現像剤担持体、現像装置、画像形成装置及びプロセスユニット
【課題】互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体において、多数の電極パターンを形成する際に、パターン不良の発生を未然に防止する。
【解決手段】トナー担持ローラ２は、金属製薄肉管電極部材１０ａとローラ基材９とで構成されている。金属製薄肉管電極部材１０ａは、金属製薄肉管１０からなる内側電極３ａと、内側電極３ａへ印加される電圧とは異なる電圧が印加される櫛歯状の外側電極４ａとを備えている。内側電極３ａと外側電極４ａとの間には、これらの間を絶縁する絶縁層５が設けられ、また、外側電極４ａの外周面側を覆う表層６も設けられている。すなわち、トナー担持ローラ２は、内周側からこの順に、ローラ基材９、内側電極３ａ（金属薄肉管１０）、絶縁層５、外側電極４ａ、表層６の５層構造となっている。内側電極３ａは、０．０５〜０．２ｍｍのシームレスの金属薄肉管１０で形成されている。
【解決手段】トナー担持ローラ２は、金属製薄肉管電極部材１０ａとローラ基材９とで構成されている。金属製薄肉管電極部材１０ａは、金属製薄肉管１０からなる内側電極３ａと、内側電極３ａへ印加される電圧とは異なる電圧が印加される櫛歯状の外側電極４ａとを備えている。内側電極３ａと外側電極４ａとの間には、これらの間を絶縁する絶縁層５が設けられ、また、外側電極４ａの外周面側を覆う表層６も設けられている。すなわち、トナー担持ローラ２は、内周側からこの順に、ローラ基材９、内側電極３ａ（金属薄肉管１０）、絶縁層５、外側電極４ａ、表層６の５層構造となっている。内側電極３ａは、０．０５〜０．２ｍｍのシームレスの金属薄肉管１０で形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を担持する外周面が表面移動することにより現像剤を現像領域へ搬送するための現像剤担持体、この現像剤担持体を備えた現像装置、この現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体及びこれを有する現像装置が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
例えば、現像剤担持体上の現像剤を感光体等の潜像担持体に直接接触させないで、現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して現像を行う現像装置がある。そして、この現像装置の一例としては、現像剤担持体上の一成分現像剤（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方式を採用するものがある。この方式に使用される現像剤担持体は、外周面に沿って複数種類の電極が所定のピッチで配置され、その複数種類の電極の外周面側を保護層で覆ったものである。この複数種類の電極に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加して、時間的に変化する電界を互いに近接する複数種類の電極間に形成すると、この電界により現像剤担持体上のトナーを互いに近接する複数種類の電極間で飛翔させることができる（このようにトナーが飛翔する現象を、以下「フレア」と呼ぶ。）。これにより、現像剤担持体の外周面近傍の空間でトナーがクラウド化した状況となる。
【０００３】
この方式の現像装置において、トナーが現像剤担持体の外周面に付着することなくフレアするためには、現像剤担持体の外周面において、互いに近接する複数種類の電極間に形成されるフレア用電界からトナーが受ける力Ｆ１と、トナーと現像剤担持体の外周面との間の付着力Ｆ２との大小関係が重要となってくる。Ｆ１よりＦ２の方が大きいと、トナーは現像剤担持体外周面との付着力から逃れることができず、フレアしない。Ｆ２よりＦ１の方が大きければ、トナーはフレアすることができ、このときのＦ２とＦ１との差が大きいほど、安定したフレアを実現できる。Ｆ１を大きくすればこの差を大きくできるので安定したフレアを実現できるが、Ｆ１を大きくするためには現像剤担持体の外周面上に形成されるフレア用電界を大きくすることが必要となる。
【０００４】
特許文献１には、フレア用電界を形成するための２種類の電極が中空ローラ状の部材（以下「円筒状の基体」ともいう。）をなす現像剤担持体（トナー担持ローラ）における同心円上に設けられている現像装置が開示されている。この現像装置で使用する現像剤担持体は、２種類の櫛歯状の電極を、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯部分の間に入り込むように外周面に沿って配置したものである。そして、各種類の電極に上述した電圧をそれぞれ印加することにより、櫛歯部分間でトナーを飛翔させ、フレアさせることができる。
【０００５】
また、特許文献２には、フレア用電界を形成するために３種類の電極を備えた中空ローラ状の部材をなす現像剤担持体（トナー担持ローラ）が開示されている。この現像剤担持体は、３種類の電極のうちの２種類の電極は同心円上に設けられているが、残りの１種類の電極は上記２種類の電極よりも外周面側に配置されている。この現像剤担持体を用いた現像装置でも、各種類の電極に互いに位相が異なる３相の電圧をそれぞれ印加することにより、各種電極間でトナーを飛翔させ、フレアさせることができる。
【０００６】
また、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体を有する現像装置の他の例としては、例えば、特許文献３に記載されたものが知られている。この特許文献３には、現像剤担持体上のトナーを振動させて帯電させる交番電界（帯電用電界）を形成するための２種類の電極が現像剤担持体に設けられている。この現像装置で使用される現像剤担持体は、２種類の電極間に空気を介在させることで、これらの電極間は空気による絶縁がなされている。ただし、電極間を絶縁材で覆うような処理は施されていない。
【０００７】
特許文献４には、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体において、特許文献１〜３の問題点を解消すべく、すなわち複数の電極部材間で界面やトナーを通じたリークが生じないようにする目的の下で、現像剤担持体としてのトナー担持ローラは、内側電極（第２の電極部材）と、これよりも外周面側に位置し、内側電極へ印加される内側電圧とは異なる外側電圧が印加される外側電極（第１の電極部材）と、内側電極と外側電極との間を絶縁するための絶縁層と、外側電極の外周面側を覆う表層とを有し、絶縁層を挟んだ両側にはそれぞれ内側電極及び外側電極以外の電極部材を隣接させていない構成が開示されている。
【０００８】
特許文献４記載の技術によれば、円筒状の基体であるトナー担持ローラ表面に、複数種類の電極としての第１の電極部材と第２の電極部材とを、絶縁体層を介してそれぞれ別々の層に設けた構成にすることで、多数の電極パターンを円筒状の基体上に形成する製造工程でパターン不良によって電極間隔が狭い領域、またはショート状態のパターンが発生した場合においても、Ａ相用電極とＢ相用電極との間の層に絶縁体層を形成しているため、Ａ相用電極とＢ相用電極の間に電気的なリークは発生しないため歩留まりが向上し、また使用耐久の高信頼性化が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１、２及び４記載の技術のように、複数種類の電極としての２種類の電極を、ローラ表面の同一絶縁体の表面上に形成する構成においては、多数の電極パターンを円筒状の基体上に形成しようとすると、電極等の形成面を平面状態にすることができないため、その製造工程でパターン不良が発生しやすかった。パターン不良としてショート状態のパターンが残った場合には、初期不良による歩留まり低下という問題点が、電極間隔が狭い領域が発生した場合には、経時・耐久による電気的な絶縁抵抗低下により電気的リークが稼働中に発生するという問題点がある。
【００１０】
また、特許文献４記載の技術における上記した電極パターンの構成ではトナー担持ローラ表面にある第１の電極部材と第２の電極部材とは、絶縁体層を介してそれぞれ外側と内側の位置関係に配置した構成となるため、ローラ端部は安定した絶縁体層の形成が難しいものとなる。また、感光体との現像ギャップが僅かしかないため給電するための配線をトナー担持ローラ表面に配線することは困難である。それ故に、トナー担持ローラ表面の外周にある第１の電極部材にローラ端部より外側のフランジ部より給電するための配線を形成すると、ローラ端部とフランジ部の境界部分で絶縁抵抗不良による電気的リークが発生するという問題点がある。
【００１１】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体において、多数の電極パターンを形成する際に、パターン不良が発生することのない現像剤担持体、現像装置、画像形成装置及びプロセスユニットを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するとともに上述した目的を達成するために、請求項ごとの発明では、以下のような特徴ある手段・発明特定事項（以下、「構成」という。）を採っている。
請求項１記載の発明は、第１の電極部材と、該第１の電極部材に対して絶縁体を介して配置された第２の電極部材とを備え、第１の電極部材と第２の電極部材とを外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、上記外周面法線方向の各電極部材の間に上記絶縁体を設け、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち少なくとも外周側に位置する電極部材は、上記外周面に沿って複数に分割された電極部材とされ、第１の電極部材と第２の電極部材との間に、電位差が時間的に反転する電圧を印加することにより現像剤をクラウド化し、表面が移動することによって上記クラウド化した現像剤を現像領域へ搬送する現像剤担持体において、第１の電極部材、第２の電極部材及び上記絶縁体は、薄肉管部材として構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像剤担持体において、上記薄肉管部材は、上記外周側に位置する電極部材の表面に、該表面を覆う表面コート層を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像剤担持体において、上記薄肉管部材の一端部の一部を上記外周面より内側に曲げたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の現像剤担持体において、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、一体化された金属製薄肉管部材であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか一つに記載の現像剤担持体において、上記曲げられた部分の外周側に位置する電極部材の一部が、絶縁層を介して形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一つに記載の現像剤担持体において、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材の少なくとも一部は、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち外周側に位置する外周側電極部材の電極間領域に対向する電極面が、該外周側電極部材の電極に対向する電極面よりも、外周側に位置することを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像剤担持体において、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、上記薄肉管部材に形成された弾性変形可能な薄肉管電極部材であり、該薄肉管電極部材のさらに内周側に配置される基材は、弾性体であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の現像剤担持体において、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち外周側に位置する外周側電極部材の電極間領域に対向する位置に複数に分割されて配置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、現像剤担持体の外周面に現像剤を担持させ、該現像剤担持体を表面移動させることにより現像領域内における潜像担持体上の潜像に現像剤を供給して該潜像を現像する現像装置において、上記現像剤担持体として、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像剤担持体を用い、各電極部材に対して互いに異なる電圧を給電するための給電部を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の現像装置において、上記現像剤として、所定極性に帯電したトナーからなる一成分現像剤を用い、上記現像剤担持体として、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像剤担持体を用いたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置により現像剤を供給することにより該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項９または１０記載の現像装置を用いたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される潜像を現像剤で現像する現像装置とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスユニットにおいて、上記現像装置として、請求項９または１０記載の現像装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、第１の電極部材、第２の電極部材及び絶縁体は、薄肉管部材として構成されていることにより、従来のような肉厚の厚い円筒状の基体（中空状のローラ）や曲面上に各電極部材を形成する場合と比較して、電極形成面を変形させ平面状にしながら多数の高精度な電極パターンを容易に形成することができることで、パターン不良が低減し、歩留まりを軽減できるとともに、多数の電極パターンを形成する場合で熱処理を行うときには熱容量が低減され、さらにパターン不良が低減して歩留まりが向上する。また、軽量のため管理が容易になるという種々の顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。
【図２】同複写機における感光体と現像装置とを示す概略構成図である。
【図３】同現像装置のトナー担持ローラの電極配置を説明するためにトナー担持ローラを回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。
【図４】同トナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を展開して模式的に表した部分断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、金属薄肉管を使用して電極を形成する場合の製造方法を説明する説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、トナー担持ローラの製造例を説明する説明図である。
【図７】同トナー担持ローラの外側電極への給電構成を、回転軸線に沿って切断したときのトナー担持ローラ一端部側の断面図である。
【図８】同トナー担持ローラの一端部の同給電構成を模式的に示す平面図である。
【図９】同トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
【図１０】内側電極及び外側電極へ印加する内側電圧と外側電圧の他の例を示すグラフである。
【図１１】内側電極及び外側電極へ印加する内側電圧と外側電圧のさらに他の例を示すグラフである。
【図１２】変形例１における現像装置を示す模式図である。
【図１３】変形例１における現像装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図１４】変形例２におけるトナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を展開して模式的に表した部分断面図である。
【図１５】（ａ）は、変形例３におけるトナー担持ローラを展開した状態で示す模式的平面図、（ｂ）は、同トナー担持ローラのＳ１５−Ｓ１５の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という）を詳細に説明する。実施形態および各変形例等に亘り、同一の機能等を有する構成要素（部材や構成部品等）については、形状の多少の違いや配置位置の違いがあっても混同の虞がない限り同一符号を付すこととする。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がない構成要素は適宜断わりなく省略することがある。
【００２６】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置である複写機について適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。
潜像担持体としてのドラム状の感光体４９は、図中時計回り方向に回転駆動される。操作者がコンタクトガラス９０に図示しない原稿を装置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源９１及びミラー９２を具備する第１走査光学系９３と、ミラー９４，９５を具備する第２走査光学系９６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。走査された原稿画像がレンズ９７の後方に配設された画像読み取り素子９８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、画像処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー９９で反射した後、ミラー８０を介して感光体４９を走査する。この走査に先立って、感光体４９は帯電装置５０によって一様に帯電され、レーザー光による走査により感光体４９の表面に静電潜像が形成される。
【００２７】
感光体４９の表面に形成された静電潜像には現像装置１の現像処理によってトナーが付着し、これによりトナー像が形成される。このトナー像は、感光体４９の回転に伴って、転写チャージャー６０との対向位置である転写位置に搬送される。この転写位置に対しては、感光体４９上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ７０ａを具備する第１給紙部７０、又は第２給紙コロ７１ａを具備する第２給紙部７１から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体４９上のトナー像は、転写チャージャー６０のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。
【００２８】
このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６１のコロナ放電によって感光体４９表面から分離され、その後、搬送ベルト７５によって定着装置７６に向けて搬送される。そして、定着装置７６内において、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ７６ａと、これに向けて押圧される加圧ローラ７６ｂとの当接による定着ニップに挟み込まれる。その後、定着ニップ内での加圧及び加熱によってトナー像が表面に定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７７に向けて排紙される。
【００２９】
上述の転写位置を通過した感光体４９表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置４５によって感光体４９表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体４９表面は、除電ランプ４４によって除電されて次の潜像形成に備えられる。
【００３０】
図２は、本実施形態に係る複写機における感光体４９と現像装置１とを示す概略構成図である。
ドラム状の感光体４９は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。そして、この感光体４９の図中右側方には、現像剤担持体であるトナー担持ローラ２を有する現像装置１が配設されている。現像装置１は、図中時計回り方向に回転駆動される第１搬送スクリュー１２を収容する第１収容部１３と、図中反時計回りに回転駆動される第２搬送スクリュー１４を収容する第２収容部１５とを有しており、両収容部は仕切壁１６によって仕切られている。そして、これら収容部はそれぞれ、図示しない磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとが混合された混合剤を収容している。
【００３１】
第１搬送スクリュー１２は、その回転駆動によって第１収容部１３内の混合剤を回転撹拌しながら、図中手前側から図中奥側へと搬送する。このとき、搬送途中の混合剤は、第１収容部１３の底部に固定されたトナー濃度センサ１７によってそのトナー濃度が検知される。そして、図中奥側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１６の奥側端部付近に設けられた図示しない第１連通口を経て、第２収容部１５内に進入する。第２収容部１５は、現像剤供給部材としての後述するトナー供給ロール１８を収容する磁気ブラシ形成部２１に連通しており、第２搬送スクリュー１４とトナー供給ロール１８とは所定の間隙を介して互いに軸線方向を平行にする姿勢で対向している。第２収容部１５内の第２搬送スクリュー１４は、その回転駆動によって第２収容部１５内の混合剤を回転撹拌しながら、図中奥側から図中手前側へと搬送する。この過程において、第２搬送スクリュー１４によって搬送される混合剤の一部は、トナー供給ロール１８のトナー供給スリーブ１９上に汲み上げられる。そして、図中反時計回り方向のトナー供給スリーブ１９の回転駆動に伴って、後述するトナー供給位置を通過した後、トナー供給スリーブ１９の表面から離脱して、再び第２収容部１５内に戻される。その後、第２搬送スクリュー１４によって図中手前側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１６の図中手前側端部付近に設けられた図示しない第２連通口を経て第１収容部１３内に戻される。
【００３２】
上述したトナー濃度センサ１７は、透磁率センサからなる。このトナー濃度センサ１７による混合剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。混合剤の透磁率は、混合剤のＫトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ１７はトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。
【００３３】
本複写機の図示しない制御部はＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、この中にトナー濃度センサ１７からの出力電圧の目標値であるＶｔｒｅｆを格納している。そして、トナー濃度センサ１７からの出力電圧値と、ＲＡＭ内のＶｔｒｅｆとを比較して、比較結果に応じた時間だけ図示しないトナー補給装置を駆動させる。この駆動により、現像に伴うトナーの消費によってトナー濃度を低下させた混合剤に対し、トナー補給口１３ａから第１収容部１３内に適量のトナーが補給される。このため、第２収容部１５内の混合剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
【００３４】
トナー供給ロール１８は、図中反時計回り方向に回転駆動される非磁性材料からなる筒状のトナー供給スリーブ１９と、これに内包される固定配置されたマグネットローラ２０とを有している。筒状のトナー供給スリーブ１９は、アルミニウム、真鍮、非磁性のステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に成型したものである。また、マグネットローラ２０は、図示のように、回転方向に並ぶ複数の磁極（図中真上の位置から反時計回り方向に順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極）を有している。これら磁極により、トナー供給スリーブ１９の周面上に混合剤が吸着し、磁力線に沿って穂立ちした磁気ブラシが形成される。
【００３５】
トナー供給スリーブ１９の表面によって汲み上げられた混合剤は、トナー供給スリーブ１９の回転に伴って図中反時計回り方向に回転する。そして、トナー供給スリーブ１９の表面に対して所定の間隙を介して対向配置されている規制部材２２との対向位置である担持量規制位置に進入する。このとき、規制部材２２とスリーブ表面との間隙を通過することで、スリーブ表面上における混合剤の担持量が規制される。
【００３６】
トナー供給スリーブ１９の図中左側方では、トナー担持ローラ２がトナー供給スリーブ１９表面と所定の間隙を介して対向しながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されている。トナー供給スリーブ１９の回転に伴って上述の担持量規制位置を通過した混合剤は、トナー担持ローラ２との接触位置であるトナー供給位置に進入する。これにより、混合剤からなる磁気ブラシ先端がトナー担持ローラ２の表面を摺擦する。この摺擦やトナー供給スリーブ１９とトナー担持ローラ２との電位差などの作用を受けて、磁気ブラシ中のトナーがトナー担持ローラ２の表面上に供給される。なお、トナー供給スリーブ１９には、供給バイアス電源２４により、供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、トナー担持ローラ２側にトナーを移動させる電界が形成できるようなものであれば、直流電圧でもよいし、かかる直流電圧に交流電圧を重畳したものでもよい。
【００３７】
トナー供給位置を通過したトナー供給スリーブ１９上の混合剤は、スリーブの回転に伴って第２収容部１５との対向位置まで搬送される。この対向位置の付近には、マグネットローラ２０に磁極が設けられておらず、混合剤をスリーブ表面に引き付ける磁力が作用していないため、混合剤はスリーブ表面から離脱して第２収容部１５内に戻る。なお、本複写機においては、マグネットローラ２０として、６つの磁極を有するものを用いたが、磁極の個数はこれに限られるものではない。８極、１２極などであってもよい。
【００３８】
トナーが供給されたトナー担持ローラ２は、現像装置１のケーシング１１に設けられた開口から外周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体４９に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ２と感光体４９とが対向している位置が、本複写機における現像位置となっている。
【００３９】
トナー担持ローラ２の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ２の回転に伴って、トナー供給位置から現像位置の現像領域に向けて搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ２と感光体４９上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ２の回転によってさらに搬送され、繰り返し利用される。
【００４０】
次に、本実施形態におけるトナー担持ローラ２の具体的構成について説明する（請求項３〜５、７）。
図３は、本実施形態におけるトナー担持ローラ２の電極配置を説明するためにトナー担持ローラ２を回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。なお、図の簡明化のため、表層６や絶縁層５は図示していない。
図４は、本実施形態におけるトナー担持ローラ２を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本実施形態のトナー担持ローラ２は、図４に示すように、シームレスの金属製薄肉管電極部材１０ａとローラ基材９とで構成されている。金属製薄肉管電極部材１０ａは、その内周側に位置する第２の電極部材・内周側電極部材であるとともに金属製薄肉管部材としての金属製薄肉管１０からなる内側電極３ａと、最外周側に位置していて内側電極３ａへ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される第１の電極部材・最外周電極部材ないし外周電極部材としての櫛歯状の外側電極４ａとを備えている。また、内側電極３ａと外側電極４ａとの間には、これらの間を絶縁するための絶縁体としての絶縁層５が設けられている。また、外側電極４ａの外周面側を覆う保護層としての表面コート層（以下、「表層」という。）６も設けられている。すなわち、本実施形態のトナー担持ローラ２は、内周側からこの順に、ローラ基材９、内側電極３ａ（金属薄肉管１０）、絶縁層５、外側電極４ａ、表層６の５層構造となっている。金属製薄肉管電極部材１０ａは、内側電極３ａ（金属薄肉管１０）、絶縁層５、外側電極４ａ及び表層６からなる。
【００４１】
内側電極３ａは、一体化された金属製薄肉管部材としての括弧を付して示す金属薄肉管１０で形成しており、具体的にはステンレススチール（以下、「ＳＵＳ」とも記述する。）やアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した肉厚ｔが０．０５ｍｍから０．２ｍｍ程度までのシームレス金属薄肉管で形成している。実施例的には、ＳＵＳを引き抜き加工することにより作製した肉厚０．０５ｍｍのシームレス金属薄肉管であり、その直径が１０ｍｍから２０ｍｍ、長さが２１０ｍｍから２８０ｍｍまでに設定している。また、金属薄肉管１０の表面粗さは、ＪＩＳ算術平均粗さＲａ０．１で加工されている。
【００４２】
内側電極３ａの外周面側は絶縁層５に覆われている。本実施形態において、この絶縁層５は、ポリカーボネート（ＰＣ）やアルキッドメラミン等で形成されている。また、本実施形態においては、金属薄肉管１０の状態でローラ基材９に接合する前に、絶縁層５はスプレー法やディップ法等によって金属薄肉管１０上に均一な膜厚で形成する（後述する図５（ｂ）参照）。金属薄肉管１０の状態で絶縁層５を形成することにより、後工程における膜を定着するための熱処理工程で、薄肉であることから熱容量を低減できる。また、薄肉で軽量のため管理が容易になる。
【００４３】
また、本実施形態において、絶縁層５の厚みは、特許文献４に開示されていると同様に、３μｍ以上５０μｍ以下の範囲内が好ましい。３μｍよりも小さくなると、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなり、内側電極３ａと外側電極４ａとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。一方、５０μｍよりも大きくなると、内側電極３ａと外側電極４ａとの間で作られる電界が表層６よりも外側に形成されにくくなり、表層６の外側に強いフレア用電界（外部電界）を形成することが困難となる。本実施形態では、メラミン樹脂からなる絶縁層５の厚みを２０μｍとしている。
【００４４】
絶縁層５の上には、櫛歯状の外側電極４ａが形成される。本実施形態において、この外側電極４ａは、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極４ａの形成方法としては、種々の方法がある。例えば、絶縁層５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法でもよい。本実施形態においては、金属薄肉管１０を使用して電極を形成する際に、電極形成面を変形させて平面状態にすることができるため、従来のように円筒状状態で成型する場合と比べて容易に電極をパターン形成することができる（後述する図５（ｂ）参照）。
【００４５】
外側電極４ａ及び絶縁層５の外周面側は、表層６により覆われている。トナーは、表層６上でホッピングを繰り返す際、この表層６との接触摩擦によって帯電する。トナーに正規帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）を与えるため、本実施形態では、表層６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。本実施形態ではポリカーボネートを採用している。
また、表層６は、外側電極４ａを保護する役割も持ち合わせているので、表層６の膜厚としては、３μｍ以上４０μｍ以下の範囲内が好ましい。３μｍよりも小さいと、経時使用による膜削れ等で外側電極４ａが露出し、トナー担持ローラ２上に担持されたトナーやトナー担持ローラ２に接触するその他の部材を通じてリークしてしまうおそれがある。
一方、４０μｍよりも大きいと、内側電極３ａと外側電極４ａとの間で作られる電界が表層６よりも外側に形成されにくくなり、表層６の外側に強いフレア用電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表層の膜厚は２０μｍとしている。表層６は、絶縁層５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。絶縁層５を形成する場合と同様に、金属薄肉管１０の状態で表層６を形成することにより、後工程における膜を定着するための熱処理工程で、従来のように円筒状状態で形成する場合と比べて薄肉のため熱容量を低減できる（後述する図５（ｂ）参照）。
【００４６】
本実施形態では、内側電極３ａと外側電極４ａとの間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３ａの外側電極４ａとは対向していない部分（外側電極４ａの櫛歯間に位置する内側電極３ａの部分）と外側電極４ａの櫛歯部分との間で作られる図４中の矢印で示す電界が、表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ２上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ２上のトナーは、内側電極３ａに絶縁層５を介して対向した表層部分と、これに隣接する外側電極４ａに対向した表層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００４７】
トナーを安定してクラウド化させるためには、相応する大きさのフレア用電界を形成することが重要となるが、このような大きなフレア用電界を形成するためには内側電極３ａと外側電極４ａとの間に大きな電位差を形成する必要がある。しかし、このような大きな電位差を安定して形成するためには、内側電極３ａと外側電極４ａとの間を安定かつ有効に絶縁し、リークを防止することが重要である。従来のように、フレア用電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した場合、その櫛歯状電極の形成品質が悪いと、２種類の電極間の絶縁性が著しく低下し、リークが起きやすい。具体的には、例えば、エッチングで電極形成する場合には除去すべき金属膜の一部が残存していたり、インクジェット法やスクリーン印刷法で電極形成する場合には電極間に導電ペーストが付着してしまったりする事態が起こり得る。このような事態が生じると、２種類の電極間でリークが起きやすくなり、適正なフレア用電界を形成することができなくなる。また、従来構成においては、ローラの樹脂表面上に櫛歯状電極を高い質で形成したとしても、２種類の櫛歯状電極を形成した後にその外周面側を絶縁材で覆うことにより電極間に絶縁材を充填して電極間の絶縁性を得るため、電極間にはローラの樹脂表面と絶縁材との界面が形成され、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると電極間の絶縁性が著しく低下する。
【００４８】
図５を参照して、金属薄肉管を使用して電極を形成する製造方法・工程の一例を説明する。図５は、金属薄肉管を使用して電極を形成する場合の製造方法・工程例を説明する説明図である。
本実施形態においては、金属薄肉管を使用して図４に示した各電極３ａ，４ａ、絶縁層５及び表層６を形成する際に、例えば図５(ａ)に示すように、紙面に直交する方向に長い金属薄肉管１０の内部に２つの裏当て部材３０を配置する。各裏当て部材３０は、金属薄肉管１０と同様に紙面に直交する方向に長い円柱状をなす回転可能な部材であり、図５(ｂ)に示すように、図示しない駆動手段を備えた移動手段及び案内手段によって両矢印で示す水平方向の所定の距離内（金属薄肉管１０を延ばし過ぎて切断したり、肉厚が公差内よりも薄くなったりしない移動距離を意味する）で往復移動可能に構成されている。図５(ｂ)に示すように、金属薄肉管１０を平面状態に支持することが可能な支持面を備えた裏当て部材３１を配置し、所定の位置を占めて停止した各裏当て部材３０及び裏当て部材３１で平面状態の金属薄肉管１０上に、上述したような電極及び膜形成方法で各電極３ａ，４ａ、絶縁層５、表層６を形成することができる。所定範囲の形成が終了すると、各裏当て部材３０を回転させることで金属薄肉管１０を回転・移動方向に送り、上記したと同様に各電極３ａ，４ａ、絶縁層５、表層６を形成することができる。
【００４９】
ローラ基材９は、図４および図６等に示すように、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴムやこれらのスポンジ等の弾性体からなる弾性体層で形成されている。図６は、トナー担持ローラ２の製造例を説明する説明図である。
トナー担持ローラ２は、図４を参照して説明したように、内側電極３ａ（金属薄肉管１０）、絶縁層５、外側電極４ａ及び表層６からなる金属製薄肉管電極部材１０ａとローラ基材９とで構成されている。トナー担持ローラ２の組み付けは、上述した製造工程で製作された図６（ａ）に示す金属製薄肉管電極部材１０ａを準備するとともに、図６（ｂ）に示すように、ローラ軸・回転軸でもある芯金３ｂ，４ｂの外周に、例えばシリコーンゴムスポンジを弾性体層として製造されたローラ基材９を形成し準備する。次に、ローラ基材９のシリコーンゴムスポンジ層表面にシリコーンゴム系の接着剤で被覆した後、図６（ｃ）に示すように、接着剤で被覆されたローラ基材９を金属製薄肉管電極部材１０ａ内に挿入し、加熱接着することによって、金属製薄肉管電極部材１０ａをローラ基材９の弾性体層に固定するという方法により製造される。このような製造方法で得たトナー担持ローラ２は、弾性体層からなるローラ基材９の外周部の金属製薄肉管電極部材１０ａが弾性変形可能であるので、電極表層（金属製薄肉管電極部材１０ａ）にも弾性をもたすことができる。
【００５０】
回転軸でもある芯金３ｂ，４ｂは、被給電部を構成すべく導電性部材、例えば金属薄肉管１０と同様の金属で形成されている。芯金３ｂ，４ｂとローラ基材９との固定方法の一例としては、芯金３ｂ，４ｂを保持する図示しない側型に固定し、この状態で金属製薄肉管電極部材１０ａの内側と同様の形状を備えた円筒金型（図示せず）の環状空間内にシリコーンゴム材料を高圧で注入充填し、その充填圧力でスリーブを拡張させながら上記円筒金型の内周面に密着させるとともに、シリコーンゴム材料に芯金３ｂ，４ｂを一体化させるという方法で製造されている。
【００５１】
ローラ基材９の上記弾性体層のゴム硬度に関して、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１のＡ型硬度計で計測したゴム硬度を７０度以下にした。同硬度計で計測した上記弾性体層のゴム硬度が７０度以上になると、地肌汚れの発生が目視できるようになり画質が悪化する。この原因については明確になっていないが、ゴム硬度が低い領域では、トナー帯電が十分に行われると同時にトナーのホッピングが活発に行われるのに対し、ゴム硬度が高い領域では、トナー帯電が不十分になると同時にトナーのホッピングが減少するためと推察される。従って、上記弾性体層のゴム硬度を７０度以下にすることにより、画像濃度の低下と地肌汚れとを防止でき、良好な画像を形成することができる。
【００５２】
図３、図７、図８を参照して、トナー担持ローラ２端部の給電構成を説明する。
図７は、本実施形態における外側電極４ａへの給電構成を、回転軸線に沿って切断したときのトナー担持ローラ２一端部側の断面図である。なお、図の簡明化のため、絶縁層５、外側電極４ａ及び表層６の図示を省略している。
図８は、本実施形態におけるトナー担持ローラ２の一端部の同給電構成を模式的に示す平面図である。なお、図の簡明化のため、絶縁層５、外側電極４ａ及び表層６の図示を省略している。
【００５３】
図７及び図８に示すように、上記した各電極部材３ａ，４ａ等を形成した金属製薄肉管電極部材１０ａの一端部の一部は、外周面より内側に曲げられて曲げ部１０ｂが形成されている。上記したトナー担持ローラ２を製造する過程において、トナー担持ローラ２の一端部には、端板部材としてのフランジ２６が弾性体層よりなるローラ基材の一端部に固着され、かつ、金属製薄肉管電極部材１０ａの一端部内部に固着されている。フランジ２６は、例えば絶縁性の樹脂等からなる絶縁体で形成されている。
図８に示すように、金属製薄肉管電極部材１０ａの一端部における多数の外側電極４ａの一端部端末は、図中黒い太線で示す電極結線部としてのバスライン４ｃに接続・結線されている。金属製薄肉管電極部材１０ａの一端部における曲げ部１０ｂ近傍の多数の外側電極４ａの一端部及びバスライン４ｃは、この図では省略されている絶縁層（図４の絶縁層５参照）上にパターン・形成されている。バスライン４ｃは、さらに、絶縁体で形成されたフランジ２６の外周面より凹の部分（曲げ部１０ｂに対応した部分）において、金属製で弾性ばね性を備えた給電端子８を介して芯金４ｂに接続・配線されている。これにより、芯金４ｂを、外側電極４ａへ給電する被給電部として構成することができる。なお、給電端子８と接続している黒丸状接点部のバスライン４ｃの表面には、電気的導通を図るべく図４に示す表層６が形成されていないことは無論である。
【００５４】
一方、図８には図示していない反対側の芯金３ｂ（図３参照）を、特許文献４の図３に開示されていると同様に、内側電極３ａへ給電される被給電部として構成することができる。この場合、金属製薄肉管電極部材１０ａにおける内側電極３ａを構成する金属薄肉管１０の他端部は、図示しない端板部材としての金属製のフランジが芯金３ｂ（図３参照）に接続固定される。
【００５５】
図３において、本実施形態における内側電極３ａ及び外側電極４ａへの給電構成において、内側電極３ａを構成する金属薄肉管１０の他端部（図３の右端部）は、図示しない金属製のフランジに固定された芯金３ｂに接続されており、その芯金３ｂのローラ軸端面が被給電部となる。芯金３ｂのローラ軸端面で構成される被給電部には、パルス電源２５Ａに接続された第１給電部材としての給電ブラシ７Ａが当接している。
一方、図８を参照して説明したように、金属薄肉管１０の一端部（図３の左端部）の外側電極４ａは、バスライン４ｃ及び給電端子８を介して芯金４ｂに接続されており、その芯金４ｂのローラ軸端面が被給電部となる。芯金４ｂのローラ軸端面で構成される被給電部には、パルス電源２５Ｂに接続された第２給電部材としての給電ブラシ７Ｂが当接している。
【００５６】
また、本実施形態によれば、特許文献４の段落「００３７」に記載されていると同様の効果を奏する。すなわち、内側電極３ａの上に絶縁層５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極４ａを形成した構成であるため、これらの電極間にリークの原因となり得るような界面は存在しない。また、トナー担持ローラ２の製造段階において、リークの原因となり得る導電材が電極間に介在する可能性も非常に少なくできる。したがって、本実施形態によれば、内側電極３ａと外側電極４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
【００５７】
次に、内側電極３ａ及び外側電極４ａに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ２上の内側電極３ａ及び外側電極４ａには、それぞれパルス電源２５Ａ，２５Ｂから第１電圧である内側電圧及び第２電圧である外側電圧が印加される。パルス電源２５Ａ，２５Ｂが印加する内側電圧及び外側電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波でも三角波でもよい。また、本実施形態では、フレア用電極を形成するための電極が内側電極３ａ及び外側電極４ａの２相構成であり、各電極３ａ，４ａには互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。
【００５８】
図９は、内側電極３ａ及び外側電極４ａにそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
本実施形態において、各電圧は矩形波であり、内側電極３ａと外側電極４ａとに対応して印加される内側電圧と外側電圧とは、互いに位相がπだけズレた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極３ａと外側電極４ａとの間には、常にＶｐｐだけの電位差が生じる。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界のうち表層６の外側に形成されるフレア用電界によって表層６上をトナーがホッピングする。本実施形態において、Ｖｐｐは１００Ｖ以上２０００Ｖ以下の範囲内であるのが好ましい。Ｖｐｐが１００Ｖより小さいと、十分なフレア用電界を表層６上に形成できず、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。一方、Ｖｐｐが２０００Ｖより大きいと、経時使用により電極間でリークが発生する可能性が高くなる。本実施形態では、Ｖｐｐを５００Ｖに設定している。
また、本実施形態において、内側電圧と外側電圧の中心値Ｖ０は、画像部電位（静電潜像部分の電位）と非画像部電位（地肌部分の電位）との間に設定され、現像条件によって適宜変動する。
【００５９】
本実施形態において、内側電圧と外側電圧の周波数ｆは、０．１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下であるのが好ましい。０．１ｋＨｚより小さいと、トナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなるおそれがある。一方、１０ｋＨｚより大きいと、トナーの移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。本実施形態では、周波数ｆを５００Ｈｚに設定している。
【００６０】
図１０は、内側電極３ａ及び外側電極４ａへ印加する内側電圧と外側電圧の他の例を示すグラフである。
この例では、内側電極３ａについては、図９に示したものと同様の内側電圧が印加されるが、外側電極４ａについては、直流電圧が印加される。この場合、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、この例におけるＶｐｐの好適な範囲は、２００Ｖ以上４０００Ｖ以下である。この例によれば、内側電極３ａと外側電極４ａとの位相差を考慮する必要がなく、電源コストが安くなる。
【００６１】
図１１は、内側電極３ａ及び外側電極４ａへ印加する内側電圧と外側電圧の更に他の例を示すグラフである。
この例では、外側電極４ａについては、図９に示したものと同様の内側電圧が印加されるが、内側電極３ａについては、直流電圧が印加される。この場合も、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、この例におけるＶｐｐの好適な範囲は、２００Ｖ以上４０００Ｖ以下である。この例も、内側電極３ａと外側電極４ａとの位相差を考慮する必要がなく、電源コストが安くなる。
【００６２】
以上説明した本実施形態においては、重複説明を避ける上からその説明を省略したが、特許文献４の段落「００３８」に記載されていると同様の外側電極４ａの電極幅（各櫛歯部分の幅）の寸法構成、特許文献４の段落「００３９」に記載されていると同様の外側電極４ａの電極ピッチ（櫛歯部分間の距離）構成、特許文献４の段落「００４０」に記載されていると同様の、外側電極４ａの電極ピッチを、トナー担持ローラ２の周方向にわたって一定となるように設定されている構成等を採用することで、同様の効果を奏するように構成できることは無論である。
【００６３】
以上述べたように、本実施形態によれば、第１の電極部材としての外側電極４ａ及び第２の電極部材としての内側電極３ａは、共に薄肉管部材としての一体化された金属薄肉管１０（金属製薄肉管部材）上に形成されていて、内周側電極部材としての内側電極３ａは、金属薄肉管１０であることにより、従来のような肉厚の厚い円筒状の基体（中空状のローラ）を用いずに、肉厚の薄い金属薄肉管１０を使用しているため、図５に示したように裏当て部材３１等で金属薄肉管１０を部分的に裏当て等をして電極形成面を変形させ平面状にしながら多数の電極パターンを容易に形成することができることで、電極の製造においてパターン化の設備が簡素化されるとともにトナー担持体ローラ２の配線も簡素化され、低コスト化を図れる。また、本実施形態によれば、従来のように曲面に電極を形成させる場合と比べて、電極形成の位置精度が向上することで高精度な電極パターンを形成することができるとともに、内側電極３ａの製造においてパターン化のプロセス、工法を必要としないため、パターン不良が低減し、歩留まりを軽減できる。また、上述したとおり、金属薄肉管１０上に多数の電極パターン形成する場合で熱処理を行うときには熱容量が低減され、歩留まりが向上する。また、軽量のため管理が容易になるという種々の顕著な効果を奏するものである。
【００６４】
また、本実施形態によれば、金属薄肉管１０（金属製薄肉管部材）の一端部の一部を外周面より内側に曲げて曲げ部１０ｂを形成し、トナー担持ローラ２の一端部表面の外周側にある外側電極４ａ及びバスライン４ｃを曲げ部１０ｂに絶縁層を介して形成させ、フランジ２６部分より給電部材としての給電端子８で芯金４ｂに接続することにより、特許文献４のような従来構成ではローラ端部とフランジ部の境界部分で絶縁抵抗不良により発生する虞のある電気的リークを未然に防止できる。また、内側電極３ａ及び外側電極４ａへの給電構成が上述のとおりであるから、特許文献４のような外側電極４ａへ給電するための給電コロ等の配置が不要となることで、内側電極３ａ及び外側電極４ａへの給電構成が簡素化され、一層の低コスト化が図れるとともに歩留まりも向上する。なお、本実施形態では、上述したように特許文献４記載の技術をベースにしているため該特許文献４記載の発明の効果を奏することは無論である。
【００６５】
また、別の観点からの本実施形態によれば、トナー担持ローラ表面に第１の電極部材と第２の電極部材を、絶縁体層を介してそれぞれ別々の層に設けた構成であるため、多数の電極パターンを形成する製造工程でパターン不良によって電極間隔が狭い領域、またはショート状態のパターンが発生した場合においても、Ａ相用電極とＢ相用電極の間の層に絶縁体層を形成しているため、Ａ相用電極とＢ相用電極の間に電気的なリークは発生しないため歩留まりが向上、また使用耐久の高信頼性化が可能となる。
さらに、本実施形態においてはトナー担持ローラ表面にある第１の電極部材と第２の電極部材は、絶縁体層を介してそれぞれ外側と内側の位置関係に配置した構成であるが、電極幅、電極の間隔、絶縁体層、表面コート層の寸法を適正に設定することで、第１の電極と第２の電極への印加電圧の電位差による電界が表面コート層の上方向位置においても大きく影響する構成、すなわち、第１の電極と第２の電極との間に形成される電気力線が表面コート層の上方向位置にも十分到達する構成である。従って、電極間の電位差が時間的に反転する電圧を印加することで、トナー担持体表面から上方に飛翔するトナークラウドの形成が容易となる。また、本実施形態においては、第１の電極と第２の電極との間に形成されるクラウド電界の対称性が上がり、トナー担持体ローラ表面のトナーをクラウド化する効率を上げることができる。
【００６６】
（変形例１）
次に、トナー担持ローラ２にトナーを供給する構成の他の変形例（以下、本変形例を「
変形例１」という。）について説明する。
図１２は、本変形例１における現像装置を示す模式図である。
本変形例１は、上記実施形態と比較して、磁性キャリアを用いないでトナー担持ローラ２にトナーを供給する、一成分現像剤としてのトナーを用いた現像装置１Ａである点が主に相違する。具体的には、本変形例１では、トナー収容部１５’内にスポンジローラ１８’を設け、スポンジローラ１８’の表面をトナー担持ローラ２の表面に当接させている。これにより、トナー収容部１５’内でスポンジローラ１８’の表面に付着したトナーは、トナー担持ローラ２の表面との当接部で摺擦を受けて摩擦帯電し、これにより静電的にトナー担持ローラ２上へ供給される。スポンジローラ１８’は、トナー担持ローラ２に一成分現像剤としてのトナーを供給する現像剤供給部材として機能する。
【００６７】
本変形例１では、スポンジローラ１８’をトナー担持ローラ２に対してトレーリング方向に回転駆動しているが、カウンター方向でもよい。本変形例１の場合、スポンジローラ１８’に接続された供給バイアス電源２４’により印加される供給バイアスによって、トナー担持ローラ２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し、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。
【００６８】
本変形例１によれば、上記実施形態の効果に加えて、トナー担持ローラ２のローラ基材にゴムやスポンジのような弾性体を使用していることにより、金属製薄肉管電極部材１０ａは弾性変形が可能となるので電極表層に弾性をもたすことができ、これによりトナー規制部にニップを形成できるのでムラのないトナー薄層を形成することができる。
【００６９】
（変形例２）
次に、内側電極３ａの一変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する（請求項６）。
一般に、複数種類の電極部材（内側電極３ａ及び外側電極４ａ）をトナー担持ローラ２の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた上述したような構成においては、上記特許文献１〜３に記載された現像装置のようにローラ同心円上に複数種類の電極を備えた構成よりも、電極部材間の静電容量が大きくなってしまう。これは、主として、電極部材間の対向面積の違いによるものである。これらの電極部材に対して供給される交流電流は静電容量に比例して増大するため、これらの電極部材間の静電容量が大きいと、これらの電極部材に対して給電するための電源として、出力電流の大きな電源が必要になる。交流電源は、通常、出力電流が大きいほどコストが大きくなる。したがって、電極部材間の静電容量、すなわち、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を、なるべく小さくすることが望まれる。
【００７０】
ここで、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を小さくするための方法としては、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の対向面積を小さくする方法と、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の距離を大きくする方法とが考えられる。このうち、前者の方法をとる場合には、構造が複雑化して製造コストが増大してしまう。一方、後者の方法をとる場合、内側電極３ａと外側電極４ａとの間に介在する絶縁層５の層厚を大きくするというような簡易な構造を採用できるので製造コストが増大することはないが、この構造では、表層６の外側に強いフレア用電界（外部電界）を形成することが困難となるので、結局、電源コストの増大を招く。
本変形例２では、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を簡易な構造で小さくしつつ、表層６の外側に強いフレア用電界を形成することが容易な構成を提案する。
【００７１】
図１４は、本変形例２におけるトナー担持ローラ２Ａを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本変形例２のトナー担持ローラ２Ａの基本構造は、図４に示した上記実施形態のものと同様に４層構造であるが、本変形例２では最内周電極部材としての内側電極３ａの構成が異なっている。具体的には、トナー担持ローラ表面移動方向における内側電極３ａの少なくとも一部分について、図１４に示すように、最外周電極部材としての外側電極４ａの電極間部分に対向する内側電極３ａの電極面（外周側の面）が、外側電極４ａに対向する内側電極３ａの電極面よりも、トナー担持ローラ外周面側に位置するように構成されている。これにより、外側電極４ａとこれに対向する内側電極３ａの電極部分との距離については、上記実施形態における距離Ｂ’よりも、本変形例２における距離Ｂの方を長くすることができる。その結果、本変形例２によれば、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を上記実施形態のものよりも小さくすることができる。
【００７２】
一方で、外側電極４ａの電極間部分に対向する内側電極３ａの電極部分は、上記実施形態と同じままとなっている。すなわち、外側電極４ａの電極間部分とこれに対向する内側電極３ａの電極部分との間の絶縁層の厚さＡは同じである。表層６の外側に形成されるフレア用電界は、主に、外側電極４ａの電極間部分に対向する内側電極３ａの電極部分と、外側電極４ａとによって形成される。本変形例２では、外側電極４ａの電極間部分に対向する内側電極３ａの電極部分と、外側電極４ａとの位置関係は上記実施形態のものと同じままになっているので、上記実施形態のものと同じ電源で、上記実施形態のものと同程度の矢印で示す強いフレア用電界を形成することができる。
【００７３】
図１４に示すような内側電極３ａを形成する方法としては、例えば、上記実施形態の内側電極のように、外周面側が平滑な金属薄肉管１０の外周面側に対し、外側電極４ａの電極間部分と対向することになる部分を、フォトレジスト・エッチング等の公知の方法により削り取る処理を行う方法がある。本変形例では、内側電極３ａの凹凸ピッチを１６０μｍとし、削り幅を８０μｍとし、削り深さを８０μｍとしている。
【００７４】
なお、本変形例２では、トナー担持ローラ２Ａの軸方向に延びる各外側電極４ａに沿うように内側電極３ａを削り取って、各外側電極４ａの全長にわたって外側電極４ａの電極間部分とこれに対向する内側電極３ａの電極部分との距離を離しているが、これに限られない。すなわち、外側電極４ａの電極間部分と対向する内側電極３ａの少なくとも一部分を削り取れば内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を上記実施形態のものよりも小さくすることができる。
【００７５】
ここで、本変形例２の構成において、外側電極４ａとこれに対向する内側電極３ａの電極部分との距離Ｂを変化させたときの静電容量を計測する実験を行った結果について説明する。
本実験では、図４に示した上記実施形態のトナー担持ローラ２Ａ、すなわち、内側電極３ａを削り取っていない比較例（絶縁層５の層厚＝１０μｍ）に対し、上記距離Ｂが１５μｍとなるように削り取った構成例１と、上記距離Ｂが２０μｍとなるように削り取った構成例２とについて、静電容量がどの程度小さくなるかを計測した。その結果、構成例１の静電容量は、比較例の静電容量に対して８０％となり、構成例２の静電容量は、比較例の静電容量に対して７０％となった。
【００７６】
本変形例２によれば、上記実施形態と同様の効果を奏する他、トナー担持ローラ２Ａの低コスト化、歩留まり向上、及び電極間容量が小さくでき、クラウドパルス生成の電源容量を低下できるとともに電源の低コスト化も図れる。
【００７７】
（変形例３）
図１５を参照して、本実施形態に係る現像装置に用いられるトナー担持ローラ２Ｂについて用いて説明する（請求項１、２、８）。
図１５（ａ）は、トナー担持ローラ２Ｂを展開した状態で示す模式的平面図、図１５（ｂ）は、トナー担持ローラ２ＢのＳ１５−Ｓ１５の模式的断面図である。図１５（ａ）において、外側電極４ａは黒色帯状に、内側電極３ａは灰色帯状模様で示す。
この変形例３は、トナー担持ローラ表面にそれぞれ複数電極としての２種類の内側電極３ａ、外側電極４ａを別々の層に設け、その電極間にπ（１８０°）だけ位相の異なる２相パルス（上記実施形態と同じ図９参照）を印加して、電極相互の電界で吸引と反発とを繰り返すトナー担持ローラの例である。
【００７８】
本変形例３のトナー担持ローラ２Ｂは、図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示すように、シームレスの薄肉管電極部材１０Ａａとローラ基材９とで構成されている。薄肉管電極部材１０Ａａは、薄肉管部材としてのシームレスの薄肉管１０Ａと、この薄肉管１０Ａ上に直接積層するように形成された絶縁体としての絶縁層５と、この絶縁層５の表面上に直接積層するように形成され、第２の電極部材・内周側電極部材としての櫛歯状の内側電極３ａと、さらに内側電極３ａを被覆するように形成された絶縁体としての絶縁層５ａと、この絶縁層５ａの表面上に直接積層するように形成され、第１の電極部材・最外周電極部材ないし外周電極部材としての櫛歯状の外側電極４ａと、外側電極４ａの外周面側を覆う保護層としての表層６とから主に構成されている。
すなわち、本変形例３のトナー担持ローラ２Ｂは、内周側から順に、ローラ基材９、薄肉管１０Ａ、絶縁層５、内側電極３ａ、絶縁層５ａ、外側電極４ａ、表層６の７層構造となっている。薄肉管電極部材１０Ａａは、薄肉管１０Ａ、絶縁層５、内側電極３ａ、絶縁層５ａ、外側電極４ａ及び表層６からなる。このように本変形例３のトナー担持ローラ２Ｂは、図４等に示した上記実施形態のトナー担持ローラ２と比較して、金属薄肉管１０に代えて、樹脂を含む材料で形成される薄肉管１０Ａを用いる点、これに伴い櫛歯状の内側電極３ａを絶縁層５の外周面側に形成する点、内側電極３ａの上層に外側電極４ａを形成すべく絶縁層５ａを新規に形成する点が主に相違する。この相違点以外は、トナー担持ローラ２Ｂは、図４等に示した上記実施形態のトナー担持ローラ２と同様である。
【００７９】
薄肉管１０Ａは、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂、アルミニウム、鉄材、銅等の金属材料を円筒状に薄肉成型した肉厚ｔが０．０５ｍｍから０．２ｍｍ程度までのシームレスの薄肉管である。薄肉管１０Ａの表面に設けた絶縁層５、及び絶縁層５ａは、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。絶縁層５及び絶縁層５ａの製造は、薄肉管１０Ａの状態でローラ基材９に接合する前に、スプレー法やディップ法等によって薄肉管１０Ａの表面に均一な膜厚で形成することができる。薄肉管１０Ａの材質が、絶縁性樹脂等の絶縁体であれば絶縁層５は特に設ける必要はない。
【００８０】
本変形例３において、内側電極３ａ及び外側電極４ａは、アルミニウム、銅あるいは銀などの金属で形成されている。内側電極３ａ及び外側電極４ａの製造方法は、種々の方法がある。例えば、各絶縁層５，５ａの上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを各絶縁層５，５ａの上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法でもよい。
【００８１】
外側電極４ａの外周面側を覆っている最表面の表層６の材料、及びその形成方法は、上記実施形態と同様である。本変形例３のように、トナー担持ローラ表面にそれぞれ複数の内側電極３ａ、外側電極４ａを別々の層に設けた構成においては、多数の電極パターンを形成する製造工程で多少のパターン不良があって電極間隔が狭い領域、またはショート状態のパターンがあったとしても、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の層に絶縁層５ａを形成しているため、内側電極３ａと外側電極４ａとの間に電気的なリークは発生しないため、高信頼性化が可能である。
【００８２】
本変形例３では、内側電極３ａ及び外側電極４ａとの間で形成される電界が、最表面の表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ２Ｂ上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ２Ｂ上のトナーは、内側電極３ａ及び外側電極４ａに対向した表層部分で飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００８３】
次に、トナー担持ローラ２Ｂの内側電極３ａと外側電極４ａに印加する電圧は、上記図９と同様にパルス電圧印加手段としての図示しないパルス電源から印加される。本変形例３では、内側電極３ａと外側電極４ａともに絶縁層５，５ａを介してトナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチで平行に設けられており、両サイドには共通のバスライン３ｃ，４ｃで外部の２相パルス出力回路（図示せず）を備えた上記図示しないパルス電源にそれぞれ接続されている。バスライン３ｃ，４ｃの上記図示しないパルス電源への接続構成例としては、例えば特許文献４の図１０〜図１２に開示されている給電ブラシを介して接続する例が挙げられる。上記図示しないパルス電源が印加する電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波でも三角波でもよい。また、本変形例３では、クラウド用電極を形成するための内側電極３ａと外側電極４ａとには、２相構成で互いに位相差πをもった電圧が印加される。
【００８４】
本変形例３においても、薄肉管１０Ａを使用して電極を形成する際に、電極形成面を変形させて平面状態にすることができるため、従来のように円筒状状態で成型する場合と比べて容易に電極をパターン形成することができる（上記した図５（ｂ）参照）。
本変形例３によれば、電極間容量を小さくでき、クラウドパルス生成の電源容量を低下、低コスト化が可能となる。
【００８５】
以上述べたとおり、本発明を特定の実施形態や変形例等について説明したが、本発明が開示する技術は、上述した実施例を含む実施形態や変形例等に例示されているものに限定されるものではなく、特許文献４に開示されている技術を含め、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【００８６】
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば、上記実施形態として図７及び図８に示した曲げ部１０ｂを、上記変形例３にも適用することが可能である。その場合、薄肉管電極部材１０Ａａあるいは薄肉管１０Ａの一端部を金型で曲げ成型することなどで形成すればよい（請求項３）。
【符号の説明】
【００８７】
１ 現像装置
２、２Ａ、２Ｂ トナー担持ローラ（現像剤担持体）
３ａ 内側電極（内周側電極部材、第２の電極部材）
３ｂ 芯金（被給電部）
４ａ 外側電極（外周側電極部材、第１の電極部材）
４ｂ 被給電部芯金（被給電部）
３ｃ、４ｃ バスライン
５、５ａ 絶縁層（絶縁体）
６ 表層（表面コート層）
７Ａ、７Ｂ 給電ブラシ
８ 給電端子
９ ローラ基材（基材）
１０ 金属薄肉管（金属製薄肉管部材）
１０ａ 金属製薄肉管電極部材
１０ｂ 曲げ部
１０Ａ 薄肉管（薄肉管部材）
１０Ａａ 薄肉管電極部材
１１ ケーシング
１５’ トナー収容部
１８ トナー供給ロール（現像剤供給部材）
１８’ スポンジローラ（現像剤供給部材）
１９ トナー供給スリーブ
２０ マグネットローラ
２２ 規制部材
２４ 供給バイアス電源
２５Ａ、２５Ｂ パルス電源（パルス電圧印加手段）
２６ フランジ
３０、３１ 裏当て部材
４９ 感光体（潜像担持体）
Ｐ 記録紙（記録材、シート状記録媒体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６５９９号公報
【特許文献３】特公平１−３１６１１号公報
【特許文献４】特開２０１０−１６４９３２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を担持する外周面が表面移動することにより現像剤を現像領域へ搬送するための現像剤担持体、この現像剤担持体を備えた現像装置、この現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体及びこれを有する現像装置が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。
例えば、現像剤担持体上の現像剤を感光体等の潜像担持体に直接接触させないで、現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して現像を行う現像装置がある。そして、この現像装置の一例としては、現像剤担持体上の一成分現像剤（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方式を採用するものがある。この方式に使用される現像剤担持体は、外周面に沿って複数種類の電極が所定のピッチで配置され、その複数種類の電極の外周面側を保護層で覆ったものである。この複数種類の電極に対し、時間的に変化する互いに異なる電圧をそれぞれ印加して、時間的に変化する電界を互いに近接する複数種類の電極間に形成すると、この電界により現像剤担持体上のトナーを互いに近接する複数種類の電極間で飛翔させることができる（このようにトナーが飛翔する現象を、以下「フレア」と呼ぶ。）。これにより、現像剤担持体の外周面近傍の空間でトナーがクラウド化した状況となる。
【０００３】
この方式の現像装置において、トナーが現像剤担持体の外周面に付着することなくフレアするためには、現像剤担持体の外周面において、互いに近接する複数種類の電極間に形成されるフレア用電界からトナーが受ける力Ｆ１と、トナーと現像剤担持体の外周面との間の付着力Ｆ２との大小関係が重要となってくる。Ｆ１よりＦ２の方が大きいと、トナーは現像剤担持体外周面との付着力から逃れることができず、フレアしない。Ｆ２よりＦ１の方が大きければ、トナーはフレアすることができ、このときのＦ２とＦ１との差が大きいほど、安定したフレアを実現できる。Ｆ１を大きくすればこの差を大きくできるので安定したフレアを実現できるが、Ｆ１を大きくするためには現像剤担持体の外周面上に形成されるフレア用電界を大きくすることが必要となる。
【０００４】
特許文献１には、フレア用電界を形成するための２種類の電極が中空ローラ状の部材（以下「円筒状の基体」ともいう。）をなす現像剤担持体（トナー担持ローラ）における同心円上に設けられている現像装置が開示されている。この現像装置で使用する現像剤担持体は、２種類の櫛歯状の電極を、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯部分の間に入り込むように外周面に沿って配置したものである。そして、各種類の電極に上述した電圧をそれぞれ印加することにより、櫛歯部分間でトナーを飛翔させ、フレアさせることができる。
【０００５】
また、特許文献２には、フレア用電界を形成するために３種類の電極を備えた中空ローラ状の部材をなす現像剤担持体（トナー担持ローラ）が開示されている。この現像剤担持体は、３種類の電極のうちの２種類の電極は同心円上に設けられているが、残りの１種類の電極は上記２種類の電極よりも外周面側に配置されている。この現像剤担持体を用いた現像装置でも、各種類の電極に互いに位相が異なる３相の電圧をそれぞれ印加することにより、各種電極間でトナーを飛翔させ、フレアさせることができる。
【０００６】
また、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体を有する現像装置の他の例としては、例えば、特許文献３に記載されたものが知られている。この特許文献３には、現像剤担持体上のトナーを振動させて帯電させる交番電界（帯電用電界）を形成するための２種類の電極が現像剤担持体に設けられている。この現像装置で使用される現像剤担持体は、２種類の電極間に空気を介在させることで、これらの電極間は空気による絶縁がなされている。ただし、電極間を絶縁材で覆うような処理は施されていない。
【０００７】
特許文献４には、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体において、特許文献１〜３の問題点を解消すべく、すなわち複数の電極部材間で界面やトナーを通じたリークが生じないようにする目的の下で、現像剤担持体としてのトナー担持ローラは、内側電極（第２の電極部材）と、これよりも外周面側に位置し、内側電極へ印加される内側電圧とは異なる外側電圧が印加される外側電極（第１の電極部材）と、内側電極と外側電極との間を絶縁するための絶縁層と、外側電極の外周面側を覆う表層とを有し、絶縁層を挟んだ両側にはそれぞれ内側電極及び外側電極以外の電極部材を隣接させていない構成が開示されている。
【０００８】
特許文献４記載の技術によれば、円筒状の基体であるトナー担持ローラ表面に、複数種類の電極としての第１の電極部材と第２の電極部材とを、絶縁体層を介してそれぞれ別々の層に設けた構成にすることで、多数の電極パターンを円筒状の基体上に形成する製造工程でパターン不良によって電極間隔が狭い領域、またはショート状態のパターンが発生した場合においても、Ａ相用電極とＢ相用電極との間の層に絶縁体層を形成しているため、Ａ相用電極とＢ相用電極の間に電気的なリークは発生しないため歩留まりが向上し、また使用耐久の高信頼性化が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１、２及び４記載の技術のように、複数種類の電極としての２種類の電極を、ローラ表面の同一絶縁体の表面上に形成する構成においては、多数の電極パターンを円筒状の基体上に形成しようとすると、電極等の形成面を平面状態にすることができないため、その製造工程でパターン不良が発生しやすかった。パターン不良としてショート状態のパターンが残った場合には、初期不良による歩留まり低下という問題点が、電極間隔が狭い領域が発生した場合には、経時・耐久による電気的な絶縁抵抗低下により電気的リークが稼働中に発生するという問題点がある。
【００１０】
また、特許文献４記載の技術における上記した電極パターンの構成ではトナー担持ローラ表面にある第１の電極部材と第２の電極部材とは、絶縁体層を介してそれぞれ外側と内側の位置関係に配置した構成となるため、ローラ端部は安定した絶縁体層の形成が難しいものとなる。また、感光体との現像ギャップが僅かしかないため給電するための配線をトナー担持ローラ表面に配線することは困難である。それ故に、トナー担持ローラ表面の外周にある第１の電極部材にローラ端部より外側のフランジ部より給電するための配線を形成すると、ローラ端部とフランジ部の境界部分で絶縁抵抗不良による電気的リークが発生するという問題点がある。
【００１１】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備えた現像剤担持体において、多数の電極パターンを形成する際に、パターン不良が発生することのない現像剤担持体、現像装置、画像形成装置及びプロセスユニットを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するとともに上述した目的を達成するために、請求項ごとの発明では、以下のような特徴ある手段・発明特定事項（以下、「構成」という。）を採っている。
請求項１記載の発明は、第１の電極部材と、該第１の電極部材に対して絶縁体を介して配置された第２の電極部材とを備え、第１の電極部材と第２の電極部材とを外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、上記外周面法線方向の各電極部材の間に上記絶縁体を設け、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち少なくとも外周側に位置する電極部材は、上記外周面に沿って複数に分割された電極部材とされ、第１の電極部材と第２の電極部材との間に、電位差が時間的に反転する電圧を印加することにより現像剤をクラウド化し、表面が移動することによって上記クラウド化した現像剤を現像領域へ搬送する現像剤担持体において、第１の電極部材、第２の電極部材及び上記絶縁体は、薄肉管部材として構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像剤担持体において、上記薄肉管部材は、上記外周側に位置する電極部材の表面に、該表面を覆う表面コート層を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像剤担持体において、上記薄肉管部材の一端部の一部を上記外周面より内側に曲げたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一つに記載の現像剤担持体において、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、一体化された金属製薄肉管部材であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか一つに記載の現像剤担持体において、上記曲げられた部分の外周側に位置する電極部材の一部が、絶縁層を介して形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一つに記載の現像剤担持体において、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材の少なくとも一部は、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち外周側に位置する外周側電極部材の電極間領域に対向する電極面が、該外周側電極部材の電極に対向する電極面よりも、外周側に位置することを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像剤担持体において、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、上記薄肉管部材に形成された弾性変形可能な薄肉管電極部材であり、該薄肉管電極部材のさらに内周側に配置される基材は、弾性体であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の現像剤担持体において、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち外周側に位置する外周側電極部材の電極間領域に対向する位置に複数に分割されて配置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、現像剤担持体の外周面に現像剤を担持させ、該現像剤担持体を表面移動させることにより現像領域内における潜像担持体上の潜像に現像剤を供給して該潜像を現像する現像装置において、上記現像剤担持体として、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像剤担持体を用い、各電極部材に対して互いに異なる電圧を給電するための給電部を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の現像装置において、上記現像剤として、所定極性に帯電したトナーからなる一成分現像剤を用い、上記現像剤担持体として、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像剤担持体を用いたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置により現像剤を供給することにより該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項９または１０記載の現像装置を用いたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される潜像を現像剤で現像する現像装置とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスユニットにおいて、上記現像装置として、請求項９または１０記載の現像装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、第１の電極部材、第２の電極部材及び絶縁体は、薄肉管部材として構成されていることにより、従来のような肉厚の厚い円筒状の基体（中空状のローラ）や曲面上に各電極部材を形成する場合と比較して、電極形成面を変形させ平面状にしながら多数の高精度な電極パターンを容易に形成することができることで、パターン不良が低減し、歩留まりを軽減できるとともに、多数の電極パターンを形成する場合で熱処理を行うときには熱容量が低減され、さらにパターン不良が低減して歩留まりが向上する。また、軽量のため管理が容易になるという種々の顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。
【図２】同複写機における感光体と現像装置とを示す概略構成図である。
【図３】同現像装置のトナー担持ローラの電極配置を説明するためにトナー担持ローラを回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。
【図４】同トナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を展開して模式的に表した部分断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、金属薄肉管を使用して電極を形成する場合の製造方法を説明する説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、トナー担持ローラの製造例を説明する説明図である。
【図７】同トナー担持ローラの外側電極への給電構成を、回転軸線に沿って切断したときのトナー担持ローラ一端部側の断面図である。
【図８】同トナー担持ローラの一端部の同給電構成を模式的に示す平面図である。
【図９】同トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
【図１０】内側電極及び外側電極へ印加する内側電圧と外側電圧の他の例を示すグラフである。
【図１１】内側電極及び外側電極へ印加する内側電圧と外側電圧のさらに他の例を示すグラフである。
【図１２】変形例１における現像装置を示す模式図である。
【図１３】変形例１における現像装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図１４】変形例２におけるトナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を展開して模式的に表した部分断面図である。
【図１５】（ａ）は、変形例３におけるトナー担持ローラを展開した状態で示す模式的平面図、（ｂ）は、同トナー担持ローラのＳ１５−Ｓ１５の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という）を詳細に説明する。実施形態および各変形例等に亘り、同一の機能等を有する構成要素（部材や構成部品等）については、形状の多少の違いや配置位置の違いがあっても混同の虞がない限り同一符号を付すこととする。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がない構成要素は適宜断わりなく省略することがある。
【００２６】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置である複写機について適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。
潜像担持体としてのドラム状の感光体４９は、図中時計回り方向に回転駆動される。操作者がコンタクトガラス９０に図示しない原稿を装置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源９１及びミラー９２を具備する第１走査光学系９３と、ミラー９４，９５を具備する第２走査光学系９６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。走査された原稿画像がレンズ９７の後方に配設された画像読み取り素子９８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、画像処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー９９で反射した後、ミラー８０を介して感光体４９を走査する。この走査に先立って、感光体４９は帯電装置５０によって一様に帯電され、レーザー光による走査により感光体４９の表面に静電潜像が形成される。
【００２７】
感光体４９の表面に形成された静電潜像には現像装置１の現像処理によってトナーが付着し、これによりトナー像が形成される。このトナー像は、感光体４９の回転に伴って、転写チャージャー６０との対向位置である転写位置に搬送される。この転写位置に対しては、感光体４９上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ７０ａを具備する第１給紙部７０、又は第２給紙コロ７１ａを具備する第２給紙部７１から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体４９上のトナー像は、転写チャージャー６０のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。
【００２８】
このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６１のコロナ放電によって感光体４９表面から分離され、その後、搬送ベルト７５によって定着装置７６に向けて搬送される。そして、定着装置７６内において、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ７６ａと、これに向けて押圧される加圧ローラ７６ｂとの当接による定着ニップに挟み込まれる。その後、定着ニップ内での加圧及び加熱によってトナー像が表面に定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７７に向けて排紙される。
【００２９】
上述の転写位置を通過した感光体４９表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置４５によって感光体４９表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体４９表面は、除電ランプ４４によって除電されて次の潜像形成に備えられる。
【００３０】
図２は、本実施形態に係る複写機における感光体４９と現像装置１とを示す概略構成図である。
ドラム状の感光体４９は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。そして、この感光体４９の図中右側方には、現像剤担持体であるトナー担持ローラ２を有する現像装置１が配設されている。現像装置１は、図中時計回り方向に回転駆動される第１搬送スクリュー１２を収容する第１収容部１３と、図中反時計回りに回転駆動される第２搬送スクリュー１４を収容する第２収容部１５とを有しており、両収容部は仕切壁１６によって仕切られている。そして、これら収容部はそれぞれ、図示しない磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとが混合された混合剤を収容している。
【００３１】
第１搬送スクリュー１２は、その回転駆動によって第１収容部１３内の混合剤を回転撹拌しながら、図中手前側から図中奥側へと搬送する。このとき、搬送途中の混合剤は、第１収容部１３の底部に固定されたトナー濃度センサ１７によってそのトナー濃度が検知される。そして、図中奥側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１６の奥側端部付近に設けられた図示しない第１連通口を経て、第２収容部１５内に進入する。第２収容部１５は、現像剤供給部材としての後述するトナー供給ロール１８を収容する磁気ブラシ形成部２１に連通しており、第２搬送スクリュー１４とトナー供給ロール１８とは所定の間隙を介して互いに軸線方向を平行にする姿勢で対向している。第２収容部１５内の第２搬送スクリュー１４は、その回転駆動によって第２収容部１５内の混合剤を回転撹拌しながら、図中奥側から図中手前側へと搬送する。この過程において、第２搬送スクリュー１４によって搬送される混合剤の一部は、トナー供給ロール１８のトナー供給スリーブ１９上に汲み上げられる。そして、図中反時計回り方向のトナー供給スリーブ１９の回転駆動に伴って、後述するトナー供給位置を通過した後、トナー供給スリーブ１９の表面から離脱して、再び第２収容部１５内に戻される。その後、第２搬送スクリュー１４によって図中手前側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１６の図中手前側端部付近に設けられた図示しない第２連通口を経て第１収容部１３内に戻される。
【００３２】
上述したトナー濃度センサ１７は、透磁率センサからなる。このトナー濃度センサ１７による混合剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。混合剤の透磁率は、混合剤のＫトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ１７はトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。
【００３３】
本複写機の図示しない制御部はＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、この中にトナー濃度センサ１７からの出力電圧の目標値であるＶｔｒｅｆを格納している。そして、トナー濃度センサ１７からの出力電圧値と、ＲＡＭ内のＶｔｒｅｆとを比較して、比較結果に応じた時間だけ図示しないトナー補給装置を駆動させる。この駆動により、現像に伴うトナーの消費によってトナー濃度を低下させた混合剤に対し、トナー補給口１３ａから第１収容部１３内に適量のトナーが補給される。このため、第２収容部１５内の混合剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
【００３４】
トナー供給ロール１８は、図中反時計回り方向に回転駆動される非磁性材料からなる筒状のトナー供給スリーブ１９と、これに内包される固定配置されたマグネットローラ２０とを有している。筒状のトナー供給スリーブ１９は、アルミニウム、真鍮、非磁性のステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に成型したものである。また、マグネットローラ２０は、図示のように、回転方向に並ぶ複数の磁極（図中真上の位置から反時計回り方向に順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極）を有している。これら磁極により、トナー供給スリーブ１９の周面上に混合剤が吸着し、磁力線に沿って穂立ちした磁気ブラシが形成される。
【００３５】
トナー供給スリーブ１９の表面によって汲み上げられた混合剤は、トナー供給スリーブ１９の回転に伴って図中反時計回り方向に回転する。そして、トナー供給スリーブ１９の表面に対して所定の間隙を介して対向配置されている規制部材２２との対向位置である担持量規制位置に進入する。このとき、規制部材２２とスリーブ表面との間隙を通過することで、スリーブ表面上における混合剤の担持量が規制される。
【００３６】
トナー供給スリーブ１９の図中左側方では、トナー担持ローラ２がトナー供給スリーブ１９表面と所定の間隙を介して対向しながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されている。トナー供給スリーブ１９の回転に伴って上述の担持量規制位置を通過した混合剤は、トナー担持ローラ２との接触位置であるトナー供給位置に進入する。これにより、混合剤からなる磁気ブラシ先端がトナー担持ローラ２の表面を摺擦する。この摺擦やトナー供給スリーブ１９とトナー担持ローラ２との電位差などの作用を受けて、磁気ブラシ中のトナーがトナー担持ローラ２の表面上に供給される。なお、トナー供給スリーブ１９には、供給バイアス電源２４により、供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、トナー担持ローラ２側にトナーを移動させる電界が形成できるようなものであれば、直流電圧でもよいし、かかる直流電圧に交流電圧を重畳したものでもよい。
【００３７】
トナー供給位置を通過したトナー供給スリーブ１９上の混合剤は、スリーブの回転に伴って第２収容部１５との対向位置まで搬送される。この対向位置の付近には、マグネットローラ２０に磁極が設けられておらず、混合剤をスリーブ表面に引き付ける磁力が作用していないため、混合剤はスリーブ表面から離脱して第２収容部１５内に戻る。なお、本複写機においては、マグネットローラ２０として、６つの磁極を有するものを用いたが、磁極の個数はこれに限られるものではない。８極、１２極などであってもよい。
【００３８】
トナーが供給されたトナー担持ローラ２は、現像装置１のケーシング１１に設けられた開口から外周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体４９に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ２と感光体４９とが対向している位置が、本複写機における現像位置となっている。
【００３９】
トナー担持ローラ２の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ２の回転に伴って、トナー供給位置から現像位置の現像領域に向けて搬送される。現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ２と感光体４９上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ２の回転によってさらに搬送され、繰り返し利用される。
【００４０】
次に、本実施形態におけるトナー担持ローラ２の具体的構成について説明する（請求項３〜５、７）。
図３は、本実施形態におけるトナー担持ローラ２の電極配置を説明するためにトナー担持ローラ２を回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。なお、図の簡明化のため、表層６や絶縁層５は図示していない。
図４は、本実施形態におけるトナー担持ローラ２を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本実施形態のトナー担持ローラ２は、図４に示すように、シームレスの金属製薄肉管電極部材１０ａとローラ基材９とで構成されている。金属製薄肉管電極部材１０ａは、その内周側に位置する第２の電極部材・内周側電極部材であるとともに金属製薄肉管部材としての金属製薄肉管１０からなる内側電極３ａと、最外周側に位置していて内側電極３ａへ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される第１の電極部材・最外周電極部材ないし外周電極部材としての櫛歯状の外側電極４ａとを備えている。また、内側電極３ａと外側電極４ａとの間には、これらの間を絶縁するための絶縁体としての絶縁層５が設けられている。また、外側電極４ａの外周面側を覆う保護層としての表面コート層（以下、「表層」という。）６も設けられている。すなわち、本実施形態のトナー担持ローラ２は、内周側からこの順に、ローラ基材９、内側電極３ａ（金属薄肉管１０）、絶縁層５、外側電極４ａ、表層６の５層構造となっている。金属製薄肉管電極部材１０ａは、内側電極３ａ（金属薄肉管１０）、絶縁層５、外側電極４ａ及び表層６からなる。
【００４１】
内側電極３ａは、一体化された金属製薄肉管部材としての括弧を付して示す金属薄肉管１０で形成しており、具体的にはステンレススチール（以下、「ＳＵＳ」とも記述する。）やアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した肉厚ｔが０．０５ｍｍから０．２ｍｍ程度までのシームレス金属薄肉管で形成している。実施例的には、ＳＵＳを引き抜き加工することにより作製した肉厚０．０５ｍｍのシームレス金属薄肉管であり、その直径が１０ｍｍから２０ｍｍ、長さが２１０ｍｍから２８０ｍｍまでに設定している。また、金属薄肉管１０の表面粗さは、ＪＩＳ算術平均粗さＲａ０．１で加工されている。
【００４２】
内側電極３ａの外周面側は絶縁層５に覆われている。本実施形態において、この絶縁層５は、ポリカーボネート（ＰＣ）やアルキッドメラミン等で形成されている。また、本実施形態においては、金属薄肉管１０の状態でローラ基材９に接合する前に、絶縁層５はスプレー法やディップ法等によって金属薄肉管１０上に均一な膜厚で形成する（後述する図５（ｂ）参照）。金属薄肉管１０の状態で絶縁層５を形成することにより、後工程における膜を定着するための熱処理工程で、薄肉であることから熱容量を低減できる。また、薄肉で軽量のため管理が容易になる。
【００４３】
また、本実施形態において、絶縁層５の厚みは、特許文献４に開示されていると同様に、３μｍ以上５０μｍ以下の範囲内が好ましい。３μｍよりも小さくなると、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の絶縁性が十分に保てなくなり、内側電極３ａと外側電極４ａとの間でリークが発生してしまう可能性が高くなる。一方、５０μｍよりも大きくなると、内側電極３ａと外側電極４ａとの間で作られる電界が表層６よりも外側に形成されにくくなり、表層６の外側に強いフレア用電界（外部電界）を形成することが困難となる。本実施形態では、メラミン樹脂からなる絶縁層５の厚みを２０μｍとしている。
【００４４】
絶縁層５の上には、櫛歯状の外側電極４ａが形成される。本実施形態において、この外側電極４ａは、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極４ａの形成方法としては、種々の方法がある。例えば、絶縁層５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法でもよい。本実施形態においては、金属薄肉管１０を使用して電極を形成する際に、電極形成面を変形させて平面状態にすることができるため、従来のように円筒状状態で成型する場合と比べて容易に電極をパターン形成することができる（後述する図５（ｂ）参照）。
【００４５】
外側電極４ａ及び絶縁層５の外周面側は、表層６により覆われている。トナーは、表層６上でホッピングを繰り返す際、この表層６との接触摩擦によって帯電する。トナーに正規帯電極性（本実施形態ではマイナス極性）を与えるため、本実施形態では、表層６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。本実施形態ではポリカーボネートを採用している。
また、表層６は、外側電極４ａを保護する役割も持ち合わせているので、表層６の膜厚としては、３μｍ以上４０μｍ以下の範囲内が好ましい。３μｍよりも小さいと、経時使用による膜削れ等で外側電極４ａが露出し、トナー担持ローラ２上に担持されたトナーやトナー担持ローラ２に接触するその他の部材を通じてリークしてしまうおそれがある。
一方、４０μｍよりも大きいと、内側電極３ａと外側電極４ａとの間で作られる電界が表層６よりも外側に形成されにくくなり、表層６の外側に強いフレア用電界を形成することが困難となる。本実施形態では、表層の膜厚は２０μｍとしている。表層６は、絶縁層５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。絶縁層５を形成する場合と同様に、金属薄肉管１０の状態で表層６を形成することにより、後工程における膜を定着するための熱処理工程で、従来のように円筒状状態で形成する場合と比べて薄肉のため熱容量を低減できる（後述する図５（ｂ）参照）。
【００４６】
本実施形態では、内側電極３ａと外側電極４ａとの間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３ａの外側電極４ａとは対向していない部分（外側電極４ａの櫛歯間に位置する内側電極３ａの部分）と外側電極４ａの櫛歯部分との間で作られる図４中の矢印で示す電界が、表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ２上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ２上のトナーは、内側電極３ａに絶縁層５を介して対向した表層部分と、これに隣接する外側電極４ａに対向した表層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００４７】
トナーを安定してクラウド化させるためには、相応する大きさのフレア用電界を形成することが重要となるが、このような大きなフレア用電界を形成するためには内側電極３ａと外側電極４ａとの間に大きな電位差を形成する必要がある。しかし、このような大きな電位差を安定して形成するためには、内側電極３ａと外側電極４ａとの間を安定かつ有効に絶縁し、リークを防止することが重要である。従来のように、フレア用電界を形成するための２種類の電極をそれぞれ櫛歯状に形成して同心円上に配置し、互いの櫛歯部分が相手の櫛歯間に入り込むように構成した場合、その櫛歯状電極の形成品質が悪いと、２種類の電極間の絶縁性が著しく低下し、リークが起きやすい。具体的には、例えば、エッチングで電極形成する場合には除去すべき金属膜の一部が残存していたり、インクジェット法やスクリーン印刷法で電極形成する場合には電極間に導電ペーストが付着してしまったりする事態が起こり得る。このような事態が生じると、２種類の電極間でリークが起きやすくなり、適正なフレア用電界を形成することができなくなる。また、従来構成においては、ローラの樹脂表面上に櫛歯状電極を高い質で形成したとしても、２種類の櫛歯状電極を形成した後にその外周面側を絶縁材で覆うことにより電極間に絶縁材を充填して電極間の絶縁性を得るため、電極間にはローラの樹脂表面と絶縁材との界面が形成され、この界面を通じたリークが生じやすく、比較的大きな電圧を印加すると電極間の絶縁性が著しく低下する。
【００４８】
図５を参照して、金属薄肉管を使用して電極を形成する製造方法・工程の一例を説明する。図５は、金属薄肉管を使用して電極を形成する場合の製造方法・工程例を説明する説明図である。
本実施形態においては、金属薄肉管を使用して図４に示した各電極３ａ，４ａ、絶縁層５及び表層６を形成する際に、例えば図５(ａ)に示すように、紙面に直交する方向に長い金属薄肉管１０の内部に２つの裏当て部材３０を配置する。各裏当て部材３０は、金属薄肉管１０と同様に紙面に直交する方向に長い円柱状をなす回転可能な部材であり、図５(ｂ)に示すように、図示しない駆動手段を備えた移動手段及び案内手段によって両矢印で示す水平方向の所定の距離内（金属薄肉管１０を延ばし過ぎて切断したり、肉厚が公差内よりも薄くなったりしない移動距離を意味する）で往復移動可能に構成されている。図５(ｂ)に示すように、金属薄肉管１０を平面状態に支持することが可能な支持面を備えた裏当て部材３１を配置し、所定の位置を占めて停止した各裏当て部材３０及び裏当て部材３１で平面状態の金属薄肉管１０上に、上述したような電極及び膜形成方法で各電極３ａ，４ａ、絶縁層５、表層６を形成することができる。所定範囲の形成が終了すると、各裏当て部材３０を回転させることで金属薄肉管１０を回転・移動方向に送り、上記したと同様に各電極３ａ，４ａ、絶縁層５、表層６を形成することができる。
【００４９】
ローラ基材９は、図４および図６等に示すように、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴムやこれらのスポンジ等の弾性体からなる弾性体層で形成されている。図６は、トナー担持ローラ２の製造例を説明する説明図である。
トナー担持ローラ２は、図４を参照して説明したように、内側電極３ａ（金属薄肉管１０）、絶縁層５、外側電極４ａ及び表層６からなる金属製薄肉管電極部材１０ａとローラ基材９とで構成されている。トナー担持ローラ２の組み付けは、上述した製造工程で製作された図６（ａ）に示す金属製薄肉管電極部材１０ａを準備するとともに、図６（ｂ）に示すように、ローラ軸・回転軸でもある芯金３ｂ，４ｂの外周に、例えばシリコーンゴムスポンジを弾性体層として製造されたローラ基材９を形成し準備する。次に、ローラ基材９のシリコーンゴムスポンジ層表面にシリコーンゴム系の接着剤で被覆した後、図６（ｃ）に示すように、接着剤で被覆されたローラ基材９を金属製薄肉管電極部材１０ａ内に挿入し、加熱接着することによって、金属製薄肉管電極部材１０ａをローラ基材９の弾性体層に固定するという方法により製造される。このような製造方法で得たトナー担持ローラ２は、弾性体層からなるローラ基材９の外周部の金属製薄肉管電極部材１０ａが弾性変形可能であるので、電極表層（金属製薄肉管電極部材１０ａ）にも弾性をもたすことができる。
【００５０】
回転軸でもある芯金３ｂ，４ｂは、被給電部を構成すべく導電性部材、例えば金属薄肉管１０と同様の金属で形成されている。芯金３ｂ，４ｂとローラ基材９との固定方法の一例としては、芯金３ｂ，４ｂを保持する図示しない側型に固定し、この状態で金属製薄肉管電極部材１０ａの内側と同様の形状を備えた円筒金型（図示せず）の環状空間内にシリコーンゴム材料を高圧で注入充填し、その充填圧力でスリーブを拡張させながら上記円筒金型の内周面に密着させるとともに、シリコーンゴム材料に芯金３ｂ，４ｂを一体化させるという方法で製造されている。
【００５１】
ローラ基材９の上記弾性体層のゴム硬度に関して、ＪＩＳ規格Ｋ６３０１のＡ型硬度計で計測したゴム硬度を７０度以下にした。同硬度計で計測した上記弾性体層のゴム硬度が７０度以上になると、地肌汚れの発生が目視できるようになり画質が悪化する。この原因については明確になっていないが、ゴム硬度が低い領域では、トナー帯電が十分に行われると同時にトナーのホッピングが活発に行われるのに対し、ゴム硬度が高い領域では、トナー帯電が不十分になると同時にトナーのホッピングが減少するためと推察される。従って、上記弾性体層のゴム硬度を７０度以下にすることにより、画像濃度の低下と地肌汚れとを防止でき、良好な画像を形成することができる。
【００５２】
図３、図７、図８を参照して、トナー担持ローラ２端部の給電構成を説明する。
図７は、本実施形態における外側電極４ａへの給電構成を、回転軸線に沿って切断したときのトナー担持ローラ２一端部側の断面図である。なお、図の簡明化のため、絶縁層５、外側電極４ａ及び表層６の図示を省略している。
図８は、本実施形態におけるトナー担持ローラ２の一端部の同給電構成を模式的に示す平面図である。なお、図の簡明化のため、絶縁層５、外側電極４ａ及び表層６の図示を省略している。
【００５３】
図７及び図８に示すように、上記した各電極部材３ａ，４ａ等を形成した金属製薄肉管電極部材１０ａの一端部の一部は、外周面より内側に曲げられて曲げ部１０ｂが形成されている。上記したトナー担持ローラ２を製造する過程において、トナー担持ローラ２の一端部には、端板部材としてのフランジ２６が弾性体層よりなるローラ基材の一端部に固着され、かつ、金属製薄肉管電極部材１０ａの一端部内部に固着されている。フランジ２６は、例えば絶縁性の樹脂等からなる絶縁体で形成されている。
図８に示すように、金属製薄肉管電極部材１０ａの一端部における多数の外側電極４ａの一端部端末は、図中黒い太線で示す電極結線部としてのバスライン４ｃに接続・結線されている。金属製薄肉管電極部材１０ａの一端部における曲げ部１０ｂ近傍の多数の外側電極４ａの一端部及びバスライン４ｃは、この図では省略されている絶縁層（図４の絶縁層５参照）上にパターン・形成されている。バスライン４ｃは、さらに、絶縁体で形成されたフランジ２６の外周面より凹の部分（曲げ部１０ｂに対応した部分）において、金属製で弾性ばね性を備えた給電端子８を介して芯金４ｂに接続・配線されている。これにより、芯金４ｂを、外側電極４ａへ給電する被給電部として構成することができる。なお、給電端子８と接続している黒丸状接点部のバスライン４ｃの表面には、電気的導通を図るべく図４に示す表層６が形成されていないことは無論である。
【００５４】
一方、図８には図示していない反対側の芯金３ｂ（図３参照）を、特許文献４の図３に開示されていると同様に、内側電極３ａへ給電される被給電部として構成することができる。この場合、金属製薄肉管電極部材１０ａにおける内側電極３ａを構成する金属薄肉管１０の他端部は、図示しない端板部材としての金属製のフランジが芯金３ｂ（図３参照）に接続固定される。
【００５５】
図３において、本実施形態における内側電極３ａ及び外側電極４ａへの給電構成において、内側電極３ａを構成する金属薄肉管１０の他端部（図３の右端部）は、図示しない金属製のフランジに固定された芯金３ｂに接続されており、その芯金３ｂのローラ軸端面が被給電部となる。芯金３ｂのローラ軸端面で構成される被給電部には、パルス電源２５Ａに接続された第１給電部材としての給電ブラシ７Ａが当接している。
一方、図８を参照して説明したように、金属薄肉管１０の一端部（図３の左端部）の外側電極４ａは、バスライン４ｃ及び給電端子８を介して芯金４ｂに接続されており、その芯金４ｂのローラ軸端面が被給電部となる。芯金４ｂのローラ軸端面で構成される被給電部には、パルス電源２５Ｂに接続された第２給電部材としての給電ブラシ７Ｂが当接している。
【００５６】
また、本実施形態によれば、特許文献４の段落「００３７」に記載されていると同様の効果を奏する。すなわち、内側電極３ａの上に絶縁層５を設け、その絶縁層上に櫛歯状の外側電極４ａを形成した構成であるため、これらの電極間にリークの原因となり得るような界面は存在しない。また、トナー担持ローラ２の製造段階において、リークの原因となり得る導電材が電極間に介在する可能性も非常に少なくできる。したがって、本実施形態によれば、内側電極３ａと外側電極４ａとの間を安定かつ有効に絶縁することができ、比較的大きな電圧を印加する場合でもリークを効果的に防止することができる。
【００５７】
次に、内側電極３ａ及び外側電極４ａに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ２上の内側電極３ａ及び外側電極４ａには、それぞれパルス電源２５Ａ，２５Ｂから第１電圧である内側電圧及び第２電圧である外側電圧が印加される。パルス電源２５Ａ，２５Ｂが印加する内側電圧及び外側電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波でも三角波でもよい。また、本実施形態では、フレア用電極を形成するための電極が内側電極３ａ及び外側電極４ａの２相構成であり、各電極３ａ，４ａには互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。
【００５８】
図９は、内側電極３ａ及び外側電極４ａにそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示すグラフである。
本実施形態において、各電圧は矩形波であり、内側電極３ａと外側電極４ａとに対応して印加される内側電圧と外側電圧とは、互いに位相がπだけズレた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極３ａと外側電極４ａとの間には、常にＶｐｐだけの電位差が生じる。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界のうち表層６の外側に形成されるフレア用電界によって表層６上をトナーがホッピングする。本実施形態において、Ｖｐｐは１００Ｖ以上２０００Ｖ以下の範囲内であるのが好ましい。Ｖｐｐが１００Ｖより小さいと、十分なフレア用電界を表層６上に形成できず、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。一方、Ｖｐｐが２０００Ｖより大きいと、経時使用により電極間でリークが発生する可能性が高くなる。本実施形態では、Ｖｐｐを５００Ｖに設定している。
また、本実施形態において、内側電圧と外側電圧の中心値Ｖ０は、画像部電位（静電潜像部分の電位）と非画像部電位（地肌部分の電位）との間に設定され、現像条件によって適宜変動する。
【００５９】
本実施形態において、内側電圧と外側電圧の周波数ｆは、０．１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下であるのが好ましい。０．１ｋＨｚより小さいと、トナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなるおそれがある。一方、１０ｋＨｚより大きいと、トナーの移動が電界の切り替わりに追従できなくなり、トナーを安定してホッピングさせるのが困難となる。本実施形態では、周波数ｆを５００Ｈｚに設定している。
【００６０】
図１０は、内側電極３ａ及び外側電極４ａへ印加する内側電圧と外側電圧の他の例を示すグラフである。
この例では、内側電極３ａについては、図９に示したものと同様の内側電圧が印加されるが、外側電極４ａについては、直流電圧が印加される。この場合、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、この例におけるＶｐｐの好適な範囲は、２００Ｖ以上４０００Ｖ以下である。この例によれば、内側電極３ａと外側電極４ａとの位相差を考慮する必要がなく、電源コストが安くなる。
【００６１】
図１１は、内側電極３ａ及び外側電極４ａへ印加する内側電圧と外側電圧の更に他の例を示すグラフである。
この例では、外側電極４ａについては、図９に示したものと同様の内側電圧が印加されるが、内側電極３ａについては、直流電圧が印加される。この場合も、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、この例におけるＶｐｐの好適な範囲は、２００Ｖ以上４０００Ｖ以下である。この例も、内側電極３ａと外側電極４ａとの位相差を考慮する必要がなく、電源コストが安くなる。
【００６２】
以上説明した本実施形態においては、重複説明を避ける上からその説明を省略したが、特許文献４の段落「００３８」に記載されていると同様の外側電極４ａの電極幅（各櫛歯部分の幅）の寸法構成、特許文献４の段落「００３９」に記載されていると同様の外側電極４ａの電極ピッチ（櫛歯部分間の距離）構成、特許文献４の段落「００４０」に記載されていると同様の、外側電極４ａの電極ピッチを、トナー担持ローラ２の周方向にわたって一定となるように設定されている構成等を採用することで、同様の効果を奏するように構成できることは無論である。
【００６３】
以上述べたように、本実施形態によれば、第１の電極部材としての外側電極４ａ及び第２の電極部材としての内側電極３ａは、共に薄肉管部材としての一体化された金属薄肉管１０（金属製薄肉管部材）上に形成されていて、内周側電極部材としての内側電極３ａは、金属薄肉管１０であることにより、従来のような肉厚の厚い円筒状の基体（中空状のローラ）を用いずに、肉厚の薄い金属薄肉管１０を使用しているため、図５に示したように裏当て部材３１等で金属薄肉管１０を部分的に裏当て等をして電極形成面を変形させ平面状にしながら多数の電極パターンを容易に形成することができることで、電極の製造においてパターン化の設備が簡素化されるとともにトナー担持体ローラ２の配線も簡素化され、低コスト化を図れる。また、本実施形態によれば、従来のように曲面に電極を形成させる場合と比べて、電極形成の位置精度が向上することで高精度な電極パターンを形成することができるとともに、内側電極３ａの製造においてパターン化のプロセス、工法を必要としないため、パターン不良が低減し、歩留まりを軽減できる。また、上述したとおり、金属薄肉管１０上に多数の電極パターン形成する場合で熱処理を行うときには熱容量が低減され、歩留まりが向上する。また、軽量のため管理が容易になるという種々の顕著な効果を奏するものである。
【００６４】
また、本実施形態によれば、金属薄肉管１０（金属製薄肉管部材）の一端部の一部を外周面より内側に曲げて曲げ部１０ｂを形成し、トナー担持ローラ２の一端部表面の外周側にある外側電極４ａ及びバスライン４ｃを曲げ部１０ｂに絶縁層を介して形成させ、フランジ２６部分より給電部材としての給電端子８で芯金４ｂに接続することにより、特許文献４のような従来構成ではローラ端部とフランジ部の境界部分で絶縁抵抗不良により発生する虞のある電気的リークを未然に防止できる。また、内側電極３ａ及び外側電極４ａへの給電構成が上述のとおりであるから、特許文献４のような外側電極４ａへ給電するための給電コロ等の配置が不要となることで、内側電極３ａ及び外側電極４ａへの給電構成が簡素化され、一層の低コスト化が図れるとともに歩留まりも向上する。なお、本実施形態では、上述したように特許文献４記載の技術をベースにしているため該特許文献４記載の発明の効果を奏することは無論である。
【００６５】
また、別の観点からの本実施形態によれば、トナー担持ローラ表面に第１の電極部材と第２の電極部材を、絶縁体層を介してそれぞれ別々の層に設けた構成であるため、多数の電極パターンを形成する製造工程でパターン不良によって電極間隔が狭い領域、またはショート状態のパターンが発生した場合においても、Ａ相用電極とＢ相用電極の間の層に絶縁体層を形成しているため、Ａ相用電極とＢ相用電極の間に電気的なリークは発生しないため歩留まりが向上、また使用耐久の高信頼性化が可能となる。
さらに、本実施形態においてはトナー担持ローラ表面にある第１の電極部材と第２の電極部材は、絶縁体層を介してそれぞれ外側と内側の位置関係に配置した構成であるが、電極幅、電極の間隔、絶縁体層、表面コート層の寸法を適正に設定することで、第１の電極と第２の電極への印加電圧の電位差による電界が表面コート層の上方向位置においても大きく影響する構成、すなわち、第１の電極と第２の電極との間に形成される電気力線が表面コート層の上方向位置にも十分到達する構成である。従って、電極間の電位差が時間的に反転する電圧を印加することで、トナー担持体表面から上方に飛翔するトナークラウドの形成が容易となる。また、本実施形態においては、第１の電極と第２の電極との間に形成されるクラウド電界の対称性が上がり、トナー担持体ローラ表面のトナーをクラウド化する効率を上げることができる。
【００６６】
（変形例１）
次に、トナー担持ローラ２にトナーを供給する構成の他の変形例（以下、本変形例を「
変形例１」という。）について説明する。
図１２は、本変形例１における現像装置を示す模式図である。
本変形例１は、上記実施形態と比較して、磁性キャリアを用いないでトナー担持ローラ２にトナーを供給する、一成分現像剤としてのトナーを用いた現像装置１Ａである点が主に相違する。具体的には、本変形例１では、トナー収容部１５’内にスポンジローラ１８’を設け、スポンジローラ１８’の表面をトナー担持ローラ２の表面に当接させている。これにより、トナー収容部１５’内でスポンジローラ１８’の表面に付着したトナーは、トナー担持ローラ２の表面との当接部で摺擦を受けて摩擦帯電し、これにより静電的にトナー担持ローラ２上へ供給される。スポンジローラ１８’は、トナー担持ローラ２に一成分現像剤としてのトナーを供給する現像剤供給部材として機能する。
【００６７】
本変形例１では、スポンジローラ１８’をトナー担持ローラ２に対してトレーリング方向に回転駆動しているが、カウンター方向でもよい。本変形例１の場合、スポンジローラ１８’に接続された供給バイアス電源２４’により印加される供給バイアスによって、トナー担持ローラ２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し、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。
【００６８】
本変形例１によれば、上記実施形態の効果に加えて、トナー担持ローラ２のローラ基材にゴムやスポンジのような弾性体を使用していることにより、金属製薄肉管電極部材１０ａは弾性変形が可能となるので電極表層に弾性をもたすことができ、これによりトナー規制部にニップを形成できるのでムラのないトナー薄層を形成することができる。
【００６９】
（変形例２）
次に、内側電極３ａの一変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する（請求項６）。
一般に、複数種類の電極部材（内側電極３ａ及び外側電極４ａ）をトナー担持ローラ２の外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、各電極部材間に絶縁層を介在させた上述したような構成においては、上記特許文献１〜３に記載された現像装置のようにローラ同心円上に複数種類の電極を備えた構成よりも、電極部材間の静電容量が大きくなってしまう。これは、主として、電極部材間の対向面積の違いによるものである。これらの電極部材に対して供給される交流電流は静電容量に比例して増大するため、これらの電極部材間の静電容量が大きいと、これらの電極部材に対して給電するための電源として、出力電流の大きな電源が必要になる。交流電源は、通常、出力電流が大きいほどコストが大きくなる。したがって、電極部材間の静電容量、すなわち、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を、なるべく小さくすることが望まれる。
【００７０】
ここで、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を小さくするための方法としては、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の対向面積を小さくする方法と、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の距離を大きくする方法とが考えられる。このうち、前者の方法をとる場合には、構造が複雑化して製造コストが増大してしまう。一方、後者の方法をとる場合、内側電極３ａと外側電極４ａとの間に介在する絶縁層５の層厚を大きくするというような簡易な構造を採用できるので製造コストが増大することはないが、この構造では、表層６の外側に強いフレア用電界（外部電界）を形成することが困難となるので、結局、電源コストの増大を招く。
本変形例２では、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を簡易な構造で小さくしつつ、表層６の外側に強いフレア用電界を形成することが容易な構成を提案する。
【００７１】
図１４は、本変形例２におけるトナー担持ローラ２Ａを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。
本変形例２のトナー担持ローラ２Ａの基本構造は、図４に示した上記実施形態のものと同様に４層構造であるが、本変形例２では最内周電極部材としての内側電極３ａの構成が異なっている。具体的には、トナー担持ローラ表面移動方向における内側電極３ａの少なくとも一部分について、図１４に示すように、最外周電極部材としての外側電極４ａの電極間部分に対向する内側電極３ａの電極面（外周側の面）が、外側電極４ａに対向する内側電極３ａの電極面よりも、トナー担持ローラ外周面側に位置するように構成されている。これにより、外側電極４ａとこれに対向する内側電極３ａの電極部分との距離については、上記実施形態における距離Ｂ’よりも、本変形例２における距離Ｂの方を長くすることができる。その結果、本変形例２によれば、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を上記実施形態のものよりも小さくすることができる。
【００７２】
一方で、外側電極４ａの電極間部分に対向する内側電極３ａの電極部分は、上記実施形態と同じままとなっている。すなわち、外側電極４ａの電極間部分とこれに対向する内側電極３ａの電極部分との間の絶縁層の厚さＡは同じである。表層６の外側に形成されるフレア用電界は、主に、外側電極４ａの電極間部分に対向する内側電極３ａの電極部分と、外側電極４ａとによって形成される。本変形例２では、外側電極４ａの電極間部分に対向する内側電極３ａの電極部分と、外側電極４ａとの位置関係は上記実施形態のものと同じままになっているので、上記実施形態のものと同じ電源で、上記実施形態のものと同程度の矢印で示す強いフレア用電界を形成することができる。
【００７３】
図１４に示すような内側電極３ａを形成する方法としては、例えば、上記実施形態の内側電極のように、外周面側が平滑な金属薄肉管１０の外周面側に対し、外側電極４ａの電極間部分と対向することになる部分を、フォトレジスト・エッチング等の公知の方法により削り取る処理を行う方法がある。本変形例では、内側電極３ａの凹凸ピッチを１６０μｍとし、削り幅を８０μｍとし、削り深さを８０μｍとしている。
【００７４】
なお、本変形例２では、トナー担持ローラ２Ａの軸方向に延びる各外側電極４ａに沿うように内側電極３ａを削り取って、各外側電極４ａの全長にわたって外側電極４ａの電極間部分とこれに対向する内側電極３ａの電極部分との距離を離しているが、これに限られない。すなわち、外側電極４ａの電極間部分と対向する内側電極３ａの少なくとも一部分を削り取れば内側電極３ａと外側電極４ａとの間の静電容量を上記実施形態のものよりも小さくすることができる。
【００７５】
ここで、本変形例２の構成において、外側電極４ａとこれに対向する内側電極３ａの電極部分との距離Ｂを変化させたときの静電容量を計測する実験を行った結果について説明する。
本実験では、図４に示した上記実施形態のトナー担持ローラ２Ａ、すなわち、内側電極３ａを削り取っていない比較例（絶縁層５の層厚＝１０μｍ）に対し、上記距離Ｂが１５μｍとなるように削り取った構成例１と、上記距離Ｂが２０μｍとなるように削り取った構成例２とについて、静電容量がどの程度小さくなるかを計測した。その結果、構成例１の静電容量は、比較例の静電容量に対して８０％となり、構成例２の静電容量は、比較例の静電容量に対して７０％となった。
【００７６】
本変形例２によれば、上記実施形態と同様の効果を奏する他、トナー担持ローラ２Ａの低コスト化、歩留まり向上、及び電極間容量が小さくでき、クラウドパルス生成の電源容量を低下できるとともに電源の低コスト化も図れる。
【００７７】
（変形例３）
図１５を参照して、本実施形態に係る現像装置に用いられるトナー担持ローラ２Ｂについて用いて説明する（請求項１、２、８）。
図１５（ａ）は、トナー担持ローラ２Ｂを展開した状態で示す模式的平面図、図１５（ｂ）は、トナー担持ローラ２ＢのＳ１５−Ｓ１５の模式的断面図である。図１５（ａ）において、外側電極４ａは黒色帯状に、内側電極３ａは灰色帯状模様で示す。
この変形例３は、トナー担持ローラ表面にそれぞれ複数電極としての２種類の内側電極３ａ、外側電極４ａを別々の層に設け、その電極間にπ（１８０°）だけ位相の異なる２相パルス（上記実施形態と同じ図９参照）を印加して、電極相互の電界で吸引と反発とを繰り返すトナー担持ローラの例である。
【００７８】
本変形例３のトナー担持ローラ２Ｂは、図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示すように、シームレスの薄肉管電極部材１０Ａａとローラ基材９とで構成されている。薄肉管電極部材１０Ａａは、薄肉管部材としてのシームレスの薄肉管１０Ａと、この薄肉管１０Ａ上に直接積層するように形成された絶縁体としての絶縁層５と、この絶縁層５の表面上に直接積層するように形成され、第２の電極部材・内周側電極部材としての櫛歯状の内側電極３ａと、さらに内側電極３ａを被覆するように形成された絶縁体としての絶縁層５ａと、この絶縁層５ａの表面上に直接積層するように形成され、第１の電極部材・最外周電極部材ないし外周電極部材としての櫛歯状の外側電極４ａと、外側電極４ａの外周面側を覆う保護層としての表層６とから主に構成されている。
すなわち、本変形例３のトナー担持ローラ２Ｂは、内周側から順に、ローラ基材９、薄肉管１０Ａ、絶縁層５、内側電極３ａ、絶縁層５ａ、外側電極４ａ、表層６の７層構造となっている。薄肉管電極部材１０Ａａは、薄肉管１０Ａ、絶縁層５、内側電極３ａ、絶縁層５ａ、外側電極４ａ及び表層６からなる。このように本変形例３のトナー担持ローラ２Ｂは、図４等に示した上記実施形態のトナー担持ローラ２と比較して、金属薄肉管１０に代えて、樹脂を含む材料で形成される薄肉管１０Ａを用いる点、これに伴い櫛歯状の内側電極３ａを絶縁層５の外周面側に形成する点、内側電極３ａの上層に外側電極４ａを形成すべく絶縁層５ａを新規に形成する点が主に相違する。この相違点以外は、トナー担持ローラ２Ｂは、図４等に示した上記実施形態のトナー担持ローラ２と同様である。
【００７９】
薄肉管１０Ａは、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂、アルミニウム、鉄材、銅等の金属材料を円筒状に薄肉成型した肉厚ｔが０．０５ｍｍから０．２ｍｍ程度までのシームレスの薄肉管である。薄肉管１０Ａの表面に設けた絶縁層５、及び絶縁層５ａは、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。絶縁層５及び絶縁層５ａの製造は、薄肉管１０Ａの状態でローラ基材９に接合する前に、スプレー法やディップ法等によって薄肉管１０Ａの表面に均一な膜厚で形成することができる。薄肉管１０Ａの材質が、絶縁性樹脂等の絶縁体であれば絶縁層５は特に設ける必要はない。
【００８０】
本変形例３において、内側電極３ａ及び外側電極４ａは、アルミニウム、銅あるいは銀などの金属で形成されている。内側電極３ａ及び外側電極４ａの製造方法は、種々の方法がある。例えば、各絶縁層５，５ａの上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを各絶縁層５，５ａの上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法でもよい。
【００８１】
外側電極４ａの外周面側を覆っている最表面の表層６の材料、及びその形成方法は、上記実施形態と同様である。本変形例３のように、トナー担持ローラ表面にそれぞれ複数の内側電極３ａ、外側電極４ａを別々の層に設けた構成においては、多数の電極パターンを形成する製造工程で多少のパターン不良があって電極間隔が狭い領域、またはショート状態のパターンがあったとしても、内側電極３ａと外側電極４ａとの間の層に絶縁層５ａを形成しているため、内側電極３ａと外側電極４ａとの間に電気的なリークは発生しないため、高信頼性化が可能である。
【００８２】
本変形例３では、内側電極３ａ及び外側電極４ａとの間で形成される電界が、最表面の表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ２Ｂ上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ２Ｂ上のトナーは、内側電極３ａ及び外側電極４ａに対向した表層部分で飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００８３】
次に、トナー担持ローラ２Ｂの内側電極３ａと外側電極４ａに印加する電圧は、上記図９と同様にパルス電圧印加手段としての図示しないパルス電源から印加される。本変形例３では、内側電極３ａと外側電極４ａともに絶縁層５，５ａを介してトナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチで平行に設けられており、両サイドには共通のバスライン３ｃ，４ｃで外部の２相パルス出力回路（図示せず）を備えた上記図示しないパルス電源にそれぞれ接続されている。バスライン３ｃ，４ｃの上記図示しないパルス電源への接続構成例としては、例えば特許文献４の図１０〜図１２に開示されている給電ブラシを介して接続する例が挙げられる。上記図示しないパルス電源が印加する電圧は、矩形波が最も適している。ただし、これに限らず、例えばサイン波でも三角波でもよい。また、本変形例３では、クラウド用電極を形成するための内側電極３ａと外側電極４ａとには、２相構成で互いに位相差πをもった電圧が印加される。
【００８４】
本変形例３においても、薄肉管１０Ａを使用して電極を形成する際に、電極形成面を変形させて平面状態にすることができるため、従来のように円筒状状態で成型する場合と比べて容易に電極をパターン形成することができる（上記した図５（ｂ）参照）。
本変形例３によれば、電極間容量を小さくでき、クラウドパルス生成の電源容量を低下、低コスト化が可能となる。
【００８５】
以上述べたとおり、本発明を特定の実施形態や変形例等について説明したが、本発明が開示する技術は、上述した実施例を含む実施形態や変形例等に例示されているものに限定されるものではなく、特許文献４に開示されている技術を含め、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【００８６】
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば、上記実施形態として図７及び図８に示した曲げ部１０ｂを、上記変形例３にも適用することが可能である。その場合、薄肉管電極部材１０Ａａあるいは薄肉管１０Ａの一端部を金型で曲げ成型することなどで形成すればよい（請求項３）。
【符号の説明】
【００８７】
１ 現像装置
２、２Ａ、２Ｂ トナー担持ローラ（現像剤担持体）
３ａ 内側電極（内周側電極部材、第２の電極部材）
３ｂ 芯金（被給電部）
４ａ 外側電極（外周側電極部材、第１の電極部材）
４ｂ 被給電部芯金（被給電部）
３ｃ、４ｃ バスライン
５、５ａ 絶縁層（絶縁体）
６ 表層（表面コート層）
７Ａ、７Ｂ 給電ブラシ
８ 給電端子
９ ローラ基材（基材）
１０ 金属薄肉管（金属製薄肉管部材）
１０ａ 金属製薄肉管電極部材
１０ｂ 曲げ部
１０Ａ 薄肉管（薄肉管部材）
１０Ａａ 薄肉管電極部材
１１ ケーシング
１５’ トナー収容部
１８ トナー供給ロール（現像剤供給部材）
１８’ スポンジローラ（現像剤供給部材）
１９ トナー供給スリーブ
２０ マグネットローラ
２２ 規制部材
２４ 供給バイアス電源
２５Ａ、２５Ｂ パルス電源（パルス電圧印加手段）
２６ フランジ
３０、３１ 裏当て部材
４９ 感光体（潜像担持体）
Ｐ 記録紙（記録材、シート状記録媒体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６５９９号公報
【特許文献３】特公平１−３１６１１号公報
【特許文献４】特開２０１０−１６４９３２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極部材と、該第１の電極部材に対して絶縁体を介して配置された第２の電極部材とを備え、第１の電極部材と第２の電極部材とを外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、上記外周面法線方向の各電極部材の間に上記絶縁体を設け、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち少なくとも外周側に位置する電極部材は、上記外周面に沿って複数に分割された電極部材とされ、第１の電極部材と第２の電極部材との間に、電位差が時間的に反転する電圧を印加することにより現像剤をクラウド化し、表面が移動することによって上記クラウド化した現像剤を現像領域へ搬送する現像剤担持体において、
第１の電極部材、第２の電極部材及び上記絶縁体は、薄肉管部材として構成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
請求項１記載の現像剤担持体において、
上記薄肉管部材は、上記外周側に位置する電極部材の表面に、該表面を覆う表面コート層を有することを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像剤担持体において、
上記薄肉管部材の一端部の一部を上記外周面より内側に曲げたことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の現像剤担持体において、
第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、一体化された金属製薄肉管部材であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一つに記載の現像剤担持体において、
上記曲げられた部分の外周側に位置する電極部材の一部が、絶縁層を介して形成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一つに記載の現像剤担持体において、
第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材の少なくとも一部は、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち外周側に位置する外周側電極部材の電極間領域に対向する電極面が、該外周側電極部材の電極に対向する電極面よりも、外周側に位置することを特徴とする現像剤担持体。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像剤担持体において、
第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、上記薄肉管部材に形成された弾性変形可能な薄肉管電極部材であり、該薄肉管電極部材のさらに内周側に配置される基材は、弾性体であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項８】
請求項１または２記載の現像剤担持体において、
第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち外周側に位置する外周側電極部材の電極間領域に対向する位置に複数に分割されて配置されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項９】
現像剤担持体の外周面に現像剤を担持させ、該現像剤担持体を表面移動させることにより現像領域内における潜像担持体上の潜像に現像剤を供給して該潜像を現像する現像装置において、
上記現像剤担持体として、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像剤担持体を用い、
各電極部材に対して互いに異なる電圧を給電するための給電部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９記載の現像装置において、
上記現像剤として、所定極性に帯電したトナーからなる一成分現像剤を用い、
上記現像剤担持体として、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像剤担持体を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置により現像剤を供給することにより該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項９または１０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１２】
潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される潜像を現像剤で現像する現像装置とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスユニットにおいて、
上記現像装置として、請求項９または１０記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
【請求項１】
第１の電極部材と、該第１の電極部材に対して絶縁体を介して配置された第２の電極部材とを備え、第１の電極部材と第２の電極部材とを外周面法線方向で互いに異なる位置に配置し、上記外周面法線方向の各電極部材の間に上記絶縁体を設け、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち少なくとも外周側に位置する電極部材は、上記外周面に沿って複数に分割された電極部材とされ、第１の電極部材と第２の電極部材との間に、電位差が時間的に反転する電圧を印加することにより現像剤をクラウド化し、表面が移動することによって上記クラウド化した現像剤を現像領域へ搬送する現像剤担持体において、
第１の電極部材、第２の電極部材及び上記絶縁体は、薄肉管部材として構成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
請求項１記載の現像剤担持体において、
上記薄肉管部材は、上記外周側に位置する電極部材の表面に、該表面を覆う表面コート層を有することを特徴とする現像剤担持体。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像剤担持体において、
上記薄肉管部材の一端部の一部を上記外周面より内側に曲げたことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の現像剤担持体において、
第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、一体化された金属製薄肉管部材であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一つに記載の現像剤担持体において、
上記曲げられた部分の外周側に位置する電極部材の一部が、絶縁層を介して形成されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一つに記載の現像剤担持体において、
第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材の少なくとも一部は、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち外周側に位置する外周側電極部材の電極間領域に対向する電極面が、該外周側電極部材の電極に対向する電極面よりも、外周側に位置することを特徴とする現像剤担持体。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一つに記載の現像剤担持体において、
第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、上記薄肉管部材に形成された弾性変形可能な薄肉管電極部材であり、該薄肉管電極部材のさらに内周側に配置される基材は、弾性体であることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項８】
請求項１または２記載の現像剤担持体において、
第１の電極部材及び第２の電極部材のうち内周側に位置する内周側電極部材は、第１の電極部材及び第２の電極部材のうち外周側に位置する外周側電極部材の電極間領域に対向する位置に複数に分割されて配置されていることを特徴とする現像剤担持体。
【請求項９】
現像剤担持体の外周面に現像剤を担持させ、該現像剤担持体を表面移動させることにより現像領域内における潜像担持体上の潜像に現像剤を供給して該潜像を現像する現像装置において、
上記現像剤担持体として、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像剤担持体を用い、
各電極部材に対して互いに異なる電圧を給電するための給電部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９記載の現像装置において、
上記現像剤として、所定極性に帯電したトナーからなる一成分現像剤を用い、
上記現像剤担持体として、請求項１ないし８の何れか一つに記載の現像剤担持体を用いたことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置により現像剤を供給することにより該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項９または１０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１２】
潜像担持体と、該潜像担持体上に形成される潜像を現像剤で現像する現像装置とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスユニットにおいて、
上記現像装置として、請求項９または１０記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１１３０５８（Ｐ２０１２−１１３０５８Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０４５２（Ｐ２０１０−２６０４５２）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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