(57)【要約】【課題】  現像履歴の発生を抑制することができる現像装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像ローラ３には、高圧電源６６により、現像バイアスが印加される。補助電極６が、現像ローラ３の表面から所定の間隔ｄ２を空けた位置に配置され、高圧電源６９が、補助電極６に対して、現像バイアス電圧の交流成分と位相が反転した交流成分を印加する。【選択図】      図２
2011138074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に形成された静電潜像を１成分現像剤によって現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に、直流成分に交流成分を重畳した現像バイアス電圧を印加する現像電圧印加部と、
前記現像剤担持体の表面から所定の間隔を空けた位置に配置される補助電極と、
前記補助電極と前記現像剤担持体との間に、直流成分に前記現像バイアス電圧の前記交流成分と位相が反転した交流成分を重畳した補助バイアス電圧を印加する補助電圧印加部とを備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に形成された静電潜像を１成分現像剤によって現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に、直流成分のみからなる現像バイアス電圧を印加する現像電圧印加部と、
前記現像剤担持体の表面から所定の間隔を空けた位置に配置される補助電極と、
前記補助電極と前記現像剤担持体との間に、直流成分に交流成分を重畳した補助バイアス電圧を印加する補助電圧印加部とを備えることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記補助電圧印加部は、前記現像剤担持体に印加される直流成分と同じ直流成分を前記補助電極に印加することを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体は、軸線まわりに回転可能に構成され、
前記補助電極は、前記現像剤担持体の回転軸線に平行な軸線回りに回転可能に構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体へトナーが移動する方向に印加される前記現像バイアス電圧のピーク電圧をＶ１、前記静電潜像担持体の画像部の表面電位をＶＬ、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との距離をｄ１、前記現像剤担持体と前記補助電極との距離をｄ２、前記現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＢ、前記補助バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＭとしたとき、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／（２×ｄ２）      …（１）
【請求項６】
前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ１、前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ２、前記現像剤担持体に印加される前記現像バイアス電圧のデューティ比ＤをＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）、前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体へトナーが移動する方向に印加される前記現像バイアス電圧のピーク電圧をＶ１、前記静電潜像担持体の画像部の表面電位をＶＬ、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との距離をｄ１、前記現像剤担持体と前記補助電極との距離をｄ２、前記現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＢ、前記補助バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＭとしたとき、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（１−Ｄ）×（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／ｄ２  …（２）
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーによって現像する一成分現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、静電潜像担持体（たとえば、感光体）の表面を帯電させ、その帯電域を画像情報に応じて露光することで静電潜像を形成し、静電潜像を現像して可視化（現像）する現像方法が採用されている。
現像方法としては、磁性キャリアとトナーとを含む２成分現像剤を用いる２成分現像方式と、トナーのみを用いる１成分現像方式とがある。
【０００３】
１成分現像方式を採用した現像装置では、現像ローラ表面に一様に付着した状態で搬送されたトナーには、静電潜像担持体との対向位置において、静電潜像を可視化するために静電潜像担持体へと供給されるトナーと、現像ローラ表面に残るトナーとがある。
【０００４】
静電潜像担持体に供給されず現像ローラの表面に残ったトナーは、導電性スポンジからなる供給ローラと現像ローラとの接触部において、供給ローラにより現像ローラ表面から掻き取られ、供給ローラの周面に付着して搬送される。
【０００５】
現像ローラ表面のうち、静電潜像担持体への供給によりトナーがなくなった部分には、現像ローラの回転により、現像剤供給部を通過するときに新たなトナーが付着し、現像層規制部材によって新たなトナーの薄層が形成される。
【０００６】
トナーが残っている領域では、供給ローラによって完全にトナーが回収されにくいため、残ったトナーの薄層が再度現像層規制部材を通過することになり、同一のトナーの薄層が繰り返し現像層規制部材を通過することになる。長期間にわたり残ったままのトナーは、現像ローラに対する付着力が、他の領域のトナーよりも大きく、現像ローラ表面に薄層化されたトナーの飛翔性に差を生じる。
【０００７】
また、静電潜像担持体へ供給された領域でも、現像ローラ表面のトナー全部が移動することは少なく、現像ローラ表面に強く付着したトナーは残存することが多い。このようなトナーも繰り返し現像層規制部材を通過することになり、さらに現像ローラへの付着力が増し、部分的に飛翔性に差が生じる要因になる。
【０００８】
このような飛翔性の差が生じた結果、静電潜像担持体表面における現像濃度に差を生じ、この濃度差がゴーストと呼ばれる現像履歴に基づく欠陥となって現れる。
【０００９】
特許文献１記載の現像装置は、現像領域下流に導電性ロールを設け、導電性ロールに直流電圧を印加して、現像領域を通過した後の現像ローラに残ったトナーを回収することにより、ゴーストの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−６６６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１記載の現像装置では、現像ローラにはトナーを静電潜像担持体に現像するために直流電圧に重畳した交流電圧が印加されており、回収用の導電性ロールには直流電圧のみが印加されている。ここで、特許文献１に開示された実施例に記載されている数値を用いて考えてみる。
【００１２】
現像ローラから画像部の静電潜像担持体にトナーが飛翔する方向にかかる最大電界強度は｜Ｖｐｐ／２−Ｖｄｃ＋ＶＬ｜／ｄ１で計算することができ、６．５Ｖ／μｍになる。現像ローラから非画像部の静電潜像担持体にトナーが飛翔する方向にかかる最大電界強度は｜Ｖｐｐ／２−Ｖｄｃ＋Ｖ０｜／ｄ１で計算することができ、５．２５Ｖ／μｍになる。
【００１３】
現像ローラから導電性ロールにトナーが飛翔する方向にかかる最大電界強度は、｜Ｖｐｐ／２−Ｖｄｃ＋Ｖｒ｜／ｄ２で計算することができ、５Ｖ／μｍになる。
【００１４】
現像ローラから静電潜像担持体または導電性ローラに向かう方向にかかる力は、これら最大電界強度の大きさに比例する。
【００１５】
つまり、導電性ローラによって現像ローラからトナーを引き離す力は、現像領域で現像ローラからトナーを引き離す力に比べて弱いため、現像ローラ表面への付着量が大きくなって現像ローラから離れにくいトナーは、導電性ローラによっても引き離すことができないため、現像履歴の抑制効果が小さい。
【００１６】
また、導電性ロールに回収したトナーを除去するためのスクレーパも必要になり、導電性ローラ表面がスクレーパによって削れられることによる劣化も起こりやすい。
【００１７】
本発明の目的は、現像履歴の発生を抑制することができる現像装置およ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】
【００１８】
本発明は、静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に形成された静電潜像を１成分現像剤によって現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に、直流成分に交流成分を重畳した現像バイアス電圧を印加する現像電圧印加部と、
前記現像剤担持体の表面から所定の間隔を空けた位置に配置される補助電極と、
前記補助電極と前記現像剤担持体との間に、直流成分に前記現像バイアス電圧の前記交流成分と位相が反転した交流成分を重畳した補助バイアス電圧を印加する補助電圧印加部とを備えることを特徴とする現像装置である。
【００１９】
また本発明は、静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体に形成された静電潜像を１成分現像剤によって現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に、直流成分のみからなる現像バイアス電圧を印加する現像電圧印加部と、
前記現像剤担持体の表面から所定の間隔を空けた位置に配置される補助電極と、
前記補助電極と前記現像剤担持体との間に、直流成分に交流成分を重畳した補助バイアス電圧を印加する補助電圧印加部とを備えることを特徴とする現像装置である。
【００２０】
また本発明は、前記補助電圧印加部は、前記現像剤担持体に印加される直流成分と同じ直流成分を前記補助電極に印加することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記現像剤担持体は、軸線まわりに回転可能に構成され、
前記補助電極は、前記現像剤担持体の回転軸線に平行な軸線回りに回転可能に構成されることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体へトナーが移動する方向に印加される前記現像バイアス電圧のピーク電圧をＶ１、前記静電潜像担持体の画像部の表面電位をＶＬ、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との距離をｄ１、前記現像剤担持体と前記補助電極との距離をｄ２、前記現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＢ、前記補助バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＭとしたとき、下記式（１）を満たすことを特徴とする。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／（２×ｄ２）      …（１）
【００２３】
また本発明は、前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ１、前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ２、前記現像剤担持体に印加される前記現像バイアス電圧のデューティ比ＤをＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）、前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体へトナーが移動する方向に印加される前記現像バイアス電圧のピーク電圧をＶ１、前記静電潜像担持体の画像部の表面電位をＶＬ、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との距離をｄ１、前記現像剤担持体と前記補助電極との距離をｄ２、前記現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＢ、前記補助バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＭとしたとき、下記式（２）を満たすことを特徴とする。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（１−Ｄ）×（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／ｄ２  …（２）
また本発明は、上記の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、補助電圧印加部が、補助電極と前記現像剤担持体との間に、直流成分に前記現像バイアス電圧の前記交流成分と位相が反転した交流成分を重畳した補助バイアス電圧を印加する。
【００２５】
これにより、現像剤担持体の表面上の１成分現像剤に対して、前記現像剤担持体から前記補助電極へ向かう力が加わるので、現像剤担持体表面への１成分現像剤の付着力を低減して現像履歴の発生を抑制することができる。
【００２６】
また本発明によれば、補助電圧印加部が、前記補助電極と前記現像剤担持体との間に、直流成分に交流成分を重畳した補助バイアス電圧を印加する。
【００２７】
これにより、現像剤担持体の表面上の１成分現像剤に対して、前記現像剤担持体から前記補助電極へ向かう力が加わるので、現像剤担持体表面への１成分現像剤の付着力を低減して現像履歴の発生を抑制することができる。
【００２８】
また本発明によれば、前記補助電圧印加部は、前記現像剤担持体に印加される直流成分と同じ直流成分を前記補助電極に印加する。
【００２９】
２つの直流成分が異なる値であった場合、補助電極表面に１成分現像剤が蓄積してしまうか、現像剤担持体に１成分現像剤が戻ってしまうことになる。
【００３０】
補助電極表面に１成分現像剤が蓄積した場合、補助バイアス電圧が印加しにくくなったり、現像剤担持体と補助電極との間隙が１成分現像剤によって詰まってしまうなどの不具合が発生する。また、補助電極の表面に蓄積した１成分現像剤を除去するためのスクレーパが必要になりスクレーパによる補助電極の削れが起こり、補助電極の劣化にも繋がる。
【００３１】
現像剤担持体に１成分現像剤が戻ってしまうと、現像剤担持体表面への１成分現像剤の付着力を十分に低減することができない。
【００３２】
また本発明によれば、前記補助電極が、前記現像剤担持体の回転軸線に平行な軸線回りに回転可能に構成される。これにより、現像剤担持体と補助電極との間隙が１成分現像剤によって詰まることを防止することができる。
【００３３】
また本発明によれば、上記（１）式を満たすことにより、現像部において現像剤担持体から１成分現像剤を引き離そうとする力より、補助電極近接部で１成分現像剤を引き離そうとする力が強くなるため、現像履歴の発生をさらに抑制することができる。
【００３４】
また本発明によれば、上記（２）式を満たすことにより、現像部において現像剤担持体から１成分現像剤を引き離そうとする力より、補助電極近接部で１成分現像剤を引き離そうとする力が強くなるため、現像履歴の発生をさらに抑制することができる。
【００３５】
また本発明によれば、上記の現像装置によって現像を行うことで、現像履歴の発生が抑制された高画質な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】画像形成装置１００の構成を示す概略図である。
【図２】画像形成ステーション部５０が備える現像装置１の構成を示す概略図である。
【図３】第１実施形態の現像装置において印加される各種バイアス波形を示す図である。
【図４】第１実施形態において現像ローラ３に印加される現像バイアスの電圧波形と感光体５１の表面電位を示す図である。
【図５】第２実施形態の現像装置において印加される各種バイアス波形を示す図である。
【図６】第３実施形態において現像ローラ３に印加される現像バイアスの電圧波形と感光体５１の表面電位を示す図である。
【図７】第３実施形態の現像装置において印加される各種バイアス波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の参照符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３８】
まず、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の構成について説明する。図１は、画像形成装置１００の構成を示す概略図である。なお、図１は、画像形成装置１００の主な構成要素を中心に簡略化して記載した例である。
【００３９】
画像形成装置１００は、静電潜像担持体となる感光体５１を複数備え、本実施形態では、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、および黒色画像用の４つを備えるカラー画像を形成可能なタンデム方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１００は、ネットワークを介して接続されたＰＣ（Personal Computer）等の各種端末装置から送信される画像データや、スキャナ等の原稿読み取り装置によって読み取られた画像データに基づいて、被転写材（記録媒体）となる用紙Ｐに対して、カラー画像またはモノクロ画像を形成するプリンタ機能を有するものである。
【００４０】
画像形成装置１００は、図１に示すように、用紙Ｐにトナー画像を形成する機能を有する画像形成ステーション部５０（５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂ）、当該画像形成ステーション部５０で用紙Ｐに形成されたトナー像を定着させる機能を有する定着装置４０、用紙Ｐを載置する供給トレイ６０から画像形成ステーション部５０および定着装置４０へと用紙Ｐを搬送する機能を有する搬送部３０を備えている。
【００４１】
画像形成ステーション部５０は、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用および黒色画像用のそれぞれ４つの画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂから構成されている。
【００４２】
具体的には、供給トレイ６０と定着装置４０との間において、供給トレイ６０側から、イエロー画像形成ステーション５０Ｙ、マゼンタ画像形成ステーション５０Ｍ、シアン画像形成ステーション５０Ｃ、および黒色画像形成ステーション５０Ｂがこの順に配置されている。
【００４３】
これら各色の画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂは、それぞれ、トナーの種類以外は、実質的に同一の構成を有しており、各色に対応する画像データに基づいて、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒色のトナー画像を形成して、最終的に記録媒体となる用紙Ｐ上に転写するものである。
【００４４】
本実施形態の画像形成ステーション部５０では、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒色の４色の画像を形成する構成であるが、特にこれら４色に限定せず、例えばシアンおよびマゼンタと同一の色相で濃度がより低いライトシアン（ＬＣ）およびライトマゼンタ（Ｌｍ）を加えた６色のトナー画像を形成する構成であっても良い。
【００４５】
なお、図１における各画像形成ステーションの構成部品の符号については、イエロー画像用の画像形成ステーション５０Ｙを代表として記載し、他の各画像形成ステーション部５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの構成部品の参照符号は、省略している。
【００４６】
各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂは、それぞれ静電潜像が形成される潜像担持体となる感光体５１を備え、これらの感光体５１の周囲には、周方向に帯電装置５２、露光装置５３、現像装置１、転写ローラ５５、およびクリーニング装置５６がそれぞれ配置されている。
【００４７】
感光体５１は、ＯＰＣ（Organic Photoconductor；有機光導電体）等の感光性材料を表面に有する略円筒のドラム形状を呈し、露光装置５３の下方に配設され、駆動手段と制御手段によって、所定方向（図中矢印Ｆ方向）に回転駆動されるように制御されている。
【００４８】
帯電装置５２は、感光体５１の表面を所定の電位に均一に帯電するための帯電手段であって、感光体５１の上方でその外周面に近接して配置されている。本実施の形態では、接触型のローラ方式の帯電ローラが使用されているが、チャージャー型やブラシ方式、イオン放出帯電方式等の帯電装置を用いてもよい。
【００４９】
露光装置５３は、画像処理部から出力された画像データに基づいて、帯電装置５２にて帯電された感光体５１の表面に、レーザ光を照射して露光することにより、当該表面に画像データに応じた静電潜像を書き込む機能を有する。露光装置５３は、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂに応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、または黒色にそれぞれ対応する画像データが入力されることにより、対応する色に応じた静電潜像をそれぞれ形成する。露光装置５３としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）や、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（例えば、書込みヘッド）を使用することができる。
【００５０】
現像装置１は、現像剤を担持する現像剤担持体となる現像ローラ３を有している。現像ローラ３は、現像ローラ３と感光体５１とが近接し、トナーが感光体５１へと移動する現像領域へと現像剤を搬送するように構成される。この現像装置１は、本実施の形態では、現像剤としてトナーを使用する、いわゆる一成分現像装置であり、露光装置５３によって感光体５１表面に形成された静電潜像を現像してトナー像（可視像）を形成する。
【００５１】
現像装置１には、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの画像形成に応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、または黒色の現像剤が収容されている。これらの現像剤は、帯電された感光体５１の表面電位と同極性に帯電されたトナーを含んでいる。なお、感光体５１の表面電位の極性および使用するトナーの帯電極性は、正負を問わないが、本実施形態では負（マイナス）とした。
【００５２】
転写ローラ５５は、感光体５１上に形成されたトナー像を搬送ベルト３３にて搬送される用紙Ｐ表面に転写するものであり、トナーの帯電極性とは、逆極性（本実施形態では、正（プラス）極性）のバイアス電圧が印加される転写ローラを有している。
【００５３】
クリーニング装置５６は、用紙Ｐへのトナー画像転写後に、感光体５１の外周面上に残存しているトナーを除去および回収する。本実施形態では、感光体５１を挟んで現像装置１と略対向する位置で、かつ感光体５１の側方に配置されている。
【００５４】
搬送部３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２、および搬送ベルト３３を備え、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂにおいて、各色のトナー像が転写される用紙Ｐを搬送する。搬送部３０は、無端状の搬送ベルト３３が駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に張架された構成となっており、供給トレイ６０から給紙された用紙Ｐを各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂへと順に搬送する。
【００５５】
定着装置４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備え、これらが当接する定着ニップ部に用紙Ｐを搬送することで、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱圧着して用紙Ｐに定着させる。
【００５６】
このように構成された画像形成装置１００では、搬送部３０によって搬送される用紙Ｐは、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの感光体５１との対向位置を通過する際に、それら対向位置において、搬送ベルト３３を介して下方に配置された転写ローラ５５による転写電界の作用にて、各感光体５１上のトナー像が順次用紙Ｐ上に転写される。これによって、各色のトナー像が用紙Ｐ上に重なり合うように転写され、用紙Ｐ上に所望のフルカラートナー像が形成される。こうしてトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置４０によってトナー像の定着処理が行われた後に、排紙トレイに送出される。
【００５７】
次に、本発明の第１実施形態である現像装置１の構成について説明する。図２は、図１に示す画像形成ステーション部５０が備える現像装置１の構成を示す概略図である。
【００５８】
現像装置１は、上記のように現像ローラ３を備え、さらに供給ローラ４、トナー規制ブレード５、補助電極６を備える。
【００５９】
現像ローラ３は感光体５１との現像ギャップを保持するように設けられる。現像ギャップはギャップ保持部材（図示せず）によって１５０〜５００μｍの範囲内に規制される。供給ローラ４は現像装置内のトナーを汲み上げ、現像ローラ３との当接部において、汲み上げたトナーを現像ローラ３の表面に供給する。現像ローラ３は、たとえばφ１６ｍｍでアルミニウム製、中心軸シャフトφ７ｍｍ、肉厚１ｍｍ、表面粗さＲａは０．３μｍである。
【００６０】
供給ローラ４は、ＥＮＤＵＲまたはウレタンゴム製でアスカＣ硬度２〜１５度のスポンジ状、外径φ１６．６ｍｍ、シャフト径φ７で、厚み４．８ｍｍのスポンジ層で構成されており、現像ローラ３との当接ニップ部での食い込み量は０．５ｍｍである。感光体５１の回転方向に対して、現像ローラ３と供給ローラ４は回転方向が逆に設定されている。
【００６１】
トナー規制ブレード５は、現像ローラ３表面上のトナーと接触してトナー層の厚み規制するゴム層５ａと、ゴム層５ａを支持するプレート５ｂとで構成されており、現像ローラ３表面上のトナー層厚みを規制するものでプレート５ｂには、除電のための高圧電源６８が接続されている。トナー規制ブレード５のプレート５ｂは、リン青銅またはＳＵＳ製で厚さ０．１ｍｍで長さ３５ｍｍ、プレート５ｂの先端部に設けられるゴム層５ａは、厚さ１．０ｍｍ、長さ１０ｍｍのＪＩＳ-Ａ硬度２０〜７５のウレタンゴムで構成され、さらにゴム層５ａは導電性カーボンブラックまたはイオン導電剤の添加により、抵抗率が１０２〜１０６Ωｃｍに調整されている。トナー規制ブレード５による現像ローラ３表面への線圧は５〜５０ｇ/ｃｍの範囲内に調整される。図示していないが、現像装置内に収容されたトナーを撹拌し、供給ローラ４までトナーを搬送するトナー撹拌ローラがある。
【００６２】
補助電極６は、現像ローラ３、供給ローラ４のそれぞれの回転軸線と平行な回転軸線の軸線まわりに回転自在に支持され、その表層部分が伝導性を有する部材で構成される。
【００６３】
補助電極６は、現像ローラ３と感光体５１とが近接する現像領域よりも、現像ローラ３の回転方向下流域に配置される。補助電極６と現像ローラ３との最近接距離ｄ２は、現像領域における感光体５１と現像ローラ３との最近接距離ｄ１と同程度である。
【００６４】
補助電極６の材質としては、アルミニウムなどの金属が使用できる。補助電極６を回転自在に保持することで、トナーが劣化して流動性が低下したような場合であっても、補助電極６と現像ローラ３との間隙においてトナーが詰まることを防ぐ。
【００６５】
現像ローラ３、供給ローラ４、トナー規制ブレード５の金属プレート５ｂおよび補助電極６には、それぞれ高圧電源６６、６７、６８および６９に接続されている。
【００６６】
現像ローラ３には、高圧電源６６からＤＣ（直流）電圧に周波数が１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚのＡＣ（交流）電圧が重畳された現像バイアスが印加される。
【００６７】
また、現像ローラ３とトナー規制ブレード５には全く同じバイアスを印加することが多く、その場合は、高圧電源６６と高圧電源６８とは共通電源とすることができる。また、供給ローラ４には、現像ローラ３と同じバイアスを印加する場合と、直流電圧にのみ差を設けて供給ローラ４から現像ローラ３へとトナーが移行しやすくする場合とがある。全く同じバイアスを印加する場合は、高圧電源６６と６７とは共通電源とすることができる。直流電位差を設ける場合は、電位差を有する２つの直流電源に、１つの交流電源からの交流電圧がそれぞれ重畳されるようにする。
【００６８】
現像ローラ３に印加される現像バイアスは、現像ローラ３表面で帯電されたトナーに対して現像ローラ３から感光体５１に向かう方向の力を及ぼし得る現像側電位と、帯電されたトナーに対して感光体５１から現像ローラ３に向かう方向の力を及ぼし得る逆現像側電位とが交互に切り替わる交番電圧である。
【００６９】
補助電極６に印加する補助バイアスは、現像ローラ３に印加されるこのような現像バイアスの波形と同じ波形であって、位相が反転した交番電圧である。
【００７０】
本実施形態の現像装置１で現像剤として用いるトナーは、１成分現像方式用のトナーであり、平均体積粒径９μｍのポリエステルトナーで外添材であるシリカが３．０ｗｔ％、酸化チタンが０.７５ｗｔそれぞれ添加されている。
【００７１】
撹拌ローラによって供給ローラ４まで搬送されたトナーは、当接ニップ部で現像ローラ３と摺擦されて帯電され、現像ローラ３の表面に汲み上げられてトナー層が形成される。次にトナーは、トナー規制ブレード５のゴム層５ａにより摺擦され、トナー規制ブレード５からの押圧力で層厚みが規制されるとともに帯電される。トナー規制ブレード５を通過したトナーは、現像ローラ３に印加された現像バイアスと感光体５１表面の潜像電位に応じて現像が行われ静電潜像を可視化する。
【００７２】
図３は、第１実施形態の現像装置において印加される各種バイアス波形を示す図である。図３（ａ）は、現像バイアスの波形を示し、図３（ｂ）は、補助バイアスの波形を示し、図３（ｃ）は、補助電極６と現像ローラ３との間の電位差を示す。なお、図３では、いずれの波形図においても、下向きが正（プラス）である。
【００７３】
現像バイアスは、直流成分ＶｄｃＢに交流成分ＶａｃＢを重畳した電圧波形を有し、たとえば図３（ａ）に示すように、−４５０Ｖの直流成分（ＶｄｃＢ）に対して、ピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＢ）が２ｋＶで周波数５ｋＨｚ、デューティ比５０％の矩形波の交流成分（ＶａｃＢ）を重畳して現像ローラ３に印加している。直流成分（Ｖｄｃ）は、画像濃度を一定に保つために調整されるので、−４５０Ｖは標準的な値である。
【００７４】
補助バイアスは、現像バイアスと同様に、直流成分ＶｄｃＭに交流成分ＶａｃＭを重畳した電圧波形を有し、たとえば図３（ｂ）に示すように、−４５０Ｖの直流成分（ＶｄｃＭ）に、ピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＭ）が２ｋＶで周波数５ｋＨｚ、デューティ比５０％の矩形波の交流成分（ＶａｃＭ）を重畳して補助電極６に印加している。
【００７５】
補助バイアスを現像ローラ３に印加される現像バイアスの波形と比較すると、位相が反転した波形が印加されることになる。なお、現像ローラ３に印加される現像バイアスの直流成分（ＶｄｃＢ）は、画像濃度を一定に保つために調整されるので、補助電極６に印加される直流成分（ＶｄｃＭ）もＶｄｃＢと同じ電圧となるように調整される。
【００７６】
図４は、第１実施形態において現像ローラ３に印加される現像バイアスの電圧波形と感光体５１の表面電位を示す図である。
【００７７】
現像バイアスの極大電圧をＶ１およびＶ２とするとデューティ比が５０％であるので、Ｖ１＝−ＶｐｐＢ／２＋ＶｄｃＢ＝−１４５０Ｖであり、Ｖ２＝ＶｐｐＢ／２＋ＶｄｃＢ＝５５０Ｖである。感光体５１の画像部における表面電位をＶＬ、非画像部における表面電位をＶ０とすると、現像ローラ３の表面上にあるトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる現像側電位は、画像部では｜Ｖ１−ＶＬ｜となり、非画像部では｜Ｖ１−Ｖ０｜となる。
【００７８】
このために現像ローラから離れるトナーと現像ローラに残るトナーの割合が画像部と非画像部では異なることになり、現像ローラに現像履歴が残ってしまう。
【００７９】
具体的には、Ｖ０＝−６００Ｖ、ＶＬ＝−１００Ｖとすると、Ｖ１＝−１４５０Ｖであることから画像部では｜Ｖ１−ＶＬ｜＝１３５０Ｖ、非画像部では｜Ｖ１−Ｖ０｜＝８５０Ｖとなり、この差が現像ローラ３の表面における現像履歴が発生する原因となる。
【００８０】
補助電極６と現像ローラ３との間の電位差の波形は、図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）の電圧から図３（ａ）の電圧を引いた電圧波形になる。具体的には、交流成分は周波数５ｋＨｚ、デューティ比５０％、ピーク・ツー・ピーク電圧（Ｖｐｐ）が４ｋＶであり、直流成分は０（ゼロ）Ｖである。現像ローラ３から補助電極６に向かう方向に発生する電位差はＶｐｐ分となるので、この場合は２ｋＶである。
【００８１】
補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１と同じ場合、すなわちｄ１＝ｄ２の場合、現像ローラ３表面のうち、補助電極６に対向する領域のトナーに対しては、現像領域よりも強い電界の力によって、トナーが補助電極６側に引き寄せられる力が加わる。
【００８２】
したがって、現像領域において、現像ローラ３表面のトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる力である、現像側電位による力よりも、補助電極６に対向する領域では大きい力が加わるので、補助電極６の近傍で現像ローラ３に残ったままのトナーが飛翔し、現像ローラ３の表面からトナーを引き離すことにより現像履歴の発生を抑えることができる。
【００８３】
また、補助電極６近傍で現像ローラ３に残ったトナーをクラウド状態にすることにより、再度現像ローラ３に付着したトナーであっても、現像ローラ３との付着力が弱まり、供給ローラ４で除去され易くなる。
【００８４】
したがって、現像領域に残ったトナーを減少させる効果と、トナーの現像ローラ３に対する付着力を低減させる効果との両方の効果によって、現像履歴の発生を抑制することができる。
【００８５】
また、このような補助電極６の構成を採用することにより、スクレーパなどによる現像ローラ３表面のトナーのかきとりとは異なり、現像ローラ３に対する機械的なストレスが発生しない。
【００８６】
補助電極６による現像ローラ３表面からのトナーの引き離しを考えると、現像ローラ３から補助電極６側に向かってトナーが移動するように直流電圧差を設けたほうが有利であるが、上記のように、現像ローラ３と補助電極６とにそれぞれ印加される直流電圧を同じにしているのは、補助電極６による現像ローラ３からのトナーの引き離し効果よりも、現像ローラ３に対するトナーの付着力の低減効果を重視しているからである。
【００８７】
補助電極６にトナーが付着する方向に直流電圧成分が印加されると、補助電極６の表面にトナーが蓄積され、補助バイアスが印加されにくくなったり、現像ローラ３と補助電極６との間でトナーが凝集して詰まってしまうなどの問題が発生する。また、補助電極６に蓄積したトナーを除去するためのスクレーパが必要になりスクレーパによる補助電極６表面の削れが起こり、補助電極６の劣化にも繋がる。
【００８８】
また、直流成分が逆方向、すなわち現像ローラ３にトナーが付着する方向に直流電圧成分が印加されると、現像ローラ３表面にトナーが戻りやすく、現像履歴の抑制効果が弱くなる。このため、トナーが現像ローラ３にも補助電極６にも戻りにくいように現像ローラ３に印加する直流成分と補助電極６に印加する直流成分とを同じ電圧にして電位差を０にしている。
【００８９】
上記では補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１と同じ場合について説明したが、異なる場合を次に説明する。
【００９０】
補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１と異なる構成であっても、補助電極６の近傍で現像ローラ３上のトナーに働く電界が、現像領域で現像ローラ３上のトナーに働く電界よりも大きければ現像履歴を抑制できる。電界は電圧を距離で割ることで計算できるので、現像履歴を解消する効果が大きい条件は、以下の式（Ａ）を満たすことである。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜Ｖｐｐ／ｄ２                              …（Ａ）
【００９１】
次に本発明の第２実施形態の現像装置について説明する。第１実施形態では補助電極６に印加するピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＢ）を現像ローラに印加するピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＭ）と同じとしたが、本実施形態では、補助電極に印加するピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＢ）と現像ローラに印加するピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＭ）とを異ならせている。
【００９２】
第２実施形態において、現像ローラ３に印加される現像バイアスおよび補助電極６の構成は第１実施形態と同じである。
【００９３】
図５は、第２実施形態の現像装置において印加される各種バイアス波形を示す図である。図５（ａ）は、現像バイアスの波形を示し、図５（ｂ）は、補助バイアスの波形を示し、図５（ｃ）は、補助電極６と現像ローラ３との間の電位差を示す。なお、図５では、いずれの波形図においても、下向きが正（プラス）である。
【００９４】
現像バイアスは、直流成分ＶｄｃＢに交流成分ＶａｃＢを重畳した電圧波形を有し、たとえば図５（ａ）に示すように、−４５０Ｖの直流成分（ＶｄｃＢ）に対して、ピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＢ）が２ｋＶで周波数５ｋＨｚ、デューティ比５０％の矩形波の交流成分（ＶａｃＢ）を重畳して現像ローラ３に印加している。また、補助バイアスは、現像バイアスと同様に、直流成分ＶｄｃＭに交流成分ＶａｃＭを重畳した電圧波形を有し、たとえば図５（ｂ）に示すように、ピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＭ）が１ｋＶで周波数５ｋＨｚ、デューティ比５０％の矩形波の交流成分（ＶａｃＢ）を重畳して補助電極６に印加している。補助バイアスを現像ローラ３に印加される現像バイアスの波形と比較すると、位相が反転するとともに、ＶｐｐＭがＶｐｐＢよりも小さい波形が印加されることになる。
【００９５】
補助電極６と現像ローラ３との間の電位差は、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の補助バイアスから図５（ａ）の現像バイアスを引いた電圧波形になる。具体的には、交流成分は周波数５ｋＨｚ、デューティ比５０％、ピーク・ツー・ピーク電圧（Ｖｐｐ）がＶｐｐＢとＶｐｐＭを加えた３ｋＶであり、直流成分はゼロである。したがって、現像ローラ３から補助電極６に向かう方向の電位差は（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／２となるので、この場合は１５００Ｖである。感光体５１の表面電位が第１実施形態と同じであるとすると、｜Ｖ１−ＶＬ｜＝１３５０Ｖであり、現像ローラ３から補助電極６に向かう方向の電位差がこれを上回る。
【００９６】
補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１と同じ場合、すなわちｄ１＝ｄ２の場合、現像ローラ３表面のうち、補助電極６に対向する領域のトナーに対しては、現像領域よりも強い電界の力によって、トナーが補助電極６側に引き寄せられる力が加わる。
【００９７】
したがって、現像領域において、現像ローラ３表面のトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる力である、現像側電位による力よりも、補助電極６に対向する領域では大きい力が加わるので、補助電極６の近傍で現像ローラ３に残ったままのトナーが飛翔し、現像ローラ３の表面からトナーを引き離すことにより現像履歴の発生を抑えることができる。
【００９８】
ここで、補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３の距離ｄ１と異なる構成であっても、補助電極６の近傍で現像ローラ３上のトナーに働く電界が、現像領域で現像ローラ３上のトナーに働く電界よりも大きければ、現像履歴を抑制できる。電界は電圧を距離で割ることで計算できるので、現像履歴を抑制する効果が大きい条件は、以下の式（Ｂ）を満たすことである。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／（２×ｄ２）      …（Ｂ）
【００９９】
次に本発明の第３実施形態の現像装置について説明する。第１実施形態、第２実施形態では、現像ローラ３に印加する現像バイアスが、デューティ比５０％の矩形波であったが、第３実施形態では、現像ローラ３に印加する現像バイアスとして、デューティ比を５０％ではない構成とする。
【０１００】
デューティ比は、現像ローラ３から感光体５１にトナーを移動させる方向の電圧（現像側電圧）が印加される時間をＴ１とし、逆方向の電圧（逆現像側電圧）が印加される時間をＴ２とした場合に、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２)×１００（％）で定義される。なお、以下の記載でデューティ比を「Ｄｕｔｙ」と表わす場合は、Ｄｕｔｙ＝Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２)である。
【０１０１】
デューティ比が５０％より小さい場合について説明する。
現像バイアスのデューティ比を小さくすることで、ドット再現性を向上させ、トナーかぶりを低減することができる。
【０１０２】
静電潜像の非画像部に関して、逆現像側電圧を、現像側電圧よりも小さくすることによって、ドット再現性を向上させることができる。トナーかぶりについては、逆現像側電圧の印加時間Ｔ２を長くすることによって、増加を抑えることができる。
【０１０３】
図６は、第３実施形態において現像ローラ３に印加される現像バイアスの電圧波形と感光体５１の表面電位を示す図である。交流成分は周波数が５ｋＨｚ、デューティ比が４０％、ピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＢ）が１ｋＶであり、直流成分（ＶｄｃＢ）は−４５０Ｖである。デューティ比が５０％でない場合、Ｖ１＝−（１−Ｄｕｔｙ）×ＶｐｐＢ＋ＶｄｃＢ＝−１０５０Ｖ、Ｖ２＝Ｄｕｔｙ×ＶｐｐＢ＋ＶｄｃＢ＝−５０Ｖである。
【０１０４】
ここで、感光体５１の表面電位をそれぞれＶ０＝−６００Ｖ、ＶＬ＝−１００Ｖとすると、画像部では｜Ｖ１−ＶＬ｜＝９５０Ｖ、非画像部では｜Ｖ１−Ｖ０｜＝４５０Ｖとなり、この差が現像ローラ３の表面における現像履歴が発生する原因となる。
【０１０５】
図７は、第３実施形態の現像装置において印加される各種バイアス波形を示す図である。図７（ａ）は、現像バイアスの波形を示し、図７（ｂ）は、補助バイアスの波形を示し、図７（ｃ）は、補助電極６と現像ローラ３との間の電位差を示す。なお、図７では、いずれの波形図においても、下向きが正（プラス）である。
【０１０６】
補助バイアスは、Ｄｕｔｙ＝０．４、ＶｐｐＭ＝８００Ｖ、ＶｄｃＭ＝−４５０Ｖであり、現像ローラから補助電極に向かう方向に発生する電位差は、（１−Ｄｕｔｙ）×（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）となるので、本実施形態の場合は１０８０Ｖである。
【０１０７】
この電位差により、現像領域において、現像ローラ３表面のトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる力よりも、補助電極６に対向する領域では大きい力が加わるので、補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１と同じ構成では、現像履歴の発生を抑えることができる。
【０１０８】
さらに、補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１と異なる構成であっても、補助電極６の近傍で現像ローラ３上のトナーに働く電界が、現像領域で現像ローラ３上のトナーに働く電界よりも大きければ現像履歴を抑制できる。電界は電圧を距離で割ることで計算できるので、現像履歴を抑制する効果が大きい条件は、以下の式（Ｃ）を満たすことである。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（１−Ｄｕｔｙ）×（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／ｄ２…（Ｃ）
【０１０９】
次に本発明の第４実施形態の現像装置について説明する。第１〜３実施形態では、現像ローラ３に印加する現像バイアスが交流電圧である、いわゆるＡＣバイアス現像方式である。第４実施形態では、現像ローラ３に印加する現像バイアスが直流電圧の場合、いわゆるＤＣジャンピング現像方式の場合を説明する。この場合の装置構成は、現像バイアスを印加する高圧電源６６が直流電圧のみを印加する構成であること以外第１〜３実施形態と同様である。ＤＣジャンピング現像方式は、交流電圧を用いる場合と比べてトナーが感光体５１へと飛翔しにくいので、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１を小さくする必要がある。ＤＣジャンピング現像方式を用いる本実施形態における距離ｄ１の範囲は、たとえば１５０μｍ以上２５０μｍ以下が好ましい。また、補助電極６に印加する交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧は、たとえば２ｋＶである。
【０１１０】
現像ローラ３から補助電極６に向かう方向にかかる電位差は、ＶｐｐＭ／２となるので、本実施形態の場合は、１ｋＶである。直流の現像バイアスがたとえば３５０Ｖであるとすると、現像領域で現像ローラ３上のトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる力よりも、補助電極６に対向する領域では大きい力が加わるので、補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１と同じ構成では、現像履歴の発生を抑えることができる。
【０１１１】
さらに、補助電極６と現像ローラ３との距離ｄ２が、感光体５１と現像ローラ３との距離ｄ１と異なる構成であっても、補助電極６近傍で現像ローラ３上のトナーに働く電界が、現像領域で現像ローラ３上のトナーに働く電界よりも大きければ現像履歴を抑制できる。
【０１１２】
ここで、ｄ１＝２００μｍ、ｄ２＝４００μｍであるとすると、電界は電圧を距離で割ることで計算できるので、３５０Ｖ／２００μｍ＜１ｋＶ／４００μｍとなり、現像履歴を抑制できる。
【０１１３】
現像履歴を抑制する効果が大きい条件は、上記の式（Ｂ）においてＶｐｐＢ＝０Ｖとした条件、つまり以下の式（Ｄ）を満たすことである。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜ＶｐｐＭ／（２×ｄ２）                    …（Ｄ）
【符号の説明】
【０１１４】
１  現像装置
３  現像ローラ
４  供給ローラ
５  トナー規制ブレード
６  補助電極
６６，６９  高圧電源
【図１】
2011138074.tif 000003
【図２】
2011138074.tif 000004
【図３】
2011138074.tif 000005
【図４】
2011138074.tif 000006
【図５】
2011138074.tif 000007
【図６】
2011138074.tif 000008
【図７】
2011138074.tif 000009