帯電の場合の帯電電位はプラス電位となる。
【００５５】
図１５を用いて現像について説明する。
現像領域における感光体と現像剤搬送部材との間隙である現像ギャップが非常に狭く形成されている場合は、
現像ポテンシャル＝露光後電位−ＤＣ現像バイアス
で与えられる現像ポテンシャルに対応する量のトナーが現像される。詳しくは、図１５（ａ）に示すように現像ポテンシャル分のトナーが潜像部に付着して、現像がストップする。図１５（ａ）に示す現像では、現像財担持体の表面電位が−１６０［Ｖ］で感光体上の潜像部の電位が−４０［Ｖ］であり、感光体上の非潜像部の電位が−２００［Ｖ］である。このとき、現像ポテンシャル１２０［Ｖ］分のトナーが潜像部に付着して、トナー層の表面電位が現像担持体の表面電位と同じ−１６０［Ｖ］になるまで現像される。
このような現像方式では、現像ポテンシャルの値が大きければ大きいほど、トナーの付着量が多くなるため、必要量以上のトナーが潜像部に付着することがある。
【００５６】
図１５（ｂ）は、実施形態１のプリンタ１００の、感光体１に対する１色目の現像（図１中のマゼンタ用の現像装置４Ｍによる現像）の現像特性を示すグラフである。
図１５（ｂ）に示すように、プリンタ１００の現像装置４Ｍによる現像では、現像ポテンシャルが１００［Ｖ］でトナーの付着量は０．５［ｍｇ／ｃｍ２］となり、現像ポテンシャルが１００［Ｖ］を越えてもトナーの付着量は変化しない。すなわち、プリンタ１００では、現像領域における単位面積あたりのトナーの付着量に上限を設定している。この現像方式では、トナーの付着量の上限に達する現像ポテンシャルよりも大きな現像ポテンシャルとなっても、トナーの付着量はその上限からは変化しない。
トナー付着量の上限を設定する方法としては、現像剤搬送部材の単位面積あたりに搬送するトナー量を予め設定し、潜像部と対向する現像剤搬送部材上のトナーが全て潜像部に移動した状態をトナーの付着量の上限値とすることができる。図１５（ｂ）のトナー付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］となるように、潜像部に付着するトナーが上限値となる現像を飽和現像と呼び、飽和現像を行う現像ポテンシャルの最小値（図１５（ｂ）では１００［Ｖ］）を飽和現像ポテンシャルと呼ぶ。
【００５７】
図１５（ｂ）に示すような現像方式では、飽和現像ポテンシャル以上の現像ポテンシャルであってもトナー付着量は変化しないが、飽和現像ポテンシャル未満の現像ポテンシャルでは、その値に応じてトナー付着量が変化する。そして、この現像方式では現像ポテンシャルに対してトナーの付着量が敏感になり、少しの変動で付着量がその影響を受ける。具体的には図１５（ｂ）に示すように、その傾きが約５［ｍｇ／ｃｍ２／ｋＶ］となるので±１０［Ｖ］の変動で０．１［ｍｇ／ｃｍ２］の変動幅を有してしまう。
【００５８】
プリンタ１００では、トナー像が形成された感光体上に、潜像を形成してこの潜像を現像することにより感光体１上でトナー像を重ね合わせる。このような構成では、２色目以降の潜像が既存のトナー層の表面上に形成されるか、感光体１表面上に形成されるかによって、現像する潜像部の電位が異なる。また、トナー層がある箇所であってもその層厚によっても、現像する潜像部の電位が異なる。
【００５９】
ここで、複数の色のトナー像を感光体１上で重ねあわせる場合に、２色目のトナー像形成時に、２色目の潜像が形成された位置が１色目のトナー層の表面上か、感光体１の表面上かによって、２色目の潜像部の電位が異なる状態となる一例について説明する。
図１６は、１色目のマゼンタのトナー像を感光体１の表面上に現像する工程の説明図であり、図１６（ａ）は、１色目の帯電時、図１６（ｂ）は、１色目の潜像形成時、図１６（ｃ）は、１色面の現像時の説明図である。また、図１７は、マゼンタのトナー像が形成された感光体１の表面上に２色目のイエローのトナー像を感光体１の表面上に現像する工程の説明図である。そして、図１７（ａ）は、２色目の帯電時、図１７（ｂ）は、２色目の潜像形成時、図１７（ｃ）は、２色面の現像時の説明図である。
【００６０】
１色目であるマゼンタの現像は、次のように行われる。先ず、図１６（ａ）のように、１色目の帯電装置２Ｍによって感光体１の表面が−２００［Ｖ］に一様帯電される。
次に、図１６（ｂ）のように、１色目のマゼンタに対応する画像情報に基づいて生成されたマゼンタのレーザー光ＬＭが、感光体１の表面に照射され、感光体１の表面にマゼンタの潜像ＩＭが形成される。このとき、マゼンタの潜像ＩＭが形成された感光体１表面上の電位は−５０［Ｖ］であり、潜像が形成されていない感光体１表面上の電位は−２００［Ｖ］である。
その次に、図１６（ｃ）に示すように、マゼンタのトナー搬送部材４０２Ｍと感光体１との対向部である１色目の現像領域で、感光体１表面上のマゼンタの潜像ＩＭが現像される。このとき、図１６（ｃ）に示すように、マゼンタのトナー搬送部材４０２Ｍの現像バイアスは−１５０［Ｖ］であり、表面電位が−５０［Ｖ］となるマゼンタの潜像ＩＭが形成された感光体１表面上の現像ポテンシャルは１００［Ｖ］となる。なお、マゼンタの潜像ＩＭが形成された感光体１表面上には、現像ポテンシャル１００［Ｖ］分のトナーが付着してマゼンタのトナー層ＴＭ表面の電位が−１５０［Ｖ］になるのではなく、本例では、トナー層表面が−７５［Ｖ］となる程度のトナーが付着する。すなわち、この時のトナー層の最下面電位に対する最上面電位の増増加分（以下、トナー層電位と呼ぶ）は−２５［Ｖ］程度となる。
【００６１】
２色目であるイエローの現像は、次のように行われる。先ず、図１７（ａ）のように、２色目の帯電装置２Ｙによって感光体１の表面が−２５０［Ｖ］に一様帯電される。ここで、図１６（ｃ）に示すように、マゼンタの現像後の感光体１の表面では、表面電位が−８５［Ｖ］のマゼンタのトナー層ＴＭの表面と、表面電位が−２００［Ｖ］のトナー層が形成されていない感光体１表面とでは電位差がある。しかし、図１７（ａ）に示すように、２色目の帯電で、感光体１表面を１色目の帯電よりも絶対値が大きい値の−２５０［Ｖ］となるように一様帯電することにより、マゼンタのトナー層ＴＭ表面の電位もトナー層が形成されていない感光体１表面の電位も−２５０［Ｖ］となる。このとき、マゼンタのトナー層ＴＭのトナー層電位の−２５［Ｖ］は維持されたままであり、マゼンタのトナー層ＴＭが形成されている箇所の感光体１表面の電位は−２２５［Ｖ］になる。
【００６２】
次に、図１７（ｂ）のように、２色目のイエローに対応する画像情報に基づいて生成されたイエローレーザー光ＬＹが、感光体１の表面に照射され、感光体１の表面上にイエローの潜像ＩＹが形成される。ここで、イエローの潜像ＩＹのうち感光体１表面上の潜像部を第一潜像ＩＹａ、マゼンタのトナー層ＴＭが存在する箇所に形成された潜像を第二潜像ＩＹｂとする。このとき、イエローの潜像ＩＹが形成されていない表面は、マゼンタのトナー層ＴＭ及び感光体１ともに−２５０［Ｖ］である。
【００６３】
第二潜像ＩＹｂが形成される箇所では、マゼンタのトナー層ＴＭが除電されるのではなく、マゼンタのトナー層ＴＭが形成されたマゼンタのトナー層ＴＭの下にある感光体１の表面が除電される。
ここで、潜像形成時のレーザー光は強い光であるため、潜像形成前の感光体１表面にある程度の電位差があっても、露光した後の潜像部の電位は略一様になり、さらに、露光による除電はトナー層の有無による影響が少ない。そして、この一例の説明では、露光前の感光体表面上にある程度の電位差があっても、露光した後の潜像部の電位は一様になるとして、さらに、感光体表面上にトナーがあることによる露光量の減衰は考慮に入れずに説明する。
このため、マゼンタのトナー層ＴＭが形成された感光体１の表面は、電位が−２２５［Ｖ］でトナー層が形成されていない感光体１表面と２５［Ｖ］の電位差があり、その表面にマゼンタのトナー層ＴＭが形成されていても、イエローレーザー光ＬＹによって除電されると、第一潜像ＩＹａの表面電位と同様に−１００［Ｖ］となる。すなわち、第二潜像ＩＹｂが形成されている箇所のマゼンタのトナー層ＴＭの下にある感光体１表面の電位は図１７（ｂ）に示すように、−１００［Ｖ］となる。
そして、イエローレーザー光ＬＹによる除電がなされた後も、トナー層電位は維持されるため、第二潜像ＩＹｂが形成されたマゼンタのトナー層ＴＭの表面電位は−１２５［Ｖ］となる。このように、マゼンタのトナー層ＴＭの潜像部である第二潜像ＩＹｂの表面電位は、トナー層がない部分の感光体１の潜像部である第一潜像ＩＹａの表面電位、−１００［Ｖ］よりもトナー層電位の−２５［Ｖ］分、絶対値が高い電位となる。
【００６４】
イエローレーザー光ＬＹによって除電がなされた後は、図１７（ｃ）に示すように、イエローのトナー搬送部材４０２Ｙと感光体１との対向部である２色目の現像領域で、感光体１表面上のイエローの潜像ＩＹが現像され、イエローのトナー層ＴＹが形成される。ここで、イエローのトナー層ＴＹのうち第一潜像ＩＹａ上に形成されるものを第一トナー層ＴＹａ、第二潜像ＩＹｂ上に形成されるものを第二トナー層ＴＹｂ、とする。このとき、図１７（ｃ）に示すように、イエローのトナー搬送部材４０２Ｙの現像バイアスは−２００［Ｖ］であり、表面電位が−１００［Ｖ］となる第一潜像ＩＹａの現像ポテンシャルは１００［Ｖ］となる。一方、表面電位が−１２５［Ｖ］となる第二潜像ＩＹｂの現像ポテンシャルは７５［Ｖ］となる。このように、第一潜像ＩＹａと第二潜像ＩＹｂとでは、現像領域での現像ポテンシャルが異なる。そして、その値が小さい第二潜像ＩＹｂでの現像ポテンシャルが飽和現像ポテンシャルよりも小さい場合は、第一潜像ＩＹａよりも第二潜像ＩＹｂの方が単位面積あたりのイエローのトナー付着量が少なくなる。すなわち、第一トナー層ＴＹａよりも第二トナー層ＴＹｂの方が薄い層厚となり、２色目であるイエロー画像の画像濃度及び色調が変化する。
このように、第一潜像ＩＹａと第二潜像ＩＹｂとでは電位に差があり、以下、この潜像部の電位差を潜像部電位差ΔＶとする。なお、図１６及び図１７を用いた例では、トナー層電位の絶対値が潜像部電位差ΔＶとなる。また、図１６及び図１７を用いた例では、前色のトナー層の有無の違いによって、潜像部電位差ΔＶが生じることについて説明したが、前色までにトナー層が複数層形成されている場合などは、潜像が形成された部分の層厚の違いによっても潜像部電位差ΔＶは生じる。
【００６５】
上述したように、感光体１上のトナー層の有無の違い、または、層厚の違いによって、現像剤搬送部材であるトナー搬送部材４０２と感光体１上の潜像部との電位差である現像ポテンシャルが変動する。そして、現像ポテンシャルが変動すると図１５（ｂ）を用いて説明したように、トナーの付着量も変動し、画像濃度及び色調が変化してしまう。
また、感光体１上の潜像部へのトナーの付着量は、現像領域Ａ１での現像ポテンシャルの大きさの影響を受けるが、現像領域Ａ１の現像ギャップの広さにも影響を受ける。現像ポテンシャルが大きいほどトナーの付着量は増加し、現像ギャップが広いほどトナーの付着量は減少する。すなわち、潜像部へのトナーの付着量は、現像ポテンシャルを現像ギャップで除した、電界強度の値の大きさに依存する。
【００６６】
ここで、トナー層電位の算出方法について説明する。
図１８は、感光体表面上にトナー層が形成された状態の模式図である。
図１８中の各パラメータの説明を以下に示す。
Ｍ：トナー付着量（単位面積あたり）［ｇ／ｍ２］
Ｑ：トナーの帯電量（単位質量あたり）［Ｃ／ｇ］
Ｖｔ：トナー層表面の電位
Ｖｋ：感光体表面の電位
ｈ：トナー層の高さ
ｄ：感光体の厚さ
εｔ：トナー層の誘電率
εｋ：感光体の誘電率
Ｃ０：感光体の単位面積あたりの静電容量
このとき、トナー層表面の電位Ｖｔは次の式（２）で求めることができる。
Ｖｔ＝Ｖｋ＋（Ｑ・Ｍ２）／（２・ｇ・ｆ・εｔ）
＝Ｑ・Ｍ／Ｃ０＋（Ｑ・Ｍ２）／（２・ｇ・ｆ・εｔ）  ・・・（２）
ここで、式（２）の各パラメータの説明を以下に示す。
Ｃ０＝εｋ／ｄ
εｔ＝ε０（１−ｆ＋κｔ・ｆ）
εｋ＝κｋ・ε０
ｇ：トナーの比重
ｆ：トナー充填率
κｔ：トナーの比誘電率
κｋ：感光体の比誘電率
ε０：真空の誘電率
【００６７】
ここで、トナー層電位は、Ｖｔ−Ｖｋであるので、トナー層電位をＶ（ｔ−ｋ）とすると、トナー層電位Ｖ（ｔ−ｋ）は、次の式（３）で求めることができる。
Ｖ（ｔ−ｋ）＝（Ｑ・Ｍ２）／（２・ｇ・ｆ・εｔ）
＝（Ｑ・Ｍ２）／｛２・ｇ・ｆ・ε０・（１−ｆ＋κｔ・ｆ）｝  ・・・・・・（３）
【００６８】
ここで、式（３）のパラメータにプリンタ１００で用いるトナーの設定値とした場合の、トナーの付着量とトナー層電位との関係を示すグラフを図１９に示す。図１９のグラフを算出する各パラメータの値は、トナー粒径：６［μｍ］、トナーの帯電量：−３０［μＣ／ｇ］、トナーの充填率：３０［％］、トナーの比誘電率：１．０５である。
また、プリンタ１００で用いるトナーを用いて現像を行ってトナー層を形成したあとに、感光体の電位を低減するために全面露光を行い、トナー層の表面電位を表面電位で計測した。詳しくは、トナー層を形成するトナーの付着量が、０．９［ｍｇ／ｃｍ２］となる現像を行い、ＡＣチャージャ（コロトロン）による再帯電（ＶＤＣ＝−７００［Ｖ］）を行った後に、全面露光をして、トナー層の表面電位を計測した。このとき、トナー層の表面電位は約−７０［Ｖ］であった。そして、全面露光によって感光体表面の電位は略０［Ｖ］であるので、トナーの付着量が、０．９［ｍｇ／ｃｍ２］であるときのトナー層電位の測定値は、−７０［Ｖ］となる。ここで、図１９に示す計算値のグラフにおいて、トナー付着量が０．９［ｍｇ／ｃｍ２］のときのトナー層電位は、測定値である約−７０［Ｖ］と略一致することが確認できる。
【００６９】
次に、実施形態１の特徴部について説明する。
図２０は、実施形態１の特徴部を説明するものであり、１色目のトナー層Ｔが形成された感光体１の、感光体１表面上とトナー層Ｔ表面上とに２色目の潜像が形成された状態の模式図である。図２０の各符号は以下のものを示す。
Ｔ  ：１色目のトナー層
Ｅａ：現像バイアス
Ｅｂ：感光体上の潜像部の表面電位
Ｅｃ：トナー層表面の潜像部の表面電位
ＶＰ：現像ポテンシャル
ΔＶ：潜像部電位差
ＶＴ：トナー層表面の潜像部での現像ポテンシャル（＝ＶＰ−ΔＶ）
Ｌ  ：現像ギャップ
α  ：トナーが付着していない感光体表面に形成された第一潜像部
β  ：トナー層表面に形成された第二潜像部
図２０では、第二潜像部βはトナー層表面に形成された潜像部として説明しているが、図１６及び図１７を用いて説明したように、トナー層の下にある感光体１の表面が除電されることで、トナー層表面に潜像が形成されたような状態となる。
【００７０】
図２０に示す２色目の現像領域での第一潜像部αへのトナーの付着量は、現像ポテンシャルＶＰの大きさの影響を受けるが、現像領域の間隙である現像ギャップＬの距離にも影響を受ける。そして、現像ポテンシャルＶＰが大きいほどトナーの付着量は増加し、現像ギャップＬが広いほどトナーの付着量は減少する。すなわち、潜像部へのトナーの付着量は、潜像部での現像ポテンシャルＶＰを現像ギャップＬで除した、電界強度の値（ＶＰ／Ｌ）の大きさに依存する。トナー付着量に上限がなければ、電界強度（ＶＰ／Ｌ）が大きければ大きいほどトナー付着量が多くなる。
【００７１】
２色目の現像領域では、感光体１上でトナー像を重ね合わせるため、感光体１上に１色目のトナー層Ｔが形成されている状態で、２色目の画像形成を行うためにトナー層Ｔが形成されたままの状態で、一様帯電され、露光により潜像が形成される。２色目の潜像が形成されたときに、トナー層Ｔがない感光体１表面上の第一潜像部αの電位と、トナー層Ｔ表面上の第二潜像部βの電位とが異なり、潜像部電位差ΔＶが生じる。
【００７２】
このとき、トナー層Ｔの表面の第二潜像部βにおける現像ポテンシャルＶＴは（ＶＰ−ΔＶ）となり、感光体１表面上の第一潜像部αにおける電界強度は（ＶＰ／Ｌ）となる。そして、現像ギャップＬに対するトナー層Ｔの層厚の比率が、現像ポテンシャルＶＰに対する潜像部電位差ΔＶの比率に比べて十分小さい値である場合、トナー層Ｔ表面上の第二潜像部βにおける電界強度はＶＴ／Ｌ＝（ＶＰ−ΔＶ）／Ｌとなる。
現像ポテンシャルによる潜像担持体へのトナーの付着量は電界強度に依存するため、トナー付着量の差は、電界強度の差によって生じる。
ここで、感光体１表面の第一潜像部αとトナー層Ｔ表面の第二潜像部βとの電界強度の差を求めると、
ＶＰ／Ｌ−ＶＴ／Ｌ＝ＶＰ／Ｌ−（ＶＰ−ΔＶ）／Ｌ＝ΔＶ／Ｌ
となる。
そして、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差である（ΔＶ／Ｌ）が小さいほど、感光体１表面の潜像部αとトナー層Ｔ表面の潜像部βとのトナー付着量の差が低減し、２色目のトナーの付着量のムラを軽減することができる。
【００７３】
また、トナー層の層厚が厚いほど潜像部電位差ΔＶは大きくなるため、３つ以上のトナー像を重ねて潜像担持体上に形成する場合、トナー像の重なり具合により潜像部電位差ΔＶの値は異なる。そして、トナー層の層厚が厚いほど潜像部電位差ΔＶの値は大きくなるので潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど潜像部電位差ΔＶの最大値は大きくなる。
【００７４】
実施形態１のプリンタ１００では、感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップＬが広くなるように各部材を配置している。このため、２色目のトナー像の現像時に、既存のトナー層Ｔの有無によって第一潜像部αと第二潜像部βとの間に潜像部層電位差ΔＶが生じても、電界強度の差である（ΔＶ／Ｌ）を低減することができる。また、３つ以上のトナー像重ね合わせて現像を行うシアン用の現像装置４Ｃやブラック用の現像装置４Ｋの現像領域では、トナー像が重なり、層厚が厚いほど潜像部電位差ΔＶの最大値は大きくなる。プリンタ１００では、トナー層の層厚が厚くなりうる潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップＬが広くなるため、３色目以降の現像領域での潜像部電位差ΔＶの最大値についてもΔＶ／Ｌを低減することができる。
【００７５】
ここで、現像ギャップＬの値を大きくすると、感光体１表面上の第一潜像部αにおける電界強度（ＶＰ／Ｌ）や、トナー層Ｔ表面上の第二潜像部βにおける電界強度［（ＶＰ−ΔＶ）／Ｌ］も小さくなり、２色目の現像時の全体的なトナー付着量の減少につながるおそれがある。しかし、プリンタ１００では、感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように設定しているため、潜像部αにおける電界強度（ＶＰ／Ｌ）、及び、潜像部βにおける電界強度［（ＶＰ−ΔＶ）／Ｌ］が減少することを抑制し、２色目の現像時のトナー付着量が減少することを防止することができる。
ここで、現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように設定してもトナー付着量のムラの原因となる（ΔＶ／Ｌ）の値は変化しないため、電界強度（ＶＰ／Ｌ）及び［（ＶＰ−ΔＶ）／Ｌ］の値を維持しつつ、電界強度の差（ΔＶ／Ｌ）を低減することができる。このように、２色目のトナー像の現像時に電界強度を維持しつつ、感光体１表面の第一潜像部αと、トナー層Ｔ表面の第二潜像部βとの電界強度の差（ΔＶ／Ｌ）を低減することができるので、２色目のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
【００７６】
感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように、且つ、感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップＬが広くなるように設定した、一実施例の現像条件の各数値を表１に示す。
【００７７】
【表１】
2008197482.tif 000003
【００７８】
また、比較例として、４つの現像領域における、現像ポテンシャルＶＰと現像ギャップＬとが一定の場合の現像条件の各数値を表２に示す。
【００７９】
【表２】
2008197482.tif 000004
【００８０】
表１及び表２について、表１の３色目及び４色目の潜像部電位差ΔＶは、トナー像の重なり具合によって異なる。表１及び表２に示す潜像部電位差ΔＶの値は、トナーの層厚が最も厚い部分（トナー像が一番多く重なった部分）の表面に形成された潜像部と、感光体１表面に形成された潜像部との電位差である。詳しくは、３色目の現像では、２色のトナー像が重なり合ったトナー層の表面の潜像部と感光体１表面の潜像部との電位差、４色目の現像では、３色のトナー像が重なり合ったトナー層の表面の潜像部と感光体１表面の潜像部との電位差である。
また、表１に示す実施例は表２の比較例に対して、現像剤搬送部材であるトナー搬送部材４０２の電位の絶対値を大きくする、すなわち、現像バイアスＥａの絶対値を大きくすることで現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように設定している。
【００８１】
表１及び表２に示す現像条件では、感光体１表面に形成された潜像部における飽和現像ポテンシャルによる電界強度（以下、飽和電界強度と呼ぶ。）を２．０［Ｖ／μｍ］に設定する。すなわち、電界強度が２．０［Ｖ／μｍ］以上であってもトナー付着量は、電界強度が２．０［Ｖ／μｍ］の場合のトナー付着量とほとんど変化しない。そして、４色のいずれのトナーを用いて現像した場合でも、電界強度が２［Ｖ／μｍ］のときのトナー付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］となるような各色のトナーを用いるものとする。
【００８２】
表１に示す実施例では、１色目（マゼンタ）の現像時の現像ギャップＬを５０［μｍ］、現像ポテンシャルＶＰを１００［Ｖ］として現像を行う。２色目（イエロー）は、現像ギャップＬを７５［μｍ］、現像ポテンシャルＶＰを１５０［Ｖ］として現像を行う。ここで、１色目、２色目ともに感光体１表面上の潜像部における電界強度は２［Ｖ／μｍ］で同一であるので、現像時には同様にトナーが移動し、トナー付着量は同一となる。
なお、１色目の現像と２色目の現像との飽和電界強度が同じ場合は、現像ギャップＬの増加した割合と同じ割合かそれ以上の割合で現像ポテンシャルＶＰを増加させる。プリンタ１００では、表１に示すように現像ギャップＬは１色目が５０［μｍ］であるのに対して、２色目が７５［μｍ］としているため、現像ギャップＬは１．５倍に増加している。そして、現像ポテンシャルＶＰは、１色目が１００［Ｖ］であるのに対して、２色目を１５０［Ｖ］として、現像ポテンシャルＶＰも１．５倍に増加している。これにより、２色目の現像を行うときに、トナーが付着していない感光体表面の第一潜像部αでの電界強度を１色目と同様に２．０［Ｖ／μｍ］とすることができる。
【００８３】
表２に示す比較例では、２色目の現像条件を１色目と同じように現像ギャップＬを５０［μｍ］、現像ポテンシャルＶＰを１００［Ｖ］としている。このとき、トナーが付着していない感光体表面の第一潜像部αの電界強度は１色目と同様に、２［Ｖ／μｍ］となり、２色目の現像で第一潜像部αに付着するトナーの量は０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］となる。
一方、第二潜像部βが形成されるトナー層Ｔのトナーの付着量は０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］であるので、このときのトナー層電位は図１９より約−２５［Ｖ］である。本実施形態では、トナー層電位の絶対値が潜像部電位差ΔＶとなるので、表２に示すように潜像部電位差ΔＶは２５［Ｖ］となる。そして、トナー層表面での現像ポテンシャルＶＴはＶＰ−ΔＶで、７５［Ｖ］となる。表２に示す比較例では、２色目の現像ギャップＬも５０［μｍ］であるので、比較例の第二潜像部βでの電界強度は１．５［Ｖ／μｍ］となる。このとき、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差ΔＶ／Ｌは、０．５［Ｖ／μｍ］である。また、図１５（ｂ）を用いて説明したように、飽和電界強度となるまでのトナー付着量は電界強度に比例するため、２色目の現像で電界強度が１．５［Ｖ］の第二潜像部βに付着するトナーの量は０．３４［ｍｇ／ｃｍ２］となる。
【００８４】
一方、表１に示す実施例では、２色目の現像条件について、現像ギャップＬを７５［μｍ］とし、現像ポテンシャルＶＰを１５０［Ｖ］に設定している。このような現像条件であれば、トナー層Ｔ表面での現像ポテンシャルは１２５［Ｖ］となり、第二潜像部βの電界強度は１．６６［Ｖ／μｍ］となる。このとき、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差ΔＶ／Ｌは、０．３４［Ｖ／μｍ］である。また、２色目の現像で電界強度が１．６６［Ｖ／μｍ］となる第二潜像部βに付着するトナーの量は０．３８［ｍｇ／ｃｍ２］となる。一方、２色目の現像で電界強度が２．０［Ｖ／μｍ］となる第一潜像部αに付着するトナーの量は０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］となる。
表２に示す比較例のように、現像ギャップと現像ポテンシャルとが１色目と同じ場合は、ΔＶ／Ｌの値は０．５［Ｖ／μｍ］であるので、現像ギャップを広げて、現像ポテンシャルを大きくすることにより、潜像部電位差に起因する電界強度の差異を軽減することができる。表１に示す実施例の現像条件であれば、２色目のトナー像の現像時に、第一潜像部αの電界強度は２［Ｖ／μｍ］と１色目の潜像部と同じ電界強度を維持しつつ、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差を低減することができる。電界強度を維持することにより、２色目の現像で感光体上に付着するトナーの量は１色目と同様に０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］となる。また、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差を低減することにより、２色目の現像で第一潜像部αに付着するトナーの量と第二潜像部βに付着するトナーの量との差を低減することができる。このため、２色目のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
【００８５】
表２に示す比較例では、２色目と同様に３色目も現像ギャップと現像ポテンシャルとを１色目の現像ギャップと現像ポテンシャルと同じ条件としている。
比較例の３色目の現像前の２色のトナー層が重なっている箇所では、１色目の現像で０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］のマゼンタのトナーが付着したトナー層の上に、２色目の現像で０．３４［ｍｇ／ｃｍ２］のイエローのトナーが付着している。このため、３色目の現像前のトナー付着量が最も多い箇所では、０．７９［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーが付着している状態である。トナー付着量が０．７９［ｍｇ／ｃｍ２］のときのトナー層電位は図１９より約−５５［Ｖ］であるため、ここでは、潜像部電位差ΔＶを５５［Ｖ］として考える。
３色目の現像時の潜像部電位差ΔＶが５５［Ｖ］で現像ポテンシャルＶＰが１００［Ｖ］であるため、トナー層表面の現像ポテンシャルＶＴは４５［Ｖ］となる。また、現像ギャップＬは５０［μｍ］であるため、２色のトナー層が重なっているところに形成された第二潜像部βの電界強度は０．９０［Ｖ／μｍ］となる。そして、このときの第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差は１．１［Ｖ／μｍ］であり、３色目の現像で第二潜像部βに付着するトナーの量は０.２［ｍｇ／ｃｍ２］となる。
さらに、４色目の現像前の、３色のトナー層が重なっている箇所では、２色目の現像までに０.７９［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーが付着したトナー層の上に、３色目の現像で０.２［ｍｇ／ｃｍ２］のシアンのトナーが付着している。このため、３色目の現像前のトナー付着量が最も多い箇所では、０．９９［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーが付着している状態である。トナー付着量が０．９９［ｍｇ／ｃｍ２］のときのトナー層電位は図１９より約−７５［Ｖ］であるため、ここでは、潜像部電位差ΔＶを７５［Ｖ］として考える。
４色目の現像時の潜像部電位差ΔＶが７５［Ｖ］で現像ポテンシャルＶＰが１００［Ｖ］であるため、トナー層表面の現像ポテンシャルＶＴは２５［Ｖ］となる。また、現像ギャップＬは５０［μｍ］であるため、２色のトナー層が重なっているところに形成された第二潜像部βの電界強度は０．５０［Ｖ／μｍ］となる。そして、このときの第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差は１．５［Ｖ／μｍ］であり、４色目の現像で第二潜像部βに付着するトナーの量は０.１１［ｍｇ／ｃｍ２］となる。
【００８６】
一方、表１に示す実施例では３色目の現像条件を、現像ギャップを１２５［μｍ］とし、現像ポテンシャルを２５０［Ｖ］に設定している。
実施例の３色目の現像前のトナー付着量が最も多い箇所では、０．８３［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーが付着している状態である。トナー付着量が０．８３［ｍｇ／ｃｍ２］のときのトナー層電位は図１９より約−６０［Ｖ］であるため、ここでは、潜像部電位差ΔＶを６０［Ｖ］として考える。
３色目の現像時の潜像部電位差ΔＶが６０［Ｖ］で現像ポテンシャルＶＰが２５０［Ｖ］であるため、トナー層表面の現像ポテンシャルＶＴは１９０［Ｖ］となり、２色のトナー層が重なっているところに形成された第二潜像部βの電界強度は１．５２［Ｖ／μｍ］となる。そして、このときの３色目の現像で第二潜像部βに付着するトナーの量は０.３４［ｍｇ／ｃｍ２］となる。
また、実施例では４色目の現像条件を、現像ギャップを１８０［μｍ］とし、現像ポテンシャルを３６０［Ｖ］に設定している。
実施例の４色目の現像前のトナー付着量が最も多い箇所では、１．１７［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーが付着している状態である。トナー付着量が１．１７［ｍｇ／ｃｍ２］のときのトナー層電位は図１９より約−９５［Ｖ］であるため、ここでは、潜像部電位差ΔＶを９５［Ｖ］として考える。
４色目の現像時の潜像部電位差ΔＶが９５［Ｖ］で現像ポテンシャルＶＰが３６０［Ｖ］であるため、トナー層表面の現像ポテンシャルＶＴは２６５［Ｖ］となり、３色のトナー層が重なっているところに形成された第二潜像部βの電界強度は１．４７［Ｖ／μｍ］となる。そして、このときの４色目の現像で第二潜像部βに付着するトナーの量は０.３３［ｍｇ／ｃｍ２］となる。
このように、表１に示す実施例の現像条件であれば、３色目、４色目においても、電界強度を維持しつつ、トナー層表面上と感光体表面上との潜像部の電界強度の差を低減することができる。そして、各現像領域において第一潜像部αに付着するトナーと第二潜像部βに付着するトナーとの付着量の差を低減することができるので、トナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
【００８７】
先に説明したように、２色目の画像を形成するときに、トナー層表面と感光体表面とを同じように帯電し、露光して潜像を形成すると、トナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とでは、潜像部電位差ΔＶが生じる。そして、この潜像部電位差ΔＶがトナー付着量に反映され、画像濃度のムラとなる。このような画像濃度のムラを軽減するために、従来から、２色目の露光を行うときに書込み制御を行うことが一般的である。具体的には、１色目の画像情報に基づいて、２色目の露光時の光の強度を変更可能として、１色目のトナー層が形成されている領域に潜像を形成する場合は、他の領域に潜像を形成する場合よりも強い光を照射する。このような書込み制御を行う場合も、プリンタ１００のように、現像ギャップを広げ、現像ポテンシャルを増加させることで、トナー層表面の潜像と感光体表面の潜像との電界強度の差を小さくすることにより、書込み制御による調節の精度が向上する。
プリンタ１００では、２色目以降のトナー像を形成する場合は、トナー層の有無による電界強度の差は低減されたとしても存在するので画像処理等を行い、更に差異を低減するように潜像を変化させる。具体的にはディザ形成時の書込みレベルの調整を行うもので、前色までの画像情報に基づいてトナー層の存在する部分には露光時に他の箇所よりも強い光を照射して、深めの潜像を形成するものである。これにより、潜像部電位差を低減することができ、現像ギャップを広げ、現像ポテンシャルを増加させる構成と組み合わせることで、さらに、トナー層の有無による電界強度の差を低減することができる。また、３色目、４色目については、トナー像の重なり具合に応じて、すなわち、トナー層の層厚に応じて、トナー層が厚い部分ほど深めの潜像を形成するように書込み装置３が照射する光量を制御しても良い。
【００８８】
図２１は、表１で示す実施例の画像形成装置と、表２で示す比較例の画像形成装置とでフルカラーの画像形成を行った場合の、各色のトナー付着量を比較するグラフである。
なお、図２１に示すグラフは、実施例及び比較例ともに、各色の画像情報に対応する潜像形成時の感光体１表面上のトナー層の層厚に応じて、トナー層が厚い部分ほど深めの潜像を形成するように書込み装置３が照射する光量を制御したものである。
図２１に示すように、表面移動方向下流側の現像領域ほど、実施例と、比較例とのトナー付着量の差が大きくなることがわかる。
【００８９】
表１に示すように、プリンタ１００では、現像ギャップと現像ポテンシャルとの組み合わせを、次のように設定している。１色目は５０［μｍ］、１００［Ｖ］、２色目は７５［μｍ］、１５０［Ｖ］、３色目は１２５［μｍ］、２５０［Ｖ］、４色目は１８０［μｍ］、３６０［Ｖ］である。このような設定で、感光体１表面上に４色のトナー像を形成して、転写位置で感光体１と接触して搬送される転写紙Ｐにカラートナー像を一括転写し、定着装置を経て、転写紙Ｐ上にフルカラー画像が形成される。
【００９０】
プリンタ１００では、２色目以降のトナー像を形成するときに、帯電したトナーによって形成されるトナー層のトナー層電位によってトナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とで電位差が生じることについて説明した。しかし、トナー層表面と感光体表面との潜像部電位差の発生のメカニズムはこれに限るものではない。２色目以降のトナー像を形成するときの帯電した後、露光を行ったときに、トナー層が存在することにより、露光量が減衰してトナー層が形成されている箇所が除電されにくくなり、トナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とで電位差が生じることも考えられる。さらに、トナー層が形成されている表面と感光体表面との帯電性の違い、または帯電前の電位の違いによって帯電した後で、且つ、露光を行うの前であってもトナー層が形成されている表面と感光体表面とに電位差が生じる場合がある。このように、潜像を形成する前に、トナー層表面と感光体表面とに電位差があり、潜像を形成した後の潜像部についても、トナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とで電位差がある場合も、実施形態１の特徴部は適用可能である。すなわち、一つの感光体表面に複数のトナー像を重ね合わせる画像形成装置において、２色目以降の現像領域で、トナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とで電位差が発生するものであれば、感光体の表面移動方向下流側の現像領域ほど、現像ギャップを広くし、現像ポテンシャルを大きくすることにより、トナー層の有無による潜像部電位差に起因する潜像部の電界強度の差を抑制することができる。潜像部の電界強度の差を抑制することにより、トナーの付着量のムラを抑制し、画像濃度ムラを抑制することができる。
【００９１】
また、表１の実施例では、２〜４色目の現像領域での潜像部電位差ΔＶは重なりあったトナー層が最も多い部分のトナー層電位の絶対値であり、２５［Ｖ］、６０［Ｖ］及び９５［Ｖ］となっている。潜像部電位差ΔＶは、感光体上に形成されているトナーの付着量だけでなく、トナー層が形成された表面の帯電性、帯電装置２の帯電条件、潜像形成時の露光条件、感光体表面の帯電性など、様々の条件の影響を受けることが考えられる。しかし、潜像部電位差ΔＶがどのような値であっても、実施例のように現像領域での現像ギャップを広げ、現像ポテンシャルの値を大きくすることにより、トナー層表面上の潜像部と感光体表面上の潜像部との電界強度の差を軽減することができる。
また、トナー層が厚ければ厚いほど潜像部電位差ΔＶは大きくなる。このため、プリンタ１００のように、トナー層がより厚くなりうる感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど、現像ギャップＬを広くなるように、且つ、現像ポテンシャルＶＰの値が大きくなるように設定することにより、２色目以降の現像領域で電界強度を維持しつつ、トナー層表面上の潜像部と感光体表面の潜像部との電界強度の差を低減することができる。
【００９２】
［変形例１］
なお、感光体１上のトナー層の層厚が厚ければ厚い程、トナー層表面の潜像部と感光体１表面の潜像部との電位差が大きくなる傾向がある。そこで、より薄いトナー層厚で所望の画像濃度を得るために、着色度の高いトナーを用いてもよい。
着色度が高いトナーとして、通常使用されるトナーよりも着色剤の含有率を１．５倍から２倍に増加させたものを用いる。変形例１のトナーとしては、着色剤の含有量がトナー全体に対して着色剤の量が２倍程度のものを用いる。
図２２は、通常の着色剤の含有量のトナーと、通常の２倍の着色剤の含有量のトナーとのトナー付着量［ｍｇ／ｃｍ２］に対する画像濃度ＩＤの値である。図２２に示すように、高着色のトナー用いることにより、トナーの付着量に対する画像濃度ＩＤの関係を示すグラフの傾きが大きくなる。着色剤としては、カーボン系材料、キナクリドン系材料、カーミン系材料等の通常使用されるものである。
このような高着色度のトナーを使用する事で必要な付着量が低減でき、トナー層の厚みを減らすことができる。
【００９３】
また、トナーの粒径を小さくすることにより、トナー全体の表面積の総和を大きくして着色度を上げるようにしても良い。また、トナーの粒子を小さくすることと、着色剤の含有量を増加させることとを組み合わせるようにしても良い。例えば、粒径が５．８［μｍ］である通常の球形トナーであればＩＤを１．４とするために０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーを付着させるところを、トナー粒径を１／１．５として、着色剤の含有量を１．２倍とすることにより、０．３［ｍｇ／ｃｍ２］程度のトナーの付着量でＩＤ：１．４とすることができるようになる。
【００９４】
画像濃度ＩＤは、ＩＤ＝１．４で飽和値となる。すなわち、ＩＤ＝１．４に到達したトナー付着量よりも多くのトナーを付着させても画像濃度ＩＤの値は変化しない。図２２に示す高着色のトナーであれば、トナー付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ２］で画像濃度ＩＤの値が１．４となり、飽和値となるため、飽和現像のときのトナー付着量を０．３［ｍｇ／ｃｍ２］に設定することができる。一方、実施形態１のトナーは通常のトナーであり、トナー付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］で画像濃度ＩＤはＩＤ＝１．４に到達する。
これにより、飽和現像のときのトナー付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］である実施形態１のプリンタ１００よりもトナー層を薄くすることができる。このようなトナーを１色目に用いることにより、２色目のトナー像を形成するときの既存トナー層を薄くすることができるので、２色目の潜像を形成したときのトナー層表面と感光体表面との潜像部の電位差を実施形態１よりも低減することができる。
【００９５】
なお、変形例１の２色目の現像条件が表１で示した実施例と同様に現像ポテンシャルが１５０［Ｖ］、現像ギャップが７５［Ｖ］の場合、感光体表面の潜像部の電界強度は２．０［Ｖ／μｍ］である。実施形態１の２色目の現像は、電界強度２．０［Ｖ／μｍ］でトナー付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］の飽和現像なる。２色目のトナーにも高着色のトナーを用いると、変形例１の現像では電界強度２．０［Ｖ／μｍ］の状態でトナー付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ２］となり、電界強度に余裕がある飽和現像となる。また、１色目のトナーも高着色のトナーを用い、トナー層厚を実施形態１よりも薄くしているので、２色目の現像時の潜像部電位差は、表１を用いて説明した実施例の２５［Ｖ］よりも小さくなる。このため、変形例１の２色目の現像時のトナー層表面の電界強度は、実施形態１の２色目の現像時のトナー層表面の潜像部の電界強度である１．６７［Ｖ／μｍ］よりも大きくなる。
このように、変形例１では、トナー層表面の潜像部の電界強度が、１．６７［Ｖ／μｍ］よりも大きくなって感光体表面の潜像部の電界強度の２．０［Ｖ／μｍ］に近くなり、飽和電界強度は２．０［Ｖ／μｍ］よりも小さくなる。このため、トナー層表面の潜像部での電界強度が、飽和電界強度に達するか、または、それに近い値となる。また、３色目、４色目についても同様に、実施形態１よりもトナー層表面の潜像部の電界強度を飽和電界強度に近づけることができる。
変形例１のように、着色度の高いトナーを用いることにより、感光体表面の潜像部の電界強度が飽和電界強度を上回り、トナー層表面の潜像部の電界強度が飽和電界強度に近づくため、感光体表面の潜像部とトナー層表面の潜像部とのトナー付着量の差をさらに低減することができる。
【００９６】
図２３は、変形例１のプリンタ１００の２色目の現像領域の階調レベルに対するトナーの付着量を示すグラフである。
ここで階調レベルとは、画像濃度のレベルであり、階調レベルが高いほど、潜像形成時の露光する光が強い光となる。
プリンタ１００のように、感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど、現像ギャップが広くなり、現像ポテンシャルが大きくなるように設定し、着色度の高いトナーを用いて現像を行うことにより、１色目のトナー層が存在するところでも付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ２］またはそれに近い値となり、トナー層が存在しないと部分と比較してほとんど差の無いトナー付着量が得られている。
【００９７】
〔実施形態２〕
次に、図２４を用いて、本発明を画像形成装置であるフルカラー電子写真複写機に適用した２つ目の実施形態（以下、「実施形態２」という。）について説明する。
図２４は、実施形態２に係るフルカラー画像形成装置としてのプリンタ１００の全体の概略構成図である。実施形態２のプリンタ１００は、感光体１を２つ備え、２つの感光体のそれぞれに２つずつの現像装置４が対向する点で、実施形態１のプリンタ１００と相違する。尚、実施形態２におけるプリンタ１００の画像形成動作は、基本的には実施形態１におけるものと同じであるので、実施形態１と同様に構成され、動作する部分についての説明は省略する。
なお、それぞれの現像装置４の構成は、図２、図４等を用いて説明した実施形態１の現像装置４と同様の構成のものを用いることができる。
また、実施形態２でのトナーは実施形態１と同様のものを用い、トナー付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］で画像濃度ＩＤが１．４となる。
実施形態２のプリンタ１００は、一つの感光体１に対向する現像装置４を２つとすることによって、実施形態１の構成よりも画像形成の安定化を図るものである。すなわち、感光体１への重ね合わせ回数を低減することにより、既存のトナー層の層厚が増えてその影響が大きくなることを防止するものである。
【００９８】
実施形態１では、一つの感光体１に４色のトナー像が重ね合わされてフルカラー画像が形成されているが、実施形態２のプリンタ１００では感光体１を２つ備える。そして、それぞれの感光体１に現像装置４が二つずつ対向するように配置されている。第一の感光体１ａには、黒用の現像装置４Ｋ及びイエロー用の現像装置４Ｙ、第二の感光体１ｂにはマゼンタ用の現像装置４Ｍ及びシアン用の現像装置４Ｃがそれぞれ対向して、配置されている。なお、各感光体１に対する色の配置の構成は適宜変更可能である。
実施形態２のプリンタ１００の構成であれば、重ねるトナーが２種類に限定されるのでトナー層厚の増加が少なく潜像部電位差の増加を抑制できる事にある。なお、実施形態１と同様に電界強度２［Ｖ／μｍ］でトナー付着量０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］となる。
【００９９】
次に、飽和現像の供給量制限について説明する。
実施形態１の図１５（ｂ）を用いて説明したものと同様に、実施形態２のプリンタ１００も潜像部の電界強度が所定の電界強度（飽和電界強度）を越えても、飽和電界強度のときのトナー付着量を超えるトナーが潜像部に付着しない構成である。
実施形態２では、感光体上の潜像部のトナー付着量を制限するために、現像装置４が備えるトナー搬送部材４０２へのトナーの供給量を制限する構成である。具体的には、トナー供給領域Ａ２でトナー搬送部材４０２へトナーを供給する供給スリーブ４０８にトナー供給バイアスを印加する供給電源４１０の印加電圧のＤＣ成分を下げる、磁気ブラシを形成する現像剤１２中のトナー濃度を低減させる等によりトナー供給領域Ａ２でのトナー供給能力を低減させる。これにより、トナー搬送部材４０２上を搬送されるトナーの量を制限することができ、現像ポテンシャルが高くなり、電界強度が高くなった場合でも一定量以上のトナーが感光体１上の潜像部に付着することを防止することができる。
【０１００】
実施形態２のトナー供給には２成分磁気ブラシを使用しており、トナー供給領域Ａ２におけるトナー搬送部材４０２と供給スリーブ４０８との間隙の幅である供給ギャップ及び供給時のトナー供給領域Ａ２におけるトナー搬送部材４０２と供給スリーブ４０８との電位差（以下、供給電位差と呼ぶ）にトナー供給量は依存する。
図２５（ａ）は、トナー搬送量と供給電位差との関係を示すグラフであり、図２５（ｂ）は、感光体上の潜像部のトナー付着量の上限値と供給電位差との関係を示すグラフである。なお、図２５（ａ）のトナー搬送量［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］は、トナー搬送部材４０２の単位時間あたりの全搬送量［ｍｇ／ｓ］を幅方向（スリーブ軸方向）の長さ［ｃｍ］で除したものである。
【０１０１】
実施形態１の図１５（ｂ）で説明した構成では、飽和現像の状態でのトナー付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］であるので、図２５に示すように供給電位差を−１．２［ｋＶ］として、トナー搬送部材４０２によるトナー搬送量が１３［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］となっている。実施形態１及び実施形態２で用いるトナーは、トナー付着量が０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］で、画像濃度ＩＤが飽和値であるＩＤ＝１．４となるため、トナー付着量０．５［ｍｇ／ｃｍ２］は過剰なトナーが付着している状態である。そこで、実施形態２では、供給電位差を−１．１［ｋＶ］に設定し、実施形態１よりも低減している。これにより、トナー搬送部材４０２で搬送するトナー搬送量は１２［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］となり、実施形態１の１３［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］よりも少なくなる。このため、飽和現像の状態でのトナー付着量が０．４６［ｍｇ／ｃｍ２］となり、画像濃度ＩＤ＝１．４を満たしつつ、トナー付着量を実施形態１よりも低減することができる。このように、トナー搬送部材４０２へのトナーの供給量を制限することにより、感光体１の潜像部へのトナー付着量が所定量を越えない状態に設定することができる。
なお、変形例１で説明した着色度の高いトナーを用いる場合は、トナー付着量をさらに少なくすることが可能である。例えば、供給電位差を−０．９［ｋＶ］に設定することで、トナー搬送量は９．９［ｍｇ／ｃｍ・ｓ］となり、飽和現像でのトナー付着量を０．３８［ｍｇ／ｃｍ２］に設定することができる。変形例１のトナーは、トナー付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ２］で、画像濃度ＩＤが飽和値であるＩＤ＝１．４となるため、供給電位差の値をさらに低く設定しても良い。
【０１０２】
２色目の画像形成で潜像を形成するとき、１色目のトナー層が形成されている領域は、他の領域よりも強い光を照射するように書込み制御を行うが、トナー層が形成されている領域の潜像部を同一の書込み光量とすると、１色目のトナーの付着量が少ない部分は、露光時の光透過性が高くなるので必要以上に露光後の電位が低下する。この状態で、均一な現像バイアスが印加されると、１色目のトナーの付着量が少ない部分はトナー付着量が過剰になり、十分な画像品質を確保する事が出来なくなるおそれがある。これに対して、供給量規制を行う事で現像ポテンシャルが多めになってもトナー付着量の最大値を設定する事ができるのでトナー付着量を規制する事ができる。
なお、トナー層が形成されている領域を同一の光量で露光するのではなく、１色目の画像情報に基づいて、１色目の画像濃度が低い部分、すなわち、１色目のトナーの付着量が少ない部分は、光量調整により平均露光後電位を高めになるように設定し、１色目のトナー層のトナー付着量に応じて、２色目のトナーが必要な付着量になるように制御するようにしても良い。
【０１０３】
実施形態２では、一つの感光体１に対応する現像装置４を２つにすることで、トナーの重ね合わせ回数を規定するものである。１色目に現像されるトナーは規定の画像濃度ＩＤを得るために、使用するトナーの平均粒径を６［μｍ］として、トナー付着量を約０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］と想定している。その時のトナー帯電量を−３０［μＣ／ｇ］として充填率約３０［％］とすると、トナー層の層厚は、トナー粒径の１〜１．５倍になる。また、この時のトナー層の最下面と最上面との電位差であるトナー層電位差は３５［Ｖ］程度となる。既存トナー層が存在する状態で再帯電、露光、現像を繰り返すわけであるが、実施形態２の構成は繰り返し回数を２回に制限した構成である。そして、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の４色が必要となるので感光体が２つで感光体上の画像は直接転写紙に転写か中間転写体という構成を考える事ができる。図２４に示すように実施形態２では直接転写紙に転写し、定着工程を経て画像を形成するものである。
【０１０４】
１色目画像形成が終了して、トナー層を含めた全体を一様に１色目より絶対値で高い値で再帯電を行う。１色目の−２００［Ｖ］に対して−２５０［Ｖ］である。この時にトナー層電位差の約３５［Ｖ］は維持されている。ここで露光を行うが、実施形態２のプリンタ１００は重ねあわせるのは２色だけであり、トナー付着量が最大でも０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］である。さらに、トナーも負帯電で同一極性であるので反発しやすく、間隔が空いた状態になっており、光透過性は極めて良好である。図２６に２色目の露光後電位を示したものであるが、付着量が多いものと比較して十分低下している。現像時にトナー層の存在する部分とそうでない部分でトナー層による電位の影響でポテンシャルが変化するがトナー層が存在する部分に合わせて枯渇特性を有する現像を用いて現像を行う事でトナー層の有無にかかわらず均一な画像特性が得られる。なお、枯渇特性とは、図１５（ｂ）を用いて説明したように、現像剤搬送部材上にトナーが存在しない状況になれば、それ以上は現像がなされない特性である。
【０１０５】
また、トナーとしては、球形トナーを使用することが望ましい。
球形トナーを用いることにより、１色目トナー付着量に依存せずに必要なトナーを付着させる事ができる。球形トナーは表面積を一番小さいものとする事が可能である。トナー層が存在する状態で露光を行い適正な露光後電位を得るには光がトナー層を透過して感光体表面に到達する事が必要になる。しかしトナー自体、本実施形態では負(マイナス)に帯電しているので反発するという点から完全に細密充填の形で存在しているわけではない。ところがトナー層の層厚がトナー粒子径の２〜３倍に重なった状態で露光を行うときに従来の不定形トナーでは表面積が大きいために散乱光を含めてもかなり届き難くなるのに対して、球形トナーの場合は表面積が小さく、且つ、トナーの周りに添加剤が外添されている（外添剤は不定形トナーでも同様）のでトナー同士の間隔が確保されるので、光が透過しやすくなる。図２７は一般的な１色目付着量と必要書込み量の関係の傾向を示すが、図２８は横軸を１色目トナー付着量、縦軸を露光後平均電位とした場合のトナー形状による差異を表したもので球形トナーの方がよりトナー層数が増えても光の透過に対して余裕度を有している事が分かる。
【０１０６】
〔変形例２〕
実施形態１のプリンタ１００が有する現像装置４では、トナー搬送部材４０２が備える搬送基板１１０上の複数の搬送電極によって進行波電界を発生させて、搬送基板１１０上のトナーを搬送するものである。
トナー搬送部材４０２としてはこのような構成に限るものではない。以下、変形例２として、トナーがトナー搬送部材４０２表面上の隣り合う電極の間を往復運動し、トナー搬送部材４０２が表面移動することによってトナーを現像領域Ａ１まで搬送する現像装置４について説明する。
【０１０７】
図２９は、変形例２の現像装置４が備えるトナー搬送部材４０２の表面基板２１０と搬送電源回路の概略説明図である。図２９（ａ）は表面電極（２１、２２、２３・・・・２ｎ）にＡＣ電圧を印加する前の状態の説明図であり、図２９（ｂ）は、表面電極にＡＣ電圧を印加した状態の説明図である。また、図３０は、図２９で示すトナー搬送部材４０２を備える現像装置４の概略構成図である。
変形例２の現像装置は、潜像担持体である感光体１上に形成された静電潜像を現像するために、トナーを感光体１との対向部である現像領域Ａ１へ搬送する現像剤搬送部材としてのトナー搬送部材４０２を備える。また、トナーとキャリアとからなる現像剤１２を担持して、トナー供給領域Ａ２でトナー搬送部材４０２にトナーを供給する供給スリーブ４０８と、供給スリーブ４０８が担持する現像剤１２を収容するケーシング４０１とを備える。さらに、トナー供給領域Ａ２に対してトナー搬送部材４０２の表面移動方向下流側、且つ、現像領域Ａ１に対してトナー搬送部材４０２の表面移動方向上流側でトナー搬送部材４０２の表面に接触または近接してトナー層の層厚を規制するトナー規制部材６９を備える。トナー搬送部材４０２は、その表面に表面基板２１０を備える。
【０１０８】
表面基板２１０は、絶縁層である表面保護層１０３を介して、Ｗ３［μｍ］のピッチ幅で、空間周期的な電極パターン２０が設けられている。図２９の第一電極２１の左側にある不図示の電極を起点にして、奇数番目の電極（第一電極２１、第三電極２３・・・・）の集合体(以下、奇数番電極群)と、偶数番目の電極（第二電極２２、第四電極２４・・・・）の集合体(以下、偶数番電極群)との間に時間周期的な電位差を形成するものである。
図２９（ａ）には、バイアス電圧を印加する交流電源６６が示されているが、ＡＣ電圧を印加することで図２９（ａ）のトナー層が形成された状態から、図２９（ｂ）のように電極間の電位差により形成される電界に沿ってトナーが移動するものである。
図３０に示す現像装置４では電極にＡＣ電圧が印加されるので基本的には２電極間を往復動するものであり、現像装置４では表面電極（２１、２２、２３・・・・２ｎ）を含む表面基板２１０を、トナー搬送部材４０２の表面に無端状に形成する。そして、トナー搬送部材４０２を機械的に回転させる事によりトナーを搬送しつつ、ホッピングを行わせて現像を行うものである。
変形例２では、トナー搬送部材４０２を回転させることで搬送にかかわる問題を改善でき、搬送の品質を含めた信頼性を向上させることができる。また、実施形態１の構成に比べて搬送部材の距離を短くすることができるので、より高画質な現像を実現でき、さらに、小型化を実現できる。
【０１０９】
実施形態１、実施形態２、変形例１及び変形例２の何れの現像装置４においても、トナー搬送部材４０２は表面に電極を備え、トナーをホッピングさせながらトナーを現像領域Ａ１まで搬送する構成だが、トナー搬送部材４０２としてはトナーをホッピングさせながら搬送する構成に限るものではない。
一つの感光体１に複数の現像装置４が対向する構成で、２色目以降の現像装置４が非接接触の現像方式であれば、本発明の特徴部である、感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップを広くし、現像ポテンシャルを増加させる構成は適用可能である。
【０１１０】
以上、実施形態１によれば、潜像担持体である感光体１に４つの現像手段である現像装置４が対向する画像形成装置としてのプリンタ１００において、感光体１が転写ローラ６１と対向する転写位置から感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど、すなわち、１つ目のトナー像を形成するマゼンタの現像領域から感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど、感光体１と現像剤搬送部材であるトナー搬送部材４０２との間隙である現像ギャップＬが広くなるように、且つ、トナーの帯電極性と同極性のトナー搬送部材４０２の電位の絶対値を大きくすることで現像領域での感光体１表面とトナー搬送部材４０２の表面との電位差である現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように設定しており、感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップＬが広くなるように各部材を配置しているため、２つ目以降のトナー像の現像時に、既存のトナー層の有無によってトナー層表面の潜像部と感光体１表面の潜像部とに電位差ΔＶが生じても、電界強度の差であるΔＶ／Ｌを低減することができる。さらに、感光体１の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように設定しているため、感光体１表面の潜像部の電界強度ＶＰ／Ｌやトナー層表面の潜像部の電界強度（ＶＰ−ΔＶ）／Ｌの減少を抑制し、トナーの付着量が減少することを防止することができる。また、現像ポテンシャルＶＰが大きくなるように設定してもトナーの付着量のムラの原因となるΔＶ／Ｌは変化しないため、電界強度ＶＰ／Ｌを維持しつつ、電界強度の差ΔＶ／Ｌを低減することができる。このように、２つ目以降のトナー像の現像時に電界強度を維持しつつ、トナー層表面上と感光体１上との潜像部の電界強度の差を低減することができるので、２つ目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
また、実施形態２のように、一つの感光体１に対向する現像装置４を２つとすることにより、トナー層の層厚が少ないのでトナー層による電位増加を抑制でき、現像ポテンシャルのトナー層の有無による差異を減少することができるので、トナー層表面上と感光体１上との潜像部の電界強度の差を低減することができるので、２色目のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
また、一つの現像装置４によって形成されるトナー像の層厚が、現像に用いるトナーの平均粒径の一倍以上、二倍未満として、画像濃度ＩＤに対するトナー付着量の比率を１．４／０．４［ｍｇ／ｃｍ２］−１以上とすることにより、全体的なトナー層厚が少ないため、潜像部電位差の増加を抑制でき、現像ポテンシャルのトナー層の有無による差異を減少することができる。このため、トナー層表面上と感光体１上との潜像部の電界強度の差を低減することができ、２色目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
また、実施形態１の現像装置４ように、トナー搬送部材４０２が、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であることにより、非接触の重ね合わせ現像を効率的に達成することができる。これは、次に理由による。すなわち、接触現像では重ね合わせ時に接触により、感光体上に形成されている前色までの既存のトナー層に干渉する可能性があるため非接触の現像が重ね合わせには有利である。非接触現像であっても、従来のＡＣバイアス印加の現像ではトナーが感光体と現像剤担持体との間を往復動する可能性があり、干渉する可能性が有る。一方、進行波電界による搬送システムを使用することにより、既存のトナー層に影響を与えることなく、重ね合わせ現像を行うことができる。よって、非接触の重ね合わせ現像を効率的に達成することができる。
また、変形例２の現像装置４ように、トナー搬送部材４０２が表面移動するものであり、その表面上に表面基板２１０を備え、表面基板２１０が、絶縁層である表面保護層１０３を介して空間周期的な電極パターン２０が設けられており、ある電極を起点にした奇数番目の電極の集合体と偶数番目の電極の集合体との間に時間周期的な電位差を形成することにより、トナー搬送部材がその表面上の二種の電極間でトナーを往復運動させながら表面移動することにより、トナーを現像領域まで搬送する。このようなトナー搬送部材を用いることにより、トナーの付着量を低減することができ、トナー同士の反発力を受けるトナーの比率が同じであっても、絶対量が少なくなるため、散りによる画像劣化を抑制することができる。
また、トナーとして、平均円形度が９０［％］以上の球形トナーを用いることにより、不定形トナーを用いるものに比べて、供給トナーの帯電特性が安定しているので現像ポテンシャル制御したときに正確に付着特性が得られ、所望の画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】実施形態１に係るプリンタの概略構成図。
【図２】実施形態１に係る現像装置の概略構成図。
【図３】現像剤の磁性粒子のダイナミック抵抗測定システムの説明図。
【図４】図２とは異なる例の実施形態１に係る現像装置の概略構成図。
【図５】現像装置が備えるトナー搬送部材の搬送基板及び搬送電源回路を感光体とともに示す構成図。
【図６】搬送基板をおもて面側から示す平面図。
【図７】同搬送基板の図６におけるＡ−Ａ’断面を示す縦断面図。
【図８】同搬送基板のそれぞれの搬送電極に印加されるＡ相パルス電圧Ｖａ、Ｂ相パルス電圧Ｖｂ、Ｃ相パルス電圧Ｖｃを示す波形図。
【図９】同搬送基板と、それぞれの搬送電極に印加される電圧の状態とを示す模式図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ同搬送基板上におけるトナーの挙動を説明するための模式図。
【図１１】搬送電源回路である搬送電源を示すブロック図。
【図１２】同搬送基板の搬送領域や回収領域にあるそれぞれの搬送電極に印加される３相の繰り返しパルス電圧を示す波形図。
【図１３】同搬送基板の現像領域にあるそれぞれ搬送電極に印加される３相の繰り返しパルス電圧を示す波形図。
【図１４】図１３とは別のタイミングの繰り返しパルス電圧を示す波形図。
【図１５】現像特性の説明図、（ａ）は、現像ポテンシャルとトナー層による表面電位の変化量が一致する現像の説明図、（ｂ）は、トナーの付着量に上限が設定された現像の説明図。
【図１６】１色目のマゼンタのトナー像を感光体の表面上に現像する工程の説明図。（ａ）は、１色目の帯電時の説明図、（ｂ）は、１色目の潜像形成時の説明図、（ｃ）は、１色面の現像時の説明図。
【図１７】２色目のイエローのトナー像を感光体の表面上に現像する工程の説明図。（ａ）は、２色目の帯電時の説明図、（ｂ）は、２色目の潜像形成時の説明図、（ｃ）は、２色面の現像時の説明図。
【図１８】感光体表面上にトナー層が形成された状態の模式図。
【図１９】トナーの付着量とトナー層電位との関係を示すグラフ。
【図２０】１色目のトナー層が形成された感光体の、感光体表面上とトナー層表面上とに２色目の潜像が形成された状態の模式図。
【図２１】４つの現像領域が「同一Ｇａｐ＋同一現像ポテンシャル」のプリンタと「Ｇａｐ広げ＋現像ポテンシャル増」のプリンタとのトナー付着量を比較するグラフ。
【図２２】通常のトナーを用いた場合と、高着色のトナーを用いた場合とのトナー付着量に対する画像濃度ＩＤの値を示すグラフ。
【図２３】変形例１のプリンタの２色目の現像領域の階調レベルに対するトナーの付着量を示すグラフ。
【図２４】実施形態２に係るプリンタの概略構成図。
【図２５】トナー搬送量またはトナー付着量と供給電位差との関係を示すグラフ、（ａ）は、トナー搬送量と供給電位差との関係を示すグラフ、（ｂ）は、トナー付着量の上限値と供給電位差との関係を示すグラフ。
【図２６】実施形態２の１色目のトナー付着量に対する２色目の露光後電位を示すグラフ。
【図２７】一般的な１色目付着量と必要書込み量の関係の傾向を示すグラフ。
【図２８】横軸を１色目トナー付着量、縦軸を露光後平均電位とした場合のトナー形状による差異を表したグラフ。
【図２９】変形例２の現像装置４が備えるトナー搬送部材４０２の表面基板２１０と搬送電源回路の概略説明図、（ａ）は、表面電極にＡＣ電圧を印加する前の状態の説明図、（ｂ）は、表面電極にＡＣ電圧を印加した状態の説明図。
【図３０】変形例２の現像装置４の概略構成図。
【符号の説明】
【０１１２】
１      感光体
２      帯電装置
３      書込み装置
４      現像装置
６      転写装置
１０    トナー
１１    磁性粒子
１２    現像剤
１００    プリンタ
４０２    トナー搬送部材
【図１】
2008197482.tif 000005
【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】
2008197482.tif 000018
【図１５】
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【図１６】
2008197482.tif 000020
【図１７】
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【図１８】
2008197482.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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