(57)【要約】【課題】  トナーの劣化を抑制することにより、進行波電界によって表面のトナー粒子を搬送するトナー静電搬送手段の搬送性能を維持し、良好な現像を行うことができる現像装置と、これを備えた画像形成装置、及び現像方法を提供する。【解決手段】  トナー供給手段である供給ローラ１５からトナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３へのトナーの供給を画像信号に基づいて、供給電源４０で印加する供給電圧を制御することで、トナーの供給を制御する。【選択図】  図１０
2007041459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを静電気力によって表面に対して相対移動させるための進行波電界を発生させる複数の搬送電極を備え、潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送するトナー静電搬送手段と、該トナー静電搬送手段にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、
該現像位置で、画像信号に基づいて該潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置において、
該トナー供給手段から該トナー静電搬送手段へのトナーの供給を該画像信号に基づいて制御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、
上記トナー供給手段は上記トナー静電搬送手段に対して非接触で配置しており、該トナー供給手段と該トナー静電搬送手段との間に供給バイアス電圧を印加する供給電源と、該供給バイアス電圧を制御する供給バイアス制御手段とを有し、
上記画像信号に基づいて該供給バイアス電圧を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記画像信号に基づいて該トナー供給手段から上記トナー静電搬送手段へのトナーの供給のＯＮまたはＯＦＦを制御することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３の現像装置において、
紙間を含む画像信号が無い時間は、上記トナー静電搬送手段へのトナーの供給をＯＦＦにすることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項３または４の現像装置において、
所定時間以上、画像信号無い場合、上記トナー静電搬送手段へのトナーの供給をＯＦＦに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の現像装置において、
上記画像信号に基づいて該トナー供給手段から上記トナー静電搬送手段へのトナーの供給量を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６の現像装置において、
上記画像信号がベタ濃度よりも低い濃度の場合、該画像信号に基づいて定常供給量よりも少なくすることを特徴する現像装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、
上記トナー静電搬送手段の表面上のトナーを検知するトナー搬送量検知手段を有し、該トナー供給手段によるトナーの供給を該トナー搬送量検知手段の検知結果に基づいて制御することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、
上記トナー供給手段から上記トナー静電搬送手段にトナーを供給する供給領域を分割し、分割した領域毎にトナーの供給を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９の現像装置において、
上記トナー供給手段はトナーを表面に担持し、表面が無端移動することによりトナーを搬送するトナー供給無端移動体であり、該トナー供給無端移動体の幅方向に供給バイアスを印加する領域を分割し、上記供給領域を分割することを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１０の現像装置において、
表面が無端移動するトナー供給無端移動体がローラ形状のトナー供給ローラであることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項９、１０または１１に現像装置において、
上記トナー静電搬送手段の幅方向に上記搬送電極を分割して配置し、上記供給領域を分割することを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項９、１０、１１または１２の現像装置において
上記トナー静電搬送手段の表面上の上記供給領域で分割した領域に対応する領域毎の表面上のトナーを検知する領域毎トナー搬送量検知手段を有し、該トナー供給手段によるトナーの供給を該領域毎トナー搬送量検知手段の検知結果に基づいて、該供給領域の分割した領域毎にトナーの供給を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の現像装置において、
上記トナー供給手段はトナーを含む現像剤を搬送し、上記トナー静電搬送手段にトナーを供給するものであり、該現像剤が磁性キャリアと非磁性のトナーとから成る二成分現像剤であることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の現像装置において、
上記トナー供給手段はトナーを含む現像剤を搬送し、上記トナー静電搬送手段にトナーを供給するものであり、該現像剤がトナーから成る一成分現像剤であることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
少なくとも現像手段を備え、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
該現像手段として請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１７】
潜像担持体上にトナーを付着させて該潜像担持体上の潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の現像装置、または請求項１６のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１７の画像形成装置において、
複数色のトナーを使用し、各色のトナーに対応した上記現像装置、または上記プロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
トナー供給手段からトナー静電搬送手段にトナーを供給し、該トナー静電搬送手段の表面上に存在するトナーを静電気力によって移動させながら潜像担持体との対向位置に搬送し、画像信号に基づいて該潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像方法において、
該トナー静電搬送手段に供給するトナーを該画像信号に基づいて制御することを特徴とする現像方法。
【請求項２０】
請求項１９の現像方法において、
上記トナー供給手段から上記トナー静電搬送手段にトナーを供給する供給領域を分割し、分割した領域毎にトナーの供給を制御することを特徴とする現像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー静電搬送手段の表面上のトナーを静電気力によって移動させて搬送し、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び現像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、潜像担持体にトナー搬送手段を直接接触させないで、現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体上に供給して現像をおこなう構成の現像装置が知られている。その一例として、トナーを静電気力によって表面に対して相対移動させるための進行波電界を発生させる静電搬送部材を備えたトナー搬送装置によってトナーを潜像担持体上に供給するという従来技術がある。このトナー搬送装置は潜像担持体に対向して配置され、その表面には複数の搬送電極が所定のピッチで配置されている。搬送方向に連続して配置されたｎ個の搬送電極（ｎは３以上の任意の整数）に対して、それぞれ位相が異なるｎ相の交流電圧が印加され、帯電したトナーを搬送する進行波電界を発生させる。トナーはこの進行波電界によって、潜像担持体との対向部まで搬送され、潜像担持体上の潜像を現像する。
【０００３】
静電搬送部材を備えたトナー搬送装置を有する現像装置としては、特許文献１、特許文献２及び特許文献３などに記載されているものがある。
特許文献１では、基底部材及び直線電極配列からなる静電搬送部材と交流多相電源とからトナー搬送装置を構成し、進行静電界パターンによって帯電したトナーを潜像担持体表面へ供給している。また、静電搬送部材にトナーを供給するトナー供給装置は回転可能なブラシを備えており、トナー供給源から静電搬送部材へトナーを供給している。
また、特許文献２では、現像剤担持体と静電搬送部材とを備え、現像剤を搬送するものであり、その現像剤担持体に供給する現像剤を予備荷電手段によって予め荷電している。予備荷電手段としては、予備荷電ローラと現像剤担持体との間で現像剤を摺擦し、荷電するものである。現像剤担持体としてマグネットローラが内装されたスリーブローラを用いており、現像剤をスリーブローラの表面に保持し、磁気ブラシの状態で静電搬送部材にトナーを供給している。
【０００４】
特許文献１、特許文献２ともに、トナー搬送装置にトナーを供給するトナー供給手段として磁気ブラシローラを用いている。磁気ブラシローラをトナー搬送装置の静電搬送部材と対向させ、磁気ブラシローラからトナーを供給し、供給されたトナーは静電搬送部材によって潜像担持体と対向する位置まで搬送される。
また、特許文献１及び特許文献２には、磁気ブラシローラから静電搬送部材へのトナーの供給の制御については記載されていない。静電搬送部材へのトナー供給量を制御しない場合、潜像担持体上の画像がベタ画像であっても、画像濃度が低い画像や白紙画像であっても静電搬送部材に供給されるトナー量は同じである。
【０００５】
一方、特許文献３には、供給ローラから静電搬送部材にトナーを供給し、静電搬送部材上のトナーにより潜像担持体上の潜像を現像する現像装置で、進行波電界を形成するための多相交流の周波数、または電圧を変化させて現像位置に搬送するトナー量を制御することが記載されている。この特許文献３では現像された感光体上の検知領域のトナー量を検出し、その検出結果に基づいて多相交流の周波数、または電圧を変化させるものであって、ベタ画像を現像するために必要なトナー量を常に供給するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２５７４６１号公報
【特許文献２】特開平３−２１９６７号公報
【特許文献３】特開２００４−１７０７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３のように、静電搬送部材にベタ現像を現像するために必要なトナー量を常時供給すると、多くのトナーが静電搬送部材に供給されたにも関わらず、現像に寄与することなく現像領域よりも搬送方向下流側に搬送される。具体的には、上述の画像濃度が低い画像の潜像に対向したトナーのほとんどや、白紙画像の潜像に対向したトナーの全ては現像に寄与することなく、現像領域よりも搬送方向下流側に搬送される。
現像に寄与せず、現像領域よりも搬送方向下流側に搬送されたトナーは、トナーを帯電させる攪拌領域に回収され、循環することになる。よって、静電搬送部材に必要量以上のトナーを供給すると、不必要な攪拌を繰り返すことになる為、トナーの劣化が無駄に進むことになる。
【０００８】
上述のような静電搬送力を用いてトナーを搬送するトナー搬送装置を用いた現像装置で、外添剤の離脱、埋没が進み、使用するトナーが劣化した状態となると、トナーの帯電量が低下することで進行波電界によって静電搬送部材の表面上のトナーに作用する反発力または吸引力が小さくなり、トナーに作用する静電的な搬送力が小さくなる。また、静電搬送部材表面に対して物理的にトナーの引っかかりが発生し、トナーの静電搬送部材の表面に対する非静電的な付着力が大きくなる。トナーに作用する搬送力の低減や、トナーの静電搬送部材に対する非静電的な付着力の増大により、静電搬送部材の表面にトナーが付着、堆積し、トナー搬送装置の搬送品質の低下となって問題である。さらに、トナーが劣化すると、トナーの帯電特性にバラツキが生じ、トナー送りのムラに起因する画質の劣化につながる。
【０００９】
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、トナーの劣化を抑制し、トナーに作用する搬送力の低減や、トナーの静電搬送部材に対する非静電的な付着力の増大を抑制することにより、進行波電界によって表面のトナー粒子を搬送するトナー静電搬送手段の搬送性能を維持し、良好な現像を行うことができる現像装置と、これを備えた画像形成装置、及び現像方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーを静電気力によって表面に対して相対移動させるための進行波電界を発生させる複数の搬送電極を備え、潜像担持体との対向位置である現像位置に搬送するトナー静電搬送手段と、該トナー静電搬送手段にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、該現像位置で、画像信号に基づいて該潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置において、該トナー供給手段から該トナー静電搬送手段へのトナーの供給を該画像信号に基づいて制御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、上記トナー供給手段は上記トナー静電搬送手段に対して非接触で配置しており、該トナー供給手段と該トナー静電搬送手段との間に供給バイアス電圧を印加する供給電源と、該供給バイアス電圧を制御する供給バイアス制御手段とを有し、上記画像信号に基づいて該供給バイアス電圧を制御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の現像装置において、上記画像信号に基づいて該トナー供給手段から上記トナー静電搬送手段へのトナーの供給のＯＮまたはＯＦＦを制御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３の現像装置において、紙間を含む画像信号が無い時間は、上記トナー静電搬送手段へのトナーの供給をＯＦＦに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３または４の現像装置において、所定時間以上、画像信号無い場合、上記トナー静電搬送手段へのトナーの供給をＯＦＦに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の現像装置において、上記画像信号に基づいて該トナー供給手段から上記トナー静電搬送手段へのトナーの供給量を制御する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の現像装置において、上記画像信号がベタ濃度よりも低い濃度の場合、該画像信号に基づいて定常供給量よりも少なくすることを特徴する現像装置。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の現像装置において、上記トナー静電搬送手段の表面上のトナーを検知するトナー搬送量検知手段を有し、該トナー供給手段によるトナーの供給を該トナー搬送量検知手段の検知結果に基づいて制御することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の現像装置において、上記トナー供給手段から上記トナー静電搬送手段にトナーを供給する供給領域を分割し、分割した領域毎にトナーの供給を制御することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の現像装置において、上記トナー供給手段はトナーを表面に担持し、表面が無端移動することによりトナーを搬送するトナー供給無端移動体であり、該トナー供給無端移動体の幅方向に供給バイアスを印加する領域を分割し、上記供給領域を分割することを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の現像装置において、表面が無端移動するトナー供給無端移動体がローラ形状のトナー供給ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項９、１０または１１に現像装置において、上記トナー静電搬送手段の幅方向に上記搬送電極を分割して配置し、上記供給領域を分割することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項９、１０、１１または１２の現像装置において上記トナー静電搬送手段の表面上の上記供給領域で分割した領域に対応する領域毎の表面上のトナーを検知する領域毎トナー搬送量検知手段を有し、該トナー供給手段によるトナーの供給を該領域毎トナー搬送量検知手段の検知結果に基づいて、該供給領域の分割した領域毎にトナーの供給を制御することを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の現像装置において、上記トナー供給手段はトナーを含む現像剤を搬送し、上記トナー静電搬送手段にトナーを供給するものであり、該現像剤が磁性キャリアと非磁性のトナーとから成る二成分現像剤であることを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３の現像装置において、上記トナー供給手段はトナーを含む現像剤を搬送し、上記トナー静電搬送手段にトナーを供給するものであり、該現像剤がトナーから成る一成分現像剤であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、少なくとも現像手段を備え、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、該現像手段として請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の現像装置を備えることを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、潜像担持体上にトナーを付着させて該潜像担持体上の潜像を現像して画像を形成する画像形成装置において、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の現像装置、または請求項１６のプロセスカートリッジを備えることを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１７の画像形成装置において、複数色のトナーを使用し、各色のトナーに対応した上記現像装置、または上記プロセスカートリッジを備えることを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、トナー供給手段からトナー静電搬送手段にトナーを供給し、該トナー静電搬送手段の表面上に存在するトナーを静電気力によって移動させながら潜像担持体との対向位置に搬送し、画像信号に基づいて該潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像方法において、該トナー静電搬送手段に供給するトナーを該画像信号に基づいて制御することを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１９の現像方法において、上記トナー供給手段から上記トナー静電搬送手段にトナーを供給する供給領域を分割し、分割した領域毎にトナーの供給を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
上記請求項１乃至２０の発明においては、トナー供給手段からトナー静電搬送手段へのトナーの供給を画像信号に基づいて制御するため、トナー静電搬送手段に必要量以上のトナーが供給されることを抑制でき、現像に寄与しないトナーの供給を少なくすることができる。これにより、トナーの不必要な攪拌を防止し、トナーの劣化が無駄に進むことを防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至２０の発明によれば、トナーの劣化が無駄に進むことを防止することにより、トナーの劣化を抑制し、トナー静電搬送手段の搬送性能を維持し、良好な現像を行う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】
【００１３】
［実施形態１］
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるレーザプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態１について説明する。
図１は実施形態１に係るプリンタ１００の概略構成図である。
プリンタ１００では、像担持体としての感光体１１Ｋ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、帯電手段、現像手段としての現像装置及び像担持体のクリーニング手段を備えた作像手段である作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙを備えている。作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙは記録体搬送部材である転写材搬送ベルト２の張架面の側方に垂直に並んで配置されている。これら作像ユニットの番号に付したＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙという添え字は扱うトナーの色と対応させているもので、Ｋはブラック、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｙはイエローを意味している。プリンタ１００内の各部材にも同様の添字を付している。以下、特に扱うトナーの色を区別しないときには単に「作像ユニット１」という。また、他の部材についても同様である。
さらに、作像ユニット１はプロセスカートリッジとしてプリンタ１００本体に対して着脱可能な構成となっている。
作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの図中左側には光書込み装置４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙを備えており、作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙに転写材搬送ベルト２を挟んで対抗する転写ローラ９Ｋ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙを備えている。さらに、転写材搬送ベルト２の下方には記録体である転写材Ｐを収容する給紙装置５を備えており、転写材搬送ベルト２の上方には定着装置３を備えている。
【００１４】
ここで光書込み装置４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙは画像情報に従って作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの帯電後の感光体１１Ｋ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ表面に潜像を書き込むためのものであり、ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用することができる。
【００１５】
転写材搬送ベルト２は、搬送ローラ２１、従動ローラ２２及びテンションローラ２３、２４の間に架け渡され、搬送ローラ２１の回転により矢印Ａ方向に無端移動する。そして、搬送ローラ２１と対向して転写材Ｐを転写材搬送ベルト２上に吸着させるための吸着ローラ２５を配置し、また、転写材搬送ベルト２の上方の定着装置３側には転写材搬送ベルト２にトナー像を形成したときのパターンを検出するＰセンサ２６を配置している。
【００１６】
転写材搬送ベルト２を介して感光体１１Ｋ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙと対向する転写ローラ９Ｋ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙは、少なくとも芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有している。導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０６〜１０１０［Ω・ｃｍ］の中抵抗に調整した弾性体である。
【００１７】
定着装置３は、加熱ローラ３ａ及びこれに対向して加圧ローラ３ｂを備えている。
【００１８】
プリンタ１００の通常の画像形成動作においては、給紙装置５から供給される記録用紙等の転写材Ｐは吸着ローラ２５に所定の電圧が印加される事で転写部材である転写材搬送ベルト２に吸着させられる。転写材Ｐは転写材搬送ベルト２に担持された状態で転写材搬送ベルト２とともに移動し、移動中に作像手段である作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙから順次各色のトナー像が転写され、転写材Ｐ上にカラーのトナー像が形成される。転写材Ｐが転写材搬送ベルト２を通過して定着装置３に到達すると、転写材Ｐ上のトナー像は加熱ローラ３ａおよび加圧ローラ３ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材Ｐ上に定着され、転写材Ｐ上に可視像が形成される。その後、カラー画像が形成された転写材Ｐはプリンタ１００本体の上部の排紙部７に排出される。
【００１９】
また、各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行なうモードにおいては、作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙから転写材搬送ベルト２上に直接所定パターンのトナー像が形成され、Ｐセンサ２６によってかかるトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書込タイミングや現像バイアスの変更などが行なわれ、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整させられる。転写材搬送ベルト２上のトナーパターンは吸着ローラ２５に印加されたバイアスによって帯電極性を整えられた後、転写ローラ９Ｋ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙに印加された電圧によって作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙに回収される。
【００２０】
次に、作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙについて説明する。図２は、４つの作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙのうちの一つを示す概略構成図である。４つの作像ユニット１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙはそれぞれ扱うトナーの色が異なる点の他がほぼ同様の構成になっているので、同図では「１」に付すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。作像ユニット１は像担持体としての感光体１１、帯電手段としての接触帯電部材である帯電ローラ１２、現像装置１０及びクリーニング手段としてのクリーニング装置１４を備えている。
【００２１】
図２において、感光体１１は負帯電の有機感光体であり、図示を省略した回転駆動機構によって矢印Ｂ方向すなわち反時計回り方向に回転されるようにして備えられている。
クリーニング装置１４は感光体１１の回転方向に対してカウンタ方向に当接するクリーニングブレード１４ａと、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部１４ｂとを有する。
帯電ローラ１２は、芯金１２ａ上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層１２ｂをローラ状に形成した可撓性のローラである。帯電ローラ１２において芯金上に形成される中抵抗層の材質としては、上記に限定するものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
【００２２】
現像装置１０は、粉体であるトナー粒子を搬送、現像、回収する電界を発生するための複数の電極を有するローラ状のトナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３を備えている。静電搬送ローラ１３は、画像形成時には、感光体１１に対して５０〜１０００［μｍ］、好ましくは１５０〜４００［μｍ］の間隙をあけて非接触に対向している。
【００２３】
次に、静電搬送ローラ１３について説明する。
図３は、静電搬送ローラ１３の感光体１１との対向部周辺の模式図である。静電搬送ローラ１３は、支持基板１０１上に複数の電極１０２が所定の間隔Ｒで配置されている。プリンタ１００では３相の駆動電圧が印加されており、電極１０２は印加される駆動電圧の位相の違いによって、第一電極１０２ａ、第二電極１０２ｂ及び第三電極１０２ｃと区別することができる。なお、第一電極１０２ａ、第二電極１０２ｂ及び第三電極１０２ｃを特に区別する必要なく説明するときには、電極１０２と記載する。また、静電搬送ローラ１３は、電極１０２の上に静電搬送面１０３ａを形成する絶縁性の搬送面形成部材となり、電極１０２の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１０３を積層したものである。
【００２４】
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。
【００２５】
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。これら複数の電極１０２の粉体進行方向における幅Ｌは移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極１０２の粉体進行方向の間隔Ｒ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。
【００２６】
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。
【００２７】
図３において各電極１０２から図中下方向にのびる線は各電極１０２に電圧を印加するための導電線を模式的にあらわしており、各線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。静電搬送部材では各電極１０２に対しては、本体側の電源から複数相（ｎ相）の異なる駆動電圧が印加される。プリンタ１００では３相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝３）について説明するが、本発明はトナー粒子が搬送される限りにおいてｎ＞２を満たす任意の自然数ｎについて適用可能である。
【００２８】
プリンタ１００では、各電極１０２は現像装置側の第一接点Ｓ１１、第二接点Ｓ１２、第二接点Ｓ１３，第一現像接点Ｓ２１、第二現像接点Ｓ２２、または第三現像接点Ｓ２３のいずれかに接続されている。各接点は現像装置１０がプリンタ１００本体に装着された状態においては、それぞれ駆動波形Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を与える本体側の電源１０４と接続される。
静電搬送ローラ１３は、トナー粒子を感光体１１の近傍まで移送し、また現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収する搬送領域と、感光体１１の潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を形成するための現像領域とに分けられる。現像領域は感光体１１に近接した領域のみに存在し、搬送領域は静電搬送ローラ１３の周上、現像領域以外の全域に存在する。また、現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナー粒子を回収するための回収領域の電極１０２には接点Ｓ１１、Ｓ１２及びＳ１３のいずれかに接続されており、搬送領域に含まれる。
以下、トナー粒子が位相電界によって移動可能な領域を「静電搬送面」と記す。プリンタ１００の場合、静電搬送ローラ１３の表面の全面が静電搬送面である。
搬送領域では各電極１０２について、第一電極１０２ａには第一駆動波形Ｖ１１、第二電極１０２ｂには第二駆動波形Ｖ１２、第三電極１０２ｃには第三駆動波形Ｖ１３が印加される。また、現像領域では各電極１０２について、第一現像電極２０２ａには第一現像駆動波形Ｖ２１、第二現像電極２０２ｂには第二現像駆動波形Ｖ２２、第三現像電極２０２ｃには第三現像駆動波形Ｖ２３が印加される。
【００２９】
次に、静電搬送ローラ１３におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。
静電搬送ローラ１３の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって進行波電界（進行波電界）が発生し、静電搬送ローラ１３上の帯電したトナー粒子は反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向に移動する。
【００３０】
図４は、静電搬送ローラ１３の複数の電極１０２に対してグランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化する、Ａ相、Ｂ相及びＣ相からなる３相のパルス状駆動波形を、タイミングをずらして印加した駆動波形の説明図である。また、図５は図４に示す駆動波形を印加した際の、連続する３つのタイミング（ａ）〜（ｂ）のときの複数の電極１０２に印加される極性の変化の説明する模式図である。
【００３１】
図５に示すように、静電搬送ローラ１３上に負帯電トナー粒子Ｔがあり、あるタイミング（ａ）の状態では、静電搬送ローラ１３の連続した複数の電極１０２にそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、負帯電トナー粒子Ｔは「＋」が印加された第一電極１０２ａ上に位置する。
次のタイミング（ｂ）では、複数の電極１０２にはそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加される。具体的には第一電極１０２ａに印加される極性は「Ｇ」となり、第二電極１０２ｂに「＋」が印加される。負帯電トナー粒子Ｔには「Ｇ」の第一電極１０２ａとの間の反発力と、「＋」の第二電極１０２ｂとの間の吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電トナー粒子Ｔは「＋」の第二電極１０２ｂ側に移動する。
さらに、次のタイミング（ｃ）では、複数の電極１０２にはそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加される。負帯電トナー粒子Ｔにはタイミング（ｂ）と同様に、「Ｇ」の第二電極１０２ｂとの間の反発力と「＋」の第三電極１０２ｃと野間の吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電トナー粒子Ｔは更に「＋」の第三電極１０２ｃ側に移動する。
【００３２】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、静電搬送ローラ１３上には進行波電界が発生し、負帯電トナーはこの進行波電界の進行方向に移動する。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。
【００３３】
図６は、静電搬送ローラ１３の搬送領域の電極１０２に印加されるＡ相駆動パルス電圧、Ｂ相駆動パルス電圧及びＣ相駆動パルス電圧の波形を示す波形図である。
ここでプリンタ１００では、静電搬送ローラ１３の搬送領域では、各電極１０２に対して図６に示すように各相の０〜−１００［Ｖ］パルスの印加時間ｔａを繰り返し周期ｔｆの１／３である約３３［％］に設定した（これを「搬送電圧パターン」という）３相の駆動波形（駆動パルス）Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３を印加する。この駆動波形は搬送領域においてトナー粒子を高速搬送させるのに適した波形である。
【００３４】
また、図７は、静電搬送ローラ１３の現像領域の電極１０２に印加されるＡ相駆動パルス電圧、Ｂ相駆動パルス電圧及びＣ相駆動パルス電圧の波形を示す波形図である。
現像領域では、各電極１０２に対して、図７に示すように各相の０〜−１００［Ｖ］パルス又は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「現像電圧パターン」という）。このような３相の駆動パルスの第一現像駆動波形Ｖ２１、第二現像駆動波形Ｖ２２、第三現像駆動波形Ｖ２３を印加する。現像領域ではトナー粒子を積極的に像担持体に向かって打ち上げることが好ましく、図７の駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適している。
【００３５】
なお、現像電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、０［Ｖ］電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもある。一方、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。
したがって、搬送領域において各電極１０２に印加する駆動波形パターンは前述した図６に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域の各電極１０２に印加する駆動波形パターンも前述した図７に示す現像電圧パターンに限られるものではない。
【００３６】
ここまで複数相の駆動波形として３相の場合について説明したが、これをｎ相に一般化すると、次のようになる。各電極に対してｎ相（ｎは３以上の整数）のパルス状電圧（駆動波形）を印加して進行波電界を発生させる場合、１相あたりの電圧印加時間が｛繰り返し周期時間×（ｎ−１）／ｎ｝未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、現像の効率を上げることができる。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの２／３である約６７［％］未満に設定し、４相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の３／４である７５［％］未満に設定することが好ましい。
【００３７】
他方、電圧印加デューティは｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上に設定することが好ましい。例えば、３相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間ｔａを繰り返し周期時間ｔｆの１／３である約３３［％］以上に設定することが好ましい。
【００３８】
すなわち、注目電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い場合は、｛繰り返し周期時間／ｎ｝以上で｛繰り返し周期時間×(ｎ−１)／ｎ｝未満の範囲内に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られやすくなる。
【００３９】
なお上述の静電搬送部材である静電搬送ローラ１３の説明はベストモードと考えられるものを説明したのであるが、所望の搬送／現像性能が得られるのであれば、これに限るものではない。現像領域と搬送領域とで電極１０２間の間隔を異ならせて電界の方向を調整しても良いし、あるいは現像領域と搬送領域で電極の間隔および駆動波形を同一としても良い。
【００４０】
また、図２を用いて現像装置１０の他の部材について説明する。現像装置１０は、静電搬送ローラ１３へトナー粒子を供給するための供給ローラ１５が配置されており、供給ローラ１５と静電搬送ローラ１３との対向部分では磁気ブラシが形成されている。供給ローラ１５の表面は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる非磁性のスリーブ１５ｓとなっている。そして、スリーブ１５ｓは不図示の回転駆動機構によって図中矢印Ｃ方向の時計回り方向に回転されるようになっている。
【００４１】
現像剤の搬送方向における現像剤を静電搬送ローラ１３に供給する供給領域の上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さ、即ち、スリーブ上の現像剤量を規制するドクタブレード１６が設置されている。このドクタブレード１６とスリーブ１５ｓとの間隔であるドクタギャップは０．４［ｍｍ］に設定されている。更に供給ローラ１５の静電搬送ローラ１３とは反対側領域には、現像ケーシング１０ａに覆われた現像剤収容部１８内の現像剤を攪拌しながら供給ローラ１５へ汲み上げるための２つの攪拌スクリュ１７が設置されている。
【００４２】
図８は供給ローラ１５の概略断面図である。
図８に示すように供給ローラ１５内には、スリーブの周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラ１５ｒが固定状態で備えられている。この磁石ローラ１５ｒから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤のキャリアがスリーブ上にチェーン状に穂立ちを起こし、このチェーン状に穂立ちを生じたキャリアに帯電トナーが付着されて、不図示の磁気ブラシが構成される。磁気ブラシはスリーブの回転によってスリーブと同方向に移送されることとなる。磁石ローラ１５ｒは、複数の磁極（磁石）を備えている。具体的には、供給領域部分に現像剤の穂立ちを生じる現像主磁極Ｐ１、スリーブ上に現像剤を汲み上げるための汲み上げ磁極Ｐ４及びＰ５を備えている。さらに、汲み上げられた現像剤を供給領域まで搬送する供給搬送磁極Ｐ６、供給後の領域で現像剤を搬送する回収搬送磁極Ｐ２、供給領域を通過後の現像剤を現像剤収容部１８内に戻す剤離れ磁極Ｐ３を備えている。なおプリンタ１００では磁石ローラ１５ｒを６極の磁石によって構成しているが、８極や１２極で構成してもよい。図８に示す供給ローラ１５表面に描かれた曲線は法線磁力パターンの概略を示すものであり、「Ｎ」、「Ｓ」の記号は各磁極の供給ローラ１５表面側の極性がそれぞれＮ極、Ｓ極であることを示す。
【００４３】
現像装置１０の現像剤収容部１８には不図示のトナー粒子および磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。本発明を実施する上では、特にキャリア粒子およびトナー粒子を用いた二成分現像剤に限定する必要はないが、以下、プリンタ１００における態様を説明する。
【００４４】
プリンタ１００で用いるトナー粒子は、バインダー樹脂としてスチレン系またはアクリル系の重合性単量体を重合開始剤と共に水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、あるいはポリエステル系樹脂を水中に分散させ重付加反応により高分子化させたものを用いることができる。そして、これに着色剤、帯電制御剤などを加えて造粒することにより得られた、重量平均粒径約５［μｍ］の非磁性トナー粒子である。
【００４５】
またプリンタ１００で用いる磁性キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０［ｅｍｕ／ｃｍ３］以上、２００［ｅｍｕ／ｃｍ３］以下の範囲にあるキャリアが望ましい。磁化量が２００［ｅｍｕ／ｃｍ３］以下、好ましくは１４０［ｅｍｕ／ｃｍ３］以下の低磁化であれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が小さくなり、形成される磁気ブラシの穂が緻密に且つ短くなる。この結果、静電搬送ローラ１３に対して均一なトナー粒子の供給が達成できる。
一方、磁性キャリアの磁化量が３０［ｅｍｕ／ｃｍ３］未満の場合には現像剤の搬送性能が劣る。このため磁性キャリアの磁化量は３０［ｅｍｕ／ｃｍ３］以上、好ましくは８０［ｅｍｕ／ｃｍ３］以上である事が好ましい。
プリンタ１００では磁性キャリアとして、少なくともバインダー樹脂と、磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とからなる重合法により生成された磁性体が分散されている樹脂磁性キャリアを用いる。具体的には、磁性金属酸化物としてはマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を用い、金属酸化物を分散させて結着させるバインダー樹脂としては、スチレン、アクリル酸エチルなどのビニル系モノマーを重合して得られる樹脂を用いる。磁性体がバインダー樹脂中に分散されているキャリアをそのまま用いてもよいが、これをキャリアコアとして用い、絶縁性樹脂をコート剤とし、キャリアコア表面に被覆してコート磁性キャリアとして用いるとよい。磁化量は、キャリアの磁気特性を理研電子（株）製の振動磁場型磁気特性自動記録装置にて、１キロエルステッドの外部磁場中に、円筒状の容器内にパッキングした磁性キャリアを置き、その際に測定して得た磁化の強さにキャリアの真比重を掛けることで算出できる。
【００４６】
次に、作像プロセスの動作を説明する。
プリンタ１００は、複写機およびプリンタとして機能する事ができる画像形成装置である。複写機として機能する際には不図示のスキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する際には不図示のコンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
【００４７】
画像形成に先駆けて、感光体１１は表面の移動速度が所定の測度となるように図２の矢印Ｂ方向すなわち反時計回り方向に回転を始める。また帯電ローラ１２は感光体１１に対してつれまわり回転する。このとき帯電ローラ１２の芯金には不図示の帯電バイアス印加電源から−１００［Ｖ］の直流電圧および振幅１２００［Ｖ］周波数２ｋＨｚの交流電圧が印加され、これにより感光体１１の表面が約−１００［Ｖ］に帯電させられる。
【００４８】
帯電させられ感光体１１に対して光書込み装置４（４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ）によって書込みデータに応じた露光を行われる。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させる事で光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。
【００４９】
光書込み装置４によって感光体１１上に形成された静電潜像は現像装置１０によって現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として感光体１１上に可視化される。進行波電界による現像ではトナー粒子が静電搬送ローラ１３表面を跳びはねながら移動し、感光体１１に近接した際に画像部に吸着するように付着して現像が行なわれる。プリンタ１００では静電搬送ローラ１３に−５０［Ｖ］、供給ローラ１５に−２５０［Ｖ］の電圧が印加されることにより、供給ローラ１５から静電搬送ローラ１３、静電搬送ローラ１３から感光体１１上の画像部へとトナー粒子を導く電界が形成される。
【００５０】
感光体１１上に形成させられたトナー像が転写ローラ９と感光体１１との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて給紙装置５から転写材Ｐが搬送され、感光体１１上のトナー像は転写ローラ９に印加された電圧により転写材Ｐへと転写される。転写されたトナー像は定着装置３によって転写材Ｐに定着され画像が出力される。
【００５１】
一方、転写されずに感光体１１上に残留したトナー（転写残トナー）はクリーニング装置１４によって清掃され、清掃後の感光体１１表面は次回の画像形成のために使用される。
【００５２】
図９はトナー回収手段について説明するための現像装置１０と感光体１１との概略構成図である。
供給ローラ１５により供給されたトナーは搬送電界により静電搬送ローラ１３の表面を図中矢印Ｄ方向に移動する。
静電搬送面を備えた静電搬送手段である円筒状の静電搬送ローラ１３の現像領域からトナー供給領域までの範囲にトナー回収手段の回収部材としての導電性板２００を静電搬送面１０３ａに対して非接触に設置している。また、導電性板２００には回収電源３０により、回収電圧としてトナー粒子とは逆極性にバイアス電圧が印加されている。プリンタ１００で用いるトナーは通常「−」の極性であるので、回収電源３０により導電性板２００に印加される回収電圧は「＋」の極性となっている。
なお、静電搬送ローラ１３の搬送電界が生じる搬送電極部分はトナー供給領域からトナー回収手段のある回収領域までである。
【００５３】
現像領域で現像に寄与しなかったトナー粒子は、静電搬送ローラ１３の現像領域を通過してバイアス電圧を印加した導電性板２００に静電的に吸着され静電搬送ローラ１３と分離される。導電性板２００に印加するバイアス電圧は静電搬送ローラ１３上のトナー粒子とは逆極性のバイアス電圧である。導電性板２００は０［Ｖ］から＋１００［Ｖ］の範囲でバイアス電圧を印加している。
また、導電性板２００は静電搬送ローラ１３に対してわずかに離間させて設置されている。導電性板２００と静電搬送ローラ１３の間隙は、５０〜１０００［μｍ］、好ましくは１５０〜４００［μｍ］の範囲でトナー粒子が進行波電界によって移動する際にホッピングする高さより小さい方が望ましい。現像装置１０の場合おおよそ４００［μｍ］程度離して設置している。
【００５４】
導電性板２００に吸着したトナー粒子は、静電搬送ローラ１３でトナー搬送を行わないタイミングで、吸着時のバイアス電圧と逆極性の電圧を印加することで導電性板２００から静電的に反発させるかことで、除去することができる。また、導電性板２００をアースすることにより電荷の除去を行って導電性板２００から重力により落下させ現像装置１０内に回収することができる。また、導電性板２００はトナー粒子が落下しやすいように垂直方向に角度をつけて傾斜して取り付けてもよい。この際に導電性板２００からトナー粒子を分離落下させやすくするために、圧電素子等を用いた振動子２０１により超音波振動や高周波振動等で導電性板２００に振動を加える方法も考えられる。
このようにして、導電性板２００から落下して回収されたトナー粒子は、再び供給ローラ１５の現像剤に捕獲され供給部に運ばれる。
【００５５】
複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置として、電子写真プロセスを用いて、潜像担持体に潜像を形成し、この潜像に粉体である現像剤（以下「トナー」ともいう。）を付着させて現像してトナー像として可視像化し、このトナー像を記録媒体に転写し、或いは中間転写部材に一旦転写した後記録媒体に転写することで画像を形成するものがある。
このような画像形成装置において、潜像を現像する現像装置としては、従来から、現像装置内で攪拌されたトナーを現像剤担持体である現像ローラ表面に担持し、現像ローラを回転させることによって潜像担持体の表面に対向する位置まで搬送し、潜像担持体の潜像を現像し、現像終了後、潜像担持体に転写しなかったトナーは現像ローラの回転により現像装置内に回収し、新たにトナーを攪拌・帯電して再び現像ローラに担持して搬送するようにしたものが知られている。
【００５６】
また、画像形成装置としては、特開平９−１９７７８１号公報（＝特許第３３７６１９９号）、特開平９−３２９９４７号公報に記載されているものがある。これは、潜像担持体と現像ローラとの間にＤＣとＡＣの重畳電圧を印加して、非接触で現像ローラから潜像担持体にトナーを転移させる所謂ジャンピング現像と称する方式で現像するものである。
【００５７】
さらに、画像形成装置としては、特公平５−３１１４６号公報、特公平５−３１１４７号公報に記載されているように、静電搬送基板を用いて、トナーを潜像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、潜像担持体との間で生じる吸引力で搬送面からトナーを分離して潜像担持体表面に付着させるようにしたものもある。
【００５８】
特開平９−１９７７８１号公報（＝特許第３３７６１９９号）、特開平９−３２９９４７号公報のように、現像ローラを用いてトナーを潜像担持体に与える現像装置を備えた画像形成装置にあっては、現像ローラと現像装置側板との間にトナーが侵入することがある。これにより、トナーが擦れてトナー固着等が発生し、画像に悪影響を及ぼしたり、現像装置周りのシール材が経時劣化することで、現像装置内にて現像剤もしくはトナーを攪拌・帯電させることにより、トナーが飛散し、画像の地汚れなどを生じたりすることがある。
【００５９】
また、摩擦帯電やコロナ放電帯電によってトナーを帯電させた場合、飽和帯電したトナーと不飽和帯電のトナーとが混在し、大きな帯電分布を有することになる。このようなトナーを強制的に磁気ブラシや転写ローラなどを用いて現像ローラに転写すると、現像ローラの現像速度（線速１００［ｃｍ／ｓｅｃ］程度）の速さでは、一旦現像ローラに担持させた現像剤のうちの電荷が小さなトナーは離脱して、トナーが飛散したり、形成画像の地汚れが生じたりし易くなる。
【００６０】
さらに、所謂ジャンピング現像を行う現像装置にあっては、高電圧による帯電トナーの授受を行わなければならないため、高電圧電源が必要になり、装置の大型化、コストの増加を招くという課題がある。
また、粉体を用いる画像形成装置における現在の課題は、画質とコストと環境をいかにして満足するかということである。画質について言えば、カラー画像を形成する場合に、直径わずか約３０［μｍ］の１２００［ｄｐｉ］の孤立１ドットをいかに現像するか、それも好ましくは地汚れなしに現像するかということである。また、コストについて言えば、パーソナルのレーザプリンタを考えた場合、現像器や現像剤の単体コストのみならず、メンテナンス及び最終処分費用まで含めたトータルのコストを下げることが重要になる。さらに、環境について言えば、特に、微小粉末であるトナーが装置内や装置外に飛散することを防止することが重要になる。
【００６１】
上述のような問題に対して、静電搬送ローラ１３のような静電搬送部材を用いた現像が有用である。これは、ＥＨ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆ Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を用いて、低電圧駆動で高い現像効率が得られ、しかも粉体の飛散を防止できる。
【００６２】
ここで、ＥＨ現象とは、粉体が進行波電界のエネルギーを与えられ、そのエネルギーが機械的なエネルギーに変換されて、粉体自身が動的に変動する現象をいう。このＥＨ現象は、静電気力による粉体の水平方向の移動（搬送）と垂直方向の移動（ホッピング）を含む現象であり、静電搬送部材の表面を、進行波電界によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる現象であり、このＥＨ現象を用いた現像方式をＥＨ現像という。
【００６３】
次に、トナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３上へのトナーの供給の制御について説明する。
図１０は、静電搬送ローラ１３と供給ローラ１５とに印加する電圧制御する制御機構の概略説明図である。図１０の現像装置１０では現像剤収容部１８は２室に分けられており、現像装置１０内の両端部（図中手前側端部と図中奥側端部）の現像剤通路（図示せず）によってつながっている。現像剤収容部１８には二成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌スクリュ１７によって攪拌されながら現像剤収容部１８内を搬送されている。
現像装置１０にはトナー補給口６が配置されており、トナーはトナー収容部（図示せず）からトナー補給口６を通って、現像剤収容部１８に補給される。現像剤収容部１８には現像剤の透磁率を検知するトナー濃度センサ（図示せず）が設置されており、現像剤の濃度を検知している。現像剤収容部１８のトナー濃度が減少すると、トナー補給口６から現像剤収容部１８にトナーが補給される。
【００６４】
図中左側の攪拌スクリュ１７と対向する位置には、トナー供給手段としての供給ローラ１５が配置されている。図８を用いて説明したように供給ローラ１５の内部には固定された磁石が配置されおり、供給ローラ１５の回転と磁力によって、現像剤収容部１８内の現像剤は供給ローラ１５の表面に汲み上げられる。現像剤の汲み上げ位置より供給ローラ１５の回転方向下流側には供給ローラ１５と対向する位置に現像剤層規制部材部材であるドクタブレード１６が設けられている。汲み上げ位置で汲み上げたれた現像剤はドクタブレード１６によって一定量の現像剤層厚に規制される。ドクタブレード１６を通った現像剤は供給ローラ１５の回転にともなって、静電搬送ローラ１３と対向する位置まで搬送される。
【００６５】
ここで、供給ローラ１５には第一電圧印加手段である供給電源４０によって供給バイアスが印加され、この供給バイアスの値を制御することにより供給ローラ１５から静電搬送ローラ１３へのトナー供給を制御する。静電搬送ローラ１３には、第二電圧印加手段としての搬送電源５０によって搬送電極に搬送パルス電圧が印加される。
【００６６】
静電搬送ローラ１３と供給ローラ１５とが対向する位置においては、供給電源４０と搬送電源５０とによって静電搬送ローラ１３と供給ローラ１５との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーは供給ローラ１５上の磁気ブラシを形成するキャリアから解離し、静電搬送ローラ１３表面に移動する。
静電搬送ローラ１３表面に達したトナーは、搬送電源５０が印加する電圧による進行波電界によって、静電搬送ローラ１３表面上をホッピングしながら搬送される。潜像担持体としての感光体１１と対向する位置まで進行波電界によって搬送されたトナーは、静電搬送ローラ１３と感光体１１上の画像部との間の現像電界によって、感光体１１上の潜像の現像に寄与する。
【００６７】
供給電源４０によって印加される供給バイアスを制御する構成として、コントロール回路は供給バイアス制御手段としてのＩ／Ｆ回路を介して微小センサ信号の処理、パワー信号の生成を行う。例えば、図示はしていないが、感光体１１上のトナー付着量を検知するための光学センサ、現像ユニット内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ、トナー補給回路、等が接続されている。
また、図示していないが、帯電チャージャーに対して所定の帯電を与える帯電電圧、現像バイアス用電圧、転写バイアスローラに対して所定のバイアスを与える転写電圧、等を発生する電源等もコントロール回路に接続されている。
【００６８】
また、潜像形成のレーザー書込みは、外部接続されたＰＣ等からの信号が入力されるメモリー回路、それを受けて書込み信号を生成するための補正回路、階調処理回路等からなる画像処理部、光書込み装置４のレーザー出力を制御するレーザー書込み制御部からなる。これらの回路部によって、図示していない外部ＰＣかの指示信号をコントロール回路が受け、画質モード情報等に基づいて画像処理部で書込み信号を生成し、パルス幅変調回路、パワー変調回路、等からなるレーザー書込み制御部で変調されたレーザー駆動信号に変換してレーザーダイオードを発行して潜像を形成する。
【００６９】
図１１及び図１２を用いてに供給電源４０が供給ローラ１５に印加する電圧について説明する。
図１１は、供給電源４０が供給ローラ１５に印加する電圧Ｖ１が、直流電圧Ｖ１ｄｃに交流電圧Ｖ１ｐｐが周波数ｆ１で重畳されている電圧である場合の時間と電圧の大きさとの関係を示すグラフである。
図１２は、供給電源４０が供給ローラ１５に印加する電圧Ｖ１が、直流電圧Ｖ１ｄｃのみの電圧である場合の時間と電圧の大きさとの関係を示すグラフである。
【００７０】
供給ローラ１５に印加する電圧が図１１のように直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧の場合、供給ローラ１５と静電搬送ローラ１３間の電位差は時間的に変動するため、供給ローラ１５と静電搬送ローラ１３との電界も変動する。この電界の変動により供給バイアスが直流電圧のみの場合に比較して、効率よく供給ローラ１５から静電搬送ローラ１３へのトナーの移動を行うことができる。
【００７１】
［実施例１］
次に、画像情報に基づいて、トナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３上へのトナーの供給の制御を行う、一つ目の実施例の構成について説明する。
図１３は、感光体１１上の画像領域が現像領域を通過するタイミングを示すタイミングチャート（上側）、供給ローラ１５と静電搬送ローラ１３との間に供給するバイアスがＯＮまたはＯＦＦ制御された静電搬送ローラ１３の表面の進行波電界が現像領域を通過するタイミングを示すタイミングチャート（下側）を示す。
ここで画像領域とは感光体１１表面で、現像領域通過後に転写ローラ９との対向部である転写部で転写材Ｐと対向する領域である。
【００７２】
例えば、紙の通過を検知する検知信号によって紙の通過が無くなった場合、紙の無い部分に対応する感光体１１表面の領域と対向することになる静電搬送ローラ１３表面の進行波電界が、供給領域にある場合は供給バイアスをＯＦＦする。この構成によりで、無駄なトナー供給がなくなる。
また、多数枚を連続して印刷する場合においても、紙間など印刷を行わない時間は必ず存在する。さらにプリタモードの場合、印刷の余白領域もページ設定情報から判別可能であり、それらを画像情報が無い時間である非印刷時間として考慮することができる。非印刷時間に対応する静電搬送ローラ１３表面の進行波電界が供給領域にある場合には供給バイアスをＯＦＦすることで、さらに無駄なトナー供給が無くなる。
【００７３】
このように、トナー搬送手段である静電搬送ローラ１３の表面に供給する無駄なトナーを無くする制御によって、回収され、循環することになるトナーの量を減らすことができ、トナー自体の劣化を抑制することができる。これにより、静電搬送部材である静電搬送ローラ１３表面に蓄積する微粉を低減し、搬送の信頼性が向上し、トナー送りムラによって発生する画質低下を抑制することができる。
【００７４】
次に、現像に寄与しないトナー供給をさらに少なくする、供給バイアスの制御について説明する。
図１４では、現像領域を感光体１１上の画像領域が通過するタイミングを示すタイミングチャート（上側）の中に、実際に画像信号が存在する領域をハッチングで示す。ここでは、紙送り方向でみて僅かでも画像信号が存在する場合は、画像信号ありとしている。さらに、供給ローラ１５と静電搬送ローラ１３との間に供給するバイアスがＯＮまたはＯＦＦ制御された静電搬送ローラ１３の表面の進行波電界が現像領域を通過するタイミングを示すタイミングチャート（下側）を示す。
【００７５】
図１４中、下側のタイミングチャートに示すように、上側タイミングチャートの画像信号あり時間以外は供給バイアスをＯＦＦする構成にする。ただし、画像信号が無い時間が、トナーの供給・搬送の応答性が追従しない短い時間、例えば１００［ｍｓｅｃ］以下の時間の場合は、トナー供給はＯＮのままでよい。
このように、画像信号の有無にあわせて、供給バイアスのＯＮ、ＯＦＦ制御を行うことによってさらに無駄なトナー供給が無くなり、回収循環するトナーの量を減らすことができ、トナー自体の劣化することができる。これにより、静電搬送部材である静電搬送ローラ１３表面に蓄積する微粉を低減して、搬送の信頼性が向上し、トナー送りムラによって発生する画質低下を抑制することができる。
【００７６】
図１５は、供給ローラ１５と静電搬送ローラ１３との間に印加する供給バイアスの電圧レベルとトナー供給量との関係を示すグラフである。バイアス電圧のレベルとは、図１１の例では重畳しているＡＣ電圧のマイナス側波高値レベル、図１２の例ではＤＣ電圧レベルの値であり、電圧レベルに応じて供給量が上昇するが、高い側では上昇率の低下がみられる場合がある。
縦軸の供給量比１．０は、ベタ濃度を印刷するのに必要なトナー量に対する供給量である。一般的な値としては、画像部のベタ濃度０．５［ｍｇ／ｃｍ２］に対する供給量は、印刷速度６０［ｐｐｍ］においては１０〜１５［ｍｇ／ｃｍ２］となる。図１５の関係から、供給バイアスのレベルに対してトナーの供給量は正確に制御ができることになり、画像信号の濃度情報、画像パターンを画像処理部から読みとり、供給電源４０から印加するバイアスレベルを制御することにより、印刷に必要な分のトナー量の供給が可能となる。
【００７７】
プリンタ１００では、画像データから画像濃度に応じた印刷ドット数の検知、または、テキストデータ、グラフィツクデータ等画像パターンの内容を検知して印刷に必要なトナー量を判別し、静電搬送ローラ１３へ供給するトナー量を制御している。これにより、無駄なトナーの供給を無くすことができ、無駄なトナーの循環がなくなり、トナーの劣化、静電搬送部材表面の性能低下がなくなり、信頼性が向上する。またトナーの飛散も低減でき、現像装置周辺部材の汚れも無くなる。
【００７８】
［実施例２］
次に、画像情報に基づいて、トナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３上へのトナーの供給の制御を行う、２つ目の実施例の構成について説明する。実施例１では、感光体１１の表面移動方向に付いて潜像が形成されていない領域と対向する際には、静電搬送ローラ１３上にトナーが担持されていないように、静電搬送ローラ１３へのトナーの供給を制御している。
一方、実施例２では、感光体１１の表面移動方向に対して幅方向について、潜像が形成されていない領域と対向する、静電搬送ローラ１３上の領域にはトナーが担持されていないように、静電搬送ローラ１３へのトナーの供給を制御するものである。
【００７９】
図１６は、トナー供給手段であり、トナー供給無端移動体である供給ローラ１５を表面移動方向に対して供給ローラ１５の幅方向である軸方向に領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄと４分割し、供給バイアスの電圧を独立に印加可能な供給ローラ１５の構成図である。
供給ローラ１５内には、スリーブの周表面に現像剤の穂立ちを生じるように磁界を形成する磁石ローラ１５ｒが固定状態で備えられており、これは供給の４分割した領域に対して共通の磁石ローラである。それに対して現像剤を搬送するためのスリーブ１５ｓは絶縁体を介して４分割した領域の導電性材料のスリーブを一体化して構成されており、バイアス電圧を領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄに対してそれぞれ独立に印加できる。スリーブ１５ｓの導電性部材は通常、アルミ材が使用され、現像剤の汲み上げが容易な様に、表面をブラスト加工で粗面化、又は軸方向に微細に溝を形成されて、スリーブ１５ｓの回転と共に現像剤が搬送され、磁石ローラ１５ｒによる磁力に沿った穂立ちが形成される。
【００８０】
供給ローラ１５端部には、導電性材料のスリーブの領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄのそれぞれに供給バイアスを印加する電圧供給用のブラシ１５ｅを有し、回転するスリーブ１５ｓにＤＣ電圧、またはＤＣにＡＣを重畳したバイアス電圧の供給する。
例えば、使用する転写紙Ｐのサイズが小さかったり、画像の端部の余白が大きかったりして領域１５ａと対応する感光体１１の領域には潜像が形成されない場合、領域１５ａには供給バイアスを印加せず、他の領域１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄに供給バイアスを印加する。これにより、領域１５ａに対応する静電搬送ローラ１３の表面の領域に不要なトナーを供給することが無くなる。
【００８１】
このように、供給バイアス電圧を領域ごとにＯＮ、ＯＦＦを制御することにより、トナー供給量を適正に設定することが可能となり、回収循環するトナーの量を減らすことができ、トナー自体の劣化することができる。これにより、静電搬送部材である静電搬送ローラ１３表面に蓄積する微粉を低減して、搬送の信頼性が向上し、トナー送りムラによって発生する画質低下を抑制することができる。
また、ＯＮ、ＯＦＦの制御だけでなく、図１５の様に電圧レベルを制御することで分割した領域ごとのトナー供給量を適正に設定することが可能となる。
なお、実施例２の構成を、実施例１の構成と組み合わせることで、静電搬送ローラ１３におけるトナー搬送方向及び静電搬送ローラ１３の軸方向ともにトナーの搬送量を適正にすることができ、さらにトナー供給量を適正にすることができる。
【００８２】
［実施例３］
実施例２では、トナー供給手段である供給ローラ１５について軸方向に領域を分けて、それぞれの領域について供給バイアスの印加を制御するものであった。以下、実施例３としてトナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３について軸方向に領域を分けて、トナーの供給を制御する構成について説明する。
図１７は実施例３で用いる静電搬送ローラ１３表面の供給領域近傍の搬送電極を示す説明図である。また、図１８は、実施例３で用いる静電搬送ローラ１３の搬送電極１０２と搬送電極１０２に電圧を印加する電源との模式図である。
実施例３では、静電搬送ローラ１３の供給領域１３１近傍を４つの電極領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄに分割して、それぞれの電極領域に独立した印加可能となっている。具体的には、電極領域１３ａにＶｓ１１、Ｖｓ１２及びＶｓ１３からなる３相搬送パルスが印加される。同様に、電極領域１３ｂではＶｓ２１、Ｖｓ２２及びＶｓ２３、電極領域１３ｃではＶｓ３１、Ｖｓ３２及びＶｓ３３、電極領域１３ｄではＶｓ４１、Ｖｓ４２及びＶｓ４３の３相搬送パルスが印加される。
【００８３】
Ｖ２１、Ｖｓ１１、Ｖｓ２１、Ｖｓ３１及びＶｓ４１で示す１相電極と、Ｖ２３、Ｖｓ１３、Ｖｓ２３、Ｖｓ３３及びＶｓ４３で示す３相電極とは櫛歯状に形成している。そして、Ｖ２２、Ｖｓ１２、Ｖｓ２２、Ｖｓ３２及びＶｓ４２で示す２相電極は絶縁層（図では白い領域）を介して３相電極と一部積層した共通電極から搬送用電極が形成されている。
供給領域１３１を過ぎた搬送領域１３２は、共通の搬送電極となっており、Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３の搬送パルスで駆動する。
【００８４】
図１８は、トナー供給領域の断面構成を模式的に示す図であり、供給手段に対向した搬送手段と搬送パルスの供給を具体化している。
ここでは、トナー供給手段である供給ローラ１５の回転するスリーブ１５ｓは共通であり分割領域に関係なく、共通のバイアス電圧、例えば、ＤＣ−１０００［Ｖ］を印加する。そして、供給領域用搬送信号である分割した搬送電極の搬送パルスＶｓ１１、Ｖｓ１２、Ｖｓ１３〜Ｖｓ４１、Ｖｓ４２、Ｖｓ４３の供給をＯＮする領域は±１００［Ｖ］印加する。一方、供給をＯＦＦする領域は−５００［Ｖ］±１００［Ｖ］のパルスを印加する。つまり−５００［Ｖ］のＤＣバイアスを重畳し、供給ＯＦＦする領域は供給ローラ１５と静電搬送ローラ１３との間の電界強度を低く、この例では５００［Ｖ］とすることでトナー供給量をほぼ０とする。
搬送パルス±１００［Ｖ］は、１〜８［ＫＨｚ］のパルスを使用することで、バイアス電界としてはこのパルス波高値の平均がバイアスとして作用する。
なお、実施例３の構成は、実施例２と同様に、実施例１と組み合わせることで、さらにトナーの供給量を適正にすることができる。
【００８５】
以上、実施形態１によれば、トナー供給手段である供給ローラ１５からトナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３へのトナーの供給を画像信号に基づいて、トナーの供給を制御することにより、現像に寄与しないトナーが供給される量を少なくし、トナー自体の劣化を抑制し、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減することで、搬送の信頼性が向上し、トナー送りムラに起因する画質低下を抑制することができる。さらに、静電搬送ローラ１３と供給ローラ１５とが対向する位置において、供給ローラ１５上の現像剤が静電搬送ローラ１３に接触する場合、現像剤と静電搬送ローラ１３表面材料の衝突による摩耗劣化が発生する。搬送するトナー量の絶対量を減らすことは、トナーと搬送基板の接触回数が減ることになり、結果的に磨耗が減る。
特に、静電搬送ローラ１３の電極表面上の絶縁層は、電極が形成する進行波電界が低下しない様に数［μｍ］と薄くした方が搬送効率は上がる。そのため、表面材料の摩耗劣化を軽減できる構成の効果は大きい。
また、供給バイアス制御手段であるＩ／Ｆ回路により、供給ローラ１５と搬送手段の間に印加するバイアス電圧を制御することで、進行波電界によってトナー搬送する静電搬送ローラ１３に供給するトナー量の制御することにより、応答性の早い制御、また任意のトナー供給量に設定することができ、画像形成に必要なトナー量をきめ細かく、精度よいトナー供給が可能となる。
また、画像信号に基づいて、供給ローラ１５から静電搬送ローラ１３へのトナーの供給のＯＮまたはＯＦＦを制御することにより、必要量のトナーを静電搬送ローラ１３に供給することができ、現像に寄与しないトナーが供給される量を少なくすることができる。
また、紙間を含む画像信号が無い時間は、静電搬送ローラ１３へのトナーの供給をＯＦＦにすることにより、連続印刷動作期間であっても紙間の印刷を行わない時間帯は、正確に制御信号を発生することができ、それによって静電搬送ローラ１３に供給するトナーをＯＦＦすることで、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減し、搬送の信頼性が向上し、トナー送りムラによって発生する画質低下を抑制することができる。
また、所定時間以上、画像信号無い場合、静電搬送ローラ１３へのトナーの供給をＯＦＦにすることにより、印刷時間帯であっても感光体１１上に潜像を形成する書き込み信号がない場合、静電搬送ローラ１３に供給するトナーをＯＦＦすることにより、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減し、搬送の信頼性が向上し、トナー送りムラによって発生する画質低下を抑制することができる。
また、画像信号に基づいて供給ローラ１５から静電搬送ローラ１３へのトナーの供給量を制御することにより、テキストデータ、グラフィツクデータ、写真データ、等、印刷データの内容を検知して印刷に必要なトナー量を判別し、図１５の様に電圧レベルを制御することで、静電搬送ローラ１３に供給するトナー量を制御することができ、無駄なトナーの供給、循環がなくなり、トナーの劣化、搬送基板表面の性能低下を抑制し、搬送の信頼性が向上する。またトナーの飛散も低減でき周辺部材の汚れも抑制することができる。
また、画像信号がベタ濃度よりも低い濃度の場合、画像信号に基づいて定常供給量（ベタ濃度に対応可能なトナー供給量）よりも少なくすることにより、画像情報である印刷データから画像濃度を検知して印刷に必要なトナー量を判別し、静電搬送ローラ１３に供給するトナー量を制御するとにより、無駄なトナーの供給、循環がなくなり、トナーの劣化、搬送基板表面の性能低下を抑制し、搬送の信頼性が向上する。
また、供給ローラ１５から静電搬送ローラ１３にトナーを供給する供給領域を分割し、分割した領域毎にトナーの供給を制御することにより、現像に寄与しないで回収循環するトナーの量をさらに少なくし、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減して、搬送の信頼性が向上、トナー送りムラによって発生する画質低下を抑制することができる。
また、トナー供給手段としてトナーを表面に担持し、表面が無端移動することによりトナーを搬送するトナー供給無端移動体であるローラ形状の供給ローラ１５を使用し、供給ローラ１５の幅な方向である軸方向に供給バイアスを印加する領域を、領域１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄと４分割し、供給領域を分割することにより、静電搬送ローラ１３表面に供給するトナーを静電搬送ローラ１３の軸方向で領域分割した制御が可能となり、現像に寄与しないで回収循環するトナーの量をさらに少なくし、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減することができる。
静電搬送ローラ１３表面の幅方向に搬送電極を４つの電極領域１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び１３ｄに分割して配置し、供給領域１３１を分割することにより、静電搬送ローラ１３表面に供給するトナーを静電搬送ローラ１３表面で領域分割した制御が可能な構成とすることで、現像に寄与しないで回収循環するトナーの量をさらに少なくし、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減することができる。静電搬送ローラ１３表面の領域分割はフォトリソ工程のマスクパタン変更だけで可能であり、小型、低コストな構成でトナー供給を制御するが可能となる。
また、現像剤として、磁性キャリアと非磁性のトナーとから成る二成分現像剤を用いることにより、現像剤収容部１８内の現像剤中のトナー濃度が低下して新トナーを補充した場合でも帯電の立ち上がりが早く、静電搬送ローラ１３へのトナー供給量確保が容易になる。
また、プロセスカートリッジとしての作像ユニット１は、現像装置１０を備えていることにより、静電搬送ローラ１３表面に供給するトナーを画像信号の状態によって制御することで現像に寄与しないトナーを少なくし、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減して、搬送の信頼性が高い作像ユニット１が実現できる。
また、画像形成装置としてのプリンタ１００が現像装置１０と備えた作像ユニット１を有することにより、静電搬送ローラ１３表面に供給するトナーを画像信号の状態によって制御することで現像に寄与しないトナーを少なくし、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減して、搬送の信頼性が高いプリンタ１００が実現できる。さらに、トナーの劣化に起因する画像品質の低減を図ることができる。
また、プロセスカートリッジとしての４色のトナーに対応した作像ユニット１を４つ備えることにより、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減して、搬送の信頼性が高いフルカラーのプリンタ１００が実現できる。
【００８６】
［変形例１］
尚、実施形態１では、現像装置１０は磁性キャリアと非磁性のトナーとから成る二成分現像剤を用いていた。以下、変形例１として、非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いた現像装置の一例を説明する。
図１９は、一成分現像剤を用いた現像装置１０の説明図である。トナーは現像剤収容部１８に収容されており、トナー補給ローラ１９とトナー供給手段である供給ローラ１５とによってトナーは摩擦帯電をおこない、静電気力によって供給ローラ１５上に汲み上げられる。供給ローラ１５上のトナーはドクタブレード１６によって薄層とされ、供給ローラ１５の回転にともなって静電搬送ローラ１３と対向する位置に搬送される。
【００８７】
供給ローラ１５には、供給電源４０によって供給バイアスが印加されており、静電搬送ローラ１３には、搬送電源５０によって電極に電圧が印加されている。静電搬送ローラ１３と供給ローラ１５とが対向する位置においては、供給電源４０と搬送電源５０とによって静電搬送ローラ１３と供給ローラ１５との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーは供給ローラ１５から解離し、静電搬送ローラ１３に移動する。静電搬送ローラ１３表面に達したトナーは、搬送電源５０が印加する電圧による搬送電界によって、静電搬送ローラ１３表面上をホッピングしながら搬送される。
静電搬送ローラ１３表面上を感光体１１と対向する位置まで進行波電界によって搬送されたトナーは、静電搬送ローラ１３と感光体１１上の潜像との間の現像電界によって、感光体１１上に現像に用いられる。
上述の動作のほかは実施形態１と同様であり、実施例１、実施例２及び実施例３の特徴を備えた構成も適用可能である。
変形例１のように、現像剤として非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いることにより、装置の構成が簡易になり小型、低コストで供給量制御が可能な現像装置１０が実現可能となる。
【００８８】
［変形例２］
実施形態１では、各トナー毎に対応する像担持体である感光体１１を設け、転写材Ｐ上で４色のトナー像を重ねる構成であったが、一つの像担持体上に４色のトナー像を重ねて現像し、像担持体上から一度に転写材Ｐに転写する構成を採用してもよい。
以下、変形例２として、一つの像担持体上で４色のトナー像を重ねて現像し、転写材に転写する画像形成装置について説明する。
【００８９】
図２０は、変形例２に係る画像形成装置としてのプリンタ１００の概略構成図である。
なお、実施形態１で説明した各作像要素と同じ機能を果たす要素については実施形態１と同一の記号で表し、特に必要がない限り構成に関する説明は省略する。
図２０に示すプリンタ１００では、負帯電の有機感光体をベルト形状に構成した感光体ベルト３１を備え、図示を省略した回転駆動機構によって図中矢印Ｅ方向に回転されるようになっている。
感光体ベルト３１には現像カートリッジである現像装置１０Ｋ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙおよび後述する帯電装置が各色ごとに対向しており、感光体ベルト３１の移動にしたがって順次トナー像を感光体ベルト３１上に重ねていくように構成されている。これは、ワンパスカラーと呼ばれる構成である。
感光体ベルト３１の下方には、転写紙Ｐ等の転写材を格納し、また画像形成時に転写紙Ｐを搬送開始させる給紙装置５が設けてある。また、感光体ベルト３１の上方には転写紙Ｐ上に形成された未定着のトナー像を固定するための定着装置３が設けてある。
【００９０】
画像形成時には、給紙装置５から送られた転写紙Ｐが感光体ベルト３１と一括転写ローラ３２との接触部へと搬送され、この接触部において感光体ベルト３１上に形成されたフルカラー画像が一括転写ローラ３２に印加された電圧によって転写紙Ｐ上に転写される。その後転写紙Ｐが定着装置３に到達すると、転写紙Ｐ上のトナー像は加熱ローラ３ａおよび加圧ローラ３ｂに挟まれつつ加熱されることで転写紙Ｐ上に定着させられ、転写紙Ｐ上に可視像が形成される。
【００９１】
プリンタ１００は、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像をそれぞれ現像するための現像カートリッジである４つの現像装置１０Ｋ、１０Ｍ、1０Ｃ、１０Ｙを備えている。現像カートリッジとしての現像装置１０は、感光体ベルト３１が退避する事で開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。
【００９２】
また、光書込み装置４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙは、画像情報に従って帯電後の感光体ベルト３１にそれぞれブラック、マゼンタ、シアン、イエロー色に対応した潜像を書き込むための装置である。ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用する事ができる。
【００９３】
図２１は、変形例２の現像装置１０とその近傍の概略構成図である。なお各色の現像装置１０は使用するトナーの色が異なるのみで、同一構造であるので１つのみを説明する。
現像装置１０の上方、感光体ベルト３１と対向するように、感光体ベルト３１表面を一様帯電させるための帯電装置３３が設けてあり、変形例２ではコロナ帯電を採用している。
コロナ帯電の如く非接触の帯電手段を用いれば、上流側の現像装置１０によって形成されたトナー像を乱すことなく感光体ベルト３１を帯電させる事ができる。
【００９４】
現像装置１０は、多少の形状の変更はあるがの実施形態１で説明した現像装置１０とほぼ同じである。
次に、感光体ベルト３１上にトナー像を形成させる動作について説明する。
まず帯電装置３３によって感光体ベルト３１表面が一様に帯電させられる。すでに感光体ベルト３１上にトナー像が形成されている場合でも、トナー像を含め感光体ベルト３１の表面が一様帯電させられる。
次いで光書込み装置４から画像情報に応じた光ビームが照射される。光ビームＬは帯電装置３３と現像装置１０との間を通過するため、すでに一様帯電させられた感光体ベルト３１に対して光ビームが照射される事となる。そして、負帯電性の感光体である感光体ベルト３１の表面では画像部に対応する領域が除電されて潜像が形成される。
【００９５】
現像装置１０は実施形態１と同様に感光体ベルト３１上に形成された潜像の画像部にトナー粒子を付着させ、潜像をトナー像として可視化する。以上の帯電、光ビーム照射、現像の工程が前述のように各現像カートリッジとの対向部において繰り返され、感光体ベルト３１上に４色のトナー像が重ねられたフルカラー画像が形成される。
なお、変形例２のプリンタ１００では感光体ベルト３１表面の転写残トナー粒子を回収するためのクリーニング部材は設けていない。転写残トナー粒子は感光体ベルト３１表面に残留したままとなるが、４つの帯電装置３３によって帯電され、やがて転写紙Ｐに転写されて感光体ベルト３１上から除去される。転写残トナー粒子が転写紙Ｐに転写されると多少の画像の乱れが生じるが、わずかの乱れであれば視覚的に認識されない。
なお、上述の動作のほかは実施形態１と同様であり、実施例１、実施例２及び実施例３の特徴を備えた構成も適用可能である。
【００９６】
［実施形態２］
実施形態１では、画像信号に基づいてトナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３に供給するトナーの量を制御するものであった。以下、実施形態２として、トナー静電搬送手段上にトナー量検知手段を設け、その検知結果に基づいて供給するトナーの量を制御する構成について説明する。
図２２は、実施形態２に係る現像装置１０と、供給するトナーの量を制御する制御機構の概略説明図である。
【００９７】
トナー搬送量検知手段であるトナー量検知装置５１としては、幅方向に一個または複数個(複数個については図示していないが)の検知部材を非接触に設けたもので、光学的検知部材、表面電位測定部材、等であればよい。
光学的検知部材は、静電搬送ローラ１３の基板が透過性の樹脂基板であれば一方の側にＬＥＤ等の発光部、基板の反対側にフオトダイオード等の受光部を設け、受光量によって予め設定されたレベル値との比較によってトナー量を判断することができる。基板が透過性でない場合は、一方の側にＬＥＤ等の発光部とフオトダイオード等の受光部を設け、反射受光量によってトナー量を判断することで可能である。
【００９８】
また、表面電位測定部材の構成については非接触表面電位測定の原理でトナーの有する電荷による電位を検知する。具体的には、センサ電極をトナー搬送する搬送面に接近さて設定し、センサ電極と搬送電極面間の静電容量Ｃに対して、センサ電極を音叉的に振動させ容量Ｃの変化による表面電位の交流変調した信号が誘起され、この信号を増幅、検波することによる出力信号レベルでトナー量を判断する。
【００９９】
このように、トナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３の表面上のトナー量を検知するトナー搬送量検知手段であるトナー量検知装置５１を有し、トナー量検知装置５１の検知結果に基づいて、供給ローラ１５から静電搬送ローラ１３へのトナーの供給量を制御することで、実際に供給されているトナー量の必要最適量の供給が可能となり、現像に寄与しない余分なトナーを少なくし、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減して、搬送の信頼性が向上し、トナー送りムラによって発生する画質低下を抑制することができる。
また、実施形態１で説明した画像信号に基づいて供給するトナー量を制御する構成と組み合わせることにより、さらに最適量のトナーの供給が可能になる。
なお、図２２は、二成分方式の例であるが、一成分方式、たまはそれ以外の供給方式であってもトナー静電搬送手段上のトナー量を検知しトナー供給量を制御することは同様に可能である。
【０１００】
また、幅方向に複数個の検知部材を設け、幅方向に分割した領域について画像データからその領域の現像に必要なトナー量を算出し、領域毎に最適なトナー供給量に制御することも可能である。具体的には画像メモリー回路に入力される外部からのデータをコントロール回路で読みとる。この例の幅方向４分割であれば、それに対応した印刷幅方向の分割領域毎、また印刷送り方向の単位長さ毎に印刷データの有無、パターン濃度等を読みとり、その印刷データ量に応じて供給バイアスを制御し、それぞれの領域へのトナー供給量を最適量とする供給が可能となる。
これによって、さらに、無駄なトナーの供給、循環がなくなり、トナーの劣化、搬送基板表面の性能低下が軽減し、信頼性が向上する。またトナーの飛散も低減でき周辺部材の汚れも抑制できる。
【０１０１】
以上、実施形態２によれば、トナー静電搬送手段である静電搬送ローラ１３上のトナー量検知によってトナーの供給を制御することで、実際に供給されているトナー量が必要量に対して多い、少ないを判断して適正量に制御することが可能となり、印刷に使用されない余分なトナーを少なくし、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減して、搬送の信頼性が向上し、トナー送りムラによって発生する画質低下を抑制することができる。
また、静電搬送ローラ１３上のトナー量検知を、分割した領域毎に印刷信号によって検知してトナーの供給量制御が可能な構成とすることで、特別な検知手段を搭載することなく小型、低コストのトナー供給、搬送手段が実現できる。それによって、印
刷に使用されないで回収循環するトナーの量をさらに少なくし、トナー自体の劣化、搬送基板表面に蓄積する微粉を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】実施形態１に係るプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタの作像ユニットの概略構成図。
【図３】静電搬送ローラの感光体との対向部を拡大した断面図。
【図４】３相のパルス状駆動波形を、タイミングをずらして印加した駆動波形の説明図。
【図５】連続する３つのタイミングのときの複数の電極に印加される極性の変化の説明する模式図。
【図６】静電搬送ローラの電極に印加される３相駆動パルス電圧の波形を示す波形図。
【図７】静電搬送ローラの現像領域の電極に印加される３相駆動パルス電圧の波形を示す波形図。
【図８】供給ローラの概略断面図。
【図９】実施形態１に係る現像装置と感光体との概略構成図。
【図１０】現像装置と供給バイアス制御機構の概略説明図。
【図１１】供給電源が印加する電圧（交流電圧重畳）を示すグラフ。
【図１２】供給電源が印加する電圧（直流電圧）を示すグラフ。
【図１３】画像領域の通過時間と供給バイアス制御との一つ目のタイミングチャート。
【図１４】画像領域の通過時間と供給バイアス制御との二つ目のタイミングチャート。
【図１５】供給バイアスの電圧レベルとトナー供給量との関係を示すグラフ。
【図１６】実施例２に係る供給ローラの概略図。
【図１７】実施例３に係る静電搬送ローラ表面の供給領域近傍の説明図。
【図１８】実施例３に係る搬送電極と電源との模式図。
【図１９】変形例１に係る現像装置と供給バイアス制御機構の概略説明図。
【図２０】変形例２に係るプリンタの概略構成図。
【図２１】変形例２の現像装置とその近傍の概略構成図。
【図２２】実施形態２に係る現像装置とトナー供給制御機構との概略説明図。
【符号の説明】
【０１０３】
１        作像ユニット
２        転写材搬送ベルト
３        定着装置
４        光書込み装置
５        給紙装置
９        転写ローラ
１０      現像装置
１１      感光体
１２      帯電ローラ
１２ａ    芯金
１２ｂ    発泡ウレタン層
１３      静電搬送ローラ
１４      クリーニング装置
１４ａ    クリーニングブレード
１４ｂ    廃トナー格納部
１５      供給ローラ
１５ｒ    磁石ローラ
１５ｓ    スリーブ
１６      ドクタブレード
１７      攪拌スクリュ
１８      現像剤収容部
１９      トナー補給ローラ
２６      Ｐセンサ
３０      回収電源
３１      感光体ベルト
３２      一括転写ローラ
３３      帯電装置
１００    プリンタ
１０３ａ  静電搬送面
１３１    供給領域
１３２    搬送領域
２００    導電性板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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