(57)【要約】【課題】正確な全ベタ画像の付着量とハーフトーン画像の付着量の制御を実現し、現像された画像の画質を高めることが可能な現像装置、及びこれを搭載したプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供する。【解決手段】電極を備えるトナー担持体２２を備え、この電極に周期的な電圧Ｖａ、Ｖｂを印加することでトナー担持体に担持されているトナーをホッピングさせるためのホッピング電界を発生させるホッピング電界発生手段６０を有し、トナー担持体２２に担持されているトナーを潜像担持体１へ搬送して潜像を現像する現像装置４において、潜像担持体１とトナー担持体２２とが対向する潜像の現像可能領域を現像ニップｒ［ｍｍ］とし、トナー担持体２２の移動線速度をＶｆ［ｍｍ／ｓｅｃ］とし、トナー担持体の電圧を印加する電極の相数をｎとし、電圧の周波数をｆ［Ｈｚ］とし、電極のピッチをＲ［ｍｍ］とすると、ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦１５を満たす。【選択図】図２
2009020287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に互いに絶縁された多数の電極からなる電極パターンを備えた表面移動するトナー担持体を備え、前記多数の電極に周期的な電圧を印加することにより、トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせるためのホッピング電界を該表面上に発生させるホッピング電界発生手段を有し、前記トナー担持体に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
前記潜像担持体とトナー担持体とが対向する潜像の現像可能領域を現像ニップｒ［ｍｍ］とし、トナー担持体の移動線速度をＶｆ［ｍｍ／ｓｅｃ］とし、トナー担持体の電圧を印加する電極の相数をｎとし、電圧の周波数をｆ［Ｈｚ］とし、電極のピッチをＲ［ｍｍ］とすると、
ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦１５
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦５
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１、２に記載の現像装置において、
１≦ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の現像装置において、
トナー担持体の電圧を印加する電極の相数は２（ｎ＝２）であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の現像装置において、
トナー担持体の移動線速度Ｖｆは潜像担持体の移動線速度Ｖｐ以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
上記潜像担持体上の潜像を現像する手段として、請求項１〜５に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像装置において、
潜像担持体上に形成されたトナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を記録材に形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
電子写真プロセスにおける潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、請求項１〜５の何れかに記載の現像装置を一体に保持したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載のプロセスカートリッジを複数備えてい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、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の電子写真プロセスにおける現像装置、及びこれを搭載したプロセスカートリッジ、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写機、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置として、潜像担持体を帯電させ、静電潜像を形成して、この静電潜像に着色体などの粉体（以下「トナー」又は「トナー粒子」という。）を付着させて現像し、トナー像を被記録媒体に転写する電子写真プロセスを用いる画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置に搭載される現像装置として、従来、現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体に直接接触させないで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、トナー担持体上のトナーをクラウド化させること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。この場合２つの電極の間には交番電界が形成され、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、このようにしてトナーが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に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。
【０００４】
なお、従来の画像形成装置に搭載される現像装置の一例が下記の特許文献１に提案されている。ここでは一成分現像剤を搬送する現像剤搬送体を有して成り、当該現像剤搬送体は、その表面部材において、各々第１の電極及びこれと帯電用空間を介して位置する第２の電極によって構成される多数の電極対を有し、帯電用空間には第１の電極と第２の電極により交番電界が形成されることで、２相電極でトナーをホッピングさせ、トナー担持体の回転によってトナーを搬送するようにしたものである。
【０００５】
更に、下記の特許文献２に開示の現像方法では、回転自在に配置された現像ローラの表面に設けた多数のストライプ状の電極に交流電圧を印加して定在波電界カーテンを発生させる。更に、トナー担持体の表面を制御円筒によって覆い、トナー担持体と潜像担持体とが対向する領域で制御円筒に開口部を設けている。この場合、静電潜像保持体と対向する部分に開口を有する制御円筒にトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加し、定在波電界カーテン、制御円筒とトナーとの間のクーロン力、トナーに作用する重力および現像ローラの回転により生ずる空気流等によって現像ローラと制御円筒との間の空間にトナーを閉じ込めると共に静電潜像保持体と対向する部分へ搬送して前記開口を経て静電潜像を現像するものである。
【０００６】
更に、本出願人による下記の特許文献３の現像装置では、潜像担持体に対向して配置され搬送部材が、潜像担持体上に粉体を付着させて潜像担持体上の潜像を現像するにあたり、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）を含む現象を用いる。この搬送部材は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し、その電極には、粉体が潜像の画像部に対しては潜像担持体側に向かい、非画像部に対しては粉体が潜像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成するｎ相の電位が印加されるようにしたものである。
【０００７】
【特許文献１】特公平０１−３１６１１号公報
【特許文献２】特開昭６１−４０７１号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、トナーをクラウド化させることによってトナーを潜像担持体上に供給するトナー担持体は、その内部に複数の電極が所定のピッチで配置されている。この複数の電極に時間的に変化する電圧を印加し、電極間の電界によってトナー担持体上のトナーを飛翔させてクラウド化させている。  
ところで、トナー担持体の表面上でのトナーの搬送方法は２通り考えられる。一つ目は、電極は２相であり電極間の電界によってトナーを往復運動させながらホッピングさせることによってクラウド化し、トナーの搬送はトナー担持体の回転によっておこなう方法である。二つ目は、トナー担持体の回転と電極間の電界の両方で搬送する方法である。
【０００９】
ところで、特許文献３の現像方式を含むいずれの方法でも、現像領域まで搬送されたトナーは、垂直方向にホッピングしながら、画像部では潜像担持体に向かう方向に、非画像部ではトナー担持体に向かう方向に力を受け、画像部が現像される。このトナー担持体の各電極には直流電圧にパルス電圧を重畳させた電圧を印加しており、トナーはトナー担持体上でクラウド化している。この場合、現像バイアスとしてはトナー担持体の各電極に印加された直流電圧成分の電位にクラウド化したトナー自身の電位であるクラウド電位を加えたものとなる。  
ところで、潜像担持体上に現像されたトナーの付着量は、全ベタ画像でもハーフトーン画像でもほぼ同じ程度の付着量にするのが望ましい。全ベタ画像の場合は、対向するトナー担持体上のトナーはすべて潜像担持体上に移動して現像に供される。ハーフトーン画像の場合は、対向するトナー担持体上の一部のトナーのみ移動して現像されることになる。
【００１０】
ここで、トナー担持体が回転し、さらに３相以上で電極間の電界によってトナーを搬送する場合、電極の相数をｎ、電極に印加する電圧の周波数をｆ、電極ピッチをＲ、とした場合、（ｎ×ｆ×Ｒ）が搬送電界（移相電界）による搬送速度となり、これにトナー担持体の移動線速度をＶｆとすると、トナーの搬送速度はｎ×ｆ×Ｒ＋Ｖｆで表される。この速度が大きい場合、全ベタ画像の付着量とハーフトーン画像の付着量とで差が生じてしまう。即ち、ハーフトーン画像の場合、画像部に次々とトナーが搬送されてくるため、付着量は比較的多くなってしまう。このため、ハーフトーン画像の付着量に合わせてトナー担持体上のトナーの量を比較的抑えるように調整すると、全ベタ画像の付着量は少なくなってしまう。
【００１１】
２相電極で電極間の電界によってトナーをホッピングさせ、トナーの搬送はトナー担持体の回転によっておこなう場合、トナーは２相間で往復しながらホッピングしている。この場合、トナー担持体の移動線速度を潜像担持体の移動線速度より大きくしなければ、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差は生じないと思われる。しかし、実際は差が生じる。  
即ち、ハーフトーン画像の場合、トナー担持体上のトナーのうち、画像部と対向している部分のトナーは潜像担持体上に現像される。その部分のトナーがなくなった場合、非画像部と対向している部分のトナーはトナー同士の反発によって、トナーがなくなった領域に移動してくる。その領域に移動してきたトナーは、画像部電位に引かれ潜像担持体上に現像される。そのため、ハーフトーン画像が全ベタ画像より付着量が多くなる。その付着量の差は、２×ｆ×Ｒ（ｎ＝２）で表される搬送電界（移相電界）による搬送速度が大きい方が多くなる。
【００１２】
更に、いずれの場合も、トナー担持体と潜像担持体間の現像ニップ（現像領域）をｒとした場合、現像時間はｒ／Ｖｆで表される。この現像時間の間でトナーはｎ×ｆ×Ｒで表される速度で移動する。よって、ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆで表される指標が、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差に大きく影響してくる。  
なお、特許文献１では、２相電極でトナーをホッピングさせ、トナー担持体の回転によってトナーを搬送しているが、ここには周波数ｆやトナー担持体の移動線速度Ｖｆや電極ピッチＲについて何も条件は書かれていない。よって、全ベタ画像の付着量とハーフトーン画像の付着量とで差が生じてしまう。
【００１３】
特許文献２では、トナー担持体の表面を制御円筒によって覆い、トナー担持体と潜像担持体とが対向する領域で制御円筒に開口部を設けている。この開口部によって現像ニップをある程度絞ることは可能であるが、トナーはやはり移動する。また、制御円筒によって覆うことによって、トナー担持体と潜像担持体間の現像Ｇａｐは大きくなってしまう。  
このように、トナー担持体上でトナーをクラウド化して現像領域まで搬送され、現像領域で垂直方向にホッピングするトナーが、画像部では潜像担持体に向かう方向に、非画像部ではトナー担持体に向かう方向に力を受け、画像部が現像される。この際、ハーフトーン画像の場合、画像部に次々とトナーが搬送され付着量が比較的多くなってしまい、全ベタ画像の付着量とハーフトーン画像の付着量とで差が生じ、画質の低下の要因となっている。
【００１４】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、目的とするのは、全ベタ画像の付着量とハーフトーン画像の付着量とに生じる差を排除し、正確な全ベタ画像の付着量とハーフトーン画像の付着量の制御を実現し、現像された画像の画質を高めることが可能な現像装置、及びこれを搭載したプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は前記課題を達成するため以下の構成とした。
【００１６】
第１の発明である現像装置は、表面に互いに絶縁された多数の電極からなる電極パターンを備えた表面移動するトナー担持体を備え、前記多数の電極に周期的な電圧を印加することにより、トナー担持体の表面上に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせるためのホッピング電界を発生させるホッピング電界発生手段を有し、前記トナー担持体に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、前記潜像担持体とトナー担持体とが対向する潜像の現像可能領域を現像ニップｒ［ｍｍ］とし、トナー担持体の移動線速度をＶｆ［ｍｍ／ｓｅｃ］とし、トナー担持体の電圧を印加する電極の相数をｎとし、電圧の周波数をｆ［Ｈｚ］とし、電極のピッチをＲ［ｍｍ］とすると、ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦１５
を満たすことを特徴とする。
【００１７】
第２の発明である現像装置は、請求項１に記載の現像装置において、ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦５、を満たすことを特徴とする。
【００１８】
第３の発明である現像装置は、請求項１、２に記載の現像装置において、１≦ｒ×ｎ×ｆ／Ｖｆ、を満たすことを特徴とする。
【００１９】
第４の発明である現像装置は、請求項１〜３に記載の現像装置において、トナー担持体の電圧を印加する電極の相数は２（ｎ＝２）であることを特徴とする。
【００２０】
第５の発明である現像装置は、請求項１〜４に記載の現像装置において、トナー担持体の移動線速度Ｖｆは潜像担持体の移動線速度Ｖｐ以上であることを特徴とする。
【００２１】
第６の発明である画像形成装置は、潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、上記潜像担持体上の潜像を現像する手段として、請求項１〜５に記載の現像装置を用いたことを特徴とする。
【００２２】
第７の発明である画像形成装置は、請求項６に記載の画像形成装置において、潜像担持体上に形成されたトナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を記録材に形成することを特徴とする。
【００２３】
第８の発明であるプロセスカートリッジは、電子写真プロセスにおける潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、請求項１〜５の何れかに記載の現像装置を一体に保持したことを特徴とする。
【００２４】
第９の発明であるプロセスカートリッジは、請求項８に記載のプロセスカートリッジを複数備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の請求項１の効果は、現像ニップ（現像領域）の現像時間ｒ／Ｖｆと進行波電界による搬送速度ｎ×ｆ×Ｒとで表される指標が、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差に大きく影響してくることより、この指標をｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦１５とすることによって、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、画質が良好なまま維持される。
【００２６】
本発明の請求項２の効果は、指標をｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦５とすることによって、さらに付着量の差が少なくなり、余分なトナー消費が抑えられ、コストダウンになる。
【００２７】
本発明の請求項３の効果は、指標を１≦ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆとすることによって、トナーは現像ニップ中で少なくとも１回はホッピングすることになり、現像が確実におこなわれる。
【００２８】
本発明の請求項４の効果は、電圧を印加する電極の相数を２（ｎ＝２）とすることで、トナーは電圧の切り替わりで搬送されることはない。また２相とすることでトナー担持体の構成がシンプルとなり、製造コストも小さくなる。
【００２９】
本発明の請求項５の効果は、トナー担持体の移動線速度Ｖｆが潜像担持体の移動線速度Ｖｐよりも小さい場合、全ベタ画像を現像する際に画像先端部分は十分な付着量が得られるが、後端になればなるほどトナーが不足し、付着量が得られなくなってしまう。ＶｆはＶｐと同じが大きくすることで、これを防ぐことができる。
【００３０】
本発明の請求項６の効果は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの作用効果を持った画像形成装置を実現できる。
【００３１】
本発明の請求項７の効果は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの作用効果を持ち、トナー像を複数互いに重ね合わせて得られる画像を記録材に形成するカラー画像形成装置を実現できる。
【００３２】
本発明の請求項８の効果は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの作用効果を持ったプロセスカートリッジを実現できる。
【００３３】
本発明の請求項９の効果は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの作用効果を持ったプロセスカートリッジを複数備えたカラー画像形成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明を適用した「第１実施形態」としての現像装置を説明する。  
ここで、図１は本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。この画像形成装置はプリンタ２０であり画像形成部の構成例のみを図示してある。なお、画像形成装置が複写機やファクシミリ、あるいは複合機等の場合には、本体上部に原稿画像を読取る原稿読取装置（スキャナ）が付加される。  
図１において、符号１はドラム状の感光体をなす潜像担持体であり、この潜像担持体１の表面には、帯電装置２による帯電と、光書込み装置３による画像情報に応じた光書込みによって静電潜像が形成される。
【００３５】
図１に示す画像形成装置であるプリンタ２０には、このような帯電装置２、光書込み装置３の他に、潜像担持体１上に形成された静電潜像をトナーによって現像して可視像を形成する現像装置４、潜像担持体１上のトナー像を記録紙等の転写材Ｐに転写する転写装置５、転写後の感光体表面をクリーニングするクリーニング装置６、感光体表面の残留電荷を除去する除電装置７、さらには記録紙等の転写材Ｐに転写後の画像を定着する定着装置８、定着後の転写材Ｐを排紙する排紙ローラ１５、排紙された転写材Ｐがストックされる排紙トレイ１６等が装備されている。
【００３６】
更にプリンタ２０には、記録紙等の転写材Ｐを収納した多段の給紙カセット９−１、９−２と、各給紙カセット９−１、９−２から１枚づつ転写材Ｐを給紙するための給紙ローラ１０と分離ローラ対１１と、多段の給紙カセット９−１、９−２のうちの一つから選択的に給紙された転写材Ｐを搬送する搬送ローラ１２、１３と、画像形成にタイミングを合わせて転写材Ｐを潜像担持体１と転写装置５の間の転写部に送り出すレジストローラ１４が設けられている。  
図１に示すように現像装置４の基枠を構成するケーシング４０の内部には、静電潜像が形成される潜像担持体１との対向領域にトナーを搬送するローラ状に形成したトナー担持体２２と、このトナー担持体２２に対向し、トナー担持体２２に対してトナーを供給するトナー供給手段であるトナー供給部材２３と、このトナー供給部材２３で供給するトナー及び磁性キャリアを収容する現像剤収容部２４とを備えている。この場合、トナー供給部材２３に対して径方向の反対側の領域でトナー担持体２２と潜像担持体１とが対向するように配置されている。
【００３７】
なお、トナー供給部材２３に対してトナー担持体２２と潜像担持体１とは、５０〜１０００μｍ、好ましくは１５０〜４００μｍの間隙をあけて非接触で対向している。また、トナー担持体２２はその矢示方向ｓに回転駆動されると共にその外周面に対してもトナーが矢示方向ｓに搬送電界（移相電界）で搬送される。一方、トナー供給部材２３は矢示方向に回転する。  
現像剤収容部２４は、２室に分けられており、各室は現像装置内の両端部の図示しない現像剤通路によって連通している。この現像剤収容部２４には非磁性トナーと磁性キャリアを有する二成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌搬送スクリュー２５Ａ、２５Ｂによって攪拌されながら現像剤収容部２４内を搬送されている。
【００３８】
また、現像剤収容部２４にはトナー収容部１９から現像剤を補給するためのトナー補給口２６を設けている。そして、現像剤収容部２４には現像剤の透磁率を検知する図示しないトナー濃度センサ（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２４のトナー濃度が減少すると、トナー収容部１９が駆動され、トナーが所定補給量だけトナー補給口２６から現像剤収容部２４に補給される。  
トナー供給部材２３は、現像剤収容部２４の攪拌搬送スクリュー２５Ａと対向する領域に配置されている。トナー供給部材２３の内部には、固定された磁石が配置されおり、トナー供給部材２３の回転と磁力によって、現像剤収容部２４内の現像剤はトナー供給部材２３の表面に汲み上げられる。
【００３９】
また、現像剤の汲み上げ領域よりトナー供給部材２３の回転方向（矢示方向）ｓ１の下流側でトナー担持体２２との対向領域より上流側には、トナー供給部材２３と対向する領域に現像剤層規制部材２７を設け、汲み上げ領域で汲み上げられた現像剤を一定量の現像剤層厚に規制される。そして、現像剤層規制部材２７を通った現像剤はトナー供給部材２３の回転に伴って、トナー担持体２２と対向する領域まで搬送される。  
ここでトナー供給部材２３には、第１電圧印加手段３１によって供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよい。また直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアスでもよい。また、トナー担持体２２には、第１電圧印加手段３２によって後述するように電極に電圧が印加されている。
【００４０】
これにより、トナー供給部材２３とトナー搬送部材が対向する領域ｅにおいては、第１、第２電圧印加手段３１、３２によってトナー担持体２２とトナー供給部材２３との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから解離し、トナー担持体２２の表面に移動する。そして、トナー担持体２２の表面に達したトナーは、第１電圧印加手段３２が印加する電圧によって形成される搬送電界によって、トナー担持体２２の表面上をホッピングしながら搬送、即ち、回転方向ｓ（矢示方向）に移動する。ここでの電圧印加手段３１、３２及びこれらを制御する制御装置６０がホッピング電界発生手段を構成する。  
次いで、潜像担持体１と対向する領域まで搬送電界によって搬送されたトナーは、トナー担持体２２と潜像担持体１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体１上に移動して潜像担持体１上の潜像を可視像化（現像）する。
【００４１】
このように、磁性キャリアと非磁性のトナーから成る二成分現像剤を用いた現像装置では、キャリアとの接触摩擦によってトナーが帯電するため、帯電が安定する。また、現像においてトナーの供給量が多いため、高速現像に適している。したがって、二成分現像剤を用いることによって、帯電の安定したトナーを大量にトナー担持体２２に供給することができる。  
ここで、トナー担持体２２の詳細について図２を参照して詳細に説明する。なお、図２は同トナー担持体２２の一部を拡大した断面説明図である。  
トナー担持体２２は、軸となるステンレスなどの金属ローラに樹脂をコーティング、または樹脂ローラに金属ローラを圧入して支持基板１０１を形成する。この支持基板１０１上に複数の電極１０２、１０２、１０２……を、ｎ本を１セットとして、トナー移動方向ｓに沿って所要の間隔で配置し、この上を有機の絶縁性材料でコーティングすることで表面保護層１０３を積層して、静電搬送面１０３ａを形成している。
【００４２】
本実施形態における支持基板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。  
電極１０２は、支持基板１０１上に、Ａｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０μｍ厚、好ましくは０．５〜２．０μｍで成膜し、これをフォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これら複数の各電極１０２のトナー搬送方向における幅（電極幅）ａは移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極１０２、１０２のピッチＲも移動させるトナーの平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。
【００４３】
図５にトナー担持体２２の軸に平行な方向から見たａ相とｂ相からなる２相の電極１０２の部分切欠拡大正面図を示す。図５において、ａ相の電極は左側からｂ相の電極は右側から出ており、ａ相とｂ相で櫛歯状の電極構成になっている。トナー担持体の端部はベタ電極となっており、ここから配線し、電圧を供給している。  
表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０μｍ、好ましくは厚さ０．５〜３μｍで成膜して形成している。
【００４４】
図２において、各電極１０２から伸びる線は各電極１０２に電圧を印加するための導電線をあらわしており、各線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。各電極１０２に対しては、本体側の電源１０４からｎ（＝２）相の異なる駆動電圧Ｖａ、Ｖｂが印加される。なお、本実施形態では２相の駆動電圧が印加される場合（ｎ＝２）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。  
本実施形態では、トナー担持体２２上の多数の電極は互いに隣り合うものが絶縁状態で併設され、電極は２相構造を採る。ここで奇数番目の電極をａ相、偶数番目の電極をｂ相とする。各電極１０２は現像装置側の接点Ｓａ、Ｓｂのいずれかに接続されており、各接点Ｓａ、Ｓｂは、現像装置４が画像形成装置であるスキャナ２０に装着された状態においては、それぞれ本体側電源１０４と制御装置６０を介して接続される。
【００４５】
図３において、ａ相とｂ相とに印加する電圧は矩形波であり、ａ相とｂ相の電圧は位相がπだけずれて印加されている。この位相差によって、ａ相とｂ相間には常にＶｐｐだけの電位差が生じている。この電位差によって電極１０２、１０２間に電界が発生し、この電界に応じてトナーが電極間をホッピングする。  
ａ相とｂ相間の電位差Ｖｐｐは１００Ｖ〜１０００Ｖである。Ｖｐｐが１００Ｖより小さくなると、電極間の電界が小さくなってしまい、トナーがホッピングしなくなってしまう。またＶｐｐが１０００Ｖより大きくなると、径時で電極間でリークが発生する可能性がある。リークが発生すると、それ以降は電極間に電界が発生しなくなり、トナーがホッピングしなくなってしまう。
【００４６】
周波数ｆは０．１〜５ｋＨｚである。周波数が０．１ｋＨｚより小さくなると、ホッピング中にトナー担持体２２の表面上にトナーがとどまっている時間が長くなり、トナーが表面に付着しやすくなってしまう。周波数が５ｋＨｚより大きくなると、電圧の切り替わりに追従できないトナーが発生してしまい、トナーのクラウド状態が非常に不安定になってしまう。  
電圧の中心値Ｖ０は画像部電位と非画像部電位の間で現像条件によって変動させている。図３では印加する電圧は矩形波であるが、矩形波の場合、電圧の切り替わりが瞬時に起き、トナーのホッピングには適しているが、場合により、サイン波でも三角波でもよい。  図４は、図３の電圧印加方法に変えて採用可能な他の電圧印加方法である。ここでａ相は図３と同様の矩形波が印加されているが、ｂ相には直流電圧が印加されている。この場合、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、図４の場合は印加するＶｐｐの範囲は２００Ｖ〜２０００Ｖとなる。
【００４７】
図４の印加方法ではａ相とｂ相の位相差は考える必要はなく、電源コストが安くなる。  本実施形態ではトナーの進行方向の搬送はトナー担持体２２の回転によっておこなっている。トナーはホッピングしながら電極間を往復運動しながら、トナー担持体２２の回転によって現像領域まで搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持体２２と潜像担持体１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体上に現像される。現像に寄与しなかったトナーはホッピングしながらトナー担持体２２の回転によってさらに搬送され、回収手段ｍ０としての回収板４１によってトナー担持体２２の表面から回収される。回収されたトナーは再び現像剤収容部２４に戻され、現像装置４内を循環する。
【００４８】
ここで、図１に示すように、トナー搬送方向ｓに沿って現像領域下流側に配備された回収手段ｍ０の要部をなす回収板４１は、トナー担持体２２と回収板４１の間に達したトナーが、トナー担持体２２から回収板４１に向かう方向に力を受けるように電源回路４３によって電界を発生させる。これによって、現像領域で現像に寄与しなかったトナーは回収板４１とトナー担持体２２が互いに対向する回収領域において、トナー担持体２２上から回収板４１へ移動する。回収板４１上にトナーがある程度の量がたまると、振動子４２によって回収板４１を振動させ、回収板４１上のトナーを振るい落とし、再び現像剤収容部２４に戻す。なお、図１に示すように、振動子４２及び電源回路４３は制御装置６０にオン、オフ制御される。
【００４９】
本実施形態において、潜像担持体１とトナー担持体２２が対向する領域において、潜像担持体１は停止させた状態で画像部電位がトナー担持体２２と対向するようにし、トナー担持体２２の回転によってトナーを搬送し、潜像担持体１がトナーで現像された領域を現像領域と定義し、以下、この現像領域を現像ニップｒ（図１参照）と定義する。  
本実施形態において、トナー担持体２２の回転を停止させ各電極にパルス電圧を印加しない状態で、トナー供給部材２３に電圧を印加し、トナーがトナー担持体２２上に供給された領域のことを供給領域ｅ（図１参照）と定義する。
【００５０】
ところで、上述のような構成の現像装置４で現像する場合、現像ニップｒ内でトナーはクラウド化しているため、全ベタ画像とハーフトーン画像で付着量の差が出てくる場合がある。ハーフトーン画像の場合、現像ニップｒ内で、画像部と非画像部が存在するとする。この場合、トナー担持体２２上の画像部と対向する領域のトナーは画像部電位に引かれて感光面が現像される。よってトナー担持体２２上の画像部と対向する領域にはトナーがいなくなる。トナー担持体２２上の非画像部と対向する領域のトナーは現像されることなく、トナー担持体２２上をホッピングしている。その領域のトナーはトナー同士反発しあいながらホッピングしている。  
よって、画像部と非画像部の境目にいるトナーはトナー同士の反発によって、ホッピングしながらトナーのいない画像部領域に移動してくる。画像部領域に移動してきたトナーは画像部電位に引かれて、感光面が現像される。この非画像部から移動してきたトナーが画像部に現像されるため、ハーフトーン画像域における付着量が多くなってしまう。
【００５１】
この移動分のトナーをあらかじめ考慮して、トナー担持体上のトナーの量を少なめにしておくと、ハーフトーン画像の付着量は適量になると考えられる。しかし今度は、全ベタ画像の付着量が少なくなってしまうため、結局付着量の差は発生してしまう。よって、トナー担持体上の非画像部領域から画像部領域へ移動してくるトナーを抑制することが重要となってくる。  
トナーの移動は現像時間内に発生する。現像ニップをｒ［ｍｍ］、トナー担持体２２の移動線速度をＶｆ［ｍｍ／ｓｅｃ］とした場合、現像時間はｒ／Ｖｆで表される。１回の電極の切り替わりによって、トナーが隣の電極に確実に移動すると仮定すると、電極の相数をｎ（本実施形態ではｎ＝２）、電極に印加する電圧の周波数をｆ［Ｈｚ］、電極間のピッチをＲ［ｍｍ］とすると、トナーが単位時間に移動する距離は、ｎ×ｆ×Ｒで表される。よって、現像時間内に移動するトナーの距離は、ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆで表される。しかし、実際にトナーは電極間を往復しながらホッピングし、トナー同士の反発を受け、徐々に画像部領域の方へ移動していくと考えられる。その移動量を求めてくるのは困難であるが、この指標としてのｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆに比例すると考えられる。
【００５２】
そこで、現像装置４における、トナー同士の反発に起因する非画像部より画像部領域への移動の程度を示す指標である（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）をデータとして求める。この指標（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）を用いることで、現像装置４における全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、画質が良好なまま維持される領域を測定した。  
この結果、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、画質が良好なまま維持されるのは、指標が「１５」以下（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦１５）に保持されることで可能であることが判明した。なお、指標が「１５」を上回る（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ＞１５）と、画質が低下することが判明した。
【００５３】
ここでは、特に、指標が「５」以下（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦５）に保持されることで、さらに全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、余分なトナー消費が抑えられ、コストダウンを図れることが判明した。そこで、ここでの現像装置の指標は「５」に設定された。  
更に、指標が「１」以上（１≦ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）に保持されることが望ましい。これによって、トナーは現像ニップｒ中で少なくとも１回はホッピングすることになり、現像が確実におこなわれ、画質が良好なまま維持されることが判明した。  
次に、上述のような現像装置４を備えたプリンタ２０の動作を説明する。
【００５４】
図示しない操作パネルのキー操作等により画像形成信号が送信されると制御装置６０により、帯電装置２、光書込み装置３、現像装置４の他、潜像担持体１上のトナー像を記録紙等の転写材Ｐに転写する転写装置５、転写後の感光体表面をクリーニングするクリーニング装置６、感光体表面の残留電荷を除去する除電装置７、さらには転写材Ｐに転写後の画像を定着する定着装置８、定着後の転写材Ｐを排紙する排紙ローラ１５が、それぞれの適正タイミングで駆動される。ここでの現像装置４は予め指標（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）が「５」に保持されるように設定されている。このため全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、余分なトナー消費が抑えられ、コストダウンを図れる。
【００５５】
この際、原稿に応じて選択された転写材Ｐが給紙コロ１１により取り出され、レジストローラ対１４に送られた後、レジストローラ対１４により転写材Ｐの先端が潜像担持体１上のトナー像にタイミングを合わせて転写装置５の転写域に送られる。トナー像が形成された転写材Ｐは定着装置８を通り、このとき熱と圧力の作用によって、そのトナー像が転写材Ｓの表面に定着され、排紙トレイ１６に排出される。一方、クリーニング装置６は転写材Ｐに転写し切れずに像担持体１表面に残った残留トナーを除去、回収する。
【００５６】
このようなプリンタ２０の１駆動サイクルが成される毎に、現像装置４では、攪拌搬送スクリュー２５Ａ、２５Ｂとが駆動し、現像剤収容部２４内の現像剤はトナー供給部材２３に汲み上げられる。更に、トナー供給部材２３の現像剤は現像剤層規制部材２７により一定量の現像剤層厚に規制され、トナー担持体２２と対向する領域まで搬送される。ここでトナー供給部材２３とトナー担持体２２が対向する領域ｅにおいては、制御手段５０に駆動制御される第１、第２電圧印加手段３１、３２によってトナー担持体２２とトナー供給部材２３との間に電界が生じ、その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから解離し、トナー担持体２２の表面に移動し、トナー担持体２２の表面上を搬送電界によってホッピングしながら、回転方向ｓに移動する。
【００５７】
次いで、潜像担持体１と対向する領域に達したトナーは、トナー担持体２２と潜像担持体１上の画像部との間の現像電界によって移動して潜像担持体１上の潜像を可視像化（現像）する。この際、ここでの現像装置４の指標（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）は「５」である。このため、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、画質が良好なまま維持される指標が「１５」以下であり、特に、指標が「５」以下に保持されることで、さらに全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、余分なトナー消費が抑えられ、コストダウンを図れる。
【００５８】
更に、図１の現像装置４では、電圧を印加する電極１０２の相数を２（ｎ＝２）とした。これによって、トナー同士の反発に起因する非画像部より画像部領域への移動は電圧の切り替わり時に生じることがなく、即ち、非画像部より画像部領域へ搬送されることを防止できる。また、２相とすることでトナー担持体の構成がシンプルとなり、製造コストも比較的低減できる。
【００５９】
更に、上述のような作用効果を持った現像装置４を備えた画像形成装置であるプリンタ２０を容易に実現できた。
【００６０】
次に本発明の「第１実施形態」における複数の変形例を説明する。  
図１に示した回収装置ｍ０の第１の変形例を図６に沿って説明する。  
この「変形例１」での回収装置ｍ１は図１の現像装置４で用いる回収装置ｍ０に代えて採用することができ、現像装置４の重複説明を略す。  
この回収装置ｍ１は、トナー担持体２２に回収ローラ４４を対設する。この回収ローラ４４によりトナーを回収する。ここでは、トナー担持体２２と回収ローラ４４の間に達したトナーに対して、トナー担持体２２から回収ローラ４４に向かう方向に力が作用するように電源回路４５を用いて電界を発生させる。現像領域（現像ニップｒ）で現像に寄与しなかったトナーは回収ローラ４４とトナー担持体２２が対向する回収領域において、トナー担持体２２上から回収ローラ４４へ移動する。回収ローラ４４に付着したトナーは、ブレード４６によって掻き落とされ、再び現像剤収容部２４に戻される。  
なお、電源回路４５は制御装置６０にオン、オフ制御される。このような回収装置ｍ１は、図１の回収装置ｍ０とほぼ同様の作用効果が得られる。
【００６１】
図１に示した回収装置ｍ０の第２の変形例を図７に沿って説明する。  
この「変形例２」での回収装置ｍ２は図１の現像装置４で用いる回収装置ｍ０に代えて採用することができ、現像装置４の重複説明を略す。  
ここで、回収装置ｍ２は、ブラシローラ４７によりトナー担持体２２よりトナーを回収する。
【００６２】
ここではトナー担持体２２とブラシローラ４７の間に達したトナーに対して、トナー担持体２２からブラシローラ４７に向かう方向に力が作用するように電源回路４８を用いて電界を発生させる。現像領域（現像ニップｒ）で現像に寄与しなかったトナーはブラシローラ４７とトナー担持体２２が対向する回収領域において、トナー担持体２２上からブラシローラ４７へ移動する。ブラシローラ４７に付着したトナーは、フリッカバー４９によって掻き落とされ、再び現像剤収容部２４に戻される。なお、電源回路４８は制御装置６０にオン、オフ制御される。このような回収装置ｍ２は、図１の回収装置ｍ０とほぼ同様の作用効果が得られる。
【００６３】
図１に示した回収装置ｍ０の第３の変形例を図８に沿って説明する。  
この「変形例３」での回収装置ｍ３は図１の現像装置４で用いる回収装置ｍ０に代えて採用することができ、現像装置４の重複説明を略す。  
ここで、回収装置ｍ３は吸引ノズル５０によりトナー担持体２２よりトナーを吸引回収する。
【００６４】
ここではトナー担持体２２と吸引ノズル５０の間に達したトナーを、吸引ポンプ５３及びダクト５１を介して吸引ノズル５０から空気と共に吸引する。吸引ノズル５０のトナー搬送方向下流側にはシール５２が付設されている。このシール５２の先端はトナー担持体２２の表面と接触している。現像領域で現像に寄与しなかったトナーは、回収領域において空気の流れに乗って吸引ノズル４９を通って回収される。空気の流れに乗らず、進行波電界によって搬送されているトナーもシール５２と衝突し、掻き落とされるので、そのまま下流に搬送されていくことはない。吸引ノズル４９によって回収されたトナーは、ダクト５１を通って再び現像剤収容部２４に戻される。なお、吸引ポンプ５３は制御装置６０にオン、オフ制御される。このような回収装置ｍ３は、図１の回収装置ｍ０とほぼ同様の作用効果が得られる。
【００６５】
次に本発明の「第２実施形態」について説明する。  
この「第２実施形態」である現像装置４ａを備えた画像形成装置であるプリンタ２０ａの概略的な全体構成を図９に示す。この「第２実施形態」では、図１に示したプリンタ２０の現像装置４に代えて用いられる現像装置４ａを採用する。  
プリンタ２０ａは図１のプリンタ２０と比較し、現像装置４ａのみが相違することよりプリンタ２０ａに関する重複説明を略す。
【００６６】
現像装置４ａは、基枠を構成するケーシング４０の内部に、潜像担持体１との対向領域にトナーを搬送するトナー担持体２２と、このトナー担持体２２の他方側に対向配備され、トナー担持体２２に対してトナーを供給するトナー供給部材２３ａと、このトナー供給部材２３ａで供給する一成分トナーを収容する現像材収容部２４と、現像材収容部２４内に収容されたトナー補給ローラ２５Ｃ、２５Ｄとを備えている。この場合、一成分トナーが現像剤収容部２４に収容されており、トナー補給ローラ２５Ｃ、２５Ｄによってトナーはトナー供給部材２３ａと摩擦帯電をおこない、静電気力によってトナー供給部材２３ａ上に汲み上げられる。
【００６７】
トナー供給部材２３ａ上のトナーは現像剤層規制部材５６によって薄層とされ、トナー供給部材２３ａの回転にともなってトナー担持体２２と対向する位置に搬送される。トナー供給部材２３ａには、第一電圧印加手段３１ａによって供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよい。また直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアスでもよい。トナー担持体２２と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段３１ａ、３２ａによってトナー担持体２２とトナー供給部材２３ａ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、トナーはトナー供給部材２３ａから解離し、トナー担持体２２表面に移動する。トナー担持体２２には、第二電圧印加手段３２ａによって電極に電圧が印加されている。第二電圧印加手段３２ａが印加する電圧は、矩形波が最も適しているが、サイン波でも三角波でもよい。本実施例では電極は２相とし、各隣り合う電極に位相差πをもった電圧を印加し、電極１０２、１０２間に電界を生じさせている。トナー担持体表面に達したトナーは、この電極間の電界によってホッピングしながら電極間を往復運動する。ここでの電圧印加手段３１ａ、３２ａ及びこれらを制御する制御装置６０ａがホッピング電界発生手段を構成する。
【００６８】
本実施形態ではトナーの搬送はトナー担持体２２の回転によっておこなっている。トナーはホッピングしながら電極間を往復運動しながら、トナー担持体２２の回転によって現像領域まで搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持体２２と潜像担持体１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体１上に現像される。現像に寄与しなかったトナーはトナー担持体２２の回転によってさらに搬送され、トナー供給部材２３ａまで達する。トナー供給部材２３ａは現像に使われずに戻ってきたトナーを上述の第１実施形態で説明したと同様の回収手段ｍ０としての回収板４１によってトナー担持体２２の表面から回収する。回収されたトナーは再び現像剤収容部２４に戻され、現像装置４ａ内を循環する。なお、ここでは、トナー供給部材２３ａが回収手段を成すが、これに加えて、上述の回収手段ｍ０、ｍ１、ｍ２、ｍ３を付設し、回収効率を高めても良い。
【００６９】
このような「第２実施形態」である現像装置４ａは、図１の画像形成装置の現像装置４と同様に、現像ニップをｒ［ｍｍ］、トナー担持体２２の移動線速度をＶｆ［ｍｍ／ｓｅｃ］とした場合、現像時間はｒ／Ｖｆで表される。１回の電極の切り替わりによって、トナーが隣の電極に確実に移動すると仮定すると、電極の相数をｎ（本実施形態ではｎ＝２）、電極に印加する電圧の周波数をｆ［Ｈｚ］、電極間のピッチをＲ［ｍｍ］とすると、トナーが単位時間に移動する距離は、ｎ×ｆ×Ｒで、現像時間内に移動するトナーの距離は、ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆで表される。
【００７０】
この現像装置４ａにおける、トナー同士の反発に起因する非画像部より画像部領域への移動の程度を示す指標である（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）をデータとして求め、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、画質が良好なまま維持されるよう、指標が「１５」以下（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦１５）に保持されるように設定した。この現像装置４ａの指標を「５」を保持するように設定した。指標が「５」以下（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦５）に保持されることで、さらに全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、余分なトナー消費が抑えられ、コストダウンを図れる。  
上述のような現像装置４ａを備えたプリンタ２０ａも図１のプリンタ２０と同様の動作をするので、重複説明を略す。
【００７１】
このような現像装置４ａは、画質が良好なまま維持される指標「１５」を確実にクリアする「５」以下に保持されたので、ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、更に、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、余分なトナー消費が抑えられ、コストダウンを図れた。更に、図１の「第２実施形態」として、上述のような作用効果を持った現像装置４ａを備えた画像形成装置であるプリンタ２０ａを容易に実現できた。
【００７２】
次に本発明の「第３実施形態」について説明する。  
この「第３実施形態」では、図９に示したプリンタ２０ａに装備されていた現像装置４ａに代えて用いられる現像装置４ｂを説明する。なお、プリンタ２０ａの図示及び説明を略す。  
ここで、現像装置４ｂは、基枠を構成するケーシング５５の内部に、潜像担持体１との対向領域にトナーを搬送するトナー担持体２２と、このトナー担持体２２の他方側に対向配備され、トナー担持体２２に対してトナーを供給するトナー補給ローラ２３ｂと、このトナー補給ローラ２３ｂで供給する一成分トナーを収容する現像材収容部２４ｂとを備えている。この場合、一成分トナーを直接トナー補給ローラ２３ｂからトナー担持体２２へと供給する。トナー補給ローラ２３ｂとしてスポンジローラを用い、スポンジローラをトナー担持体２２へ当接させてトナーを帯電させながら供給する。このトナー補給ローラ２３ｂには第一電圧印加手段３１ｂによって供給バイアスが印加されており、この電圧によってトナー担持体２２へ供給するトナーの量を制御することができる。この供給バイアスは、直流電圧でも交流電圧でもよい。また直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアスでもよい。トナー担持体２２には、第二電圧印加手段３２ｂによって電極に電圧が印加されている。第二電圧印加手段３２ｂが印加する電圧は、矩形波が最も適しているが、サイン波でも三角波でもよい。
【００７３】
本実施形態では「第１実施形態」で用いたとほぼ同様のトナー担持体２２を用いる。この場合も電極は２相とし、各隣り合う電極に位相差πをもった電圧を印加し、電極間に電界を生じさせている。トナー担持体２２へ供給されたトナーは、この電極間の電界によってホッピングしながら電極間を往復運動する。ここでの電圧印加手段３１ｂ、３２ｂ及びこれらを制御する制御装置６０ｂがホッピング電界発生手段を構成する。
【００７４】
図１０に示した現像装置４ｂでは、トナー補給ローラ２３ｂからトナー担持体２２へ供給されたトナーがトナー層規制部材５６によって、さらに帯電され、トナー量は規制される。トナー層規制部材５６によって帯電され規制されたトナーは、さらにホッピングしながらトナー担持体２２の回転によって、現像領域まで搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持体２２と潜像担持体１上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体上に現像される。現像に寄与しなかったトナーはトナー担持体２２の回転によってさらに搬送され、トナー補給ローラ２３ｂの下部に達する。トナー補給ローラ２３ｂは現像に使われずに戻ってきたトナーをトナー補給ローラ２３ｂ上から掃き取り、現像剤収容部２４にトナーを戻す。この場合、トナー補給ローラ２３ｂが回収機能を備えるが、場合により、トナー担持体２２に上述の回収手段ｍ０、ｍ１、ｍ２、ｍ３を適宜付設し、これらにより回収されたトナーを再び現像剤収容部２４ｂに戻し、現像装置４ｂ内を循環させ、トナー攪拌性を高めても良い。
【００７５】
このような「第３実施形態」である現像装置４ｂも、図１の画像形成装置の現像装置４と同様に、現像ニップをｒ［ｍｍ］、トナー担持体２２の移動線速度をＶｆ［ｍｍ／ｓｅｃ］、電極の相数をｎ（本実施形態ではｎ＝２）、電極に印加する電圧の周波数をｆ［Ｈｚ］、電極間のピッチをＲ［ｍｍ］とすると、指標は（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）で表される。この場合も、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、画質が良好なまま維持されるのは、指標（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）が「１５」以下に保持されることで可能である。そこで、現像装置４ｂもその指標が「５」を保持するように設定された。これにより、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、余分なトナー消費が抑えられ、コストダウンを図れることが判明した。更に、上述のような作用効果を持った現像装置４ｂを備えたプリンタ２０ｂを容易に実現できた。
【００７６】
次に本発明の「第４実施形態」を説明する。  
第４実施形態に係る現像装置４ｃはプロセスカートリッジＰＣに収容され、その現像装置４ｃを搭載するカラー複写機１００の一例を図１１に沿って説明する。  
このカラー複写機１００（画像形成装置）は、潜像担持体１、帯電手段２、本発明に係る現像装置４ｃ、クリーニング手段６を備え、作像手段であるブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）のトナー像を形成するプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙ｛以下、区別しないときには単に「プロセスカートリッジ５０１」という。なお、他も同じである。｝を備える。更に、このカラー複写機１００は、光書込み装置５０２Ｋ、５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙと、転写材５０６を搬送する搬送ベルト５０３Ａ及びプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙに搬送ベルト５０３Ａを挟んで対向する転写ローラ５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙと、定着装置５０４と、転写材５０６を収容する給紙装置５０５とを備えている。
【００７７】
ここで、光書込み装置５０２Ｋ、５０２Ｍ、５０２Ｃ、５０２Ｙは画像情報に従ってプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙの帯電後の潜像担持体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。  
搬送ベルト５０３Ａは、搬送ローラ５１１、従動ローラ５１２及びテンションローラ５１３、５１４間に架け渡され、搬送ローラ５１１の回転により矢示方向に周回移動する。そして、搬送ローラ５１１と対向して転写材５０６を搬送ベルト５０３Ａ上に吸着させるための吸着ローラ５１５を配置し、また、搬送ベルト５０３Ａの出口側には搬送ベルト５０３Ａ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５１６を配置している。
【００７８】
転写ローラ５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙ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、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１０６〜１０１０Ω・ｃｍの中抵抗に調整した弾性体ローラである。  
定着装置５０４は、加熱ローラ５０４ａ及びこれに対向して加圧ローラ５０４ｂを備えている。
【００７９】
そして、このカラー複写機１００において、通常の画像形成動作では、給紙装置５０５から供給される記録用紙等の転写材５０６は吸着ローラ５１５に所定の電圧が印加されることで転写体である転写材搬送ベルト５０３Ａに吸着させられる。転写材５０６は転写材搬送ベルト５０３Ａに担持された状態で転写材搬送ベルト５０３Ａとともに移動し、移動中にプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙから順次各色のトナー像が転写させられ、転写材５０６上にカラーのトナー像が形成される。転写材５０６が搬送ベルト５０３Ａを通過して定着装置５０４に到達すると、転写材５０６上のトナー像は加熱ローラ５０４ａ及び加圧ローラ５０４ｂに挟まれつつ加熱されることで転写材５０６上に定着させられ、転写材５０６上に可視像が定着形成される。その後、カラー画像が形成された転写材５０６は装置本体５１０上部の排紙部５０７に排出される。
【００８０】
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では、作像ユニット５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙから転写材搬送ベルト５０３Ａ上に直接所定パターンのトナー像が形成され、Ｐセンサ５１６によってその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み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５０３Ａ上のトナーパターンは吸着ローラ５１５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５０３Ｂｋ、５０３Ｂｍ、５０３Ｂｃ、５０３Ｂｙに印加された電圧によってプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙに回収される。
【００８１】
次に、本発明にプロセスカートリッジ５０１について図１２を参照して説明する。このプロセスカートリッジ５０１は、潜像担持体１と、接触帯電部材５３１と、前述した第１実施形態で説明した現像装置４（なお、他の現像装置４ａ、４ｂでも良い。）と同様の現像装置４ｃと、クリーニング装置５５１とを備えている。  
潜像担持体１は、図示しない回転駆動機構によって矢印方向に回転される。接触帯電部材５３１は、芯金上に、ウレタン樹脂等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した可撓性の帯電ローラである。クリーニング装置５５１は、潜像担持体５２１の回転方向に対してカウンタ方向で当接させられたクリーニングブレード５５２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５５３などを備えている。
【００８２】
このように構成したプロセスカートリッジ５０１の動作について説明する。  
このカラー複写機１００は、複写機及びプリンタとして機能することができるカラー複合機であり、複写機として機能するときには、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ときには、コンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。  
そして、帯電させられた潜像担持体１に対し、光書込み装置５０２は書込みデータに応じてレーザー光５０２ａを照射して露光を行なう。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させることで光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。
【００８３】
光書込み装置５０２によって潜像担持体５２１上に形成された静電潜像は本発明に係る現像装置４ｃ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潜像担持体１上に可視化される。  
潜像担持体１上に形成させられたトナー像が転写ローラ５０３Ｂと潜像担持体１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５０５から転写材５０６が搬送され、トナー像が転写ローラ５０３Ｂに印加された電圧により転写材５０６へと転写される。トナー像が転写された転写材５０６は定着装置５０４によって定着処理され転写材５０６上にカラー画像が出力される。  
一方、転写されずに潜像担持体１上に残留したトナー（転写残トナー）はクリーニング装置５５１によって清掃され、清掃後の潜像担持体５２１表面は次回の画像形成のために使用される。
【００８４】
そして、これらのブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を形成するためのプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙは、画像形成装置本体５１０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。  
このような「第４実施形態」では、複数のプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙそれぞれが前述した第１実施形態で説明した現像装置４と同様の現像装置４ｃをそれぞれ内蔵する。
【００８５】
この場合も、現像装置４ｃは、図１の画像形成装置の現像装置４と同様に、現像ニップをｒ［ｍｍ］、トナー担持体２２の移動線速度をＶｆ［ｍｍ／ｓｅｃ］とし、電極の相数をｎ（本実施形態ではｎ＝２）、電極に印加する電圧の周波数をｆ［Ｈｚ］、電極間のピッチをＲ［ｍｍ］とすると、現像時間内に移動するトナーの距離は、ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆで表される。この場合も、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、画質が良好なまま維持されるのは、指標（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）が「１５」以下に保持されることで可能である。そこで、現像装置４ｃもその指標が「５」を保持するように設定された。これにより、全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差が少なくなり、余分なトナー消費が抑えられ、コストダウンを図れる。
【００８６】
更に、上述のような作用効果を持った現像装置４ｃを内蔵する複数のプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙを実現でき、更に、複数のプロセスカートリッジ５０１Ｋ、５０１Ｍ、５０１Ｃ、５０１Ｙを備えたカラー複写機１００を容易に実現できた。
【実施例】
【００８７】
次に本発明者が第１実施形態で説明した現像装置４を用いて、実際に実験によって求められた全ベタ画像とハーフトーン画像の付着量の差の程度を説明する。
【００８８】
ハーフトーン画像は網点状の面積率５０％の画像である。潜像担持体１の帯電電位は−５００Ｖであり、全ベタ画像の画像部電位は−５０Ｖであり、現像バイアスとしては図３におけるＶ０がＶ０＝−３００Ｖの条件で現像をおこない、表１のデータを測定した。
【００８９】
【表１】
2009020287.tif 000003
【００９０】
表１で、◎は全ベタ画像の付着量に対するハーフトーン画像と全ベタ画像の付着量の差の割合が２０％未満のものであり、○は３０％未満のもの、×は３０％以上のものである。
【００９１】
この実施例では、トナー担持体２２の移動線速度Ｖｆは１６０ｍｍ／ｓｅｃであり、現像ニップｒは５ｍｍであった。
【００９２】
それぞれの実験条件で指標として（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）を算出すると、次の表２の結果が求められる。
【００９３】
【表２】
2009020287.tif 000004
【００９４】
表２の結果より、本実施例では全ベタ画像の付着量に対するハーフトーン画像と全ベタ画像の付着量の差の割合が３０％未満になる条件として、指標である（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）が「１５」以下（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦１５）が適正として採用された。
【００９５】
より好ましくは、全ベタ画像の付着量に対するハーフトーン画像と全ベタ画像の付着量の差の割合が２０％未満になる条件として、指標である（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）が「５」以下（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ≦５）が適正として採用された。
【００９６】
指標（ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ）を、このような条件にすることによって、ハーフトーン画像の付着量が抑えられ、画質もよくなった。さらに、経時でのトナー消費量も少なくなり、ランニングコストも抑えることができた。
【００９７】
更に、現像時間内に一度もトナーがホッピングしない（電圧が切り替わらない）場合は現像はおこなわれない。よって、少なくとも一回はホッピングする必要がある。よって、本実施例では１≦ｒ×ｎ×ｆ／Ｖｆとした。
【００９８】
本実施例では電極は２相（ｎ＝２）としている。２相の場合は、図５のように電極をそれぞれ左右からもってくることが可能であるため、製造コストが少なくてすむ。
【００９９】
本実施例では、トナー担持体２２の移動線速度Ｖｆは潜像担持体１の移動線速度Ｖｐと同じか大きくした。トナー担持体２２の移動線速度Ｖｆが潜像担持体１の移動線速度Ｖｐより小さい場合は、全ベタ画像を現像する際に画像の先端部分はトナーが十分に現像されるが、先端の現像にトナーが使用されるため後端になっていくとトナーが足りなくなり、付着量が小さくなってしまうので、この不具合を解消できた。
【０１００】
なお、上述の各実施形態では画像形成装置としては単色のプリンタ及びフルカラー画像形成装置を説明したが、その他のデジタル複写機、ファクシミリ等に同様に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明を適用した現像装置を備えた第１実施形態のプリンタの概略構成図である。
【図２】図１のプリンタの現像装置で用いるトナー坦持体の電極構成説明図である。
【図３】図２のトナー坦持体の電極に印加される電圧波形線図である。
【図４】図２のトナー坦持体の電極に印加される他の電圧波形線図である。
【図５】図２のトナー坦持体の電極のパターンを説明する部分切欠拡大正面図である。
【図６】図１のプリンタ内の現像装置で用いる回収装置の他の第１変形例の概略構成図である。
【図７】図１のプリンタ内の現像装置で用いる回収装置の他の第２変形例の概略構成図である。
【図８】図１のプリンタ内の現像装置で用いる回収装置の他の第３変形例の概略構成図である。
【図９】本発明を適用した現像装置を備えた第２実施形態のプリンタの概略構成図である。
【図１０】本発明を適用した第３実施形態の現像装置の概略構成図である。
【図１１】本発明を適用した第４実施形態のカラー複写機の概略構成図である。
【図１２】図１１のカラー複写機で用いる現像装置の概略拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１    潜像担持体
２    帯電装置
４    現像装置
２０    プリンタ（画像形成装置）
２２    トナー担持体
２３    トナー補給部材
３１    第１電圧印加手段（ホッピング電界発生手段）
３２    第２電圧印加手段（ホッピング電界発生手段）
６０    制御装置（ホッピング電界発生手段）
１００    カラー複写機（画像形成装置）
ｒ    現像ニップ（現像領域）
ｎ    電極の相数
ｆ    周波数
ｒ×ｎ×ｆ×Ｒ／Ｖｆ    指標
Ｒ    電極のピッチ
Ｖｆ    トナー担持体の移動線速度
Ｖａ、Ｖｂ    周期的な電圧
【図１】
2009020287.tif 000005
【図２】
2009020287.tif 000006
【図３】
2009020287.tif 000007
【図４】
2009020287.tif 000008
【図５】
2009020287.tif 000009
【図６】
2009020287.tif 000010
【図７】
2009020287.tif 000011
【図８】
2009020287.tif 000012
【図９】
2009020287.tif 000013
【図１０】
2009020287.tif 000014
【図１１】
2009020287.tif 000015
【図１２】
2009020287.tif 000016