現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したときの像担持体上に形成される画像の濃度の変動を抑制できる現像装置、並びに、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】第１電源３１は、クラウドパルス出力用で、電源回路の一次、二次が分離型、つまり２次側はＧＮＤに対してフローティングとなっている。第２電源３２は、マイナスＤＣバイアス用で１次、２次とも共通ＧＮＤに接続されている構成である。また、パルス電圧印加手段は、Ａ相パルスを発生するＡ相パルス発生回路３３と、Ｂ相パルスを発生するＢ相パルス発生回路３４とからなるパルス電圧発生回路としてのパルス出力発生回路３７を有している。そして、湿度検知手段としての湿度センサー４０の検知結果に基づいて、制御手段たるクラウドパルス制御回路６７によって第１電源３１の出力レベルを変更してピークトゥピーク電圧値を調整する。
【解決手段】第１電源３１は、クラウドパルス出力用で、電源回路の一次、二次が分離型、つまり２次側はＧＮＤに対してフローティングとなっている。第２電源３２は、マイナスＤＣバイアス用で１次、２次とも共通ＧＮＤに接続されている構成である。また、パルス電圧印加手段は、Ａ相パルスを発生するＡ相パルス発生回路３３と、Ｂ相パルスを発生するＢ相パルス発生回路３４とからなるパルス電圧発生回路としてのパルス出力発生回路３７を有している。そして、湿度検知手段としての湿度センサー４０の検知結果に基づいて、制御手段たるクラウドパルス制御回路６７によって第１電源３１の出力レベルを変更してピークトゥピーク電圧値を調整する。
【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、複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置、並びに、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるホッピング現像方式を採用した画像形成装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数のホッピング電極を具備する筒状のトナー担持体を有している。複数のホッピング電極のうち、偶数番目の配列位置にあるものに対しては、互いに同じＡ相の繰り返しパルス電圧を印加する一方で、奇数番目の配列位置にあるものに対しては、互いに同じＡ相とは異なるＢ相の繰り返しパルス電圧を印加する。これにより、互いに隣り合う２つのホッピング電極の間に交番電界を形成して、交番電界によってトナーに対して働く静電気力によりトナーを電極間でホッピングさせる。そして、ホッピングさせたトナーを、像担持体上の潜像に付着させることで現像を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高湿度環境であると、トナーの液架橋力が大きくなってトナーとトナー担持体表面との間で作用する付着力が大きくなったり、トナーの帯電効率が下がるためトナーの帯電量が低下しトナーに対して働く前記交番電界による静電気力が小さくなったりする。そのため、トナー担持体上でトナーがホッピングし難くなり、像担持体上の潜像部に付着するトナーが少なくなって画像濃度が低くなる。
一方、低湿度環境であると、トナーの液架橋力が小さくなってトナーとトナー担持体表面との間で作用する付着力が小さくなったり、トナーの帯電効率が上がるためトナーの帯電量が上昇しトナーに対して働く前記交番電界による静電気力が大きくなったりする。そのため、トナー担持体上でトナーが勢い良く高くホッピングし過ぎて、像担持体上の静電潜像が形成されていない非画像部にトナーが付着し画像に地汚れが生ずる虞がある。
【０００４】
このため、高湿環境下のときは、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を大きくし、トナー担持体上でトナーに対して働く静電気力を大きくし、トナーの良好なホッピングを維持して、画像濃度の低下を抑制する。また、低湿環境下では、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を小さくし、トナー担持体上でトナーに対して働く静電気力を小さくし、トナーがホッピングし過ぎるのを抑制し、地汚れを抑制する。
【０００５】
しかしながら、本願発明者らが、上述したようなホッピング現像方式を採用した画像形成装置を用いて種々の実験を行った際に、ホッピング電極に印加するパルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させると、像担持体上に形成される画像の濃度に変動が生じた。その結果、湿度に応じて、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させても、良好な画像を得ることができなかった。
【０００６】
また、特許文献１に記載の現像装置のようにホッピングによって電極間を往復移動するトナーをトナー担持体の表面移動によって現像領域に搬送するのではなく、トナー担持体の表面上のトナーをホッピングによって一定方向に移動させて現像領域まで搬送する現像装置も知られている。例えば、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相という３つの電極がその順序で繰り返し配設されたトナー担持体を用いる現像装置では、トナー担持体の表面上でトナーをＡ相電極上からＢ相電極上へ、Ｂ相電極上からＣ相電極上へ、Ｃ相電極上からＡ相電極上へというように順次ホッピングさせていくことで、トナーを現像領域に向けて搬送する。このような現像装置でも、上述したような問題が生じる。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したときの像担持体上に形成される画像の濃度の変動を抑制できる現像装置、並びに、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の電極を有するトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該複数の電極にパルス電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを像担持体と対向する現像領域へ搬送して該像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、負極性に帯電したトナーを上記潜像に付着させて現像を行うものであり、湿度検出手段の検知結果に応じて、上記パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記トナー担持体は、絶縁性の基材と、該基材の表面全体を覆うように形成された第１電極部材と、第１電極部材上に絶縁層を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部を有する第２電極部材とを有し、上記ホッピング電界発生手段は、第１電極部材と第２電極部材との間の電位差が時間的反転するよう各電極部材にパルス電圧を印加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、上記パルス電圧の最小ピーク値を、上記像担持体の非画像部電位よりも正極性側に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２の現像装置において、上記パルス電圧の負極性側のピーク電圧値が上記像担持体の非画像部電位よりも負極性側に設定されている場合、上記パルス電圧の負極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、上記像担持体の非画像部領域との間に電気力線が形成されないよう、上記第２電極部材の電極部の幅、上記第２電極部材の電極部の間隔、上記像担持体と上記トナー像担持体とのギャップが設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの現像装置において、上記制御手段は画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段から出力された像担持体上の画像に係る画像濃度信号に応じて上記パルス電圧の最小ピーク値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御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乃至５いずれかの現像装置において、上記ホッピング電界発生手段は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路と、該パルス電圧発生回路に前記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源と、該第１の電源の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のマイナス直流電源である第２の電源とからなり、上記制御手段は、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合は、上記第２の電源の出力レベルのみを変化させ、上記パルス電圧の最小ピーク値を変更する場合は、上記第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、複数の電極を有するトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該複数の電極にパルス電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを像担持体と対向する現像領域へ搬送して該像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、正極性に帯電したトナーを上記潜像に付着させて現像を行うものであり、湿度検出手段の検知結果に応じて、上記パルス電圧の最小ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の現像装置において、上記トナー担持体は、絶縁性の基材と、該基材の表面全体を覆うように形成された第１電極部材と、第１電極部材上に絶縁層を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部を有する第２電極部材とを有し、上記ホッピング電界発生手段は、第１電極部材と第２電極部材との間の電位差が時間的反転するよう各電極部材にパルス電圧を印加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７または８の現像装置において、上記パルス電圧の最大ピーク値を、上記像担持体の非画像部電位よりも負極性側に設定した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８の現像装置において、上記パルス電圧の正極性側のピーク電圧値が上記像担持体の非画像部電位よりも正極性側に設定されている場合、上記パルス電圧の正極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、上記像担持体の非画像部領域との間に電気力線が形成されないよう、上記第２電極部材の電極部の幅、上記第２電極部材の電極部の間隔、上記像担持体と上記トナー像担持体とのギャップが設定されてい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７乃至１０いずれかの現像装置において、上記制御手段は画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段から出力された像担持体上の画像に係る画像濃度信号に応じて上記パルス電圧の最大ピーク値のみを変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御す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７乃至１１いずれかの現像装置において、上記ホッピング電界発生手段は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路と、該パルス電圧発生回路に上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源と、該第１の電源の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のプラス直流電源である第２の電源とからなり上記制御手段は、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合は、上記第２の電源の出力レベルを変化させ、上記パルス電圧の最大ピーク値を変更する場合は、上記第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、像担持体上に形成された潜像に対して現像手段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、前記現像手段として、請求項１乃至１２いずれかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、現像手段と、少なくとも像担持体、帯電手段、及び、クリーニング手段のいずれかとを一体で設け、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、前記現像手段として、請求項１乃至１４いずれかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記パルス電圧の最大ピーク値は、次のことを言う。すなわち、２つのピーク値の両方が、負極性の場合は、絶対値が小さいピーク値のことであり、２つのピーク値の両方が、正極性の場合は、絶対値が大きいピーク値のことである。また、一方のピーク値が負極性で、他方のピーク値が正極性の場合は、正極性のピーク値のことである。また、上記パルス電圧の最小ピーク値は、次のことを言う。すなわち、２つのピーク値の両方が、負極性の場合は、絶対値が大きいピーク値のことであり、２つのピーク値の両方が、正極性の場合は、絶対値が小さいピーク値のことである。また、一方のピーク値が負極性で、他方のピーク値が正極性の場合は、負極性のピーク値のことである。
【００１０】
本発明によれば、画像形成装置に設けられた湿度検出手段の検知結果に応じて、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する。これにより、高湿環境下の場合は、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を大きくして、トナーの液架橋力が大きくなっても、良好なホッピングを維持することができ、画像濃度が低くなるのを抑制できる。また、低湿環境下の場合は、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を小さくして、トナーの液架橋力が小さくなっても、トナー担持体上でトナーが勢いよく高くホッピングするのを抑制することができ、地汚れを抑制することができる。
【００１１】
また、請求項１の発明においては、負極性に帯電したトナーを現像に用いる場合において、パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する。後述するように、本出願人は、パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、ピークトゥピーク電圧を変更した場合の画像濃度変動、パルス電圧の最大ピーク値と最小のピーク値とを変更してピークトゥピーク値を変更した場合の画像濃度変動、パルス電圧の最小ピーク値のみを変更して、ピークトゥピーク値を変更した場合の画像濃度変動について、調べた。調べた結果、パルス電圧の最大ピークのみを変更して、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したときが、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したときの画像濃度変動を最も抑えることができることを見出した。
パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更することで、画像濃度変動を最も抑えることができたのは、次の理由によると考えられる。すなわち、パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合、パルス電圧の最小ピーク値が一定に維持されて、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値が変更される。パルス電圧が最小のピーク値のときに、トナー担持体のトナーが潜像へ飛翔する。このため、最小ピーク値の変動が、最も画像濃度に影響を与える。よって、パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更した場合、画像濃度変動が抑制されたと考えられる。
【００１２】
また、正極性トナーを用いる場合は、パルス電圧が最大ピーク値のときに、トナー担持体上の正極性トナーが、潜像部へ飛翔する。よって、請求項７の発明によれば、正極性トナーを用いる場合は、パルス電圧の最小ピーク値のみを変更して、パルス電圧の最大ピーク値を一定値に維持して、ピークトゥピーク電圧値を変更することで、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値変更後も、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したことによる画像濃度の変動を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、像担持体上に形成される画像の濃度が変動することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】マイナス帯電トナー使用時のクラウドパルス発生回路の概略構成図。
【図２】実施形態に係る複写機を示す概略構成図。
【図３】実施形態に係る複写機における感光体と現像装置とを示す概略構成図。
【図４】（ａ）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）トナー担持ローラの模式的断面図。
【図５】Ａ相用電極及びＢ相用電極にそれぞれ印加するＡ相用電圧とＢ相用電圧の一例を示すグラフ。
【図６】（ａ）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）トナー担持ローラの模式的断面図。
【図７】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。
【図８】マイナス帯電トナー使用時のクラウドパルス発生回路の概略構成図。
【図９】図１で示したクラウドパルス発生回路を用いた場合の波形図。
【図１０】プラス帯電トナー使用時のクラウドパルス発生回路の概略構成図。
【図１１】各電源からクラウドパルスとバイアス用の電圧が供給されたクラウドパルス発生回路の回路図。
【図１２】実施形態の複写機で行われる制御の一例を示したフローチャート。
【図１３】潜像電位に対するクラウドパルスの平均電位の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフ。
【図１４】潜像電位に対するクラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフ。
【図１５】潜像電位に対するクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフ。
【図１６】トナー担持ローラの各電極に印加するパルス電圧の波高値電位と感光体電位の間の電界によって形成される電気力線のシミュレーション評価した結果を示す図。
【図１７】各電極へのパルス電圧の位相を図１６に示す例と逆位相にしたときの電気力線のシミュレーション評価した結果を示す図。
【図１８】外側電極がＬｏｗ側ピーク値のときの外側電極と潜像部との間の現像電界の強さと、内側電極がＬｏｗ側ピーク値のときの内側電極と潜像部との間の現像電界の強さとを比較した結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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実施形態について説明する。
図２は、実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。同図において、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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や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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、現像装置１と、少なくとも感光体４９、帯電装置５０、及び、クリーニング装置４５とを、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として一体でユニット化している。これにより、現像装置１などのメンテナンス性を向上させることが可能となる。
【００２０】
図３は、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。同図において、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１０１を有する現像装置１が配設されている。
【００２１】
現像装置１は、トナー担持ローラ１０１の他、トナー供給ローラ１８やトナー摩擦ブレード２２を有している。表面がスポンジからなるトナー供給ローラ１８は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら、現像装置１内に収容されているトナーをローラ表面に担持する。同図では、トナー供給ローラ１８の回転方向として、トナー担持ローラ１０１との対向部で表面をトナー担持ローラ１０１とは逆方向に移動させる方向に設定した例を示した。これとは逆に、前記対向部で表面をトナー担持ローラ１０１と同じ方向に移動させる方向に設定してもよい。
【００２２】
トナー供給ローラ１８の金属からなる回転軸部材には、供給バイアス電源２４によって供給バイアスが印加される。一方、トナー担持ローラ１０１には、後述するＡ相用電極やＢ相電極が複数形成されており、それら電極にはパルス電圧印加手段３０によって繰り返しのパルス電圧が印加される。これらパルス電圧の平均値は、前述した供給バイアスよりも、トナーの帯電極性とは逆極性側に大きな値になっている。これにより、トナー供給ローラ１８とトナー担持ローラ１０１との間には、トナーを前者から後者に静電移動させる電界が形成される。
【００２３】
トナー供給ローラ１８の表面に担持されたトナーは、トナー供給ローラ１８とトナー担持ローラ１０１との当接部において、トナー供給ローラ１８からトナー担持ローラ１０１に供給される。このときの供給量については、供給バイアスの大きさによって調整することが可能である。なお、供給バイアスは、直流電圧であっても、交流電圧であっても、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスであってもよい。
【００２４】
トナー担持ローラ１０１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１０１の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０１の図中反時計回り方向の回転に伴って周回移動する。トナー担持ローラ１０１の表面において、トナー供給ローラ１８との当接部を通過してから、感光体４９に対向する現像領域に進入する前の箇所には、片持ち支持されるトナー摩擦ブレード２２の自由端側が当接している。トナー担持ローラ１０１の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０１の回転に伴って全体的に図中反時計回り方向に移動するトナーは、トナー担持ローラ１０１とトナー摩擦ブレード２２との間に進入すると、トナー担持ローラ１０１の表面やトナー摩擦ブレード２２の表面に擦り付けられる。これにより、摩擦帯電が促される。その後、トナー担持ローラ１０１の回転に伴ってトナー担持ローラ１０１とトナー摩擦ブレード２２との当接部を抜けると、再びトナー担持ローラ１０１の表面上でトナーがホッピングしながら、現像領域へと搬送される。
【００２５】
トナー担持ローラ１０１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１０１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領域となっている。トナー担持ローラ１０１の表面上でホッピングしながら現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ１０１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１０１の回転によってさらに搬送されて、繰り返し利用される。
【００２６】
なお、トナー摩擦ブレード２２をトナー担持ローラ１０１の代わりにトナー供給ローラ１８に当接させて、トナー供給ローラ１８の表面上でトナー摩擦ブレード２２によるトナー摩擦帯電を促すようにしてもよい。
【００２７】
次に、トナー担持ローラ１０１の一例について図４を参照して説明する。なお、図４（ａ）はトナー担持ローラ１０１を展開した状態で示す模式的平面図であり、図４（ｂ）はトナー担持ローラ１０１の模式的断面図である。
【００２８】
この例は、トナー担持体表面に複数の電極を設け、１本おきの２組を共通にした２相用電極を備え、１８０［°］位相の異なる２相パルス（図５参照）を印加して、隣接電極同士で吸引と反発を繰り返す２相電界を形成するトナー担持体の例である。
【００２９】
このトナー担持ローラ１０１は、ローラのベース材である導電性の基材１０１Ａの表面上に絶縁層１０１Ｂを形成している。この絶縁層１０１Ｂ上に複数の電極１１１としてＡ相用電極１１１Ａと、Ｂ相用電極１１１Ｂとを設け、その上に表層としての表面保護層１０１Ｃを設けたものである。櫛歯状のＡ相用電極１１１Ａ，Ｂ相用電極１１１Ｂは、トナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチに並行に設け、両サイドには共通のバスライン１１１Ａａ，１１１Ｂａで外部の図示しない２相パルス出力回路にそれぞれ接続されている。
【００３０】
Ａ相用電極１１１Ａ、Ｂ相用電極１１１Ｂに印加するパルス電圧は、周波数が０．３［ｋＨｚ］〜２［ｋＨｚ］、ＤＣ電圧をバイアスに含むパルス電圧であるが、その波高値は３００［Ｖ］〜６００［Ｖ］等、電極幅、電極間隔に応じたパルス電圧を印加する。この２相電界の場合は、隣接するＡ相用電極１１１ＡとＢ相用電極１１１Ｂとの間で生じる電界の電界方向の切り替わりに応じてトナーの反発飛翔と吸引飛翔とを繰り返し、トナーは相互の電極間を往復移動する。
【００３１】
次に、Ａ相用電極１１１Ａ及びＢ相用電極１１１Ｂに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ１０１上のＡ相用電極１１１Ａ及びＢ相用電極１１１Ｂには、パルス電圧印加手段３０からＡ相用電圧及びＢ相電圧が印加される。パルス電圧印加手段３０が印加するＡ相用電圧及びＢ相電圧は、矩形波が最も適している。また、本複写機では、クラウド用電極を形成するための電極がＡ相用電極１１１Ａ及びＢ相用電極１１１Ｂの２相構成であり、各電極１１１Ａ，１１１Ｂ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。
【００３２】
図５は、Ａ相用電極１１１Ａ及びＢ相用電極１１１Ｂにそれぞれ印加するＡ相用電圧とＢ相用電圧の一例を示す図である。本複写機において、各電圧は矩形波であり、Ａ相用電極１１１ＡとＢ相用電極１１１Ｂにそれぞれ印加されるＡ相用電圧とＢ相用電圧とは、互いに位相がπだけずれた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、Ａ相用電極１１１ＡとＢ相用電極１１１Ｂ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１０１Ｃの外側に形成されるクラウド用電界によって表層１０１Ｃ上をトナーがホッピングする。
【００３３】
このように、トナー担持ローラ表面のトナーを飛翔させてクラウド化する手段が、トナー担持ローラ表面にトナーの搬送方向と直交する方向に長く延びて所定の間隔で配設された複数の電極を有し、各電極に印加する電圧は隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向とを交互に繰り返す関係の電圧を印加し、トナー担持ローラ１０１が回転移動することでトナーの搬送とクラウド化を行う構成とすることで、トナー担持ローラ表面のトナーの搬送に関して、トナーの帯電品質に左右されない安定なトナーの搬送が可能となり、装置全体としても信頼性の高い複写機を実現できる。
【００３４】
次に、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１０１の他の例について図６を用いて説明する。なお、図６（ａ）はトナー担持ローラ１０１を展開した状態で示す模式的平面図、図６（ｂ）はトナー担持ローラ１０１の模式的断面図である。
【００３５】
この例は、トナー担持ローラ表面に複数の電極を設け、表層側の各電極を共通とし、絶縁層を介して下層に設けた導体基材電極との間に１８０［°］位相の異なる２相パルス（図５参照）を印加して、表層側電極と下層導体基材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。
【００３６】
図６に示すトナー担持ローラ１０１は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する第１電極部材としての内側電極３と、最外周側に位置していて内側電極３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２電極部材としての外側電極４とを備えている。また、内側電極３と外側電極４との間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層５が設けられている。また、外側電極４の外周面側を覆う保護層としての表層６も設けられている。すなわち、図６に示すトナー担持ローラ１０１は、内周側から順に、内側電極３、絶縁層５、外側電極４、表層６の４層構造となっている。
【００３７】
内側電極３は、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなるトナー担持ローラ１０１の絶縁性基材としての絶縁ローラ７の表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものである。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。また、トナー担持ローラ１０１の基体を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラで構成し、内側電極３として用いてもよい。
【００３８】
内側電極３の外周面側は絶縁層５に覆われている。本複写機において、この絶縁層５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はスプレー法やディップ法等によって内側電極３上に均一な膜厚で形成することができる。
【００３９】
絶縁層５の上には外側電極４が形成される。外側電極４は、複数の電極部４ａを有しており、これら電極部４ａは、トナー搬送方向に等間隔で配置されている。本複写機において、この外側電極４は、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。外側電極４の形成方法としては、種々の方法が考えられる。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の上に付着させて外側電極４を櫛歯状に形成するという方法も考えられる。
【００４０】
外側電極４及び絶縁層５の外周面側は、表層６により覆われている。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。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。
【００４１】
内側電極３と外側電極４との間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３の外側電極４とは対向していない部分（外側電極４の電極部４ａの間に位置する内側電極３の部分）と外側電極４の電極部４ａとの間で作られる電界が、表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ１０１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１０１上のトナーは、内側電極３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４の電極部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。
【００４２】
次に、内側電極３及び外側電極４に印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ１０１上の内側電極３及び外側電極４には、図１に示すパルス電圧印加手段３０から内側電圧及び外側電圧が印加される。外側電極４の電極部４ａは、トナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチに並行に設けられており、その両サイドには後述する被給電部が設けられており外部のパルス電圧印加手段３０にそれぞれ接続されている。パルス電圧印加手段３０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。また、本複写機では、クラウド用電極を形成するための電極が内側電極３及び外側電極４の２相構成であり、内側電極３と外側電極４とには互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。
【００４３】
図７は、内側電極３及び外側電極４にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示す図である。
本複写機において、各電圧は矩形波であり、内側電極３と外側電極４にそれぞれ印加される内側電圧と外側電圧とは、互いに位相がπだけずれた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極３と外側電極４の電極部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クラウド用電界によって表層６上をトナーがホッピングする。図７に示す例では、内側電極３が、先の図４に示したトナー担持ローラのＡ相用電極１１１Ａとして機能し、外側電極４が、先の図４に示したトナー担持ローラのＢ相用電極１１１Ｂとして機能している。
【００４４】
内側電極３，外側電極４に印加するパルス電圧は、周波数が０．３［ｋＨｚ］〜２［ｋＨｚ］、ＤＣ電圧をバイアスに含むパルス電圧であるが、その波高値は３００［Ｖ］，６００［Ｖ］等、電極幅、電極間隔に応じたパルス電圧を印加する。そして、内側電極３と外側電極４との間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３の外側電極４とは対向していない部分（外側電極４の電極部４ａの間に位置する内側電極３の部分）と外側電極４の電極部４ａとの間で作られる電界が、表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ１０１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１０１上のトナーは、内側電極３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４の電極部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。また、トナー担持ローラ１０１全体は、トナーを搬送する方向に回転移動するものである。
【００４５】
図１は、ホッピング電界発生手段としてのパルス電圧印加手段３０の構成を示す。第１電源３１は、クラウドパルス出力用で、電源回路の一次、二次が分離型、つまり２次側はＧＮＤに対してフローティングとなっている。第２電源３２は、マイナスＤＣバイアス用で１次、２次とも共通ＧＮＤに接続されている構成である。また、パルス電圧印加手段は、Ａ相パルスを発生するＡ相パルス発生回路３３と、Ｂ相パルスを発生するＢ相パルス発生回路３４とからなるパルス電圧発生回路としてのパルス出力発生回路３７を有している。
【００４６】
例えば、第１電源３１の出力を５００［Ｖ］とすると、Ｈｉｇｈ側がＡ相パルス発生回路３３及びＢ相パルス発生回路３４の上側、Ｌｏｗ側がＡ相パルス発生回路３３及びＢ相パルス発生回路３４の下側に接続、同時にＬｏｗ側は第２電源３２のマイナスＨｉｇｈ側に接続されている。第２電源３２は、マイナス帯電トナーを利用する場合の現像バイアスは潜像電位に対してマイナス電位であるから、ここでは例えば−６５０［Ｖ］とすると、第１電源３１のＬｏｗ側は−６５０［Ｖ］の電位となる。従って、第１電源３１の電圧５００［Ｖ］が供給された各パルス発生回路で生成されるパルス波形は、波高値−６５０［Ｖ］，−１５０［Ｖ］のクラウドパルスを発生することになる（図８参照）。
【００４７】
ここで、第２電源３２を出力レベル可変のＤＣ電源とし、感光体４９上に現像したテストパターンの画像濃度を画像濃度検知手段たる画像濃度検知センサー６５で検知して、その濃度基準レベルに対する判定を画像濃度制御回路６６で行ない、画像濃度が低い場合は画像濃度制御回路６６によって第２電源３２のＤＣ出力レベルをマイナス側に高くして潜像電位に対する現像バイアスを強くする制御を行ない、画像濃度を一定にする制御を行う。また、画像濃度が基準より高い場合は画像濃度制御回路６６によって第２電源３２のＤＣ出力レベルをマイナス側よりに低くして潜像電位に対する現像バイアスを弱くする制御を行ない、画像濃度を一定にする制御を行う。
【００４８】
図９は、プラス帯電トナーを使用する場合のパルス電圧印加手段３０の構成を示す。第１電源３１は、クラウドパルス出力用で、電源回路の一次、二次が分離型、つまり２次側はＧＮＤに対してフローティングとなっている。第２電源３２は、プラスＤＣバイアス用で１次、２次とも共通ＧＮＤに接続されている構成である。
【００４９】
ここで、例えば第１電源３１の出力が５００［Ｖ］とすると、Ｈｉｇｈ側がＡ相パルス発生回路３３及びＢ相パルス発生回路３４の上側、Ｌｏｗ側がＡ相パルス発生回路３３及びＢ相パルス発生回路３４の下側に接続、同時にＬｏｗ側は第２電源３２のマイナスＨｉｇｈ側に接続されている。第２電源３２は、プラス帯電トナーを利用する場合の現像バイアスは潜像電位に対してプラス電位であるから、ここでは例えば１５０［Ｖ］とすると、電源３１のＬｏｗ側は１５０［Ｖ］の電位となる。従って、第１電源３１の電圧５００［Ｖ］が供給された各パルス発生回路で生成されるパルス波形は、波高値６５０［Ｖ］，１５０［Ｖ］のクラウドパルスを発生することになる。
【００５０】
次に、図１０は図１における第１電源３１を出力レベル可変のＤＣ電源の構成とし、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を制御する例を示したものである。第１電源３１の出力を可変して、そのレベルに応じたクラウドパルス出力が可能であるが、第２電源３２の出力が固定であればクラウドパルスの最小ピーク値は固定のままピークトゥピーク電圧値のみを可変できる。例えば、環境湿度が高い条件ではトナー担持ローラ１０１表面でのトナーの付着力が大きくなり、トナーのクラウド量低下によって現像効率が悪くなる。これを第２電源３２の出力レベルの可変による現像バイアスのみによって制御すると、現像バイアスと感光体の地肌電位との差が小さくなり地肌汚れが発生したり、地肌汚れの余裕度が低下したりする。したがって、湿度検知手段としての湿度センサー４０の検知結果に基づいて環境湿度が高い場合には、制御手段たるクラウドパルス制御回路６７によって第１電源３１の出力レベルを上げてクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を高くし、トナーのクラウド量低下を補正する制御を行うことで、トナー劣化やトナー帯電量変動などに対する画像濃度制御が容易となり、高画質、高信頼性の現像が可能となる。
【００５１】
図１１は、パルス電圧印加手段３０の具体的な回路例を示す。このパルス電圧印加手段３０では、Ａ相パルス発生回路３３に対してＤＣ出力の第１電源３１端子の間にシリーズに接続した２個のスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２および電流規制抵抗Ｒ１，Ｒ２を設けている。また、Ｂ相パルス発生回路３４に対して同様に接続した２個のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４および電流規制抵抗Ｒ３，Ｒ４を設けている。トナー担持ローラ１０１の一方の電極を２個のスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との間、ここでは電流規制抵抗Ｒ１と電流規制抵抗Ｒ２との間に接続し、他方の電極を残り２個のスイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との間、ここでは電流規制抵抗Ｒ３と電流規制抵抗Ｒ４との間に接続する。これにより、電極負荷（電極負荷容量）３６を有するブリッジ構成となる。正相（本実施形態ではＡ相パルス）のクラウドパルスを印加する場合はスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ４とをＯＮにし、逆相（本実施形態ではＢ相パルス）のクラウドパルスを印加する場合はスイッチング素子Ｑ２とスイッチングＱ３とをＯＮする構成である。これによって、トナー担持ローラ表面のトナーは２つの電極の間で飛翔を繰り返してクラウド状態となる。
【００５２】
なお、本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴを駆動するためのドライブ回路は１５［Ｖ］の低圧パルスを生成する。また、低圧パルスを生成した後のスイッチング素子Ｑ１のゲート信号はＣ１，Ｄ１，Ｒ５からなるクランプ回路３５によって１５［Ｖ］パルスのＨｉｇｈ側は第１電源３１のＨｉｇｈレベルにクランプされる。具体的には、第１電源３１が５００［Ｖ］、第２電源３２が−６５０［Ｖ］の場合は、スイッチング素子Ｑ１のゲート信号は−１５０［Ｖ］〜−１３５［Ｖ］のパルスとなり、Ｌｏｗ期間にスイッチング素子Ｑ１はＯＮすることになる。
【００５３】
また、スイッチング素子Ｑ２のゲート信号はコンデンサーＣ２，ダイオードＤ２，電流規制抵抗Ｒ６からなるクランプ回路３５によって１５［Ｖ］パルスのＬｏｗ側は電源３１のＬｏｗレベルにクランプされる。具体的には、第１電源３１が５００［Ｖ］、第２電源３２が−６５０［Ｖ］の場合は、スイッチング素子Ｑ２のゲート信号は−６５０［Ｖ］〜−６３５［Ｖ］のパルスとなり、Ｈｉｇｈ期間にスイッチング素子Ｑ２はＯＮすることになる。
【００５４】
同様に、逆相であるＢ相パルス側も１８０［°］位相が遅れたタイミングで、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とが動作する。
【００５５】
ここで、環境湿度が高くなると、トナーの液架橋力が大きくなってトナーとトナー担持ローラ表面との間で作用する付着力が大きくなったり、トナーの帯電効率が下がるためトナーの帯電量が低下しトナーに対して働く前記電界による静電気力が小さくなったりする。また、トナーが劣化して外添剤の埋没や離脱によりトナーとトナー担持ローラ表面との間で作用する付着力が大きくなる。そのため、トナー担持ローラ上でトナーがホッピングし難くなり、感光体表面の潜像部に付着するトナーが少なくなって画像濃度が低くなる。よって、これらの付着力に打ち勝ってトナーをトナー担持ローラ表面上で良好にホッピングさせるだけの電界をつくり出すために、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を大きくする制御を行う。
【００５６】
図１２は、本実施形態の複写機で行われる制御の一例を示したフローチャートである。
例えば、現像装置１内に設けられた湿度検知手段としての湿度センサー４０（図３を参照）により湿度を検知し（Ｓ１）、その検知した湿度が予め設定された標準時の湿度範囲よりも高いと検知された場合（Ｓ２でＹｅｓ）には複写機本体または現像装置１に設けられＣＰＵやメモリーなどからなる制御手段たる制御部（制御部のクラウドパルス制御回路６７）で高湿度環境であると判断し（Ｓ３）、その制御部からの制御信号によって第１電源３１から出力電圧を標準時の５００［Ｖ］から６００［Ｖ］へと大きくする（Ｓ４）。また、このときの第２電源３２のＤＣバイアス電圧は標準時と同じ−６５０［Ｖ］とする。すると、パルス出力発生回路３７から電極に出力される出力パルスのピークトゥピーク電圧値は、６００Ｖ（標準値：５００Ｖ）、波高値は−６５０［Ｖ］（標準値：−６５０Ｖ），−５０［Ｖ］（標準時：−１５０Ｖ）、平均電位は−３５０［Ｖ］（標準時：−４００Ｖ）となる。このように、標準時よりも湿度が高くなった際に、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を大きくする制御を行ない、トナー担持ローラ１０１の隣接電極間に発生させる電界の強度を強くすることで、その分、トナーに対して働く電界による静電気力が大きくなる。よって、付着力に打ち勝ってトナーをトナー担持ローラ表面上でホッピングさせるだけの電界がつくり出され、トナー担持ローラ１０１上でトナーがホッピングし易くなり、感光体表面の潜像部に付着するトナーが少なくなって画像濃度が低くなることを抑制することができる。
【００５７】
一方、環境湿度が低くなると、トナーの液架橋力が小さくなってトナーとトナー担持ローラ表面との間で作用する付着力が小さくなったり、トナーの帯電効率が上がるためトナーの帯電量が上昇しトナーに対して働く前記電界による静電気力が大きくなったりする。そのため、トナー担持ローラ上でトナーが勢い良く高くホッピングし過ぎて、トナー担持ローラ１０１の上空に形成されるトナーのクラウド高さが高くなり過ぎ、地汚れ余裕度が小さくなる。つまり、感光体表面上の静電潜像が形成されていない非画像部（地肌領域）にトナーが付着して画像に地汚れが生ずる虞がある。よって、トナーのクラウド高さが高くなり過ぎないようにクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を低くする制御を行う。
【００５８】
例えば、現像装置１内に設けられた湿度センサー４０により環境湿度が予め設定された標準時の湿度範囲よりも低いと検知された場合（Ｓ５でＹｅｓ）、制御部で低湿度環境であると判断し（Ｓ６）、その制御部からの制御信号によって第１電源３１から出力される電圧を標準時の５００［Ｖ］から４００［Ｖ］へと小さくする（Ｓ７）。また、このときの第２電源３２のＤＣバイアス電圧は標準時と同じ−６５０［Ｖ］とする。すると、パルス出力発生回路３７から電極に出力される出力パルスのピークトゥピーク電圧値は、４００Ｖ（標準値：５００Ｖ）、波高値は−６５０［Ｖ］（標準値：−６５０Ｖ），−２５０［Ｖ］（標準時：−１５０Ｖ）、平均電位は−４５０［Ｖ］（標準時：−４００Ｖ）となる。このように、標準時よりも湿度が低くなった際に、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を小さくする制御を行ない、トナー担持ローラ１０１の隣接電極間に発生させる電界の強度を弱くすることで、その分、トナーに対して働く前記電界による静電気力が小さくなる。よって、トナー担持ローラ表面からトナーが高くホッピングし過ぎて、トナーのクラウド高さが高くなり過ぎ、感光体表面上の静電潜像が形成されていない非画像部（地肌領域）にトナーが付着して画像に地汚れが生ずることを抑制することができる。
【００５９】
また、現像装置１内に設けられた湿度センサー４０により環境湿度が、予め設定された標準時の湿度範囲よりも高くなく（Ｓ２でＮｏ）、且つ、標準時の湿度範囲よりも低くない（Ｓ５でＮｏ）場合には、制御部により標準湿度環境であると判断し、一連の制御を終了する。
【００６０】
本実施形態においては、Ｌｏｗ側のピーク値を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を変更させることで、ピークトゥピーク電圧値を変更したときの画像濃度変動を抑制することができる。以下、具体的に説明する。
【００６１】
図１３は、潜像電位に対するクラウドパルスの平均電位の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフである。
データの水準は、電極に印加したクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値であり、Ｖｐｐ１＝４００Ｖ、Ｖｐｐ２＝４４０Ｖ、Ｖｐｐ３＝４８０Ｖの３水準について調べた。像担持体たる感光体４９の潜像部電位は−７０Ｖ、非画像部電位は−６００Ｖに設定した。また、感光体表面の線速は、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、トナー担持体表面の線速は２２０ｍｍ／ｓｅｃ、感光体４９とトナー担持ローラ１０１の現像ギャップは、０．３ｍｍという条件である。例えば、横軸０Ｖのときは、クラウドパルスの平均電位が、−７０Ｖとなるよう調整する。Ｖｐｐ１＝４００Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、＋１３０Ｖ，−２７０Ｖ（−７０Ｖ±２００Ｖ）となる。Ｖｐｐ２＝４４０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、＋１５０Ｖ，−２９０Ｖ（−７０Ｖ±２２０Ｖ）となる。Ｖｐｐ３＝４８０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、＋１７０Ｖ，−３１０Ｖ（−７０Ｖ±２４０Ｖ）となる。そして、潜像電位−７０Ｖに対してパルスの平均電位が−２００Ｖの電位差、すなわち平均電位が−２７０Ｖになるまで５０Ｖステップで第２電源３２の出力電圧を強くして行った場合の現像トナー量を評価した。
【００６２】
図１３に示すように、潜像電位に対するクラウドパルスの平均電位の電位差が同じ値とき、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値によって、画像濃度が変動することがわかる。このことから、クラウドパルスの平均電位を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値を変更すると、画像濃度が変動することがわかる。
【００６３】
図１４は、潜像電位に対するクラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフである。データの水準、感光体４９の潜像部電位、非画像部電位、感光体表面の線速、トナー担持体表面の線速、現像ギャップは、図１３と同条件である。例えば、横軸２００Ｖのときは、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値が、１３０Ｖ（２００−７０＝１３０Ｖ）となるよう調整する。Ｖｐｐ１＝４００Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１３０Ｖ，−２７０Ｖとなる。また、Ｖｐｐ２＝４４０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１３０Ｖ，−３１０Ｖとなる。Ｖｐｐ３＝４８０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１３０Ｖ，−３５０Ｖとなる。そして、潜像電位−７０Ｖに対するクラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値の電位差を各水準でマイナス側に２００Ｖ振って第２電源３２の出力電圧を強くして行った場合の現像トナー量を評価した。
【００６４】
図１４に示すように、潜像電位に対するクラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値の電位差が同じ値とき、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値によって、画像濃度が変動することがわかる。このことから、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値を変更すると、画像濃度が変動することがわかる。また、図１３と、図１４とを比較するとわかるように、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値を変更した場合は、平均電圧を一定に維持した場合に比べて、画像濃度が大きく変動してしまうことがわかる。
【００６５】
図１５は、潜像電位に対するクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフである。データの水準、感光体４９の潜像部電位、非画像部電位、感光体表面の線速、トナー担持体表面の線速、現像ギャップは、図１３と同条件である。例えば、横軸−２００Ｖのときは、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値が、−２７０Ｖ（−２００−７０＝−２７０Ｖ）となるよう調整する。Ｖｐｐ１＝４００Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１３０Ｖ，−２７０Ｖとなる。また、Ｖｐｐ２＝４４０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１７０Ｖ，−２７０Ｖとなる。Ｖｐｐ３＝４８０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、２１０Ｖ，−２７０Ｖとなる。そして、潜像電位−７０Ｖに対するクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値の電位差を各水準でマイナス側に２００Ｖ振って第２電源３２の出力電圧を強くして行った場合の現像トナー量を評価した。
【００６６】
図１５に示すように、潜像電位に対するクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値の電位差が同じ値とき、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値が異なっていても、画像濃度がほぼ同じ値を示していることがわかる。このことから、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値を変更すると、画像濃度の変動を抑えることができることがわかる。
【００６７】
以上の結果から、クラウド現像方式を採用した画像形成装置において、トナー担持体表面の電極に印加するパルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させる場合、パルス電圧のＨｉｇｈ側ピーク値（最大ピーク値）のみを変更して、パルス電圧のＬｏｗ側ピーク値（最小ピーク値）が一定となる制御を行うことで、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させても、感光体４９上に形成される画像濃度の変動を押さえることができる。
【００６８】
この制御は、前述した様に図１０において、環境条件の変動、トナーの劣化等によりクラウド特性を維持するためにクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値をクラウドパルス制御回路６７によって制御した場合、画像濃度制御回路６６によってクラウドパルス波高値のＬｏｗ側ピーク値を一定にする方向の制御を行うことで、目的が達成できる。
【００６９】
一方、正極性トナーを用いる場合は、これとは逆に、トナー担持体表面の電極に印加するパルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させる場合、パルス電圧のＬｏｗ側ピーク値（最小ピーク値）のみを変更して、パルス電圧のＨｉｇｈ側ピーク値（最大ピーク値）が一定となる制御を行うことで、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させても、感光体４９上に形成される画像濃度の変動を押さえることができる。
【００７０】
図１６は、トナー担持ローラ１０１の各電極に印加するパルス電圧の波高値電位と感光体電位の間の電界によって形成される電気力線のシミュレーション評価した結果を示す図である。この例は、トナー担持ローラ１０１として、図６に示したトナー担持ローラ１０１を用い、トナー担持ローラ表面と感光体表面の間隔である現像ギャップは０．３ｍｍのシミュレーションである。
【００７１】
図１６（ａ）に示すシミュレーションは、図下部が感光体４９で、潜像部電位で−７０Ｖ、非画像部電位−６００Ｖである。ピークトゥピーク電圧値Ｖｐｐ＝５００Ｖ、ＤＣオフセット電圧（クラウドパルスの平均電位）−４００Ｖに設定したので、パルスは−１５０Ｖ〜−６５０Ｖの電位に振れる。よって、外側電極が−６５０Ｖ、内側電極が−１５０Ｖの状態である。外側電極の−６５０Ｖは非画像部電位−６００Ｖよりマイナス側に高い電位の例である。図に示すように、潜像部の電気力線は全て外側電極−６５０Ｖとの間に形成されている。従って、現像電界は潜像部電位とクラウドパルスのＬｏＷ側ピーク値（外側電極−６５０Ｖ）が支配的となっており、ＬｏＷ側ピーク値が印加された電極上のトナーが潜像部に向かって飛翔して現像されることを意味している。ゆえに、ピークトゥピーク電圧値を変更してもクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を一定にすることで現像電界は変動が少ないことになり、画像濃度の維持ができる。また、何かの要因で画像濃度の変動が発生した場合は、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値に着目して制御を行うことが制御性がよい。また、外側電極の−６５０Ｖは非画像部電位−６００Ｖよりマイナス側に高い電位の例であるが、図に示すように、感光体の非画像部から伸びる電気力線は、全てプラス電位側の内側電極−１５０Ｖとの間に形成されている。よって、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値が、非画像部電位よりマイナス側にあっても、感光体４９の非画像部にトナーが飛翔して地汚れが発生することはない。図１６（ａ）における外側電極の電極部４ａの幅Ｌは１００μｍ、間隔Ｓは１５０μｍの例である。
【００７２】
図１６（ｂ）は、図下部の感光体４９の全体が非画像部電位で、−６００Ｖである。また、図上部のトナー担持ローラ１０１の外側電極の電極部４ａの幅Ｌは２００μｍ、間隔Ｓは３００μｍの例である。また、ピークトゥピーク電圧値は、５００Ｖｐｐであるが、ＤＣオフセット電圧−５００Ｖに設定したので、クラウドパルスは−２５０Ｖ〜−７５０Ｖの電位に振れる。図１６（ｂ）は、外側電極４が−７５０Ｖ、内側電極３が−２５０Ｖのときの例である。
図１６（ｂ）の例では、図１６（ａ）に示す例に比べて、Ｌｏｗ側ピーク値をさらにマイナス側に高い電位にした例であるが、感光体の非画像部から伸びる電気力線は、全てプラス電位側の内側電極−２５０Ｖとの間に形成されている。よって、図１６（ｂ）に示す例においても、非画像部にトナーが飛翔して地汚れが発生することはない。ここで、もし外側電極の−７５０Ｖと非画像部電位−６００Ｖの間に電気力線が形成される場合は、マイナス帯電トナーは外側電極から非画像部に飛翔して地汚れが発生することになる。すなわち、図１６（ｂ）に示す構成においては、負極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、感光体４９の非画像部領域との間に電気力線が形成されない条件に設定できている。
【００７３】
図１６（ｃ）は、図下部の感光体４９の全体が非画像部で−６００Ｖ、図上部のトナー担持ローラ１０１の外側電極の電極部４ａの幅Ｌは２００μｍ、間隔Ｓは３００μｍの例である。この例ではピークトゥピーク電圧値：１０００Ｖｐｐ、ＤＣオフセット電圧：−５００Ｖに設定したので、パルス電圧は０Ｖ〜−１０００Ｖの電位に振れており、外側電極が−１０００Ｖ、内側電極が０Ｖのときの例である。この例においては感光体４９の非画像部からマイナス電位側の外側電極−１０００Ｖとの間に一部電気力線が形成されている。その結果、マイナス電位側の外側電極にあるトナーが非画像部に飛翔して地汚れが発生することになる。
【００７４】
この様に、マイナス電位側の外側電極にあるトナーが非画像部に飛翔して地汚れが発生しないようにするには、クラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値を、非画像部よりも正極性側にすることが最も好ましい。しかし、クラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値を、非画像部よりも正極性側にすることができない場合でも、電極の幅、間隔、現像ギャップなどの条件により、マイナス側電圧が印加された電極と非画像部の間に電気力線が形成されないようにすることができる。具体的には、電極の幅や間隔は、広くなるに応じて、電気力線が形成されやすくなり、現像ギャップは、狭くなるにつれて、電気力線が形成されやすくなる。よって、設定されるクラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値に基づいて、電極の幅、間隔、現像ギャップを設定すれば、クラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値が、非画像部よりも負極性側であっても、クラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値が印加された電極と非画像部との間に電気力線が形成されるのを抑制することができる。
【００７５】
下記表１は、トナー担持ローラ１０１の外側電極の電極部４ａの幅Ｌ、間隔Ｓとピークトゥピーク電圧値Ｖｐｐを変えた場合の、非画像部とＬｏｗ側ピーク値印加電極との間の電気力線の有無を調べた結果である。電気力線が形成されていなかった場合は○、電気力線が形成されていた場合は×とした。また、外側電極にパルス電圧のＬｏｗ側ピーク値を印加した。ここで、非画像部電位は−６００Ｖ、ＤＣオフセット電圧は−５００Ｖ一定としている。よって、５００ＶｐｐのときのＬｏｗ側ピーク値は、−７５０Ｖ、１０００ＶｐｐのときのＬｏｗ側ピーク値は、−１０００Ｖ、１５００ＶｐｐのときのＬｏｗ側ピーク値は、−１２５０Ｖである。
【表１】
【００７６】
表１に示すように、電極の幅Ｌが１００μｍで、間隔Ｓが１５０μｍのときは、Ｌｏｗ側ピーク値が、−１０００Ｖでも、電気力線が形成されなかった。しかし、電極の幅Ｌを２００μｍで、間隔Ｓを３００μｍに広げた場合は、Ｌｏｗ側ピーク値が−１０００Ｖで電気力線が形成された。さらに、電極の幅Ｌが３００μｍで、間隔Ｓが４５０μｍの例においては、Ｌｏｗ側ピーク値が−７５０Ｖで、電気力線が形成されてしまった。
【００７７】
下記表２は、前記表１に対応した条件での印写画像において、非画像部へのトナー付着を評価した結果であり、△は地汚れが目視で確認されるがトナーの付着量は少ない、×は地汚れが大きく発生している。○の条件であれば、地汚れの問題は無い領域である。
【表２】
【００７８】
このように、Ｌｏｗ側ピーク値が感光体４９の非画像部電位よりも負極性側に大きくても、電極の幅や電極の間隔の条件により、非画像部とＬｏｗ側ピーク値印加電極との間に電気力線が形成されるのを抑制することができ、地汚れを抑制できることがわかる。
【００７９】
図１７は、図１６（ａ）に示した実施例において、外側電極と内側電極とに印加しているパルス電圧の位相が逆位相になったタイミングの電気力線を示している。すなわち、図１７においては、外側電極４が−１５０Ｖ、内側電極３が−６５０Ｖの状態である。よって、図に示すように、内側電極３と潜像部の間に現像用の電気力線が形成されている。
【００８０】
図１８は、外側電極４がＬｏｗ側ピーク値のときの外側電極４と潜像部との間の現像電界の強さと、内側電極３がＬｏｗ側ピーク値のときの内側電極と潜像部との間の現像電界の強さとを比較した結果を示す図である。
図に示すように、外側電極４と潜像部との間の現像電界の方が、内側電極３と潜像部との間の現像電界よりも、平均で１．５倍大きいという結果が得られた。この例では電極間の絶縁体層の厚さが１６μｍの例であるが、この厚さが厚くなるとその差はさらに大きくなる。つまり、図１８に示す結果は、トナー担持ローラ１０１の外側電極４の電界が表面の空間電界に大きく影響することを示している。よって、図６に示した内部と外部に電極を配置したトナー担持ローラ１０１においては、現像電界、地汚れ電界（非潜像部とＬｏｗ側ピーク値が印加された電極との間に電気力線が形成されないような電界）の設定は外側電極４と感光体４９との関係で設定すればよいことになる。具体的には、外側電極４にクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を印加したときの電気力線をシミュレートして、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値（第２電源の出力電圧）を決めればよい。また、画像濃度検知手段によりクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を変更する装置においては、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値のマイナス側の閾値を決めておき、閾値以上クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を変更できないようにしておく。そして、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値が閾値のときに、外側電極４にクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を印加したときの電気力線をシミュレートして、電気力線が形成されないような条件に、外側電極の電極部４ａの幅Ｌ、間隔Ｓ、現像ギャップを設定する。これにより、画像濃度検知手段によりクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を変更する装置において、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値をマイナス側へ変更した場合でも、地汚れが生じることがない。
【００８１】
なお、正極性トナーを現像に用いる場合は、Ｈｉｇｈ側のピーク値が印加された電極と、非画像部との間に電気力線が形成されると、正極性トナーが非画像部へ飛翔して、地汚れになる。よって、正極性トナーを用いる場合は、Ｈｉｇｈ側のピーク値が印加された電極と、非画像部との間に電気力線が形成されないような条件に、クラウドパルスのＨｉｇｈ側のピーク値、電極の幅Ｌ、間隔Ｓ、現像ギャップを設定する。
【００８２】
以上、本実施形態の現像装置は、複数の電極を有するトナー担持体たるトナー担持ローラ１０１と、トナー担持ローラの表面にトナーを供給するトナー供給手段たるトナー供給ローラ１８と、複数の電極にパルス電圧たるクラウドパルスを印加することによって、トナー担持ローラ１０１の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界をトナー担持ローラ１０１の表面上に発生させるホッピング電界発生手段であるパルス電圧印加手段３０とを有している。そして、トナー担持ローラ１０１の表面に担持されているトナーを像担持体たる感光体４９と対向する現像領域へ搬送して感光体４９上の潜像にトナーを付着させることによって潜像を現像する。また、負極性に帯電したトナーを用いる場合は、湿度検出手段たる湿度センサー４０の検知結果に応じて、クラウドパルスの最大ピーク値であるＨｉｇｈ側ピーク値のみを変更して、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更するようパルス電圧印加手段３０を制御する制御手段たるクラウドパルス制御回路６７を備えた。一方、正極性に帯電したトナーを用いる場合、クラウドパルス制御回路６７は、湿度検出手段たる湿度センサー４０の検知結果に応じてクラウドパルスの最小ピーク値たるＬｏｗ側ピーク値を変更して、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更するようパルス電圧印加手段３０を制御する。
かかる構成を備えることにより、上述したように、環境条件（湿度条件）が変動しても、良好な画像を維持することができる。また、画像濃度検知手段を設けて、像担持体にテストパターンを形成して、その検知結果に基づいて、クラウドパルスを変更するものに比べて、トナーの消費を抑えることができたり、装置のダウンタイムが生じるのを抑制したりすることができる。
【００８３】
また、トナー担持ローラ１０１は、絶縁性の基材としての絶縁ローラ７と、絶縁ローラ７の表面全体を覆うように形成された第１電極部材としての内側電極３と、内側電極上に絶縁層５を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部４ａを有する第２電極部材としての外側電極とを有し、上記パルス電圧印加手段３０は、内側電極３と外側電極４との間の電位差が時間的反転するよう各電極にクラウドパルスを印加する。かかる構成とすることで、トナー担持ローラ１０１の表面に担持されているトナーをホッピングさせることができる。
【００８４】
また、負極性のトナーを用いる場合は、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を感光体４９の非画像部電位よりも正極性側に設定し、正極性トナーを用いる場合は、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値を感光体４９の非画像部電位よりも負極性側に設定する。これにより、上述したように、トナー担持ローラ１０１から感光体４９の非画像部へトナーが飛翔するような電気力線が形成されることがなくなり、地汚れを抑制することができる。
【００８５】
また、負極性のトナーを用いる場合において、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値が、感光体４９の非画像部電位よりも負極性側のときや、正極性のトナーを用いる場合において、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値が、感光体４９の非画像部電位よりも正極性側のときでも、トナー担持ローラ１０１から感光体４９の非画像部へトナーが飛翔するような電気力線が形成されないよう、外側電極の電極部４ａの幅Ｌや間隔Ｓ、感光体４９とトナー担持ローラ１０１とのギャップである現像ギャップを設定することで、地汚れを抑制することができる。
【００８６】
また、制御手段たる画像濃度制御回路６６は、負極性トナーを用いる場合は、画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段たる画像濃度検知センサ６５から出力された感光体４９上の画像に係る画像濃度信号に応じてクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を変更し、正極性トナーを用いる場合は、画像濃度信号に応じて上記クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値を変更する。これにより、環境変動（湿度変動）以外の要因による画像濃度の変化を抑制することができる。
【００８７】
また、パルス電圧印加手段３０は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路たるパルス出力発生回路３７と、パルス出力発生回路３７にクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源３１と、第１の電源３１の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のマイナス直流電源である第２の電源３２とからなる。正極性トナーを用いる場合は、第２の電源３２は、プラス直流電源である。そして、制御手段たるクラウドパルス制御回路６７は、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更する場合は、上記第１の電源３１の出力レベルのみを変化させる。これにより、負極性トナーを用いた場合は、Ｌｏｗ側のピーク値、正極性トナーを用いた場合は、Ｈｉｇｈ側のピーク値を変更させずに、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更することができる。また、第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させれば、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更することなく、負極性トナーを用いた場合は、Ｌｏｗ側のピーク値、正極性トナーを用いた場合は、Ｈｉｇｈ側のピーク値を変更することができる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、現像手段と、少なくとも感光体４９、帯電装置５０、及び、クリーニング装置４５のいずれかとを一体で設け、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、前記現像手段として、本発明の現像装置１を用いることで、上述したような種々の効果が得られるので望ましい。
【００８９】
また、本実施形態によれば、感光体４９上に形成された潜像に対して現像手段により現像剤を供給することにより前記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、前記記録材上に画像を形成する画像形成装置において、前記現像手段として、本発明の現像装置を用いることで、上述したような種々の効果が得られることで、その結果、良好な画像形成を行うことができる。
【符号の説明】
【００９０】
１：現像装置
３：内側電極
４：外側電極
４ａ：電極部
５：絶縁層
６：表層
７：絶縁ローラ
１８：トナー供給ローラ
３０：パルス電圧印加手段
３１：第１の電源
３２：第２の電源
３７：パルス出力発生回路
４０：湿度センサー
４９：感光体
６５：画像濃度検知センサ
６６：画像濃度制御回路
１０１：トナー担持ローラ
１０１Ａ：基材
１０１Ｂ：絶縁層
１０１Ｃ：表層
１１１Ａ：Ａ相用電極
１１１Ｂ：Ｂ相用電極
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９１】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置、並びに、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるホッピング現像方式を採用した画像形成装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数のホッピング電極を具備する筒状のトナー担持体を有している。複数のホッピング電極のうち、偶数番目の配列位置にあるものに対しては、互いに同じＡ相の繰り返しパルス電圧を印加する一方で、奇数番目の配列位置にあるものに対しては、互いに同じＡ相とは異なるＢ相の繰り返しパルス電圧を印加する。これにより、互いに隣り合う２つのホッピング電極の間に交番電界を形成して、交番電界によってトナーに対して働く静電気力によりトナーを電極間でホッピングさせる。そして、ホッピングさせたトナーを、像担持体上の潜像に付着させることで現像を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高湿度環境であると、トナーの液架橋力が大きくなってトナーとトナー担持体表面との間で作用する付着力が大きくなったり、トナーの帯電効率が下がるためトナーの帯電量が低下しトナーに対して働く前記交番電界による静電気力が小さくなったりする。そのため、トナー担持体上でトナーがホッピングし難くなり、像担持体上の潜像部に付着するトナーが少なくなって画像濃度が低くなる。
一方、低湿度環境であると、トナーの液架橋力が小さくなってトナーとトナー担持体表面との間で作用する付着力が小さくなったり、トナーの帯電効率が上がるためトナーの帯電量が上昇しトナーに対して働く前記交番電界による静電気力が大きくなったりする。そのため、トナー担持体上でトナーが勢い良く高くホッピングし過ぎて、像担持体上の静電潜像が形成されていない非画像部にトナーが付着し画像に地汚れが生ずる虞がある。
【０００４】
このため、高湿環境下のときは、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を大きくし、トナー担持体上でトナーに対して働く静電気力を大きくし、トナーの良好なホッピングを維持して、画像濃度の低下を抑制する。また、低湿環境下では、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を小さくし、トナー担持体上でトナーに対して働く静電気力を小さくし、トナーがホッピングし過ぎるのを抑制し、地汚れを抑制する。
【０００５】
しかしながら、本願発明者らが、上述したようなホッピング現像方式を採用した画像形成装置を用いて種々の実験を行った際に、ホッピング電極に印加するパルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させると、像担持体上に形成される画像の濃度に変動が生じた。その結果、湿度に応じて、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させても、良好な画像を得ることができなかった。
【０００６】
また、特許文献１に記載の現像装置のようにホッピングによって電極間を往復移動するトナーをトナー担持体の表面移動によって現像領域に搬送するのではなく、トナー担持体の表面上のトナーをホッピングによって一定方向に移動させて現像領域まで搬送する現像装置も知られている。例えば、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相という３つの電極がその順序で繰り返し配設されたトナー担持体を用いる現像装置では、トナー担持体の表面上でトナーをＡ相電極上からＢ相電極上へ、Ｂ相電極上からＣ相電極上へ、Ｃ相電極上からＡ相電極上へというように順次ホッピングさせていくことで、トナーを現像領域に向けて搬送する。このような現像装置でも、上述したような問題が生じる。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したときの像担持体上に形成される画像の濃度の変動を抑制できる現像装置、並びに、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の電極を有するトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該複数の電極にパルス電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを像担持体と対向する現像領域へ搬送して該像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、負極性に帯電したトナーを上記潜像に付着させて現像を行うものであり、湿度検出手段の検知結果に応じて、上記パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記トナー担持体は、絶縁性の基材と、該基材の表面全体を覆うように形成された第１電極部材と、第１電極部材上に絶縁層を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部を有する第２電極部材とを有し、上記ホッピング電界発生手段は、第１電極部材と第２電極部材との間の電位差が時間的反転するよう各電極部材にパルス電圧を印加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、上記パルス電圧の最小ピーク値を、上記像担持体の非画像部電位よりも正極性側に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２の現像装置において、上記パルス電圧の負極性側のピーク電圧値が上記像担持体の非画像部電位よりも負極性側に設定されている場合、上記パルス電圧の負極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、上記像担持体の非画像部領域との間に電気力線が形成されないよう、上記第２電極部材の電極部の幅、上記第２電極部材の電極部の間隔、上記像担持体と上記トナー像担持体とのギャップが設定されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの現像装置において、上記制御手段は画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段から出力された像担持体上の画像に係る画像濃度信号に応じて上記パルス電圧の最小ピーク値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御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乃至５いずれかの現像装置において、上記ホッピング電界発生手段は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路と、該パルス電圧発生回路に前記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源と、該第１の電源の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のマイナス直流電源である第２の電源とからなり、上記制御手段は、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合は、上記第２の電源の出力レベルのみを変化させ、上記パルス電圧の最小ピーク値を変更する場合は、上記第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、複数の電極を有するトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該複数の電極にパルス電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを像担持体と対向する現像領域へ搬送して該像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、正極性に帯電したトナーを上記潜像に付着させて現像を行うものであり、湿度検出手段の検知結果に応じて、上記パルス電圧の最小ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の現像装置において、上記トナー担持体は、絶縁性の基材と、該基材の表面全体を覆うように形成された第１電極部材と、第１電極部材上に絶縁層を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部を有する第２電極部材とを有し、上記ホッピング電界発生手段は、第１電極部材と第２電極部材との間の電位差が時間的反転するよう各電極部材にパルス電圧を印加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７または８の現像装置において、上記パルス電圧の最大ピーク値を、上記像担持体の非画像部電位よりも負極性側に設定した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８の現像装置において、上記パルス電圧の正極性側のピーク電圧値が上記像担持体の非画像部電位よりも正極性側に設定されている場合、上記パルス電圧の正極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、上記像担持体の非画像部領域との間に電気力線が形成されないよう、上記第２電極部材の電極部の幅、上記第２電極部材の電極部の間隔、上記像担持体と上記トナー像担持体とのギャップが設定されてい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７乃至１０いずれかの現像装置において、上記制御手段は画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段から出力された像担持体上の画像に係る画像濃度信号に応じて上記パルス電圧の最大ピーク値のみを変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御す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７乃至１１いずれかの現像装置において、上記ホッピング電界発生手段は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路と、該パルス電圧発生回路に上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源と、該第１の電源の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のプラス直流電源である第２の電源とからなり上記制御手段は、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合は、上記第２の電源の出力レベルを変化させ、上記パルス電圧の最大ピーク値を変更する場合は、上記第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、像担持体上に形成された潜像に対して現像手段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、前記現像手段として、請求項１乃至１２いずれかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、現像手段と、少なくとも像担持体、帯電手段、及び、クリーニング手段のいずれかとを一体で設け、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、前記現像手段として、請求項１乃至１４いずれかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記パルス電圧の最大ピーク値は、次のことを言う。すなわち、２つのピーク値の両方が、負極性の場合は、絶対値が小さいピーク値のことであり、２つのピーク値の両方が、正極性の場合は、絶対値が大きいピーク値のことである。また、一方のピーク値が負極性で、他方のピーク値が正極性の場合は、正極性のピーク値のことである。また、上記パルス電圧の最小ピーク値は、次のことを言う。すなわち、２つのピーク値の両方が、負極性の場合は、絶対値が大きいピーク値のことであり、２つのピーク値の両方が、正極性の場合は、絶対値が小さいピーク値のことである。また、一方のピーク値が負極性で、他方のピーク値が正極性の場合は、負極性のピーク値のことである。
【００１０】
本発明によれば、画像形成装置に設けられた湿度検出手段の検知結果に応じて、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する。これにより、高湿環境下の場合は、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を大きくして、トナーの液架橋力が大きくなっても、良好なホッピングを維持することができ、画像濃度が低くなるのを抑制できる。また、低湿環境下の場合は、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を小さくして、トナーの液架橋力が小さくなっても、トナー担持体上でトナーが勢いよく高くホッピングするのを抑制することができ、地汚れを抑制することができる。
【００１１】
また、請求項１の発明においては、負極性に帯電したトナーを現像に用いる場合において、パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する。後述するように、本出願人は、パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、ピークトゥピーク電圧を変更した場合の画像濃度変動、パルス電圧の最大ピーク値と最小のピーク値とを変更してピークトゥピーク値を変更した場合の画像濃度変動、パルス電圧の最小ピーク値のみを変更して、ピークトゥピーク値を変更した場合の画像濃度変動について、調べた。調べた結果、パルス電圧の最大ピークのみを変更して、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したときが、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したときの画像濃度変動を最も抑えることができることを見出した。
パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更することで、画像濃度変動を最も抑えることができたのは、次の理由によると考えられる。すなわち、パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合、パルス電圧の最小ピーク値が一定に維持されて、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値が変更される。パルス電圧が最小のピーク値のときに、トナー担持体のトナーが潜像へ飛翔する。このため、最小ピーク値の変動が、最も画像濃度に影響を与える。よって、パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更した場合、画像濃度変動が抑制されたと考えられる。
【００１２】
また、正極性トナーを用いる場合は、パルス電圧が最大ピーク値のときに、トナー担持体上の正極性トナーが、潜像部へ飛翔する。よって、請求項７の発明によれば、正極性トナーを用いる場合は、パルス電圧の最小ピーク値のみを変更して、パルス電圧の最大ピーク値を一定値に維持して、ピークトゥピーク電圧値を変更することで、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値変更後も、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更したことによる画像濃度の変動を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、像担持体上に形成される画像の濃度が変動することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】マイナス帯電トナー使用時のクラウドパルス発生回路の概略構成図。
【図２】実施形態に係る複写機を示す概略構成図。
【図３】実施形態に係る複写機における感光体と現像装置とを示す概略構成図。
【図４】（ａ）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）トナー担持ローラの模式的断面図。
【図５】Ａ相用電極及びＢ相用電極にそれぞれ印加するＡ相用電圧とＢ相用電圧の一例を示すグラフ。
【図６】（ａ）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）トナー担持ローラの模式的断面図。
【図７】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。
【図８】マイナス帯電トナー使用時のクラウドパルス発生回路の概略構成図。
【図９】図１で示したクラウドパルス発生回路を用いた場合の波形図。
【図１０】プラス帯電トナー使用時のクラウドパルス発生回路の概略構成図。
【図１１】各電源からクラウドパルスとバイアス用の電圧が供給されたクラウドパルス発生回路の回路図。
【図１２】実施形態の複写機で行われる制御の一例を示したフローチャート。
【図１３】潜像電位に対するクラウドパルスの平均電位の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフ。
【図１４】潜像電位に対するクラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフ。
【図１５】潜像電位に対するクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフ。
【図１６】トナー担持ローラの各電極に印加するパルス電圧の波高値電位と感光体電位の間の電界によって形成される電気力線のシミュレーション評価した結果を示す図。
【図１７】各電極へのパルス電圧の位相を図１６に示す例と逆位相にしたときの電気力線のシミュレーション評価した結果を示す図。
【図１８】外側電極がＬｏｗ側ピーク値のときの外側電極と潜像部との間の現像電界の強さと、内側電極がＬｏｗ側ピーク値のときの内側電極と潜像部との間の現像電界の強さとを比較した結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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実施形態について説明する。
図２は、実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。同図において、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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や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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、現像装置１と、少なくとも感光体４９、帯電装置５０、及び、クリーニング装置４５とを、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として一体でユニット化している。これにより、現像装置１などのメンテナンス性を向上させることが可能となる。
【００２０】
図３は、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。同図において、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１０１を有する現像装置１が配設されている。
【００２１】
現像装置１は、トナー担持ローラ１０１の他、トナー供給ローラ１８やトナー摩擦ブレード２２を有している。表面がスポンジからなるトナー供給ローラ１８は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら、現像装置１内に収容されているトナーをローラ表面に担持する。同図では、トナー供給ローラ１８の回転方向として、トナー担持ローラ１０１との対向部で表面をトナー担持ローラ１０１とは逆方向に移動させる方向に設定した例を示した。これとは逆に、前記対向部で表面をトナー担持ローラ１０１と同じ方向に移動させる方向に設定してもよい。
【００２２】
トナー供給ローラ１８の金属からなる回転軸部材には、供給バイアス電源２４によって供給バイアスが印加される。一方、トナー担持ローラ１０１には、後述するＡ相用電極やＢ相電極が複数形成されており、それら電極にはパルス電圧印加手段３０によって繰り返しのパルス電圧が印加される。これらパルス電圧の平均値は、前述した供給バイアスよりも、トナーの帯電極性とは逆極性側に大きな値になっている。これにより、トナー供給ローラ１８とトナー担持ローラ１０１との間には、トナーを前者から後者に静電移動させる電界が形成される。
【００２３】
トナー供給ローラ１８の表面に担持されたトナーは、トナー供給ローラ１８とトナー担持ローラ１０１との当接部において、トナー供給ローラ１８からトナー担持ローラ１０１に供給される。このときの供給量については、供給バイアスの大きさによって調整することが可能である。なお、供給バイアスは、直流電圧であっても、交流電圧であっても、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスであってもよい。
【００２４】
トナー担持ローラ１０１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１０１の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０１の図中反時計回り方向の回転に伴って周回移動する。トナー担持ローラ１０１の表面において、トナー供給ローラ１８との当接部を通過してから、感光体４９に対向する現像領域に進入する前の箇所には、片持ち支持されるトナー摩擦ブレード２２の自由端側が当接している。トナー担持ローラ１０１の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ１０１の回転に伴って全体的に図中反時計回り方向に移動するトナーは、トナー担持ローラ１０１とトナー摩擦ブレード２２との間に進入すると、トナー担持ローラ１０１の表面やトナー摩擦ブレード２２の表面に擦り付けられる。これにより、摩擦帯電が促される。その後、トナー担持ローラ１０１の回転に伴ってトナー担持ローラ１０１とトナー摩擦ブレード２２との当接部を抜けると、再びトナー担持ローラ１０１の表面上でトナーがホッピングしながら、現像領域へと搬送される。
【００２５】
トナー担持ローラ１０１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１０１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領域となっている。トナー担持ローラ１０１の表面上でホッピングしながら現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ１０１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１０１の回転によってさらに搬送されて、繰り返し利用される。
【００２６】
なお、トナー摩擦ブレード２２をトナー担持ローラ１０１の代わりにトナー供給ローラ１８に当接させて、トナー供給ローラ１８の表面上でトナー摩擦ブレード２２によるトナー摩擦帯電を促すようにしてもよい。
【００２７】
次に、トナー担持ローラ１０１の一例について図４を参照して説明する。なお、図４（ａ）はトナー担持ローラ１０１を展開した状態で示す模式的平面図であり、図４（ｂ）はトナー担持ローラ１０１の模式的断面図である。
【００２８】
この例は、トナー担持体表面に複数の電極を設け、１本おきの２組を共通にした２相用電極を備え、１８０［°］位相の異なる２相パルス（図５参照）を印加して、隣接電極同士で吸引と反発を繰り返す２相電界を形成するトナー担持体の例である。
【００２９】
このトナー担持ローラ１０１は、ローラのベース材である導電性の基材１０１Ａの表面上に絶縁層１０１Ｂを形成している。この絶縁層１０１Ｂ上に複数の電極１１１としてＡ相用電極１１１Ａと、Ｂ相用電極１１１Ｂとを設け、その上に表層としての表面保護層１０１Ｃを設けたものである。櫛歯状のＡ相用電極１１１Ａ，Ｂ相用電極１１１Ｂは、トナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチに並行に設け、両サイドには共通のバスライン１１１Ａａ，１１１Ｂａで外部の図示しない２相パルス出力回路にそれぞれ接続されている。
【００３０】
Ａ相用電極１１１Ａ、Ｂ相用電極１１１Ｂに印加するパルス電圧は、周波数が０．３［ｋＨｚ］〜２［ｋＨｚ］、ＤＣ電圧をバイアスに含むパルス電圧であるが、その波高値は３００［Ｖ］〜６００［Ｖ］等、電極幅、電極間隔に応じたパルス電圧を印加する。この２相電界の場合は、隣接するＡ相用電極１１１ＡとＢ相用電極１１１Ｂとの間で生じる電界の電界方向の切り替わりに応じてトナーの反発飛翔と吸引飛翔とを繰り返し、トナーは相互の電極間を往復移動する。
【００３１】
次に、Ａ相用電極１１１Ａ及びＢ相用電極１１１Ｂに印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ１０１上のＡ相用電極１１１Ａ及びＢ相用電極１１１Ｂには、パルス電圧印加手段３０からＡ相用電圧及びＢ相電圧が印加される。パルス電圧印加手段３０が印加するＡ相用電圧及びＢ相電圧は、矩形波が最も適している。また、本複写機では、クラウド用電極を形成するための電極がＡ相用電極１１１Ａ及びＢ相用電極１１１Ｂの２相構成であり、各電極１１１Ａ，１１１Ｂ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。
【００３２】
図５は、Ａ相用電極１１１Ａ及びＢ相用電極１１１Ｂにそれぞれ印加するＡ相用電圧とＢ相用電圧の一例を示す図である。本複写機において、各電圧は矩形波であり、Ａ相用電極１１１ＡとＢ相用電極１１１Ｂにそれぞれ印加されるＡ相用電圧とＢ相用電圧とは、互いに位相がπだけずれた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、Ａ相用電極１１１ＡとＢ相用電極１１１Ｂ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１０１Ｃの外側に形成されるクラウド用電界によって表層１０１Ｃ上をトナーがホッピングする。
【００３３】
このように、トナー担持ローラ表面のトナーを飛翔させてクラウド化する手段が、トナー担持ローラ表面にトナーの搬送方向と直交する方向に長く延びて所定の間隔で配設された複数の電極を有し、各電極に印加する電圧は隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向とを交互に繰り返す関係の電圧を印加し、トナー担持ローラ１０１が回転移動することでトナーの搬送とクラウド化を行う構成とすることで、トナー担持ローラ表面のトナーの搬送に関して、トナーの帯電品質に左右されない安定なトナーの搬送が可能となり、装置全体としても信頼性の高い複写機を実現できる。
【００３４】
次に、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１０１の他の例について図６を用いて説明する。なお、図６（ａ）はトナー担持ローラ１０１を展開した状態で示す模式的平面図、図６（ｂ）はトナー担持ローラ１０１の模式的断面図である。
【００３５】
この例は、トナー担持ローラ表面に複数の電極を設け、表層側の各電極を共通とし、絶縁層を介して下層に設けた導体基材電極との間に１８０［°］位相の異なる２相パルス（図５参照）を印加して、表層側電極と下層導体基材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。
【００３６】
図６に示すトナー担持ローラ１０１は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する第１電極部材としての内側電極３と、最外周側に位置していて内側電極３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２電極部材としての外側電極４とを備えている。また、内側電極３と外側電極４との間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層５が設けられている。また、外側電極４の外周面側を覆う保護層としての表層６も設けられている。すなわち、図６に示すトナー担持ローラ１０１は、内周側から順に、内側電極３、絶縁層５、外側電極４、表層６の４層構造となっている。
【００３７】
内側電極３は、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなるトナー担持ローラ１０１の絶縁性基材としての絶縁ローラ７の表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものである。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。また、トナー担持ローラ１０１の基体を、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラで構成し、内側電極３として用いてもよい。
【００３８】
内側電極３の外周面側は絶縁層５に覆われている。本複写機において、この絶縁層５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はスプレー法やディップ法等によって内側電極３上に均一な膜厚で形成することができる。
【００３９】
絶縁層５の上には外側電極４が形成される。外側電極４は、複数の電極部４ａを有しており、これら電極部４ａは、トナー搬送方向に等間隔で配置されている。本複写機において、この外側電極４は、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。外側電極４の形成方法としては、種々の方法が考えられる。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の上に付着させて外側電極４を櫛歯状に形成するという方法も考えられる。
【００４０】
外側電極４及び絶縁層５の外周面側は、表層６により覆われている。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。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。
【００４１】
内側電極３と外側電極４との間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３の外側電極４とは対向していない部分（外側電極４の電極部４ａの間に位置する内側電極３の部分）と外側電極４の電極部４ａとの間で作られる電界が、表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ１０１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１０１上のトナーは、内側電極３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４の電極部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。
【００４２】
次に、内側電極３及び外側電極４に印加する電圧について説明する。
トナー担持ローラ１０１上の内側電極３及び外側電極４には、図１に示すパルス電圧印加手段３０から内側電圧及び外側電圧が印加される。外側電極４の電極部４ａは、トナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチに並行に設けられており、その両サイドには後述する被給電部が設けられており外部のパルス電圧印加手段３０にそれぞれ接続されている。パルス電圧印加手段３０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。また、本複写機では、クラウド用電極を形成するための電極が内側電極３及び外側電極４の２相構成であり、内側電極３と外側電極４とには互いに位相差πをもった電圧がそれぞれ印加される。
【００４３】
図７は、内側電極３及び外側電極４にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧の一例を示す図である。
本複写機において、各電圧は矩形波であり、内側電極３と外側電極４にそれぞれ印加される内側電圧と外側電圧とは、互いに位相がπだけずれた同じ大きさ（ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐ）の電圧である。よって、内側電極３と外側電極４の電極部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クラウド用電界によって表層６上をトナーがホッピングする。図７に示す例では、内側電極３が、先の図４に示したトナー担持ローラのＡ相用電極１１１Ａとして機能し、外側電極４が、先の図４に示したトナー担持ローラのＢ相用電極１１１Ｂとして機能している。
【００４４】
内側電極３，外側電極４に印加するパルス電圧は、周波数が０．３［ｋＨｚ］〜２［ｋＨｚ］、ＤＣ電圧をバイアスに含むパルス電圧であるが、その波高値は３００［Ｖ］，６００［Ｖ］等、電極幅、電極間隔に応じたパルス電圧を印加する。そして、内側電極３と外側電極４との間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３の外側電極４とは対向していない部分（外側電極４の電極部４ａの間に位置する内側電極３の部分）と外側電極４の電極部４ａとの間で作られる電界が、表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ１０１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１０１上のトナーは、内側電極３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４の電極部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。また、トナー担持ローラ１０１全体は、トナーを搬送する方向に回転移動するものである。
【００４５】
図１は、ホッピング電界発生手段としてのパルス電圧印加手段３０の構成を示す。第１電源３１は、クラウドパルス出力用で、電源回路の一次、二次が分離型、つまり２次側はＧＮＤに対してフローティングとなっている。第２電源３２は、マイナスＤＣバイアス用で１次、２次とも共通ＧＮＤに接続されている構成である。また、パルス電圧印加手段は、Ａ相パルスを発生するＡ相パルス発生回路３３と、Ｂ相パルスを発生するＢ相パルス発生回路３４とからなるパルス電圧発生回路としてのパルス出力発生回路３７を有している。
【００４６】
例えば、第１電源３１の出力を５００［Ｖ］とすると、Ｈｉｇｈ側がＡ相パルス発生回路３３及びＢ相パルス発生回路３４の上側、Ｌｏｗ側がＡ相パルス発生回路３３及びＢ相パルス発生回路３４の下側に接続、同時にＬｏｗ側は第２電源３２のマイナスＨｉｇｈ側に接続されている。第２電源３２は、マイナス帯電トナーを利用する場合の現像バイアスは潜像電位に対してマイナス電位であるから、ここでは例えば−６５０［Ｖ］とすると、第１電源３１のＬｏｗ側は−６５０［Ｖ］の電位となる。従って、第１電源３１の電圧５００［Ｖ］が供給された各パルス発生回路で生成されるパルス波形は、波高値−６５０［Ｖ］，−１５０［Ｖ］のクラウドパルスを発生することになる（図８参照）。
【００４７】
ここで、第２電源３２を出力レベル可変のＤＣ電源とし、感光体４９上に現像したテストパターンの画像濃度を画像濃度検知手段たる画像濃度検知センサー６５で検知して、その濃度基準レベルに対する判定を画像濃度制御回路６６で行ない、画像濃度が低い場合は画像濃度制御回路６６によって第２電源３２のＤＣ出力レベルをマイナス側に高くして潜像電位に対する現像バイアスを強くする制御を行ない、画像濃度を一定にする制御を行う。また、画像濃度が基準より高い場合は画像濃度制御回路６６によって第２電源３２のＤＣ出力レベルをマイナス側よりに低くして潜像電位に対する現像バイアスを弱くする制御を行ない、画像濃度を一定にする制御を行う。
【００４８】
図９は、プラス帯電トナーを使用する場合のパルス電圧印加手段３０の構成を示す。第１電源３１は、クラウドパルス出力用で、電源回路の一次、二次が分離型、つまり２次側はＧＮＤに対してフローティングとなっている。第２電源３２は、プラスＤＣバイアス用で１次、２次とも共通ＧＮＤに接続されている構成である。
【００４９】
ここで、例えば第１電源３１の出力が５００［Ｖ］とすると、Ｈｉｇｈ側がＡ相パルス発生回路３３及びＢ相パルス発生回路３４の上側、Ｌｏｗ側がＡ相パルス発生回路３３及びＢ相パルス発生回路３４の下側に接続、同時にＬｏｗ側は第２電源３２のマイナスＨｉｇｈ側に接続されている。第２電源３２は、プラス帯電トナーを利用する場合の現像バイアスは潜像電位に対してプラス電位であるから、ここでは例えば１５０［Ｖ］とすると、電源３１のＬｏｗ側は１５０［Ｖ］の電位となる。従って、第１電源３１の電圧５００［Ｖ］が供給された各パルス発生回路で生成されるパルス波形は、波高値６５０［Ｖ］，１５０［Ｖ］のクラウドパルスを発生することになる。
【００５０】
次に、図１０は図１における第１電源３１を出力レベル可変のＤＣ電源の構成とし、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を制御する例を示したものである。第１電源３１の出力を可変して、そのレベルに応じたクラウドパルス出力が可能であるが、第２電源３２の出力が固定であればクラウドパルスの最小ピーク値は固定のままピークトゥピーク電圧値のみを可変できる。例えば、環境湿度が高い条件ではトナー担持ローラ１０１表面でのトナーの付着力が大きくなり、トナーのクラウド量低下によって現像効率が悪くなる。これを第２電源３２の出力レベルの可変による現像バイアスのみによって制御すると、現像バイアスと感光体の地肌電位との差が小さくなり地肌汚れが発生したり、地肌汚れの余裕度が低下したりする。したがって、湿度検知手段としての湿度センサー４０の検知結果に基づいて環境湿度が高い場合には、制御手段たるクラウドパルス制御回路６７によって第１電源３１の出力レベルを上げてクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を高くし、トナーのクラウド量低下を補正する制御を行うことで、トナー劣化やトナー帯電量変動などに対する画像濃度制御が容易となり、高画質、高信頼性の現像が可能となる。
【００５１】
図１１は、パルス電圧印加手段３０の具体的な回路例を示す。このパルス電圧印加手段３０では、Ａ相パルス発生回路３３に対してＤＣ出力の第１電源３１端子の間にシリーズに接続した２個のスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２および電流規制抵抗Ｒ１，Ｒ２を設けている。また、Ｂ相パルス発生回路３４に対して同様に接続した２個のスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４および電流規制抵抗Ｒ３，Ｒ４を設けている。トナー担持ローラ１０１の一方の電極を２個のスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との間、ここでは電流規制抵抗Ｒ１と電流規制抵抗Ｒ２との間に接続し、他方の電極を残り２個のスイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との間、ここでは電流規制抵抗Ｒ３と電流規制抵抗Ｒ４との間に接続する。これにより、電極負荷（電極負荷容量）３６を有するブリッジ構成となる。正相（本実施形態ではＡ相パルス）のクラウドパルスを印加する場合はスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ４とをＯＮにし、逆相（本実施形態ではＢ相パルス）のクラウドパルスを印加する場合はスイッチング素子Ｑ２とスイッチングＱ３とをＯＮする構成である。これによって、トナー担持ローラ表面のトナーは２つの電極の間で飛翔を繰り返してクラウド状態となる。
【００５２】
なお、本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴを駆動するためのドライブ回路は１５［Ｖ］の低圧パルスを生成する。また、低圧パルスを生成した後のスイッチング素子Ｑ１のゲート信号はＣ１，Ｄ１，Ｒ５からなるクランプ回路３５によって１５［Ｖ］パルスのＨｉｇｈ側は第１電源３１のＨｉｇｈレベルにクランプされる。具体的には、第１電源３１が５００［Ｖ］、第２電源３２が−６５０［Ｖ］の場合は、スイッチング素子Ｑ１のゲート信号は−１５０［Ｖ］〜−１３５［Ｖ］のパルスとなり、Ｌｏｗ期間にスイッチング素子Ｑ１はＯＮすることになる。
【００５３】
また、スイッチング素子Ｑ２のゲート信号はコンデンサーＣ２，ダイオードＤ２，電流規制抵抗Ｒ６からなるクランプ回路３５によって１５［Ｖ］パルスのＬｏｗ側は電源３１のＬｏｗレベルにクランプされる。具体的には、第１電源３１が５００［Ｖ］、第２電源３２が−６５０［Ｖ］の場合は、スイッチング素子Ｑ２のゲート信号は−６５０［Ｖ］〜−６３５［Ｖ］のパルスとなり、Ｈｉｇｈ期間にスイッチング素子Ｑ２はＯＮすることになる。
【００５４】
同様に、逆相であるＢ相パルス側も１８０［°］位相が遅れたタイミングで、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とが動作する。
【００５５】
ここで、環境湿度が高くなると、トナーの液架橋力が大きくなってトナーとトナー担持ローラ表面との間で作用する付着力が大きくなったり、トナーの帯電効率が下がるためトナーの帯電量が低下しトナーに対して働く前記電界による静電気力が小さくなったりする。また、トナーが劣化して外添剤の埋没や離脱によりトナーとトナー担持ローラ表面との間で作用する付着力が大きくなる。そのため、トナー担持ローラ上でトナーがホッピングし難くなり、感光体表面の潜像部に付着するトナーが少なくなって画像濃度が低くなる。よって、これらの付着力に打ち勝ってトナーをトナー担持ローラ表面上で良好にホッピングさせるだけの電界をつくり出すために、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を大きくする制御を行う。
【００５６】
図１２は、本実施形態の複写機で行われる制御の一例を示したフローチャートである。
例えば、現像装置１内に設けられた湿度検知手段としての湿度センサー４０（図３を参照）により湿度を検知し（Ｓ１）、その検知した湿度が予め設定された標準時の湿度範囲よりも高いと検知された場合（Ｓ２でＹｅｓ）には複写機本体または現像装置１に設けられＣＰＵやメモリーなどからなる制御手段たる制御部（制御部のクラウドパルス制御回路６７）で高湿度環境であると判断し（Ｓ３）、その制御部からの制御信号によって第１電源３１から出力電圧を標準時の５００［Ｖ］から６００［Ｖ］へと大きくする（Ｓ４）。また、このときの第２電源３２のＤＣバイアス電圧は標準時と同じ−６５０［Ｖ］とする。すると、パルス出力発生回路３７から電極に出力される出力パルスのピークトゥピーク電圧値は、６００Ｖ（標準値：５００Ｖ）、波高値は−６５０［Ｖ］（標準値：−６５０Ｖ），−５０［Ｖ］（標準時：−１５０Ｖ）、平均電位は−３５０［Ｖ］（標準時：−４００Ｖ）となる。このように、標準時よりも湿度が高くなった際に、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を大きくする制御を行ない、トナー担持ローラ１０１の隣接電極間に発生させる電界の強度を強くすることで、その分、トナーに対して働く電界による静電気力が大きくなる。よって、付着力に打ち勝ってトナーをトナー担持ローラ表面上でホッピングさせるだけの電界がつくり出され、トナー担持ローラ１０１上でトナーがホッピングし易くなり、感光体表面の潜像部に付着するトナーが少なくなって画像濃度が低くなることを抑制することができる。
【００５７】
一方、環境湿度が低くなると、トナーの液架橋力が小さくなってトナーとトナー担持ローラ表面との間で作用する付着力が小さくなったり、トナーの帯電効率が上がるためトナーの帯電量が上昇しトナーに対して働く前記電界による静電気力が大きくなったりする。そのため、トナー担持ローラ上でトナーが勢い良く高くホッピングし過ぎて、トナー担持ローラ１０１の上空に形成されるトナーのクラウド高さが高くなり過ぎ、地汚れ余裕度が小さくなる。つまり、感光体表面上の静電潜像が形成されていない非画像部（地肌領域）にトナーが付着して画像に地汚れが生ずる虞がある。よって、トナーのクラウド高さが高くなり過ぎないようにクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を低くする制御を行う。
【００５８】
例えば、現像装置１内に設けられた湿度センサー４０により環境湿度が予め設定された標準時の湿度範囲よりも低いと検知された場合（Ｓ５でＹｅｓ）、制御部で低湿度環境であると判断し（Ｓ６）、その制御部からの制御信号によって第１電源３１から出力される電圧を標準時の５００［Ｖ］から４００［Ｖ］へと小さくする（Ｓ７）。また、このときの第２電源３２のＤＣバイアス電圧は標準時と同じ−６５０［Ｖ］とする。すると、パルス出力発生回路３７から電極に出力される出力パルスのピークトゥピーク電圧値は、４００Ｖ（標準値：５００Ｖ）、波高値は−６５０［Ｖ］（標準値：−６５０Ｖ），−２５０［Ｖ］（標準時：−１５０Ｖ）、平均電位は−４５０［Ｖ］（標準時：−４００Ｖ）となる。このように、標準時よりも湿度が低くなった際に、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を小さくする制御を行ない、トナー担持ローラ１０１の隣接電極間に発生させる電界の強度を弱くすることで、その分、トナーに対して働く前記電界による静電気力が小さくなる。よって、トナー担持ローラ表面からトナーが高くホッピングし過ぎて、トナーのクラウド高さが高くなり過ぎ、感光体表面上の静電潜像が形成されていない非画像部（地肌領域）にトナーが付着して画像に地汚れが生ずることを抑制することができる。
【００５９】
また、現像装置１内に設けられた湿度センサー４０により環境湿度が、予め設定された標準時の湿度範囲よりも高くなく（Ｓ２でＮｏ）、且つ、標準時の湿度範囲よりも低くない（Ｓ５でＮｏ）場合には、制御部により標準湿度環境であると判断し、一連の制御を終了する。
【００６０】
本実施形態においては、Ｌｏｗ側のピーク値を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値を変更させることで、ピークトゥピーク電圧値を変更したときの画像濃度変動を抑制することができる。以下、具体的に説明する。
【００６１】
図１３は、潜像電位に対するクラウドパルスの平均電位の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフである。
データの水準は、電極に印加したクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値であり、Ｖｐｐ１＝４００Ｖ、Ｖｐｐ２＝４４０Ｖ、Ｖｐｐ３＝４８０Ｖの３水準について調べた。像担持体たる感光体４９の潜像部電位は−７０Ｖ、非画像部電位は−６００Ｖに設定した。また、感光体表面の線速は、１５０ｍｍ／ｓｅｃ、トナー担持体表面の線速は２２０ｍｍ／ｓｅｃ、感光体４９とトナー担持ローラ１０１の現像ギャップは、０．３ｍｍという条件である。例えば、横軸０Ｖのときは、クラウドパルスの平均電位が、−７０Ｖとなるよう調整する。Ｖｐｐ１＝４００Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、＋１３０Ｖ，−２７０Ｖ（−７０Ｖ±２００Ｖ）となる。Ｖｐｐ２＝４４０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、＋１５０Ｖ，−２９０Ｖ（−７０Ｖ±２２０Ｖ）となる。Ｖｐｐ３＝４８０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、＋１７０Ｖ，−３１０Ｖ（−７０Ｖ±２４０Ｖ）となる。そして、潜像電位−７０Ｖに対してパルスの平均電位が−２００Ｖの電位差、すなわち平均電位が−２７０Ｖになるまで５０Ｖステップで第２電源３２の出力電圧を強くして行った場合の現像トナー量を評価した。
【００６２】
図１３に示すように、潜像電位に対するクラウドパルスの平均電位の電位差が同じ値とき、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値によって、画像濃度が変動することがわかる。このことから、クラウドパルスの平均電位を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値を変更すると、画像濃度が変動することがわかる。
【００６３】
図１４は、潜像電位に対するクラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフである。データの水準、感光体４９の潜像部電位、非画像部電位、感光体表面の線速、トナー担持体表面の線速、現像ギャップは、図１３と同条件である。例えば、横軸２００Ｖのときは、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値が、１３０Ｖ（２００−７０＝１３０Ｖ）となるよう調整する。Ｖｐｐ１＝４００Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１３０Ｖ，−２７０Ｖとなる。また、Ｖｐｐ２＝４４０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１３０Ｖ，−３１０Ｖとなる。Ｖｐｐ３＝４８０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１３０Ｖ，−３５０Ｖとなる。そして、潜像電位−７０Ｖに対するクラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値の電位差を各水準でマイナス側に２００Ｖ振って第２電源３２の出力電圧を強くして行った場合の現像トナー量を評価した。
【００６４】
図１４に示すように、潜像電位に対するクラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値の電位差が同じ値とき、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値によって、画像濃度が変動することがわかる。このことから、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値を変更すると、画像濃度が変動することがわかる。また、図１３と、図１４とを比較するとわかるように、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値を変更した場合は、平均電圧を一定に維持した場合に比べて、画像濃度が大きく変動してしまうことがわかる。
【００６５】
図１５は、潜像電位に対するクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値の電位差と現像トナー量との関係を調べた結果を示すグラフである。データの水準、感光体４９の潜像部電位、非画像部電位、感光体表面の線速、トナー担持体表面の線速、現像ギャップは、図１３と同条件である。例えば、横軸−２００Ｖのときは、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値が、−２７０Ｖ（−２００−７０＝−２７０Ｖ）となるよう調整する。Ｖｐｐ１＝４００Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１３０Ｖ，−２７０Ｖとなる。また、Ｖｐｐ２＝４４０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、１７０Ｖ，−２７０Ｖとなる。Ｖｐｐ３＝４８０Ｖのときのクラウドパルスの波高値は、２１０Ｖ，−２７０Ｖとなる。そして、潜像電位−７０Ｖに対するクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値の電位差を各水準でマイナス側に２００Ｖ振って第２電源３２の出力電圧を強くして行った場合の現像トナー量を評価した。
【００６６】
図１５に示すように、潜像電位に対するクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値の電位差が同じ値とき、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値が異なっていても、画像濃度がほぼ同じ値を示していることがわかる。このことから、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を一定に維持して、クラウドパルスのピークトゥピーク（Ｖｐｐ）の値を変更すると、画像濃度の変動を抑えることができることがわかる。
【００６７】
以上の結果から、クラウド現像方式を採用した画像形成装置において、トナー担持体表面の電極に印加するパルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させる場合、パルス電圧のＨｉｇｈ側ピーク値（最大ピーク値）のみを変更して、パルス電圧のＬｏｗ側ピーク値（最小ピーク値）が一定となる制御を行うことで、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させても、感光体４９上に形成される画像濃度の変動を押さえることができる。
【００６８】
この制御は、前述した様に図１０において、環境条件の変動、トナーの劣化等によりクラウド特性を維持するためにクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値をクラウドパルス制御回路６７によって制御した場合、画像濃度制御回路６６によってクラウドパルス波高値のＬｏｗ側ピーク値を一定にする方向の制御を行うことで、目的が達成できる。
【００６９】
一方、正極性トナーを用いる場合は、これとは逆に、トナー担持体表面の電極に印加するパルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させる場合、パルス電圧のＬｏｗ側ピーク値（最小ピーク値）のみを変更して、パルス電圧のＨｉｇｈ側ピーク値（最大ピーク値）が一定となる制御を行うことで、パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変化させても、感光体４９上に形成される画像濃度の変動を押さえることができる。
【００７０】
図１６は、トナー担持ローラ１０１の各電極に印加するパルス電圧の波高値電位と感光体電位の間の電界によって形成される電気力線のシミュレーション評価した結果を示す図である。この例は、トナー担持ローラ１０１として、図６に示したトナー担持ローラ１０１を用い、トナー担持ローラ表面と感光体表面の間隔である現像ギャップは０．３ｍｍのシミュレーションである。
【００７１】
図１６（ａ）に示すシミュレーションは、図下部が感光体４９で、潜像部電位で−７０Ｖ、非画像部電位−６００Ｖである。ピークトゥピーク電圧値Ｖｐｐ＝５００Ｖ、ＤＣオフセット電圧（クラウドパルスの平均電位）−４００Ｖに設定したので、パルスは−１５０Ｖ〜−６５０Ｖの電位に振れる。よって、外側電極が−６５０Ｖ、内側電極が−１５０Ｖの状態である。外側電極の−６５０Ｖは非画像部電位−６００Ｖよりマイナス側に高い電位の例である。図に示すように、潜像部の電気力線は全て外側電極−６５０Ｖとの間に形成されている。従って、現像電界は潜像部電位とクラウドパルスのＬｏＷ側ピーク値（外側電極−６５０Ｖ）が支配的となっており、ＬｏＷ側ピーク値が印加された電極上のトナーが潜像部に向かって飛翔して現像されることを意味している。ゆえに、ピークトゥピーク電圧値を変更してもクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を一定にすることで現像電界は変動が少ないことになり、画像濃度の維持ができる。また、何かの要因で画像濃度の変動が発生した場合は、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値に着目して制御を行うことが制御性がよい。また、外側電極の−６５０Ｖは非画像部電位−６００Ｖよりマイナス側に高い電位の例であるが、図に示すように、感光体の非画像部から伸びる電気力線は、全てプラス電位側の内側電極−１５０Ｖとの間に形成されている。よって、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値が、非画像部電位よりマイナス側にあっても、感光体４９の非画像部にトナーが飛翔して地汚れが発生することはない。図１６（ａ）における外側電極の電極部４ａの幅Ｌは１００μｍ、間隔Ｓは１５０μｍの例である。
【００７２】
図１６（ｂ）は、図下部の感光体４９の全体が非画像部電位で、−６００Ｖである。また、図上部のトナー担持ローラ１０１の外側電極の電極部４ａの幅Ｌは２００μｍ、間隔Ｓは３００μｍの例である。また、ピークトゥピーク電圧値は、５００Ｖｐｐであるが、ＤＣオフセット電圧−５００Ｖに設定したので、クラウドパルスは−２５０Ｖ〜−７５０Ｖの電位に振れる。図１６（ｂ）は、外側電極４が−７５０Ｖ、内側電極３が−２５０Ｖのときの例である。
図１６（ｂ）の例では、図１６（ａ）に示す例に比べて、Ｌｏｗ側ピーク値をさらにマイナス側に高い電位にした例であるが、感光体の非画像部から伸びる電気力線は、全てプラス電位側の内側電極−２５０Ｖとの間に形成されている。よって、図１６（ｂ）に示す例においても、非画像部にトナーが飛翔して地汚れが発生することはない。ここで、もし外側電極の−７５０Ｖと非画像部電位−６００Ｖの間に電気力線が形成される場合は、マイナス帯電トナーは外側電極から非画像部に飛翔して地汚れが発生することになる。すなわち、図１６（ｂ）に示す構成においては、負極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、感光体４９の非画像部領域との間に電気力線が形成されない条件に設定できている。
【００７３】
図１６（ｃ）は、図下部の感光体４９の全体が非画像部で−６００Ｖ、図上部のトナー担持ローラ１０１の外側電極の電極部４ａの幅Ｌは２００μｍ、間隔Ｓは３００μｍの例である。この例ではピークトゥピーク電圧値：１０００Ｖｐｐ、ＤＣオフセット電圧：−５００Ｖに設定したので、パルス電圧は０Ｖ〜−１０００Ｖの電位に振れており、外側電極が−１０００Ｖ、内側電極が０Ｖのときの例である。この例においては感光体４９の非画像部からマイナス電位側の外側電極−１０００Ｖとの間に一部電気力線が形成されている。その結果、マイナス電位側の外側電極にあるトナーが非画像部に飛翔して地汚れが発生することになる。
【００７４】
この様に、マイナス電位側の外側電極にあるトナーが非画像部に飛翔して地汚れが発生しないようにするには、クラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値を、非画像部よりも正極性側にすることが最も好ましい。しかし、クラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値を、非画像部よりも正極性側にすることができない場合でも、電極の幅、間隔、現像ギャップなどの条件により、マイナス側電圧が印加された電極と非画像部の間に電気力線が形成されないようにすることができる。具体的には、電極の幅や間隔は、広くなるに応じて、電気力線が形成されやすくなり、現像ギャップは、狭くなるにつれて、電気力線が形成されやすくなる。よって、設定されるクラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値に基づいて、電極の幅、間隔、現像ギャップを設定すれば、クラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値が、非画像部よりも負極性側であっても、クラウドパルスのＬｏｗ側のピーク値が印加された電極と非画像部との間に電気力線が形成されるのを抑制することができる。
【００７５】
下記表１は、トナー担持ローラ１０１の外側電極の電極部４ａの幅Ｌ、間隔Ｓとピークトゥピーク電圧値Ｖｐｐを変えた場合の、非画像部とＬｏｗ側ピーク値印加電極との間の電気力線の有無を調べた結果である。電気力線が形成されていなかった場合は○、電気力線が形成されていた場合は×とした。また、外側電極にパルス電圧のＬｏｗ側ピーク値を印加した。ここで、非画像部電位は−６００Ｖ、ＤＣオフセット電圧は−５００Ｖ一定としている。よって、５００ＶｐｐのときのＬｏｗ側ピーク値は、−７５０Ｖ、１０００ＶｐｐのときのＬｏｗ側ピーク値は、−１０００Ｖ、１５００ＶｐｐのときのＬｏｗ側ピーク値は、−１２５０Ｖである。
【表１】
【００７６】
表１に示すように、電極の幅Ｌが１００μｍで、間隔Ｓが１５０μｍのときは、Ｌｏｗ側ピーク値が、−１０００Ｖでも、電気力線が形成されなかった。しかし、電極の幅Ｌを２００μｍで、間隔Ｓを３００μｍに広げた場合は、Ｌｏｗ側ピーク値が−１０００Ｖで電気力線が形成された。さらに、電極の幅Ｌが３００μｍで、間隔Ｓが４５０μｍの例においては、Ｌｏｗ側ピーク値が−７５０Ｖで、電気力線が形成されてしまった。
【００７７】
下記表２は、前記表１に対応した条件での印写画像において、非画像部へのトナー付着を評価した結果であり、△は地汚れが目視で確認されるがトナーの付着量は少ない、×は地汚れが大きく発生している。○の条件であれば、地汚れの問題は無い領域である。
【表２】
【００７８】
このように、Ｌｏｗ側ピーク値が感光体４９の非画像部電位よりも負極性側に大きくても、電極の幅や電極の間隔の条件により、非画像部とＬｏｗ側ピーク値印加電極との間に電気力線が形成されるのを抑制することができ、地汚れを抑制できることがわかる。
【００７９】
図１７は、図１６（ａ）に示した実施例において、外側電極と内側電極とに印加しているパルス電圧の位相が逆位相になったタイミングの電気力線を示している。すなわち、図１７においては、外側電極４が−１５０Ｖ、内側電極３が−６５０Ｖの状態である。よって、図に示すように、内側電極３と潜像部の間に現像用の電気力線が形成されている。
【００８０】
図１８は、外側電極４がＬｏｗ側ピーク値のときの外側電極４と潜像部との間の現像電界の強さと、内側電極３がＬｏｗ側ピーク値のときの内側電極と潜像部との間の現像電界の強さとを比較した結果を示す図である。
図に示すように、外側電極４と潜像部との間の現像電界の方が、内側電極３と潜像部との間の現像電界よりも、平均で１．５倍大きいという結果が得られた。この例では電極間の絶縁体層の厚さが１６μｍの例であるが、この厚さが厚くなるとその差はさらに大きくなる。つまり、図１８に示す結果は、トナー担持ローラ１０１の外側電極４の電界が表面の空間電界に大きく影響することを示している。よって、図６に示した内部と外部に電極を配置したトナー担持ローラ１０１においては、現像電界、地汚れ電界（非潜像部とＬｏｗ側ピーク値が印加された電極との間に電気力線が形成されないような電界）の設定は外側電極４と感光体４９との関係で設定すればよいことになる。具体的には、外側電極４にクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を印加したときの電気力線をシミュレートして、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値（第２電源の出力電圧）を決めればよい。また、画像濃度検知手段によりクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を変更する装置においては、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値のマイナス側の閾値を決めておき、閾値以上クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を変更できないようにしておく。そして、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値が閾値のときに、外側電極４にクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を印加したときの電気力線をシミュレートして、電気力線が形成されないような条件に、外側電極の電極部４ａの幅Ｌ、間隔Ｓ、現像ギャップを設定する。これにより、画像濃度検知手段によりクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を変更する装置において、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値をマイナス側へ変更した場合でも、地汚れが生じることがない。
【００８１】
なお、正極性トナーを現像に用いる場合は、Ｈｉｇｈ側のピーク値が印加された電極と、非画像部との間に電気力線が形成されると、正極性トナーが非画像部へ飛翔して、地汚れになる。よって、正極性トナーを用いる場合は、Ｈｉｇｈ側のピーク値が印加された電極と、非画像部との間に電気力線が形成されないような条件に、クラウドパルスのＨｉｇｈ側のピーク値、電極の幅Ｌ、間隔Ｓ、現像ギャップを設定する。
【００８２】
以上、本実施形態の現像装置は、複数の電極を有するトナー担持体たるトナー担持ローラ１０１と、トナー担持ローラの表面にトナーを供給するトナー供給手段たるトナー供給ローラ１８と、複数の電極にパルス電圧たるクラウドパルスを印加することによって、トナー担持ローラ１０１の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界をトナー担持ローラ１０１の表面上に発生させるホッピング電界発生手段であるパルス電圧印加手段３０とを有している。そして、トナー担持ローラ１０１の表面に担持されているトナーを像担持体たる感光体４９と対向する現像領域へ搬送して感光体４９上の潜像にトナーを付着させることによって潜像を現像する。また、負極性に帯電したトナーを用いる場合は、湿度検出手段たる湿度センサー４０の検知結果に応じて、クラウドパルスの最大ピーク値であるＨｉｇｈ側ピーク値のみを変更して、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更するようパルス電圧印加手段３０を制御する制御手段たるクラウドパルス制御回路６７を備えた。一方、正極性に帯電したトナーを用いる場合、クラウドパルス制御回路６７は、湿度検出手段たる湿度センサー４０の検知結果に応じてクラウドパルスの最小ピーク値たるＬｏｗ側ピーク値を変更して、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更するようパルス電圧印加手段３０を制御する。
かかる構成を備えることにより、上述したように、環境条件（湿度条件）が変動しても、良好な画像を維持することができる。また、画像濃度検知手段を設けて、像担持体にテストパターンを形成して、その検知結果に基づいて、クラウドパルスを変更するものに比べて、トナーの消費を抑えることができたり、装置のダウンタイムが生じるのを抑制したりすることができる。
【００８３】
また、トナー担持ローラ１０１は、絶縁性の基材としての絶縁ローラ７と、絶縁ローラ７の表面全体を覆うように形成された第１電極部材としての内側電極３と、内側電極上に絶縁層５を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部４ａを有する第２電極部材としての外側電極とを有し、上記パルス電圧印加手段３０は、内側電極３と外側電極４との間の電位差が時間的反転するよう各電極にクラウドパルスを印加する。かかる構成とすることで、トナー担持ローラ１０１の表面に担持されているトナーをホッピングさせることができる。
【００８４】
また、負極性のトナーを用いる場合は、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を感光体４９の非画像部電位よりも正極性側に設定し、正極性トナーを用いる場合は、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値を感光体４９の非画像部電位よりも負極性側に設定する。これにより、上述したように、トナー担持ローラ１０１から感光体４９の非画像部へトナーが飛翔するような電気力線が形成されることがなくなり、地汚れを抑制することができる。
【００８５】
また、負極性のトナーを用いる場合において、クラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値が、感光体４９の非画像部電位よりも負極性側のときや、正極性のトナーを用いる場合において、クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値が、感光体４９の非画像部電位よりも正極性側のときでも、トナー担持ローラ１０１から感光体４９の非画像部へトナーが飛翔するような電気力線が形成されないよう、外側電極の電極部４ａの幅Ｌや間隔Ｓ、感光体４９とトナー担持ローラ１０１とのギャップである現像ギャップを設定することで、地汚れを抑制することができる。
【００８６】
また、制御手段たる画像濃度制御回路６６は、負極性トナーを用いる場合は、画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段たる画像濃度検知センサ６５から出力された感光体４９上の画像に係る画像濃度信号に応じてクラウドパルスのＬｏｗ側ピーク値を変更し、正極性トナーを用いる場合は、画像濃度信号に応じて上記クラウドパルスのＨｉｇｈ側ピーク値を変更する。これにより、環境変動（湿度変動）以外の要因による画像濃度の変化を抑制することができる。
【００８７】
また、パルス電圧印加手段３０は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路たるパルス出力発生回路３７と、パルス出力発生回路３７にクラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源３１と、第１の電源３１の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のマイナス直流電源である第２の電源３２とからなる。正極性トナーを用いる場合は、第２の電源３２は、プラス直流電源である。そして、制御手段たるクラウドパルス制御回路６７は、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更する場合は、上記第１の電源３１の出力レベルのみを変化させる。これにより、負極性トナーを用いた場合は、Ｌｏｗ側のピーク値、正極性トナーを用いた場合は、Ｈｉｇｈ側のピーク値を変更させずに、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更することができる。また、第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させれば、クラウドパルスのピークトゥピーク電圧値（Ｖｐｐ）を変更することなく、負極性トナーを用いた場合は、Ｌｏｗ側のピーク値、正極性トナーを用いた場合は、Ｈｉｇｈ側のピーク値を変更することができる。
【００８８】
また、本実施形態によれば、現像手段と、少なくとも感光体４９、帯電装置５０、及び、クリーニング装置４５のいずれかとを一体で設け、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、前記現像手段として、本発明の現像装置１を用いることで、上述したような種々の効果が得られるので望ましい。
【００８９】
また、本実施形態によれば、感光体４９上に形成された潜像に対して現像手段により現像剤を供給することにより前記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、前記記録材上に画像を形成する画像形成装置において、前記現像手段として、本発明の現像装置を用いることで、上述したような種々の効果が得られることで、その結果、良好な画像形成を行うことができる。
【符号の説明】
【００９０】
１：現像装置
３：内側電極
４：外側電極
４ａ：電極部
５：絶縁層
６：表層
７：絶縁ローラ
１８：トナー供給ローラ
３０：パルス電圧印加手段
３１：第１の電源
３２：第２の電源
３７：パルス出力発生回路
４０：湿度センサー
４９：感光体
６５：画像濃度検知センサ
６６：画像濃度制御回路
１０１：トナー担持ローラ
１０１Ａ：基材
１０１Ｂ：絶縁層
１０１Ｃ：表層
１１１Ａ：Ａ相用電極
１１１Ｂ：Ｂ相用電極
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９１】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極を有するトナー担持体と、
該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、
該複数の電極にパルス電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、
該トナー担持体の表面に担持されているトナーを像担持体と対向する現像領域へ搬送して該像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、
負極性に帯電したトナーを上記潜像に付着させて現像を行うものであり、
湿度検出手段の検知結果に応じて、上記パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する制御手段を備えた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、
上記トナー担持体は、絶縁性の基材と、該基材の表面全体を覆うように形成された第１電極部材と、第１電極部材上に絶縁層を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部を有する第２電極部材とを有し、
上記ホッピング電界発生手段は、第１電極部材と第２電極部材との間の電位差が時間的反転するよう各電極部材にパルス電圧を印加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、
上記パルス電圧の最小ピーク値を、上記像担持体の非画像部電位よりも正極性側に設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２の現像装置において、
上記パルス電圧の負極性側のピーク電圧値が上記像担持体の非画像部電位よりも負極性側に設定されている場合、
上記パルス電圧の負極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、上記像担持体の非画像部領域との間に電気力線が形成されないよう、上記第２電極部材の電極部の幅、上記第２電極部材の電極部の間隔、上記像担持体と上記トナー像担持体とのギャップが設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかの現像装置において、
上記制御手段は画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段から出力された像担持体上の画像に係る画像濃度信号に応じて上記パルス電圧の最小ピーク値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの現像装置において、
上記ホッピング電界発生手段は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路と、該パルス電圧発生回路に前記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源と、該第１の電源の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のマイナス直流電源である第２の電源とからなり、
上記制御手段は、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合は、上記第２の電源の出力レベルのみを変化させ、上記パルス電圧の最小ピーク値を変更する場合は、上記第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
複数の電極を有するトナー担持体と、
該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、
該複数の電極にパルス電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、
該トナー担持体の表面に担持されているトナーを像担持体と対向する現像領域へ搬送して該像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、
正極性に帯電したトナーを上記潜像に付着させて現像を行うものであり、
湿度検出手段の検知結果に応じて、上記パルス電圧の最小ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７の現像装置において、
上記トナー担持体は、絶縁性の基材と、該基材の表面全体を覆うように形成された第１電極部材と、第１電極部材上に絶縁層を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部を有する第２電極部材とを有し、
上記ホッピング電界発生手段は、第１電極部材と第２電極部材との間の電位差が時間的反転するよう各電極部材にパルス電圧を印加することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項７または８の現像装置において、
上記パルス電圧の最大ピーク値を、上記像担持体の非画像部電位よりも負極性側に設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項８の現像装置において、
上記パルス電圧の正極性側のピーク電圧値が上記像担持体の非画像部電位よりも正極性側に設定されている場合、
上記パルス電圧の正極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、上記像担持体の非画像部領域との間に電気力線が形成されないよう、上記第２電極部材の電極部の幅、上記第２電極部材の電極部の間隔、上記像担持体と上記トナー像担持体とのギャップが設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０いずれかの現像装置において、
上記制御手段は画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段から出力された像担持体上の画像に係る画像濃度信号に応じて上記パルス電圧の最大ピーク値のみを変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１いずれかの現像装置において、
上記ホッピング電界発生手段は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路と、該パルス電圧発生回路に上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源と、該第１の電源の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のプラス直流電源である第２の電源とからなり
上記制御手段は、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合は、上記第２の電源の出力レベルを変化させ、上記パルス電圧の最大ピーク値を変更する場合は、上記第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
像担持体上に形成された潜像に対して現像手段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、
前記現像手段として、請求項１乃至１２いずれか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１４】
現像手段と、少なくとも像担持体、帯電手段、及び、クリーニング手段のいずれかとを一体で設け、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、
前記現像手段として、請求項１乃至１４いずれかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１】
複数の電極を有するトナー担持体と、
該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、
該複数の電極にパルス電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、
該トナー担持体の表面に担持されているトナーを像担持体と対向する現像領域へ搬送して該像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、
負極性に帯電したトナーを上記潜像に付着させて現像を行うものであり、
湿度検出手段の検知結果に応じて、上記パルス電圧の最大ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する制御手段を備えた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、
上記トナー担持体は、絶縁性の基材と、該基材の表面全体を覆うように形成された第１電極部材と、第１電極部材上に絶縁層を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部を有する第２電極部材とを有し、
上記ホッピング電界発生手段は、第１電極部材と第２電極部材との間の電位差が時間的反転するよう各電極部材にパルス電圧を印加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、
上記パルス電圧の最小ピーク値を、上記像担持体の非画像部電位よりも正極性側に設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２の現像装置において、
上記パルス電圧の負極性側のピーク電圧値が上記像担持体の非画像部電位よりも負極性側に設定されている場合、
上記パルス電圧の負極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、上記像担持体の非画像部領域との間に電気力線が形成されないよう、上記第２電極部材の電極部の幅、上記第２電極部材の電極部の間隔、上記像担持体と上記トナー像担持体とのギャップが設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかの現像装置において、
上記制御手段は画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段から出力された像担持体上の画像に係る画像濃度信号に応じて上記パルス電圧の最小ピーク値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの現像装置において、
上記ホッピング電界発生手段は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路と、該パルス電圧発生回路に前記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源と、該第１の電源の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のマイナス直流電源である第２の電源とからなり、
上記制御手段は、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合は、上記第２の電源の出力レベルのみを変化させ、上記パルス電圧の最小ピーク値を変更する場合は、上記第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
複数の電極を有するトナー担持体と、
該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、
該複数の電極にパルス電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、
該トナー担持体の表面に担持されているトナーを像担持体と対向する現像領域へ搬送して該像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、
正極性に帯電したトナーを上記潜像に付着させて現像を行うものであり、
湿度検出手段の検知結果に応じて、上記パルス電圧の最小ピーク値のみを変更して、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項７の現像装置において、
上記トナー担持体は、絶縁性の基材と、該基材の表面全体を覆うように形成された第１電極部材と、第１電極部材上に絶縁層を介して形成され、トナー搬送方向に等間隔に配置された複数の電極部を有する第２電極部材とを有し、
上記ホッピング電界発生手段は、第１電極部材と第２電極部材との間の電位差が時間的反転するよう各電極部材にパルス電圧を印加することを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項７または８の現像装置において、
上記パルス電圧の最大ピーク値を、上記像担持体の非画像部電位よりも負極性側に設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項８の現像装置において、
上記パルス電圧の正極性側のピーク電圧値が上記像担持体の非画像部電位よりも正極性側に設定されている場合、
上記パルス電圧の正極性側のピーク電圧値が印加される電極部材と、上記像担持体の非画像部領域との間に電気力線が形成されないよう、上記第２電極部材の電極部の幅、上記第２電極部材の電極部の間隔、上記像担持体と上記トナー像担持体とのギャップが設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０いずれかの現像装置において、
上記制御手段は画像形成装置に設けられた画像濃度検出手段から出力された像担持体上の画像に係る画像濃度信号に応じて上記パルス電圧の最大ピーク値のみを変更するよう上記ホッピング電界発生手段を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１いずれかの現像装置において、
上記ホッピング電界発生手段は、パルス電圧を発生するためのパルス電圧発生回路と、該パルス電圧発生回路に上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を規定するバイアスを供給するための電気的なグランドからフローティングされた直流電源である第１の電源と、該第１の電源の低電位側とグランドとの間に設けられた出力レベル可変のプラス直流電源である第２の電源とからなり
上記制御手段は、上記パルス電圧のピークトゥピーク電圧値を変更する場合は、上記第２の電源の出力レベルを変化させ、上記パルス電圧の最大ピーク値を変更する場合は、上記第１の電源の前記バイアスの出力レベルを変化させることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
像担持体上に形成された潜像に対して現像手段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、
前記現像手段として、請求項１乃至１２いずれか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１４】
現像手段と、少なくとも像担持体、帯電手段、及び、クリーニング手段のいずれかとを一体で設け、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、
前記現像手段として、請求項１乃至１４いずれかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−４２６６７（Ｐ２０１２−４２６６７Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３１４４（Ｐ２０１０−１８３１４４）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【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３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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