現像装置・プロセスカートリッジ・画像形成装置
【課題】クラウド現像方式において、十分な画像濃度を確保できるとともに地汚れを防止でき、ライン像のシャープ性も得ることができるようにする。
【解決手段】潜像担持体に対向して配置されるトナー担持体は、その表面に所定方向に並べて設けられ互いに絶縁された複数の電極を有している。交流電源により、複数の電極間の電界が時間的に切り替わるように電圧を供給する。電極間の電界によりトナー担持体の表面に担持されたトナーをホッピングさせながらクラウドを形成して現像する過程において、周期Ｔ１の交番電圧を所定回数（ｍ回）作用させる印加を、所定時間Ｔ２毎に行い、Ｔ２＞Ｔ１×ｍを満たすようにする。これによりトナーの過剰なホッピングによる地汚れを防止できるとともに、ライン画像へのトナーの過剰付着が防止される。
【解決手段】潜像担持体に対向して配置されるトナー担持体は、その表面に所定方向に並べて設けられ互いに絶縁された複数の電極を有している。交流電源により、複数の電極間の電界が時間的に切り替わるように電圧を供給する。電極間の電界によりトナー担持体の表面に担持されたトナーをホッピングさせながらクラウドを形成して現像する過程において、周期Ｔ１の交番電圧を所定回数（ｍ回）作用させる印加を、所定時間Ｔ２毎に行い、Ｔ２＞Ｔ１×ｍを満たすようにする。これによりトナーの過剰なホッピングによる地汚れを防止できるとともに、ライン画像へのトナーの過剰付着が防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置、該現像装置を一体に備えたプロセスカートリッジ、該現像装置又はプロセスカートリッジを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置には、２成分現像方式や１成分現像方式などがある。２成分現像方式は、高速現像に非常に適しており、現在の中速や高速の画像形成装置の主流方式である。
２成分現像方式では、高画質を狙うためには、潜像担持体上の静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。そのために、現在はキャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは３０μｍ程度のキャリアも使われ始めている。
【０００３】
１成分現像方式は、機構が小型軽量になることから、現在の低速の画像形成装置で主流となっている。１成分現像方式では、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、ブレードやローラなどのトナー規制部材を現像ローラ上のトナーに当接させ、そのときに現像ローラやトナー規制部材とトナーとの摩擦によってトナーは帯電される。
現像ローラ上に薄層に形成された帯電トナー層は、現像部に運ばれて潜像担持体上の静電潜像を現像する。ここでの現像方式には大きく分けて接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと潜像担持体とが接触するものであり、後者は現像ローラと潜像担持体とが非接触である。
上記２成分現像方式と１成分現像方式との欠点を補い合うべく、特許文献１に記載されているように、２成分現像方式と１成分現像方式とを混成したハイブリッド化方式も幾つか提案されている。
【０００４】
高解像度の微小均一ドットを現像する方法としては、例えば特許文献２に記載の方式がある。この方式は、上記ハイブリッド化方式に対して、現像部に高周波バイアスを印加したワイヤを設置することにより、現像部でのトナークラウド化を行い、高解像度のドット現像性を実現するものである。
特許文献３には、最も効率良く、且つ安定なトナークラウドを形成するために、回転ローラ上に電界カーテンを形成する方法が提案されている。
特許文献６には、進行波電界による電界カーテンで現像剤を搬送する現像装置が記載されている。
特許文献７には、現像ローラの周面上にほぼ１層のキャリアをほぼ均等に吸着する複数の磁極を有する現像装置が記載されている。
特許文献８には、非磁性トナーを担持する現像剤担持体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターンを設け、該電極に所定のバイアス電位を与えることで現像剤担持体表面近傍に電界勾配を発生せしめ、前記現像剤担持体上に前記非磁性トナーを付着搬送させる現像装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１００５７５号公報
【特許文献２】特開平３−１１３４７４号公報
【特許文献３】特開平３−２１９６７号公報
【特許文献４】特開２００２−３４１６５６号公報
【特許文献５】特開２００４−２８６８３７号公報
【特許文献６】特開２００３−１５４１９号公報
【特許文献７】特開平９−２６９６６１号公報
【特許文献８】特開２００３−８４５６０号公報
【特許文献９】特開２００４−１０１９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２成分現像方式では、高画質化に対する要求が益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等もしくはそれよりも小さい必要があるために、孤立ドットの再現性という意味では更にキャリア粒子を小さくする必要がある。
しかしながら、キャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像ローラからのキャリア離脱が生じやすくなり、離脱したキャリア粒子が潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として潜像担持体に傷をつけてしまうなどいろいろな副作用が生じる。
【０００７】
キャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像ローラに内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められているが、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。
また、小型化の煽りを受けて、現像ローラは益々小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像ローラ設計が困難となっている。
そもそも２成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる２成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスであるために、どうしても穂の不均一性によって、孤立ドットの現像性にムラが生じやすい。
現像ローラと潜像担持体との間に交番電界を形成することで画質の向上は可能であるが、現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に消滅させることは困難である。
【０００８】
１成分現像方式では、トナー規制部材により薄層化された現像ローラ上のトナー層は、現像ローラ上に十分に圧接されてしまっているために、現像部での電場に対するトナー応答性が非常に悪い。よって、通常は高画質を得るために、現像ローラと潜像担持体との間に強力な交番電場を形成するのが主流であるが、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像することは困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像することは難しい。
また、１成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層形成時にトナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまうため、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。トナーの劣化に連れて、現像ローラへのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、１成分現像方式は一般には高速や高耐久の画像形成装置としては向かない。
ハイブリッド化方式では、現像装置そのものの大きさや部品点数は増えてしまうものの、幾つかの課題は克服される。しかしながら、現像部においてはやはり１成分現像方式と同様の問題があり、つまり高解像度の微小均一ドットを現像することには難が残る。
【０００９】
特許文献２記載の方式は、高安定且つ高画質な現像が実現できるものと考えられるが、現像装置の構成が複雑になることを避けられない。
特許文献３記載の方法は、小型且つ高画質の現像を得るには非常に優れていると言えるが、本発明者らが鋭意研究した結果、理想的な高画質を得るためには、形成する電界カーテンや現像などの条件を厳密に限定しなくてはならないことが発見された。
すなわち、適正な条件から外れた条件で作像を行ってしまうと、全く効果が得られないばかりか、返って粗悪な画質を提供してしまうことになる。
【００１０】
ところで、潜像担持体に第一のトナー像が形成され、その上に順次に第二のトナー像、第三のトナー像を形成していくような作像プロセスにおいては、先に潜像担持体上に形成されているトナー像を乱さないような現像方式でなくてはいけない。
非接触一成分現像方式や、特許文献２に記載のトナークラウド現像方式を用いることで、潜像担持体上に順次に各色トナーを形成していくことは可能であるが、いずれの方式も、潜像担持体と現像ローラとの間には交番電界が形成されてしまうために、潜像担持体上に先に形成されたトナー像からトナーの一部が引き剥がされて現像装置に入り込んでしまう。
これによって、潜像担持体上の画像が乱されてしまうばかりでなく、現像装置内のトナーが混色するという問題も生じてしまう。これらは高画質画像を得るには致命的であり、この問題を解決する方法としては潜像担持体と現像ローラとの間には交番電場を形成しない方法で、クラウド現像を実現する必要がある。
【００１１】
このようなクラウド現像を実現できる方法としては、先に挙げた特許文献３記載の方式などが有効と考えられるが、これに関しては先にも述べた通り、適当な条件の元で利用しないと全く効果が無い。
また、特許文献４記載の方式などのように、トナー担持体の機械的な駆動を無くし、３相以上の交互電場によってトナーを静電的に搬送し現像する方法も有効と考えられる。
しかしながら、この方法によれば、何かのきっかけで静電搬送できなくなったトナーを起点として、搬送基板上にトナーが堆積してしまい、結果として機能しなくなる問題を抱えている。
このような問題を解決すべく、例えば特許文献５記載の方式のように固定搬送基板とその表面を移動するトナー担持体の組合せのような構造も提案されているが、機構が非常に複雑になってしまう。
【００１２】
さらに、クラウド現像においては、十分な画像濃度を得られ、且つ、地汚れが生じないことが重要な課題であり、特許文献９には、進行波電界を形成して現像を行うものにおいて、搬送電圧の周波数等を調節することで、搬送量をコントロールする提案がされている。
この方法では、現像領域に存在するトナーの量を調整するのみで、従来の一成分、ニ成分現像と同じ考え方であり、クラウド状態を調整しようとするものではないため、クラウド特有の拘束力の弱いトナーのコントロールが難しい。
このため、地汚れが生じず、十分な画像濃度を得られる範囲は非常に狭く、クラウド状態によっては、その範囲がほとんど得られない状態となってしまう。
【００１３】
本発明は、クラウド現像におけるクラウド状態をコントロールすることによって、トナー飛散を低減し、良好なライン画像を得ることができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、潜像担持体に対向して配置されるトナー担持体と、該トナー担持体の表面に所定方向に並べて設けられ互いに絶縁された複数の電極と、前記複数の電極間の電界が時間的に切り替わるように前記電極にｎ相（ｎ≧２）の交番電圧を供給する電圧供給手段とを備え、前記電極間の電界により前記トナー担持体の表面に担持されたトナーをホッピングさせながらクラウドを形成し、前記潜像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて該潜像を現像する現像装置において、クラウド形成過程で、トナーのホッピングを休止させる期間が存在することを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の現像装置において、周期Ｔ１の交番電圧を所定回数（ｍ回）作用させる印加を、所定時間Ｔ２毎に行い、
Ｔ２＞Ｔ１×ｍ
であることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項２記載の現像装置において、前記潜像担持体と前記トナー担持体とが対向し潜像を現像可能な領域である現像ニップを、前記潜像担持体の表面の定点が通過する時間内に、
Ｔ２＞Ｔ１×ｍ
を満足することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明では、請求項２又は３記載の現像装置において、ｎ相の交番電圧は同じタイミングかつ異位相で交番することを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項２〜４のいずれか１つに記載の現像装置において、前記潜像担持体と前記トナー担持体とが対向し潜像を現像可能な領域である現像ニップにおける前記潜像担持体の移動方向の幅をｒ、前記潜像担持体の移動線速度をＶｐとするとき、
ｒ／Ｖｐ＝ｈ×１／ｎ×Ｔ２／ｍ （１＜ｈ＜４００）
を満たすことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の現像装置において、
１＜ｈ＜３００
であることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項２〜６のいずれか１つに記載の現像装置において、Ｔ２−Ｔ１×ｍは、ある電極から引き離されたトナーが他の電極に付着するまでの平均的なホッピング時間より長いことを特徴とする。
請求項８記載の発明では、請求項２〜７のいずれか１つに記載の現像装置において、
Ｔ１×ｍ／Ｔ２×１００＜５０
を満たすことを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明では、請求項８記載の現像装置において、
Ｔ１×ｍ／Ｔ２×１００＜４０
を満たすことを特徴とする。
請求項１０記載の発明では、請求項１〜９のいずれか１つに記載の現像装置において、前記電極間の電位差の絶対値をＶｍａｘ［Ｖ］とし、前記潜像担持体の移動方向における前記電極間のピッチをｐ[μｍ]とするとき、
Ｖｍａｘ／ｐ＞１
を満たすことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明では、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の現像装置において、前記潜像担持体と前記トナー担持体との前記現像ニップにおける距離をｄ、前記電極間のピッチをｐとするとき、
ｄ＞ｐ
を満たすことを特徴とする。
請求項１２記載の発明では、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の現像装置において、前記トナー担持体へトナーを供給するための現像器を有し、該現像器には２成分現像剤が収容されていることを特徴とする。
請求項１３記載の発明では、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の現像装置において、前記トナー担持体へトナーを供給するための現像器を有し、該現像器には１成分現像剤が収容されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４記載の発明では、プロセスカートリッジにおいて、少なくとも前記潜像担持体と、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置とを一体に備え、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする。
請求項１５記載の発明では、画像形成装置において、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。
請求項１６記載の発明では、画像形成装置において、請求項１４記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする。
請求項１７記載の発明では、画像形成装置において、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置又は請求項１４記載のプロセスカートリッジを複数備え、前記潜像担持体上で複数回の色重ねを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、クラウド状態をコントロールできるので、トナーの過剰なホッピング動作による地汚れを防止できるとともに、十分な画像濃度を確保することができ、ライン画像のシャープ性も得ることができる。
また、潜像担持体上で良好な色重ねができるので、画像均一性に優れた高画質のフルカラー画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を、図１乃至図１８を参照して説明する。
まず、本発明の成立過程における実験について説明する。図１に示すように、ガラス基板１上にアルミニウムを蒸着することによって、ｐ[μｍ]のピッチで潜像担持体の移動方向に配列された複数の電極２１、２２、２３・・・からなる電極パターン２を形成し、その上に保護層３として厚み約３[μｍ]、体積抵抗率約１０１０[Ω・ｃｍ]の樹脂コートを施したものを形成してトナー担持体としての基板４を構成し、この基板４の上には、帯電させたトナー層５を形成する。
【００２３】
トナー層５は、基板４に対して図示しない２成分現像器によってベタ画像を薄層に現像することによって形成した。トナーはポリエステル系の粒径約６[μｍ]のものを使い、基板４上に薄層に形成された状態でのトナーの帯電量は約−２２[μＣ／ｇ]であった。
この状態のトナー層５に対して、図２に示すように、奇数番目の電極２１、２３・・・の集合体である奇数番目電極群と、偶数番目の電極２２・・・の集合体である偶数番目電極群との間に電圧供給手段としての交流電源６から奇数番目電極群に交流電圧を偶数番目電極群に前記交流電圧の逆位相を印加すると、トナー層５の各トナー粒子は奇数番目電極群２１、２３・・・と偶数番目電極群２２・・・を往復するような運動（ホッピング）を行う。
このトナーのホッピング運動による様子（状態）を以下、フレアと呼ぶ。換言すれば、フレアは、電界により基板４の表面からトナーが引き離されてクラウドが形成された状態である。
【００２４】
電極２１、２２、２３・・・のピッチｐがそれぞれ５０、１００、２００及び４００[μｍ]である４種類の基板４を用いて、交流電源６から電極２１、２２、２３・・・間に印加する交流電圧のプラス側ピーク値とマイナス側ピーク値との差分の絶対値であるＶｍａｘ［Ｖ］を何点かに振りながら（変えながら）、フレアの活性度を高速度カメラで観察したところ、図３に示すような結果を得た。
因みに、電極２１、２２、２３・・・の幅ｗ１と、電極２１、２２、２３・・・の隣同士の距離ｗ２は、電極２１、２２、２３・・・のピッチｐの１／２となるようにした。
【００２５】
ここで、フレアの活性度とは、基板４の表面に張り付いて動かないトナーの様子を観察することで約５段階の官能評価により求められたものである。図３から、Ｖｍａｘやｐの値に関わらず、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］によってフレアの活性度がほぼ一義的に得られることが確認できる。
そして、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞１の時にフレアが活性化し始めて、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞３ではフレアが完全に活性化していることが分かる。
【００２６】
しかしながら、フレア基板上のトナーが十分に活性な条件であっても、地汚れについては必ずしも良好な画像が得られない場合があることが判った。
その原因を調べるために、トナーのクラウド状態を高速度カメラで観察した。印加するＶｍａｘ、ｐは十分に活性化する条件で固定し、周波数を変化させて行った。周波数が低い場合、電極上のトナーは電圧の切り替わりにより飛翔し、近隣の電極上に付着する動きを繰り返し、トナーの飛翔する動きは比較的揃っていた。
より高い周波数にしていった場合、トナーは電圧の切り替わりにより飛翔するが、次の電圧の切り替わり時に、飛翔した一部のトナーは近隣電極に付着する前の状態であり、次の電圧の切り替わりに追従できなくなり、トナーの飛翔する動きが乱れてくることが観察された。
トナーの飛翔が乱れてくる条件と、地汚れが生じやすくなる条件とが一致することから、このトナー飛翔が乱れる条件において、電界に十分にコントロールされていないトナーが地汚れに寄与するものと考えられる。
【００２７】
しかしながら、印加電圧の切り替わり回数が多いほど画像濃度は得られやすく、単純に低周波としたのでは、十分な画像濃度が得られ難い。
このトナーの飛翔のコントロールと、画像濃度を両立させることが課題となった。
この課題を解決するため、本発明では、電圧の切り替わり回数が多いことによるトナーの飛翔（ホッピング）の乱れを一時的に沈静化させる間合いを設けることによって、地汚れ防止と画像濃度確保の両立を図ることとした。すなわち、トナーのホッピングが乱れるタイミングでホッピングを一時的に休止させ、ホッピングが乱れたトナーが電界コントロールから逸脱する機会を低減しようというものである。
具体的には、図４に示すような電圧を２相で印加した。図４では１相分の波形しか示していないが、実際には２相の波形が上下線対称となる。すなわち、２相の交番電圧が同じタイミングかつ異位相で交番する。
この電圧は、周期Ｔ１の交番電圧をｍ回交番させる印加を所定時間としての周期Ｔ２で繰り返すようにしたもので、Ｔ２毎に印加するものである。
Ｔ２毎に印加することで、トナーの飛翔の状態を落ち着かせ、コントロールされない状態となるのを防ぎ、Ｔ１周期の交番電圧をｍ回繰り返すことで、十分な画像濃度が得られる。
【００２８】
Ｔ２−Ｔ１×ｍは、トナーのホッピング休止期間であり、ある電極から引き離されたトナーが他の電極に付着するまでの平均的なホッピング時間よりも長く設定されている。
「トナーのホッピング」は、ある電極から引き離されたトナーがその電極と隣り合う電極、あるいは隣り合う電極の近傍に位置する他の電極に着地する挙動を指し、「平均的なホッピング時間」はこれらのトナーの挙動に要する平均的な時間である。
トナーのホッピング休止期間（Ｔ２−Ｔ１×ｍ）がこのように設定されていることにより、電界によりコントロールされない状態となることが抑制される。
このように、周期Ｔ１の交番電圧を所定回数（ｍ回）作用させる印加を、所定時間Ｔ２毎に行うことにより、クラウド状態をコントロールすることが可能となった。
【００２９】
ここで、周期Ｔ１、回数ｍ、周期Ｔ２と、クラウドコントロール性との関係を調べた。クラウドコントロール性の指標として、電極から飛翔したトナーのうち近隣の電極に再び付着せず浮遊し、飛散となってしまうトナー量を調べる。
飛散トナー量は、フレア電極（電極２１、２２、２３・・・）から十分離れた部分に配置した電極に付着するトナー量を測定することで行った。
実験構成を説明すると、図５に示すように、現像ローラ（基板４の概念をローラにしたもので、後述するトナー担持ローラに相当）１０に、チリトナー捕獲体としての金属板１１を対向させた。
現像ローラ１０の径は３０ｍｍで、金属板１１の面積は３０ｍｍ×３０ｍｍである。現像ローラ１０と金属板１１のギャップｇは５ｍｍで、程度を評価しやすいように近づけている。
バイアスは、現像ローラ１０に印加する交番電圧の中心値に対し、金属板１１には＋５０Ｖの電位差ができるようにしている。すなわち、程度を評価しやすいように、金属板１１にトナーが付着しやすい電位差条件としている。
具体的には、
・現像ローラ Ｖｐｐ４００、中心電圧 −５０Ｖ
・金属板 グラウンド
で、現像ローラを３０秒間線速１８０ｍｍ／ｓで回転させ、測定を行った。
電圧の切り替わりに追従できずに、フレア領域（電界コントロール領域）から外れたトナーは浮遊し、金属板１１近傍の電界の影響を受けるようになって金属板１１にチリトナーとして付着する。
【００３０】
結果を図６に示す。周期Ｔ１の電圧を印加している時間の全体に対する割合Ｔ１×ｍ／Ｔ２（デューティ）を横軸にとり、チリ量をプロットしたものである。
デューティが５０％以上となると、ほとんど連続した交番電圧を印加したのと同様となってしまうため、効果を得るには４０％以下、望ましくは３０％以下であることが良い。
【００３１】
フレア基板（基板４）上のトナーが十分に活性な条件であるにもかかわらず、ベタ画像とライン画像が均一に現像されない現象が発生したため、現像領域での現象に着目して、現像ニップと画像の均一性について検討を行った。
具体的には、感光体上ベタ画像が適正な付着量であるにもかかわらずライン画像の付着量が過多となり、転写定着を経てプリント画像とした場合、つぶれ、チリ等により画像劣化を引き起こすものである。
現像ニップは、基板４上を搬送されるトナーＴのホッピング高さと基板４と図示しない感光体ドラムとの空隙距離との関係で定義する。
つまりホッピング高さより空隙距離が小さい領域を現像ニップとする。ホッピング高さは、印加電圧、トナーＱ／ｍ、電極幅等により変化するので、実験によって、実際の現像ニップを求めている。現像ニップ幅計測方法は以下の通りである。
【００３２】
電極に連続したバイアスを印加した場合の現像特性について、電極、電極−感光体、トナー搬送量等の条件を実使用の条件とし、感光体とフレアローラ（基板４をローラ化したもの）を対向させて等速で回転する。フレアローラにはフレア電圧（電極２１、２２、２３・・・への印加電圧）を印加し、トナーがホッピングした状態にしておき、対向した感光体の電位を変化させる。
感光体上の電位はスタンバイ状態では非画像部電位とし、オン状態では画像部電位とする。オンする時間の間だけ、トナーはフレアローラから感光体に付着するため、オン時間を変化させることで、オン時間に対応した幅のトナー付着が感光体上に生じる。
この付着幅を計測し、各オン時間ｔでのプロットを結んだ線のｔ＝０での値をニップ幅と考える。
現像ニップ幅ｒ、感光体線速度Ｖｐ、と駆動電圧の周波数ｆ、相数ｎについて付着過多による不均一性が生じない良好な感光体上トナー付着を得るためには、ある関係が成り立つ必要があることを見いだした。
【００３３】
実験方法を説明する。装置は電極幅４０μｍ、電極間隔４０μｍの電極を用い、電極へ印加する電圧パルスの平均値を−３５０Ｖ、Ｖｐｐを４００Ｖとした。
電極はローラ表面に形成し、電極ローラは感光体と線速度が等速となるように回転させた。感光体上の非画像部電位を−５００Ｖ画像部電位が−１００Ｖのライン潜像を形成した。周波数を変化させ、感光体上のトナーを観察し、付着量を測定した。測定した付着量をラインの面積で割ることで、単位面積あたりの付着量を算出している。このときの現像ニップ幅は、前述の方法で測定した。周波数によりニップ幅が異なり、検討した周波数でのニップ幅計測値は、表１に示す通りである。
【００３４】
【表１】
【００３５】
それぞれの周波数で実験を行った。プロセス線速は１８０ｍｍ／ｓ、感光体とフレアローラは等速で回転している。プロセス線速３６０ｍｍ／ｓについても同様であった。周波数に対する付着状態を評価した結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】
この結果から、ライン潜像へのトナーの過剰付着は、現像領域を潜像が通過する間に、多くのホッピングが生じ、過剰な現像トナーが潜像に向かうためであり、現像領域通過時間内でのホッピング回数と関係があることが考察できる。
この考察を確かめるために、プロセス速度を２倍にして実験したところ、状態の改善が見られた。この関係は現像ニップ幅ｒ、感光体線速Ｖｐ、駆動周波数ｆ、相数ｎとすると式（１）のように表せ、ここで切り替わり回数にあたるｈを決めることで、ライン現像の状態を記述できると考えられる。
ｒ／Ｖｐ＝ｈ×１／ｎ×１／ｆ ・・・（１）
周波数を０．１ｋＨｚ〜５ｋＨｚまで変化させ、プロセス線速を１８０ｍｍ／ｓと３６０ｍｍ／ｓについて実験を行い、ラインの付着量を測定した。このとき、ベタの付着量はほぼ０．４ｍｇ／ｃｍ２であった。結果を式（１）のｈを横軸として示したものが、図７である。
【００３８】
図７をみると、ｈが小さい領域では、ライン付着量はあまり増加せず、ｈが大きくなると過剰に付着していることがわかる。
ライン付着量の許容状態となる範囲は、ｈ＜４００が適正となり、より望ましくはｈ＜３００程度が良いと判断できる。また、十分な画像濃度を得るためには、ｈ＞１が必要であった。
同様の現象が、本発明の周期Ｔ１の電圧をｍ回、周期Ｔ２で印加する場合に当てはまるかどうか、確認するための実験を行った。結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】
この実験時のプロセス線速は１８０ｍｍ／ｓ、ニップ幅は、約８〜１０ｍｍであったので、繰り返し回数ｈの値はニップ幅を１０ｍｍとして計算した。それぞれの条件１〜５に対する、ｈの値を表４に示す。
【００４１】
【表４】
【００４２】
このｈの値を、図７に当てはめてみると、同様の結果となった。本発明における電圧印加の場合の切り替わり回数ｈの条件を示す式は（２）のようになる。
ｒ／Ｖｐ＝ｈ×１／ｎ×Ｔ２／ｍ ・・・（２）
さらに、潜像担持体とトナー担持体との距離ｄを変化させて実験を行ったところ、前記実験より近接させた距離において、様子の異なる画像ムラが見られた。
このムラは、電極のピッチと一致するもので、電極パターン上電界の強弱により付着トナー量が変化したと考えられる。この現象は、電極ピッチｐとｄとの関係において、ｄ＜ｐとなる条件で発生しており、ｄ＞ｐとすることが、電極によるピッチムラ防止には有効である。
この結果を確かめるために、図８に示す平板電極にて実験を行った。まず図１で説明したものと同様の構成の基板１に、２成分現像によってトナー層９を形成する。偶数番目の電極２２、２４・・・と奇数番目の電極２１、２３・・・とは、逆位相の電圧が印加されている。
【００４３】
対向する電極７は接地され、対向面には絶縁層８が形成されている。交番電圧の中心値を接地された電極７に対し、トナーが付着する側にオフセットすることで、接地された電極側にトナーが付着する。トナー極性がマイナスの場合、マイナス電圧をオフセットする。
両者を所定の空隙を介して対向させ、交番電圧を印加すると、トナー層の一部が電極７上に付着する。予め形成されたトナー付着量に対する交番電圧の印加により対向面に付着したトナーの質量の割合を現像率とする。印加する交番電圧の周期と、交番回数を変化させ実験を行った。
予め付着させる感光体上トナー付着量を０．４ｍｇ／ｃｍ２〜０．６ｍｇ／ｃｍ２程度とした。
結果を図９に示す。図９に示す結果は印加電圧周波数１ｋＨｚのものであるが、０．１ｋＨｚから３ｋＨｚまではぼ同様の結果が得られており、周波数が異なっていても、交番回数１０回で９０％以上の現像率が得られていることがわかる。
【００４４】
図１０は本実施形態におけるトナー担持体の代表例を示す。
トナー担持体（以下、「トナー担持ローラ」ともいう）３１は、回転ローラ形状に形成したもので、移動方向にｐ［μｍ］のピッチで配列されて空間周期的に配置された複数の電極４１、４２、４３・・・からなる電極パターンにおける奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群を束ねた電極軸４０Ａと、偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群を束ねた電極軸４０Ｂを回転軸として回転することができる。
それぞれの電極軸４０Ａ、４０Ｂには、図示しない電極ブラシ等によって交流電源からバイアス電位として交流電圧が印加される。印加される電圧を詳細に説明する。
図１１（ａ）に示すように、奇数番目電極群を束ねた電極軸４０Ａに矩形波の交流電圧を印加し、偶数番目電極群を束ねた電極軸４０Ｂに電極軸４０Ａに印加した電圧とは逆位相の矩形波の交流電圧を印加する。両者の平均電位は同じである。
また、図１１（ｂ）に示すように、一方に矩形波の交流電圧を印加し、他方に前記交流電圧の平均電位と同様な直流電圧を印加しても同様の効果が得られる。
【００４５】
トナー担持ローラ３１は、図１２（ａ）に示すように、絶縁体であるアクリル樹脂の円筒５１に軸穴５２を設け、図１２（ｃ）に示すステンレス製の電極軸４０Ａ、４０Ｂを、図１２（ｂ）に示すように、円筒５１の軸穴５２に圧入して電極軸４０Ａ、４０Ｂを奇数番目電極群４１、４３・・・、偶数番目電極群４２・・・にそれぞれ接続する。
次に、図１３（ａ）〜（ｅ）に示す各工程でパターン電極を形成する。図１３はトナー担持ローラ３１の表面を周方向に展開した図である。図１３（ａ）に示す工程では、図１２に示す工程よって得られたローラ５１の表面を外周旋削によって平滑に仕上げる。
図１３（ｂ）に示す工程では、溝のピッチが１００［μｍ］、溝幅が５０［μｍ］となるように溝５３の切削を行う。図１３（ｃ）に示す工程では、溝切削を行ったローラ５１に無電解ニッケル５４のメッキを施し、図１３（ｄ）に示す工程では、無電解ニッケル５４のメッキを施したトナー担持ローラ３１の外周を旋削して不要な導体膜を取り除く。
この時点で電極４１、４２、４３・・・が溝５３の部分に互いに絶縁して形成される。その後、ローラ５１にシリコーン系樹脂をコーティングすることでローラ５１の表面を平滑にし、同時に表面保護層（厚み約５［μｍ］、体積抵抗率約１０１０［Ω・ｃｍ］）５５を形成してトナー担持ローラ３１を製作した。
図１４は、トナー担持ローラ３１を平面状に展開した状態を示す。
【００４６】
トナー担持ローラ３１は、上記基板４と同様に、保護層５５上に薄いトナー層が形成され、電極軸４０Ａ、４０Ｂに図示しない交流電源から電極ブラシ等によってバイアス電位として交流電圧が印加されると、トナーは奇数番目電極群４１、４３・・・と偶数番目電極群４２・・・を往復するような運動（ホッピング又はフレアともいう）を行う。交流電源から電極４１、４２、４３・・・間に印加する交流電圧のプラス側ピーク値とマイナス側ピーク値との差分の絶対値をＶｍａｘ［Ｖ］とし、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞１の時にフレアが活性化し始めて、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞３ではフレアが完全に活性化している。
また、トナー担持ローラ３１は、上記基板４と同様に、表層５５の体積抵抗率が１０９〜１０１２［Ω・ｃｍ］の範囲にあることが適正であり、表層５５がシリコーン系樹脂である。表層５５の材料は、上述のように、トナーとの摩擦でトナーに正規の電荷を与えられる材質であることが好ましく、例えばガラス系のものや、２成分現像剤のキャリアコートに使用されている材料を用いることが好ましい。
上述のように、電極ピッチｐは現像ギャップｄより小さく、すなわちｐ＜ｄに設定される。
【００４７】
図１５に本発明の第１の実施形態を示す。この実施形態は上記トナー担持ローラ３１を利用した現像装置を有する画像形成装置である。
トナー担持ローラ３１に対しては、通常の２成分現像器５６により２成分現像剤の穂が当接されている。具体的には、粒径５０［μｍ］の磁性キャリア粉と粒径約６［μｍ］のポリエステルトナーを重量比で７〜８［ｗｔ％］混合させた２成分現像剤を、２成分現像器５６の永久磁石を内包するマグネットスリーブ５７によってトナー担持ローラ３１まで搬送し、そこでトナーの一部がマグネットスリーブ５７とトナー担持ローラ３１との間に印加される直流バイアス電位によってトナー担持ローラ３１に転移する。
トナー担持ローラ３１に転移したトナーは、トナー担持ローラ３１上でフレアを形成しながら、トナー担持体３１が図示しない駆動部により回転駆動されることで潜像担持体５８との対向部に搬送され、トナー担持ローラ３１表面の平均電位と潜像担持体５８の電位との差によって潜像担持体５８上の静電潜像に付着することで該静電潜像を現像してトナー像を形成する。
なお、電極軸４０Ａ、４０Ｂ間には電圧供給手段としての交流電源５９から電極ブラシ等によってバイアス電位として交流電圧が印加され、奇数番目電極群４１、４３・・・と偶数番目電極群４２・・・との間に時間周期的な電位差が形成される。
【００４８】
現像に寄与しなかった不要なトナーは現像部から再びマグネットスリーブ５７に戻ってくる。フレアが形成されているので、トナー担持ローラ３１に対するトナーの付着力は非常に低く、トナー担持ローラ３１によって現像部から戻ってきたトナーは、マグネットスリーブ５７の回転に追随した２成分現像剤の穂によって容易に掻き取られたり均されたりする。
これを繰り返すことによって、トナー担持ローラ３１上には常にほぼ一定量のトナーフレアが形成されることになる。２成分現像器５６は、容器６０内の２成分現像剤６３を攪拌しながら搬送して循環させ、マグネットスリーブ５７がその２成分現像剤の一部をトナー担持ローラ３１まで搬送すると共に現像部から現像に寄与しなかった不要なトナーを戻す。
トナー担持体３１の近傍には、トナー担持体３１上のトナー量を検出するトナー量検出手段９０が設けられている。トナー量検出手段９０は光学的なセンサで構成され、トナー担持体３１の表面からの反射光量を測定し、トナー重量を検知する。
２成分現像器５６、トナー担持体３１、交流電源５９及びトナー量検出手段９０により現像装置Ｇ１が構成され、これらと潜像担持体５８とにより、図示しない画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジＰＣ１が構成されている。
【００４９】
潜像担持体５８としては、厚み１３［μｍ］の有機感光体を使用し、１２００ｄｐｉのレーザ書き込み系を利用して潜像を形成する場合について以下に説明する。感光体５８は、図示しない駆動部により回転駆動されて帯電装置により一様に帯電され、露光手段としてのレーザ書き込み系により露光されて静電潜像が形成される。
この場合、感光体５８の帯電電位は−５００から−３００Ｖとし、ベタ部での書き込み電位が−５０Ｖとなるような条件で静電潜像を形成する。
【００５０】
この静電潜像は、トナー担持体３１上でフレアを形成するトナーにより現像されてトナー像となる。この時、帯電量が約−２２［μＣ／ｇ］で粒径が６［μｍ］であるトナーを使って、地汚れが無く、ベタ部の埋まりも良く、且つ１２００ｄｐｉの１ドットが再現できるように条件を設定したところ、トナー担持体３１と感光体５８とのギャップは約５００［μｍ］、トナー担持体３１の奇数番目電極群と偶数番目電極群には、−４００［Ｖ］と０［Ｖ］のそれぞれをピークに持つ各瞬間瞬間における平均電位が−２００［Ｖ］の交流バイアスを、２［ｋＨｚ］の周波数で交流電源５９から印加することで実現した。奇数番目電極群と偶数番目電極群の交流バイアスは逆位相である。
このときの潜像担持体５８の線速度は２００ｍｍ／ｓ、ニップ幅は、前述の方法で測定したところ約２ｍｍであった。式（１）に代入すると、ｒ＝２、Ｖｐ＝２００、ｎ＝２、ｆ＝２ｋであるので、ｈ＝４０において成り立つことがわかり、十分な画像均一性が得られる条件である。
【００５１】
図示しないが、潜像担持体５８上のトナー像は給紙装置から給送されてきた記録紙等の記録媒体へ転写手段により転写され、その記録媒体は定着装置によりトナー像を定着されて外部へ排出される。
【００５２】
図１６に第２の実施形態を示す。この実施形態では、図１５に示した実施形態におけるマグネットスリーブ５７を省略して簡略化した構成となっており、トナー担持ローラ３１に対するトナー供給を２成分現像剤のカスケード現像現象によって行う。
現像器５６は単純なカスケードを利用してトナー担持ローラ３１に薄いトナー層を形成するため、トナー担持ローラ３１へのトナー転移率が図１５に示す実施形態に比べて低下するが、その分トナー担持ローラ３１の回転速度を高くすることにより、感光体５８への現像速度に対応することができる。
この実施形態のマグネットスリーブ５７を省略した２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置は、実質的に従来の２成分現像器と同サイズとなるため、小型で高画質の作像エンジンを構成することが可能である。
よって、本実施形態によれば、従来技術よりも高画質を実現でき、且つより小型にできる。
２成分現像器５６、トナー担持体３１、交流電源５９及びトナー量検出手段９０により現像装置Ｇ２が構成され、これらと潜像担持体５８とにより、図示しない画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジＰＣ２が構成されている。
【００５３】
図１７に第３の実施形態を示す。この実施形態では、図１５に示した実施形態における２成分現像器５６の代りに、トナーのみを有する１成分現像器６４が用いられ、この１成分現像器６４はトナー担持ローラ３１に対してトナーを転移させてトナー担持ローラ３１上に薄いトナー層を形成する。
この場合、１成分現像器６４は、容器６５内のトナー６６を循環パドル６７で攪拌して循環させながらトナー担持ローラ３１に給し、トナー担持ローラ３１上のトナーをトナー規制部材としてのメータリングブレード６８により一定厚に規制して薄いトナー層とする。
【００５４】
トナー担持ローラ３１へのトナー供給安定性という意味では、図１５に示す実施形態や図１６に示す実施形態に比べてやや劣る部分もあるが、それは条件を詰めれば解決できる問題であり、何よりも非常に小型軽量且つ高画質な現像装置を提供することができる。
よって、本実施形態によれば、従来技術よりも均一性に優れた高画質を実現でき、且つより小型にできる。
１成分現像器６４、トナー担持体３１、交流電源５９及びトナー量検出手段９０により現像装置Ｇ３が構成され、これらと潜像担持体５８とにより、図示しない画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジＰＣ３が構成されている。
【００５５】
図１８に第４の実施形態を示す。この実施形態は、図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ現像装置を利用して構成され、感光体上に各色のトナー像を重ねて形成する画像形成装置の例である。
この実施形態では、潜像担持体としてのベルト状の有機感光体６９は、図示しない２つのローラ間に掛け渡され、図示しない駆動部により回転駆動される。
感光体６９の左側には、複数色、例えばブラック、イエロー、シアン、マゼンタの画像をそれぞれ形成する複数の画像形成手段としての作像装置７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｃ、７０Ｍが配列されている。感光体６９は、まず、作像装置７０Ｋにて帯電装置７１Ｋにより一様に帯電されて図示しない露光手段としての書込装置により、ブラックの画像データで変調された光ビーム７２Ｋによって露光されることで静電潜像が形成され、この静電潜像が上記図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ構成の現像装置７３Ｋにより現像されてブラックのトナー像となる。
その後、感光体６９は除電器７４Ｋにより除電されて次の画像形成に備える。
【００５６】
次に、感光体６９は、作像装置７０Ｙにて帯電装置７１Ｙにより一様に帯電されて図示しない露光手段としての書込装置により、イエローの画像データで変調された光ビーム７２Ｙによって露光されることで静電潜像が形成され、この静電潜像が上記図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ構成の現像装置７３Ｙにより現像されて上記ブラックのトナー像と重なるイエローのトナー像となる。その後、感光体６９は除電器７４Ｙにより除電されて次の画像形成に備える。
【００５７】
次に、感光体６９は、作像装置７０Ｃにて帯電装置７１Ｃにより一様に帯電されて図示しない露光手段としての書込装置により、シアンの画像データで変調された光ビーム７２Ｃによって露光されることで静電潜像が形成され、この静電潜像が上記図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ構成の現像装置７３Ｃにより現像されて上記ブラックのトナー像及び上記イエローのトナー像と重なるシアンのトナー像となる。その後、感光体６９は除電器７４Ｃにより除電されて次の画像形成に備える。
【００５８】
次に、感光体６９は、作像装置７０Ｍにて帯電装置７１Ｍにより一様に帯電されて図示しない露光手段としての書込装置により、マゼンタの画像データで変調された光ビーム７２Ｍによって露光されることで静電潜像が形成され、この静電潜像が上記図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ構成の現像装置７３Ｍにより現像されて上記ブラックのトナー像、上記イエローのトナー像及び上記シアンのトナー像と重なるマゼンタのトナー像となることでフルカラー画像が形成される。
【００５９】
一方、図示しない給紙装置から記録紙等の記録媒体が給送され、この記録媒体は電源から転写バイアスが印加される転写手段としての転写ローラ７５により感光体６９上のフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が転写された記録媒体は、定着装置７６によりフルカラー画像が定着され、外部へ排出される。感光体６９は、フルカラー画像転写後にクリーニング手段としてのクリーナ７７により残留トナー等が除去される。
なお、現像装置７３Ｋ、７３Ｙ、７３Ｃ、７３Ｍは、図１６の２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置又は図１７の１成分現像器６４及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置を用いてもよい。
【００６０】
この実施形態では、同一の感光体６９上に４色分の書き込みを行うので、通常の４連タンデム方式と比較すると、原理的に位置ズレがほとんど発生せず、感光体上で色重ねができて位置ズレのない高画質のフルカラー画像を得ることができる。
また、上記実施形態の現像装置を用いることにより、感光体６９上に一度形成されたトナー像に対しては全く影響を与えることが無いので、スキャベンジや混色などの問題が一切無く、高画質な作像プロセスを長期に亘り安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に関する実験に用いた系を示す断面図である。
【図２】同系のフレア状態を示す断面図である。
【図３】同系の実験結果であるＶｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］とフレア活性度との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の交番電圧印加タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】チリトナーの発生状況を調べるための実験構成を示す模式図である。
【図６】チリランクとデューティの関係を示すグラフである。
【図７】数百回レベルの交番回数とトナー付着量との関係を示す特性図である。
【図８】交番回数と現像率との関係を見いだすための実験に用いた系を示す断面図である。
【図９】同系の実験結果である交番回数と現像率との関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるトナー担持体の代表例を示す斜視図である。
【図１１】トナー担持体の電極に印加されるパルス電圧の特性を示す波形図である。
【図１２】トナー担持体の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１３】トナー担持体の製造工程の他の一部を示す断面図である。
【図１４】トナー担持体を平面状に展開した状態を示す平面図である。
【図１５】第１の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図１６】第２の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図１７】第３の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図１８】第４の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
６、５９ 電圧供給手段としての交流電源
２１、２２、２３、４１、４２、４３ 電極
３１ トナー担持体
５６ 現像器としての２成分現像器
５８、６９ 潜像担持体としての感光体
６４ 現像器としての１成分現像器
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、７３Ｋ、７３Ｙ、７３Ｃ、７３Ｍ 現像装置
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３ プロセスカートリッジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置、該現像装置を一体に備えたプロセスカートリッジ、該現像装置又はプロセスカートリッジを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置には、２成分現像方式や１成分現像方式などがある。２成分現像方式は、高速現像に非常に適しており、現在の中速や高速の画像形成装置の主流方式である。
２成分現像方式では、高画質を狙うためには、潜像担持体上の静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。そのために、現在はキャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは３０μｍ程度のキャリアも使われ始めている。
【０００３】
１成分現像方式は、機構が小型軽量になることから、現在の低速の画像形成装置で主流となっている。１成分現像方式では、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、ブレードやローラなどのトナー規制部材を現像ローラ上のトナーに当接させ、そのときに現像ローラやトナー規制部材とトナーとの摩擦によってトナーは帯電される。
現像ローラ上に薄層に形成された帯電トナー層は、現像部に運ばれて潜像担持体上の静電潜像を現像する。ここでの現像方式には大きく分けて接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと潜像担持体とが接触するものであり、後者は現像ローラと潜像担持体とが非接触である。
上記２成分現像方式と１成分現像方式との欠点を補い合うべく、特許文献１に記載されているように、２成分現像方式と１成分現像方式とを混成したハイブリッド化方式も幾つか提案されている。
【０００４】
高解像度の微小均一ドットを現像する方法としては、例えば特許文献２に記載の方式がある。この方式は、上記ハイブリッド化方式に対して、現像部に高周波バイアスを印加したワイヤを設置することにより、現像部でのトナークラウド化を行い、高解像度のドット現像性を実現するものである。
特許文献３には、最も効率良く、且つ安定なトナークラウドを形成するために、回転ローラ上に電界カーテンを形成する方法が提案されている。
特許文献６には、進行波電界による電界カーテンで現像剤を搬送する現像装置が記載されている。
特許文献７には、現像ローラの周面上にほぼ１層のキャリアをほぼ均等に吸着する複数の磁極を有する現像装置が記載されている。
特許文献８には、非磁性トナーを担持する現像剤担持体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターンを設け、該電極に所定のバイアス電位を与えることで現像剤担持体表面近傍に電界勾配を発生せしめ、前記現像剤担持体上に前記非磁性トナーを付着搬送させる現像装置が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１００５７５号公報
【特許文献２】特開平３−１１３４７４号公報
【特許文献３】特開平３−２１９６７号公報
【特許文献４】特開２００２−３４１６５６号公報
【特許文献５】特開２００４−２８６８３７号公報
【特許文献６】特開２００３−１５４１９号公報
【特許文献７】特開平９−２６９６６１号公報
【特許文献８】特開２００３−８４５６０号公報
【特許文献９】特開２００４−１０１９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
２成分現像方式では、高画質化に対する要求が益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等もしくはそれよりも小さい必要があるために、孤立ドットの再現性という意味では更にキャリア粒子を小さくする必要がある。
しかしながら、キャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像ローラからのキャリア離脱が生じやすくなり、離脱したキャリア粒子が潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として潜像担持体に傷をつけてしまうなどいろいろな副作用が生じる。
【０００７】
キャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像ローラに内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められているが、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。
また、小型化の煽りを受けて、現像ローラは益々小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像ローラ設計が困難となっている。
そもそも２成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる２成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスであるために、どうしても穂の不均一性によって、孤立ドットの現像性にムラが生じやすい。
現像ローラと潜像担持体との間に交番電界を形成することで画質の向上は可能であるが、現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に消滅させることは困難である。
【０００８】
１成分現像方式では、トナー規制部材により薄層化された現像ローラ上のトナー層は、現像ローラ上に十分に圧接されてしまっているために、現像部での電場に対するトナー応答性が非常に悪い。よって、通常は高画質を得るために、現像ローラと潜像担持体との間に強力な交番電場を形成するのが主流であるが、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像することは困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像することは難しい。
また、１成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層形成時にトナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまうため、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。トナーの劣化に連れて、現像ローラへのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、１成分現像方式は一般には高速や高耐久の画像形成装置としては向かない。
ハイブリッド化方式では、現像装置そのものの大きさや部品点数は増えてしまうものの、幾つかの課題は克服される。しかしながら、現像部においてはやはり１成分現像方式と同様の問題があり、つまり高解像度の微小均一ドットを現像することには難が残る。
【０００９】
特許文献２記載の方式は、高安定且つ高画質な現像が実現できるものと考えられるが、現像装置の構成が複雑になることを避けられない。
特許文献３記載の方法は、小型且つ高画質の現像を得るには非常に優れていると言えるが、本発明者らが鋭意研究した結果、理想的な高画質を得るためには、形成する電界カーテンや現像などの条件を厳密に限定しなくてはならないことが発見された。
すなわち、適正な条件から外れた条件で作像を行ってしまうと、全く効果が得られないばかりか、返って粗悪な画質を提供してしまうことになる。
【００１０】
ところで、潜像担持体に第一のトナー像が形成され、その上に順次に第二のトナー像、第三のトナー像を形成していくような作像プロセスにおいては、先に潜像担持体上に形成されているトナー像を乱さないような現像方式でなくてはいけない。
非接触一成分現像方式や、特許文献２に記載のトナークラウド現像方式を用いることで、潜像担持体上に順次に各色トナーを形成していくことは可能であるが、いずれの方式も、潜像担持体と現像ローラとの間には交番電界が形成されてしまうために、潜像担持体上に先に形成されたトナー像からトナーの一部が引き剥がされて現像装置に入り込んでしまう。
これによって、潜像担持体上の画像が乱されてしまうばかりでなく、現像装置内のトナーが混色するという問題も生じてしまう。これらは高画質画像を得るには致命的であり、この問題を解決する方法としては潜像担持体と現像ローラとの間には交番電場を形成しない方法で、クラウド現像を実現する必要がある。
【００１１】
このようなクラウド現像を実現できる方法としては、先に挙げた特許文献３記載の方式などが有効と考えられるが、これに関しては先にも述べた通り、適当な条件の元で利用しないと全く効果が無い。
また、特許文献４記載の方式などのように、トナー担持体の機械的な駆動を無くし、３相以上の交互電場によってトナーを静電的に搬送し現像する方法も有効と考えられる。
しかしながら、この方法によれば、何かのきっかけで静電搬送できなくなったトナーを起点として、搬送基板上にトナーが堆積してしまい、結果として機能しなくなる問題を抱えている。
このような問題を解決すべく、例えば特許文献５記載の方式のように固定搬送基板とその表面を移動するトナー担持体の組合せのような構造も提案されているが、機構が非常に複雑になってしまう。
【００１２】
さらに、クラウド現像においては、十分な画像濃度を得られ、且つ、地汚れが生じないことが重要な課題であり、特許文献９には、進行波電界を形成して現像を行うものにおいて、搬送電圧の周波数等を調節することで、搬送量をコントロールする提案がされている。
この方法では、現像領域に存在するトナーの量を調整するのみで、従来の一成分、ニ成分現像と同じ考え方であり、クラウド状態を調整しようとするものではないため、クラウド特有の拘束力の弱いトナーのコントロールが難しい。
このため、地汚れが生じず、十分な画像濃度を得られる範囲は非常に狭く、クラウド状態によっては、その範囲がほとんど得られない状態となってしまう。
【００１３】
本発明は、クラウド現像におけるクラウド状態をコントロールすることによって、トナー飛散を低減し、良好なライン画像を得ることができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、潜像担持体に対向して配置されるトナー担持体と、該トナー担持体の表面に所定方向に並べて設けられ互いに絶縁された複数の電極と、前記複数の電極間の電界が時間的に切り替わるように前記電極にｎ相（ｎ≧２）の交番電圧を供給する電圧供給手段とを備え、前記電極間の電界により前記トナー担持体の表面に担持されたトナーをホッピングさせながらクラウドを形成し、前記潜像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて該潜像を現像する現像装置において、クラウド形成過程で、トナーのホッピングを休止させる期間が存在することを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の現像装置において、周期Ｔ１の交番電圧を所定回数（ｍ回）作用させる印加を、所定時間Ｔ２毎に行い、
Ｔ２＞Ｔ１×ｍ
であることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項２記載の現像装置において、前記潜像担持体と前記トナー担持体とが対向し潜像を現像可能な領域である現像ニップを、前記潜像担持体の表面の定点が通過する時間内に、
Ｔ２＞Ｔ１×ｍ
を満足することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明では、請求項２又は３記載の現像装置において、ｎ相の交番電圧は同じタイミングかつ異位相で交番することを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項２〜４のいずれか１つに記載の現像装置において、前記潜像担持体と前記トナー担持体とが対向し潜像を現像可能な領域である現像ニップにおける前記潜像担持体の移動方向の幅をｒ、前記潜像担持体の移動線速度をＶｐとするとき、
ｒ／Ｖｐ＝ｈ×１／ｎ×Ｔ２／ｍ （１＜ｈ＜４００）
を満たすことを特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の現像装置において、
１＜ｈ＜３００
であることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項２〜６のいずれか１つに記載の現像装置において、Ｔ２−Ｔ１×ｍは、ある電極から引き離されたトナーが他の電極に付着するまでの平均的なホッピング時間より長いことを特徴とする。
請求項８記載の発明では、請求項２〜７のいずれか１つに記載の現像装置において、
Ｔ１×ｍ／Ｔ２×１００＜５０
を満たすことを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明では、請求項８記載の現像装置において、
Ｔ１×ｍ／Ｔ２×１００＜４０
を満たすことを特徴とする。
請求項１０記載の発明では、請求項１〜９のいずれか１つに記載の現像装置において、前記電極間の電位差の絶対値をＶｍａｘ［Ｖ］とし、前記潜像担持体の移動方向における前記電極間のピッチをｐ[μｍ]とするとき、
Ｖｍａｘ／ｐ＞１
を満たすことを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の発明では、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の現像装置において、前記潜像担持体と前記トナー担持体との前記現像ニップにおける距離をｄ、前記電極間のピッチをｐとするとき、
ｄ＞ｐ
を満たすことを特徴とする。
請求項１２記載の発明では、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の現像装置において、前記トナー担持体へトナーを供給するための現像器を有し、該現像器には２成分現像剤が収容されていることを特徴とする。
請求項１３記載の発明では、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の現像装置において、前記トナー担持体へトナーを供給するための現像器を有し、該現像器には１成分現像剤が収容されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４記載の発明では、プロセスカートリッジにおいて、少なくとも前記潜像担持体と、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置とを一体に備え、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする。
請求項１５記載の発明では、画像形成装置において、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置を備えていることを特徴とする。
請求項１６記載の発明では、画像形成装置において、請求項１４記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする。
請求項１７記載の発明では、画像形成装置において、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置又は請求項１４記載のプロセスカートリッジを複数備え、前記潜像担持体上で複数回の色重ねを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、クラウド状態をコントロールできるので、トナーの過剰なホッピング動作による地汚れを防止できるとともに、十分な画像濃度を確保することができ、ライン画像のシャープ性も得ることができる。
また、潜像担持体上で良好な色重ねができるので、画像均一性に優れた高画質のフルカラー画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を、図１乃至図１８を参照して説明する。
まず、本発明の成立過程における実験について説明する。図１に示すように、ガラス基板１上にアルミニウムを蒸着することによって、ｐ[μｍ]のピッチで潜像担持体の移動方向に配列された複数の電極２１、２２、２３・・・からなる電極パターン２を形成し、その上に保護層３として厚み約３[μｍ]、体積抵抗率約１０１０[Ω・ｃｍ]の樹脂コートを施したものを形成してトナー担持体としての基板４を構成し、この基板４の上には、帯電させたトナー層５を形成する。
【００２３】
トナー層５は、基板４に対して図示しない２成分現像器によってベタ画像を薄層に現像することによって形成した。トナーはポリエステル系の粒径約６[μｍ]のものを使い、基板４上に薄層に形成された状態でのトナーの帯電量は約−２２[μＣ／ｇ]であった。
この状態のトナー層５に対して、図２に示すように、奇数番目の電極２１、２３・・・の集合体である奇数番目電極群と、偶数番目の電極２２・・・の集合体である偶数番目電極群との間に電圧供給手段としての交流電源６から奇数番目電極群に交流電圧を偶数番目電極群に前記交流電圧の逆位相を印加すると、トナー層５の各トナー粒子は奇数番目電極群２１、２３・・・と偶数番目電極群２２・・・を往復するような運動（ホッピング）を行う。
このトナーのホッピング運動による様子（状態）を以下、フレアと呼ぶ。換言すれば、フレアは、電界により基板４の表面からトナーが引き離されてクラウドが形成された状態である。
【００２４】
電極２１、２２、２３・・・のピッチｐがそれぞれ５０、１００、２００及び４００[μｍ]である４種類の基板４を用いて、交流電源６から電極２１、２２、２３・・・間に印加する交流電圧のプラス側ピーク値とマイナス側ピーク値との差分の絶対値であるＶｍａｘ［Ｖ］を何点かに振りながら（変えながら）、フレアの活性度を高速度カメラで観察したところ、図３に示すような結果を得た。
因みに、電極２１、２２、２３・・・の幅ｗ１と、電極２１、２２、２３・・・の隣同士の距離ｗ２は、電極２１、２２、２３・・・のピッチｐの１／２となるようにした。
【００２５】
ここで、フレアの活性度とは、基板４の表面に張り付いて動かないトナーの様子を観察することで約５段階の官能評価により求められたものである。図３から、Ｖｍａｘやｐの値に関わらず、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］によってフレアの活性度がほぼ一義的に得られることが確認できる。
そして、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞１の時にフレアが活性化し始めて、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞３ではフレアが完全に活性化していることが分かる。
【００２６】
しかしながら、フレア基板上のトナーが十分に活性な条件であっても、地汚れについては必ずしも良好な画像が得られない場合があることが判った。
その原因を調べるために、トナーのクラウド状態を高速度カメラで観察した。印加するＶｍａｘ、ｐは十分に活性化する条件で固定し、周波数を変化させて行った。周波数が低い場合、電極上のトナーは電圧の切り替わりにより飛翔し、近隣の電極上に付着する動きを繰り返し、トナーの飛翔する動きは比較的揃っていた。
より高い周波数にしていった場合、トナーは電圧の切り替わりにより飛翔するが、次の電圧の切り替わり時に、飛翔した一部のトナーは近隣電極に付着する前の状態であり、次の電圧の切り替わりに追従できなくなり、トナーの飛翔する動きが乱れてくることが観察された。
トナーの飛翔が乱れてくる条件と、地汚れが生じやすくなる条件とが一致することから、このトナー飛翔が乱れる条件において、電界に十分にコントロールされていないトナーが地汚れに寄与するものと考えられる。
【００２７】
しかしながら、印加電圧の切り替わり回数が多いほど画像濃度は得られやすく、単純に低周波としたのでは、十分な画像濃度が得られ難い。
このトナーの飛翔のコントロールと、画像濃度を両立させることが課題となった。
この課題を解決するため、本発明では、電圧の切り替わり回数が多いことによるトナーの飛翔（ホッピング）の乱れを一時的に沈静化させる間合いを設けることによって、地汚れ防止と画像濃度確保の両立を図ることとした。すなわち、トナーのホッピングが乱れるタイミングでホッピングを一時的に休止させ、ホッピングが乱れたトナーが電界コントロールから逸脱する機会を低減しようというものである。
具体的には、図４に示すような電圧を２相で印加した。図４では１相分の波形しか示していないが、実際には２相の波形が上下線対称となる。すなわち、２相の交番電圧が同じタイミングかつ異位相で交番する。
この電圧は、周期Ｔ１の交番電圧をｍ回交番させる印加を所定時間としての周期Ｔ２で繰り返すようにしたもので、Ｔ２毎に印加するものである。
Ｔ２毎に印加することで、トナーの飛翔の状態を落ち着かせ、コントロールされない状態となるのを防ぎ、Ｔ１周期の交番電圧をｍ回繰り返すことで、十分な画像濃度が得られる。
【００２８】
Ｔ２−Ｔ１×ｍは、トナーのホッピング休止期間であり、ある電極から引き離されたトナーが他の電極に付着するまでの平均的なホッピング時間よりも長く設定されている。
「トナーのホッピング」は、ある電極から引き離されたトナーがその電極と隣り合う電極、あるいは隣り合う電極の近傍に位置する他の電極に着地する挙動を指し、「平均的なホッピング時間」はこれらのトナーの挙動に要する平均的な時間である。
トナーのホッピング休止期間（Ｔ２−Ｔ１×ｍ）がこのように設定されていることにより、電界によりコントロールされない状態となることが抑制される。
このように、周期Ｔ１の交番電圧を所定回数（ｍ回）作用させる印加を、所定時間Ｔ２毎に行うことにより、クラウド状態をコントロールすることが可能となった。
【００２９】
ここで、周期Ｔ１、回数ｍ、周期Ｔ２と、クラウドコントロール性との関係を調べた。クラウドコントロール性の指標として、電極から飛翔したトナーのうち近隣の電極に再び付着せず浮遊し、飛散となってしまうトナー量を調べる。
飛散トナー量は、フレア電極（電極２１、２２、２３・・・）から十分離れた部分に配置した電極に付着するトナー量を測定することで行った。
実験構成を説明すると、図５に示すように、現像ローラ（基板４の概念をローラにしたもので、後述するトナー担持ローラに相当）１０に、チリトナー捕獲体としての金属板１１を対向させた。
現像ローラ１０の径は３０ｍｍで、金属板１１の面積は３０ｍｍ×３０ｍｍである。現像ローラ１０と金属板１１のギャップｇは５ｍｍで、程度を評価しやすいように近づけている。
バイアスは、現像ローラ１０に印加する交番電圧の中心値に対し、金属板１１には＋５０Ｖの電位差ができるようにしている。すなわち、程度を評価しやすいように、金属板１１にトナーが付着しやすい電位差条件としている。
具体的には、
・現像ローラ Ｖｐｐ４００、中心電圧 −５０Ｖ
・金属板 グラウンド
で、現像ローラを３０秒間線速１８０ｍｍ／ｓで回転させ、測定を行った。
電圧の切り替わりに追従できずに、フレア領域（電界コントロール領域）から外れたトナーは浮遊し、金属板１１近傍の電界の影響を受けるようになって金属板１１にチリトナーとして付着する。
【００３０】
結果を図６に示す。周期Ｔ１の電圧を印加している時間の全体に対する割合Ｔ１×ｍ／Ｔ２（デューティ）を横軸にとり、チリ量をプロットしたものである。
デューティが５０％以上となると、ほとんど連続した交番電圧を印加したのと同様となってしまうため、効果を得るには４０％以下、望ましくは３０％以下であることが良い。
【００３１】
フレア基板（基板４）上のトナーが十分に活性な条件であるにもかかわらず、ベタ画像とライン画像が均一に現像されない現象が発生したため、現像領域での現象に着目して、現像ニップと画像の均一性について検討を行った。
具体的には、感光体上ベタ画像が適正な付着量であるにもかかわらずライン画像の付着量が過多となり、転写定着を経てプリント画像とした場合、つぶれ、チリ等により画像劣化を引き起こすものである。
現像ニップは、基板４上を搬送されるトナーＴのホッピング高さと基板４と図示しない感光体ドラムとの空隙距離との関係で定義する。
つまりホッピング高さより空隙距離が小さい領域を現像ニップとする。ホッピング高さは、印加電圧、トナーＱ／ｍ、電極幅等により変化するので、実験によって、実際の現像ニップを求めている。現像ニップ幅計測方法は以下の通りである。
【００３２】
電極に連続したバイアスを印加した場合の現像特性について、電極、電極−感光体、トナー搬送量等の条件を実使用の条件とし、感光体とフレアローラ（基板４をローラ化したもの）を対向させて等速で回転する。フレアローラにはフレア電圧（電極２１、２２、２３・・・への印加電圧）を印加し、トナーがホッピングした状態にしておき、対向した感光体の電位を変化させる。
感光体上の電位はスタンバイ状態では非画像部電位とし、オン状態では画像部電位とする。オンする時間の間だけ、トナーはフレアローラから感光体に付着するため、オン時間を変化させることで、オン時間に対応した幅のトナー付着が感光体上に生じる。
この付着幅を計測し、各オン時間ｔでのプロットを結んだ線のｔ＝０での値をニップ幅と考える。
現像ニップ幅ｒ、感光体線速度Ｖｐ、と駆動電圧の周波数ｆ、相数ｎについて付着過多による不均一性が生じない良好な感光体上トナー付着を得るためには、ある関係が成り立つ必要があることを見いだした。
【００３３】
実験方法を説明する。装置は電極幅４０μｍ、電極間隔４０μｍの電極を用い、電極へ印加する電圧パルスの平均値を−３５０Ｖ、Ｖｐｐを４００Ｖとした。
電極はローラ表面に形成し、電極ローラは感光体と線速度が等速となるように回転させた。感光体上の非画像部電位を−５００Ｖ画像部電位が−１００Ｖのライン潜像を形成した。周波数を変化させ、感光体上のトナーを観察し、付着量を測定した。測定した付着量をラインの面積で割ることで、単位面積あたりの付着量を算出している。このときの現像ニップ幅は、前述の方法で測定した。周波数によりニップ幅が異なり、検討した周波数でのニップ幅計測値は、表１に示す通りである。
【００３４】
【表１】
【００３５】
それぞれの周波数で実験を行った。プロセス線速は１８０ｍｍ／ｓ、感光体とフレアローラは等速で回転している。プロセス線速３６０ｍｍ／ｓについても同様であった。周波数に対する付着状態を評価した結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】
この結果から、ライン潜像へのトナーの過剰付着は、現像領域を潜像が通過する間に、多くのホッピングが生じ、過剰な現像トナーが潜像に向かうためであり、現像領域通過時間内でのホッピング回数と関係があることが考察できる。
この考察を確かめるために、プロセス速度を２倍にして実験したところ、状態の改善が見られた。この関係は現像ニップ幅ｒ、感光体線速Ｖｐ、駆動周波数ｆ、相数ｎとすると式（１）のように表せ、ここで切り替わり回数にあたるｈを決めることで、ライン現像の状態を記述できると考えられる。
ｒ／Ｖｐ＝ｈ×１／ｎ×１／ｆ ・・・（１）
周波数を０．１ｋＨｚ〜５ｋＨｚまで変化させ、プロセス線速を１８０ｍｍ／ｓと３６０ｍｍ／ｓについて実験を行い、ラインの付着量を測定した。このとき、ベタの付着量はほぼ０．４ｍｇ／ｃｍ２であった。結果を式（１）のｈを横軸として示したものが、図７である。
【００３８】
図７をみると、ｈが小さい領域では、ライン付着量はあまり増加せず、ｈが大きくなると過剰に付着していることがわかる。
ライン付着量の許容状態となる範囲は、ｈ＜４００が適正となり、より望ましくはｈ＜３００程度が良いと判断できる。また、十分な画像濃度を得るためには、ｈ＞１が必要であった。
同様の現象が、本発明の周期Ｔ１の電圧をｍ回、周期Ｔ２で印加する場合に当てはまるかどうか、確認するための実験を行った。結果を表３に示す。
【００３９】
【表３】
【００４０】
この実験時のプロセス線速は１８０ｍｍ／ｓ、ニップ幅は、約８〜１０ｍｍであったので、繰り返し回数ｈの値はニップ幅を１０ｍｍとして計算した。それぞれの条件１〜５に対する、ｈの値を表４に示す。
【００４１】
【表４】
【００４２】
このｈの値を、図７に当てはめてみると、同様の結果となった。本発明における電圧印加の場合の切り替わり回数ｈの条件を示す式は（２）のようになる。
ｒ／Ｖｐ＝ｈ×１／ｎ×Ｔ２／ｍ ・・・（２）
さらに、潜像担持体とトナー担持体との距離ｄを変化させて実験を行ったところ、前記実験より近接させた距離において、様子の異なる画像ムラが見られた。
このムラは、電極のピッチと一致するもので、電極パターン上電界の強弱により付着トナー量が変化したと考えられる。この現象は、電極ピッチｐとｄとの関係において、ｄ＜ｐとなる条件で発生しており、ｄ＞ｐとすることが、電極によるピッチムラ防止には有効である。
この結果を確かめるために、図８に示す平板電極にて実験を行った。まず図１で説明したものと同様の構成の基板１に、２成分現像によってトナー層９を形成する。偶数番目の電極２２、２４・・・と奇数番目の電極２１、２３・・・とは、逆位相の電圧が印加されている。
【００４３】
対向する電極７は接地され、対向面には絶縁層８が形成されている。交番電圧の中心値を接地された電極７に対し、トナーが付着する側にオフセットすることで、接地された電極側にトナーが付着する。トナー極性がマイナスの場合、マイナス電圧をオフセットする。
両者を所定の空隙を介して対向させ、交番電圧を印加すると、トナー層の一部が電極７上に付着する。予め形成されたトナー付着量に対する交番電圧の印加により対向面に付着したトナーの質量の割合を現像率とする。印加する交番電圧の周期と、交番回数を変化させ実験を行った。
予め付着させる感光体上トナー付着量を０．４ｍｇ／ｃｍ２〜０．６ｍｇ／ｃｍ２程度とした。
結果を図９に示す。図９に示す結果は印加電圧周波数１ｋＨｚのものであるが、０．１ｋＨｚから３ｋＨｚまではぼ同様の結果が得られており、周波数が異なっていても、交番回数１０回で９０％以上の現像率が得られていることがわかる。
【００４４】
図１０は本実施形態におけるトナー担持体の代表例を示す。
トナー担持体（以下、「トナー担持ローラ」ともいう）３１は、回転ローラ形状に形成したもので、移動方向にｐ［μｍ］のピッチで配列されて空間周期的に配置された複数の電極４１、４２、４３・・・からなる電極パターンにおける奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群を束ねた電極軸４０Ａと、偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群を束ねた電極軸４０Ｂを回転軸として回転することができる。
それぞれの電極軸４０Ａ、４０Ｂには、図示しない電極ブラシ等によって交流電源からバイアス電位として交流電圧が印加される。印加される電圧を詳細に説明する。
図１１（ａ）に示すように、奇数番目電極群を束ねた電極軸４０Ａに矩形波の交流電圧を印加し、偶数番目電極群を束ねた電極軸４０Ｂに電極軸４０Ａに印加した電圧とは逆位相の矩形波の交流電圧を印加する。両者の平均電位は同じである。
また、図１１（ｂ）に示すように、一方に矩形波の交流電圧を印加し、他方に前記交流電圧の平均電位と同様な直流電圧を印加しても同様の効果が得られる。
【００４５】
トナー担持ローラ３１は、図１２（ａ）に示すように、絶縁体であるアクリル樹脂の円筒５１に軸穴５２を設け、図１２（ｃ）に示すステンレス製の電極軸４０Ａ、４０Ｂを、図１２（ｂ）に示すように、円筒５１の軸穴５２に圧入して電極軸４０Ａ、４０Ｂを奇数番目電極群４１、４３・・・、偶数番目電極群４２・・・にそれぞれ接続する。
次に、図１３（ａ）〜（ｅ）に示す各工程でパターン電極を形成する。図１３はトナー担持ローラ３１の表面を周方向に展開した図である。図１３（ａ）に示す工程では、図１２に示す工程よって得られたローラ５１の表面を外周旋削によって平滑に仕上げる。
図１３（ｂ）に示す工程では、溝のピッチが１００［μｍ］、溝幅が５０［μｍ］となるように溝５３の切削を行う。図１３（ｃ）に示す工程では、溝切削を行ったローラ５１に無電解ニッケル５４のメッキを施し、図１３（ｄ）に示す工程では、無電解ニッケル５４のメッキを施したトナー担持ローラ３１の外周を旋削して不要な導体膜を取り除く。
この時点で電極４１、４２、４３・・・が溝５３の部分に互いに絶縁して形成される。その後、ローラ５１にシリコーン系樹脂をコーティングすることでローラ５１の表面を平滑にし、同時に表面保護層（厚み約５［μｍ］、体積抵抗率約１０１０［Ω・ｃｍ］）５５を形成してトナー担持ローラ３１を製作した。
図１４は、トナー担持ローラ３１を平面状に展開した状態を示す。
【００４６】
トナー担持ローラ３１は、上記基板４と同様に、保護層５５上に薄いトナー層が形成され、電極軸４０Ａ、４０Ｂに図示しない交流電源から電極ブラシ等によってバイアス電位として交流電圧が印加されると、トナーは奇数番目電極群４１、４３・・・と偶数番目電極群４２・・・を往復するような運動（ホッピング又はフレアともいう）を行う。交流電源から電極４１、４２、４３・・・間に印加する交流電圧のプラス側ピーク値とマイナス側ピーク値との差分の絶対値をＶｍａｘ［Ｖ］とし、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞１の時にフレアが活性化し始めて、Ｖｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］＞３ではフレアが完全に活性化している。
また、トナー担持ローラ３１は、上記基板４と同様に、表層５５の体積抵抗率が１０９〜１０１２［Ω・ｃｍ］の範囲にあることが適正であり、表層５５がシリコーン系樹脂である。表層５５の材料は、上述のように、トナーとの摩擦でトナーに正規の電荷を与えられる材質であることが好ましく、例えばガラス系のものや、２成分現像剤のキャリアコートに使用されている材料を用いることが好ましい。
上述のように、電極ピッチｐは現像ギャップｄより小さく、すなわちｐ＜ｄに設定される。
【００４７】
図１５に本発明の第１の実施形態を示す。この実施形態は上記トナー担持ローラ３１を利用した現像装置を有する画像形成装置である。
トナー担持ローラ３１に対しては、通常の２成分現像器５６により２成分現像剤の穂が当接されている。具体的には、粒径５０［μｍ］の磁性キャリア粉と粒径約６［μｍ］のポリエステルトナーを重量比で７〜８［ｗｔ％］混合させた２成分現像剤を、２成分現像器５６の永久磁石を内包するマグネットスリーブ５７によってトナー担持ローラ３１まで搬送し、そこでトナーの一部がマグネットスリーブ５７とトナー担持ローラ３１との間に印加される直流バイアス電位によってトナー担持ローラ３１に転移する。
トナー担持ローラ３１に転移したトナーは、トナー担持ローラ３１上でフレアを形成しながら、トナー担持体３１が図示しない駆動部により回転駆動されることで潜像担持体５８との対向部に搬送され、トナー担持ローラ３１表面の平均電位と潜像担持体５８の電位との差によって潜像担持体５８上の静電潜像に付着することで該静電潜像を現像してトナー像を形成する。
なお、電極軸４０Ａ、４０Ｂ間には電圧供給手段としての交流電源５９から電極ブラシ等によってバイアス電位として交流電圧が印加され、奇数番目電極群４１、４３・・・と偶数番目電極群４２・・・との間に時間周期的な電位差が形成される。
【００４８】
現像に寄与しなかった不要なトナーは現像部から再びマグネットスリーブ５７に戻ってくる。フレアが形成されているので、トナー担持ローラ３１に対するトナーの付着力は非常に低く、トナー担持ローラ３１によって現像部から戻ってきたトナーは、マグネットスリーブ５７の回転に追随した２成分現像剤の穂によって容易に掻き取られたり均されたりする。
これを繰り返すことによって、トナー担持ローラ３１上には常にほぼ一定量のトナーフレアが形成されることになる。２成分現像器５６は、容器６０内の２成分現像剤６３を攪拌しながら搬送して循環させ、マグネットスリーブ５７がその２成分現像剤の一部をトナー担持ローラ３１まで搬送すると共に現像部から現像に寄与しなかった不要なトナーを戻す。
トナー担持体３１の近傍には、トナー担持体３１上のトナー量を検出するトナー量検出手段９０が設けられている。トナー量検出手段９０は光学的なセンサで構成され、トナー担持体３１の表面からの反射光量を測定し、トナー重量を検知する。
２成分現像器５６、トナー担持体３１、交流電源５９及びトナー量検出手段９０により現像装置Ｇ１が構成され、これらと潜像担持体５８とにより、図示しない画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジＰＣ１が構成されている。
【００４９】
潜像担持体５８としては、厚み１３［μｍ］の有機感光体を使用し、１２００ｄｐｉのレーザ書き込み系を利用して潜像を形成する場合について以下に説明する。感光体５８は、図示しない駆動部により回転駆動されて帯電装置により一様に帯電され、露光手段としてのレーザ書き込み系により露光されて静電潜像が形成される。
この場合、感光体５８の帯電電位は−５００から−３００Ｖとし、ベタ部での書き込み電位が−５０Ｖとなるような条件で静電潜像を形成する。
【００５０】
この静電潜像は、トナー担持体３１上でフレアを形成するトナーにより現像されてトナー像となる。この時、帯電量が約−２２［μＣ／ｇ］で粒径が６［μｍ］であるトナーを使って、地汚れが無く、ベタ部の埋まりも良く、且つ１２００ｄｐｉの１ドットが再現できるように条件を設定したところ、トナー担持体３１と感光体５８とのギャップは約５００［μｍ］、トナー担持体３１の奇数番目電極群と偶数番目電極群には、−４００［Ｖ］と０［Ｖ］のそれぞれをピークに持つ各瞬間瞬間における平均電位が−２００［Ｖ］の交流バイアスを、２［ｋＨｚ］の周波数で交流電源５９から印加することで実現した。奇数番目電極群と偶数番目電極群の交流バイアスは逆位相である。
このときの潜像担持体５８の線速度は２００ｍｍ／ｓ、ニップ幅は、前述の方法で測定したところ約２ｍｍであった。式（１）に代入すると、ｒ＝２、Ｖｐ＝２００、ｎ＝２、ｆ＝２ｋであるので、ｈ＝４０において成り立つことがわかり、十分な画像均一性が得られる条件である。
【００５１】
図示しないが、潜像担持体５８上のトナー像は給紙装置から給送されてきた記録紙等の記録媒体へ転写手段により転写され、その記録媒体は定着装置によりトナー像を定着されて外部へ排出される。
【００５２】
図１６に第２の実施形態を示す。この実施形態では、図１５に示した実施形態におけるマグネットスリーブ５７を省略して簡略化した構成となっており、トナー担持ローラ３１に対するトナー供給を２成分現像剤のカスケード現像現象によって行う。
現像器５６は単純なカスケードを利用してトナー担持ローラ３１に薄いトナー層を形成するため、トナー担持ローラ３１へのトナー転移率が図１５に示す実施形態に比べて低下するが、その分トナー担持ローラ３１の回転速度を高くすることにより、感光体５８への現像速度に対応することができる。
この実施形態のマグネットスリーブ５７を省略した２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置は、実質的に従来の２成分現像器と同サイズとなるため、小型で高画質の作像エンジンを構成することが可能である。
よって、本実施形態によれば、従来技術よりも高画質を実現でき、且つより小型にできる。
２成分現像器５６、トナー担持体３１、交流電源５９及びトナー量検出手段９０により現像装置Ｇ２が構成され、これらと潜像担持体５８とにより、図示しない画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジＰＣ２が構成されている。
【００５３】
図１７に第３の実施形態を示す。この実施形態では、図１５に示した実施形態における２成分現像器５６の代りに、トナーのみを有する１成分現像器６４が用いられ、この１成分現像器６４はトナー担持ローラ３１に対してトナーを転移させてトナー担持ローラ３１上に薄いトナー層を形成する。
この場合、１成分現像器６４は、容器６５内のトナー６６を循環パドル６７で攪拌して循環させながらトナー担持ローラ３１に給し、トナー担持ローラ３１上のトナーをトナー規制部材としてのメータリングブレード６８により一定厚に規制して薄いトナー層とする。
【００５４】
トナー担持ローラ３１へのトナー供給安定性という意味では、図１５に示す実施形態や図１６に示す実施形態に比べてやや劣る部分もあるが、それは条件を詰めれば解決できる問題であり、何よりも非常に小型軽量且つ高画質な現像装置を提供することができる。
よって、本実施形態によれば、従来技術よりも均一性に優れた高画質を実現でき、且つより小型にできる。
１成分現像器６４、トナー担持体３１、交流電源５９及びトナー量検出手段９０により現像装置Ｇ３が構成され、これらと潜像担持体５８とにより、図示しない画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジＰＣ３が構成されている。
【００５５】
図１８に第４の実施形態を示す。この実施形態は、図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ現像装置を利用して構成され、感光体上に各色のトナー像を重ねて形成する画像形成装置の例である。
この実施形態では、潜像担持体としてのベルト状の有機感光体６９は、図示しない２つのローラ間に掛け渡され、図示しない駆動部により回転駆動される。
感光体６９の左側には、複数色、例えばブラック、イエロー、シアン、マゼンタの画像をそれぞれ形成する複数の画像形成手段としての作像装置７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｃ、７０Ｍが配列されている。感光体６９は、まず、作像装置７０Ｋにて帯電装置７１Ｋにより一様に帯電されて図示しない露光手段としての書込装置により、ブラックの画像データで変調された光ビーム７２Ｋによって露光されることで静電潜像が形成され、この静電潜像が上記図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ構成の現像装置７３Ｋにより現像されてブラックのトナー像となる。
その後、感光体６９は除電器７４Ｋにより除電されて次の画像形成に備える。
【００５６】
次に、感光体６９は、作像装置７０Ｙにて帯電装置７１Ｙにより一様に帯電されて図示しない露光手段としての書込装置により、イエローの画像データで変調された光ビーム７２Ｙによって露光されることで静電潜像が形成され、この静電潜像が上記図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ構成の現像装置７３Ｙにより現像されて上記ブラックのトナー像と重なるイエローのトナー像となる。その後、感光体６９は除電器７４Ｙにより除電されて次の画像形成に備える。
【００５７】
次に、感光体６９は、作像装置７０Ｃにて帯電装置７１Ｃにより一様に帯電されて図示しない露光手段としての書込装置により、シアンの画像データで変調された光ビーム７２Ｃによって露光されることで静電潜像が形成され、この静電潜像が上記図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ構成の現像装置７３Ｃにより現像されて上記ブラックのトナー像及び上記イエローのトナー像と重なるシアンのトナー像となる。その後、感光体６９は除電器７４Ｃにより除電されて次の画像形成に備える。
【００５８】
次に、感光体６９は、作像装置７０Ｍにて帯電装置７１Ｍにより一様に帯電されて図示しない露光手段としての書込装置により、マゼンタの画像データで変調された光ビーム７２Ｍによって露光されることで静電潜像が形成され、この静電潜像が上記図１５に示す実施形態における２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置と同じ構成の現像装置７３Ｍにより現像されて上記ブラックのトナー像、上記イエローのトナー像及び上記シアンのトナー像と重なるマゼンタのトナー像となることでフルカラー画像が形成される。
【００５９】
一方、図示しない給紙装置から記録紙等の記録媒体が給送され、この記録媒体は電源から転写バイアスが印加される転写手段としての転写ローラ７５により感光体６９上のフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が転写された記録媒体は、定着装置７６によりフルカラー画像が定着され、外部へ排出される。感光体６９は、フルカラー画像転写後にクリーニング手段としてのクリーナ７７により残留トナー等が除去される。
なお、現像装置７３Ｋ、７３Ｙ、７３Ｃ、７３Ｍは、図１６の２成分現像器５６及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置又は図１７の１成分現像器６４及びトナー担持ローラ３１からなる現像装置を用いてもよい。
【００６０】
この実施形態では、同一の感光体６９上に４色分の書き込みを行うので、通常の４連タンデム方式と比較すると、原理的に位置ズレがほとんど発生せず、感光体上で色重ねができて位置ズレのない高画質のフルカラー画像を得ることができる。
また、上記実施形態の現像装置を用いることにより、感光体６９上に一度形成されたトナー像に対しては全く影響を与えることが無いので、スキャベンジや混色などの問題が一切無く、高画質な作像プロセスを長期に亘り安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に関する実験に用いた系を示す断面図である。
【図２】同系のフレア状態を示す断面図である。
【図３】同系の実験結果であるＶｍａｘ［Ｖ］／ｐ［μｍ］とフレア活性度との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の交番電圧印加タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】チリトナーの発生状況を調べるための実験構成を示す模式図である。
【図６】チリランクとデューティの関係を示すグラフである。
【図７】数百回レベルの交番回数とトナー付着量との関係を示す特性図である。
【図８】交番回数と現像率との関係を見いだすための実験に用いた系を示す断面図である。
【図９】同系の実験結果である交番回数と現像率との関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるトナー担持体の代表例を示す斜視図である。
【図１１】トナー担持体の電極に印加されるパルス電圧の特性を示す波形図である。
【図１２】トナー担持体の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１３】トナー担持体の製造工程の他の一部を示す断面図である。
【図１４】トナー担持体を平面状に展開した状態を示す平面図である。
【図１５】第１の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図１６】第２の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図１７】第３の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【図１８】第４の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
６、５９ 電圧供給手段としての交流電源
２１、２２、２３、４１、４２、４３ 電極
３１ トナー担持体
５６ 現像器としての２成分現像器
５８、６９ 潜像担持体としての感光体
６４ 現像器としての１成分現像器
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、７３Ｋ、７３Ｙ、７３Ｃ、７３Ｍ 現像装置
ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３ プロセスカートリッジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体に対向して配置されるトナー担持体と、該トナー担持体の表面に所定方向に並べて設けられ互いに絶縁された複数の電極と、前記複数の電極間の電界が時間的に切り替わるように前記電極にｎ相（ｎ≧２）の交番電圧を供給する電圧供給手段とを備え、前記電極間の電界により前記トナー担持体の表面に担持されたトナーをホッピングさせながらクラウドを形成し、前記潜像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて該潜像を現像する現像装置において、
クラウド形成過程で、トナーのホッピングを休止させる期間が存在することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
周期Ｔ１の交番電圧を所定回数（ｍ回）作用させる印加を、所定時間Ｔ２毎に行い、
Ｔ２＞Ｔ１×ｍ
であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
前記潜像担持体と前記トナー担持体とが対向し潜像を現像可能な領域である現像ニップを、前記潜像担持体の表面の定点が通過する時間内に、
Ｔ２＞Ｔ１×ｍ
を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の現像装置において、
ｎ相の交番電圧は同じタイミングかつ異位相で交番することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記潜像担持体と前記トナー担持体とが対向し潜像を現像可能な領域である現像ニップにおける前記潜像担持体の移動方向の幅をｒ、前記潜像担持体の移動線速度をＶｐとするとき、
ｒ／Ｖｐ＝ｈ×１／ｎ×Ｔ２／ｍ （１＜ｈ＜４００）
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５記載の現像装置において、
１＜ｈ＜３００
であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１つに記載の現像装置において、
Ｔ２−Ｔ１×ｍは、ある電極から引き離されたトナーが他の電極に付着するまでの平均的なホッピング時間より長いことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれか１つに記載の現像装置において、
Ｔ１×ｍ／Ｔ２×１００＜５０
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８記載の現像装置において、
Ｔ１×ｍ／Ｔ２×１００＜４０
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記電極間の電位差の絶対値をＶｍａｘ［Ｖ］とし、前記潜像担持体の移動方向における前記電極間のピッチをｐ[μｍ]とするとき、
Ｖｍａｘ／ｐ＞１
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記潜像担持体と前記トナー担持体との前記現像ニップにおける距離をｄ、前記電極間のピッチをｐとするとき、
ｄ＞ｐ
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記トナー担持体へトナーを供給するための現像器を有し、該現像器には２成分現像剤が収容されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記トナー担持体へトナーを供給するための現像器を有し、該現像器には１成分現像剤が収容されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
少なくとも前記潜像担持体と、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置とを一体に備え、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１４記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置又は請求項１４記載のプロセスカートリッジを複数備え、前記潜像担持体上で複数回の色重ねを行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
潜像担持体に対向して配置されるトナー担持体と、該トナー担持体の表面に所定方向に並べて設けられ互いに絶縁された複数の電極と、前記複数の電極間の電界が時間的に切り替わるように前記電極にｎ相（ｎ≧２）の交番電圧を供給する電圧供給手段とを備え、前記電極間の電界により前記トナー担持体の表面に担持されたトナーをホッピングさせながらクラウドを形成し、前記潜像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて該潜像を現像する現像装置において、
クラウド形成過程で、トナーのホッピングを休止させる期間が存在することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
周期Ｔ１の交番電圧を所定回数（ｍ回）作用させる印加を、所定時間Ｔ２毎に行い、
Ｔ２＞Ｔ１×ｍ
であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
前記潜像担持体と前記トナー担持体とが対向し潜像を現像可能な領域である現像ニップを、前記潜像担持体の表面の定点が通過する時間内に、
Ｔ２＞Ｔ１×ｍ
を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の現像装置において、
ｎ相の交番電圧は同じタイミングかつ異位相で交番することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記潜像担持体と前記トナー担持体とが対向し潜像を現像可能な領域である現像ニップにおける前記潜像担持体の移動方向の幅をｒ、前記潜像担持体の移動線速度をＶｐとするとき、
ｒ／Ｖｐ＝ｈ×１／ｎ×Ｔ２／ｍ （１＜ｈ＜４００）
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５記載の現像装置において、
１＜ｈ＜３００
であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１つに記載の現像装置において、
Ｔ２−Ｔ１×ｍは、ある電極から引き離されたトナーが他の電極に付着するまでの平均的なホッピング時間より長いことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれか１つに記載の現像装置において、
Ｔ１×ｍ／Ｔ２×１００＜５０
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８記載の現像装置において、
Ｔ１×ｍ／Ｔ２×１００＜４０
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記電極間の電位差の絶対値をＶｍａｘ［Ｖ］とし、前記潜像担持体の移動方向における前記電極間のピッチをｐ[μｍ]とするとき、
Ｖｍａｘ／ｐ＞１
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記潜像担持体と前記トナー担持体との前記現像ニップにおける距離をｄ、前記電極間のピッチをｐとするとき、
ｄ＞ｐ
を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記トナー担持体へトナーを供給するための現像器を有し、該現像器には２成分現像剤が収容されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の現像装置において、
前記トナー担持体へトナーを供給するための現像器を有し、該現像器には１成分現像剤が収容されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
少なくとも前記潜像担持体と、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置とを一体に備え、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１４記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１〜１３のいずれか１つに記載の現像装置又は請求項１４記載のプロセスカートリッジを複数備え、前記潜像担持体上で複数回の色重ねを行うことを特徴とする画像形成装置。
【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２００９−２０２１４（Ｐ２００９−２０２１４Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８１４３７（Ｐ２００７−１８１４３７）
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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