(57)【要約】【課題】周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できる二成分方式の現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】現像スリーブ電源が現像スリーブに印加する現像バイアスが、周波数（１／Ｔ）が２．０［ｋＨｚ］以下の交流成分を含むＡＣ現像バイアスを印加し、このＡＣ現像バイアスの交流成分についてのプラス極性の成分のデューティ比（Ｔ１／Ｔ×１００）が４［％］以上、２０［％］以下である。【選択図】図１
2015152628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を表面上に担持して表面が無端移動し、潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面の潜像に現像剤中のトナーを供給して現像する現像剤担持体を備え、
該現像剤担持体は、複数の磁極を有する磁界発生手段と、該磁界発生手段を内包する円筒形状で、該磁界発生手段の磁力によって円筒形状の外周面に現像剤を担持し、装置本体に対して回転することによって表面移動する現像スリーブと、を有し、
該現像スリーブに対して現像電圧を印加する現像スリーブ電圧印加手段を備える現像装置において、
上記現像スリーブ電圧印加手段は、周波数が２．０［ｋＨｚ］以下の交流成分を含む現像電圧を印加し、
該現像電圧の交流成分についてのトナーの正規帯電極性とは逆極性の成分のデューティ比が４［％］以上、２０［％］以下である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、
上記現像電圧のトナーの正規帯電極性側の最大値と最小値との差が、１５００［Ｖ］以下であ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、
上記現像スリーブの外周面に、円筒形状を形成するスリーブ素管の材料よりもトナーとの摩擦係数が小さい低摩擦表面層を設けることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３の現像装置において、
上記低摩擦表面層は、テトラヘデラルアモルファスカーボンで構成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の何れかに記載の現像装置において、
上記現像スリーブは、上記現像領域で上記潜像担持体と同じ方向に表面移動し、
該現像スリーブの表面移動速度を「Ｖｓ」とし、上記潜像担持体の表面移動速度を「Ｖｇ」としたときに、「１．３≦Ｖｓ／Ｖｇ≦１．８」の関係が成り立つことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
少なくとも潜像担持体と、
該潜像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像手段として、請求項１乃至５の何れかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像形成装置において、
ブラックのトナーを使用するブラック用現像装置と、ブラック以外のトナーを使用する非ブラック用現像装置との複数の現像装置を備え、
該非ブラック用現像装置として請求項１乃至５の何れかに記載の現像装置を用い、
該ブラック用現像装置としては請求項１乃至５に記載の現像装置とは異なる構成の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置における少なくとも該潜像担持体と該現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、
上記現像手段として、請求項１乃至５の何れかに記載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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像装置並びにこれを用い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、潜像剤担持体上に形成した潜像を現像装置で顕像化する現像装置が知られている。例えば、潜像剤担持体に形成された潜像を顕像化するために、現像剤としてトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた二成分方式の現像装置がある。二成分方式の現像装置では、現像剤担持体を構成する現像スリーブの表面の一部と感光体の表面の一部とが対向して現像領域を形成する。そして、現像スリーブ内に配置された磁界発生手段の磁界によって現像スリーブ上に形成した磁気ブラシを現像領域で潜像担持体に接触または近接させて潜像担持体の表面の潜像にトナーを付着させて可視像化している。
この種の現像装置では、現像電圧が印加された現像スリーブの表面電位と、潜像担持体の表面電位との電位差によって現像スリーブから潜像担持体にトナーが移動する。現像スリーブに現像電圧を印加する構成としては、直流成分のみの電圧を印加する構成（以下、「ＤＣバイアス現像」と呼ぶ）と、交流成分を含む電圧を印加する構成（以下、「ＡＣバイアス現像」と呼ぶ）（特許文献１等）とが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、ＤＣバイアス現像では、作像した画像に現像スリーブの円周の長さに対応した周期的な濃度変動が生じることが分かった。これは、製造誤差等により現像スリーブが偏芯していることで、現像スリーブを回転させると、潜像担持体と現像スリーブとの隙間（以下、「現像ギャップ」と呼ぶ）が現像スリーブの回転周期に応じて変動するためと考えられる。
一方、ＡＣバイアス現像では、ＤＣバイアス現像に比べて上記周期的な濃度変動が改善されることを確認した。しかし、従来のＡＣバイアス現像では、交流成分の周波数によって、ＤＣバイアス現像に比べて周辺白抜けが悪化したり、ＤＣバイアス現像に比べて粒状度が悪化したりすることが分かった。具体的には、周波数が高いほど周辺白抜けが悪化する傾向があり、周波数が低いほど粒状度が悪化する傾向があった。
ここで、「周辺白抜け」は、高濃度部と低濃度部との境界付近の画像が抜けて白くなる不具合である。また、「粒状度」は画像のざらつきを評価する値であって、値が小さい程、画質が良いことになる。
【０００４】
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、周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できる二成分方式の現像装置、並びにこの現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を表面上に担持して表面が無端移動し、潜像担持体と対向する現像領域で該潜像担持体の表面の潜像に現像剤中のトナーを供給して現像する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体は、複数の磁極を有する磁界発生手段と、該磁界発生手段を内包する円筒形状で、該磁界発生手段の磁力によって円筒形状の外周面に現像剤を担持し、装置本体に対して回転することによって表面移動する現像スリーブと、を有し、該現像スリーブに対して現像電圧を印加する現像スリーブ電圧印加手段を備える現像装置において、上記現像スリーブ電圧印加手段は、周波数が２．０［ｋＨｚ］以下の交流成分を含む現像電圧を印加し、該現像電圧の交流成分についてのトナーの正規帯電極性とは逆極性の成分のデューティ比が４［％］以上、２０［％］以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る現像装置の現像スリーブに印加される現像バイアスの波形の説明図。
【図４】本実施形態に係る現像装置の説明図、（ａ）は、現像装置の断面説明図、（ｂ）は、現像装置が備える現像ローラの断面説明図。
【図２】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図３】作像部の概略構成図。
【図５】現像カバーを取り外した状態の現像装置の斜視説明図。
【図６】現像装置の説明図、（ａ）は、現像カバーを取り外した状態の上面図、（ｂ）は、現像装置の側面図、（ｃ）は、現像装置の側方断面図。
【図７】現像装置内における現像剤の長手方向の動きと、現像剤の堆積の状態とを示す概略図。
【図８】従来のＡＣバイアス現像の現像バイアスＶｂの波形の一例を示す説明図。
【図９】実験例１の結果を示すグラフ。
【図１０】実験例２の結果を示すグラフ。
【図１１】実験例３の結果を示すグラフ。
【図１２】現像ギャップの変動に対するトナーの付着量の変動を比較したグラフ。
【図１３】現像ギャップの値を振ったときの、現像ニップの位置よるトナー付着量の変化を示すグラフ。
【図１４】ピークトゥピーク値の値をふった場合と、の現像ギャップに対するトナー付着量の関係を示すグラフ。
【図１５】ＤＣバイアス現像及びＲＰ現像の現像ギャップに対するトナーの付着量の関係を示すグラフ。
【図１６】プラス側デューティ比の値を変化させたときの粒状度と濃度ムラとの値を確認した実験結果を示すグラフ。
【図１７】印刷画像のドット面積標準偏差とトナー帯電量との関係を示すグラフ。
【図１８】印刷画像のドット面積標準偏差とボソツキランクとの関係を示すグラフ。
【図１９】シアン用現像装置でＡＣ現像バイアスのプラス側デューティ比を変化させたときの濃度ムラランクと、ボソツキランクとを評価した結果を示すグラフ。
【図２０】ブラック用現像装置でＡＣ現像バイアスのプラス側デューティ比を変化させたときの濃度ムラランクと、ボソツキランクとを評価した結果を示すグラフ。
【図２１】現像装置が備える現像ローラの断面説明図。
【図２２】低摩擦膜の膜厚のムラに起因する濃度ムラが生じる推定メカニズムを説明する現像領域近傍の模式図、（ａ）は膜厚が薄い場合の説明図、（ｂ）膜厚が厚い場合の説明図。
【図２３】ＤＣバイアス現像での現像ギャップとトナー付着量との関係を示すグラフ。
【図２４】図２３に、プラス側のデューティ比が小さいＡＣ現像バイアスを印加して画像形成を行ったときの現像ギャップとトナー付着量との関係を追加したグラフ。
【図２５】ゴースト画像発生の概念図。
【図２６】実験例５の実験結果を示すグラフ、（ａ）は比較例２、（ｂ）は実施例２。
【図２７】摩擦係数測定装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機（以下、複写機５００という）の実施形態について説明する。
図２は、複写機５００の概略構成図である。複写機５００は、画像形成装置の本体部としてのプリンタ部１００の上方に、原稿読込部４及び原稿搬送部３を備え、プリンタ部１００の下方に給紙部７を備える。原稿搬送部３は、原稿読込部４に原稿を搬送し、原稿読込部４は搬送されてきた原稿の画像情報を読み込む。給紙部７は、記録媒体である転写紙Ｐを収容する記録媒体収容部であり、転写紙Ｐが収容される給紙カセット２６と、給紙カセット２６内の転写紙Ｐをプリンタ部１００に向けて送り出す給紙ローラ２７とを備える。図２中の一点鎖線は、複写機５００内での転写紙Ｐの搬送経路を示す。
【０００９】
プリンタ部１００の上部は、出力画像が形成された転写紙Ｐが積載される排紙トレイ３０となっている。プリンタ部１００は、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像を形成する作像部としての四つの作像ユニット６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、中間転写ユニット１０とを備える。各作像ユニット６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、各色トナー像が形成される像担持体としてのドラム状の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、及び、各感光体（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に形成された静電潜像を現像する現像手段としての現像装置５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備える。
図２に示すように、中間転写ユニット１０の中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像ユニット６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が並設されている。
【００１０】
中間転写ユニット１０は、中間転写ベルト８や一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備える。中間転写ベルト８は、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に形成された各色トナー像が重ねて転写され、表面上でカラートナー像が形成される中間転写体である。また、一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上に形成されたトナー像を中間転写ベルト８に転写する一次転写手段である。
【００１１】
プリンタ部１００は、中間転写ベルト８上のカラートナー像を転写紙Ｐ上に転写するための二次転写バイアスローラ１９を備える。また、給紙ローラ２７によって送り出された転写紙Ｐの搬送を一度停止し、中間転写ベルト８と二次転写バイアスローラ１９とが対向する二次転写ニップに搬送するタイミングを調整するレジストローラ対２８を備える。さらに、プリンタ部１００は、二次転写ニップの上方に転写紙Ｐ上の未定着トナー像を定着する定着装置２０を備える。
また、プリンタ部１００内の排紙トレイ３０の下方、且つ、中間転写ユニット１０の上方には、各色のトナー容器１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が配置されている。各色のトナー容器１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、各現像装置５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に供給する各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーを収容する。
【００１２】
図３は、四つの作像ユニット６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のうちの一つの拡大説明図である。プリンタ部１００に設置される四つの作像ユニット６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点以外は、ほぼ同一構造で動作もほぼ同様である。よって、以下の説明、及び、説明に用いる図面では、対応する色を示す符号「Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ」を適宜省略して説明する。
【００１３】
図３に示すように、作像ユニット６は、感光体１及び現像装置５を一体的に支持するプロセスカートリッジとなっており、このプロセスカートリッジは複写機５００本体に対して着脱可能となっている。これにより、現像装置５を備えた複写機５００本体での現像装置５の交換性が容易となり、複写機５００のメンテナンス性が向上する。
図３に示すように、作像ユニット６は、感光体１の周囲に現像装置５、感光体クリーニング装置２、潤滑剤塗布装置４１、及び、帯電装置４０を備える（図２では、感光体１の周囲の装置として現像装置５のみを表示）。本実施形態の作像ユニット６では、感光体クリーニング装置２は、クリーニングブレード２ａによってクリーニングする構成であり、帯電装置４０は帯電ローラ４ａによって帯電する構成である。
【００１４】
画像形成時には、感光体１上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、感光体１上に所望のトナー像が形成される。本実施形態では、作像部を作像ユニット６として、感光体１、帯電装置４０、現像装置５及び感光体クリーニング装置２を一体化して複写機５００の装置本体に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとしている。作像部としては、感光体１、帯電装置４０、現像装置５及び感光体クリーニング装置２のそれぞれを画像形成装置本体に対して着脱自在に設置できるように構成してもよい。この構成の場合、それぞれが、寿命に達したときに、新品のものに交換される。
【００１５】
以下、本実施形態の複写機５００における通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿搬送部３の原稿台に原稿がセットされた状態で、不図示のスタートボタンが押されると、原稿は、原稿搬送部３の搬送ローラによって原稿台から搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
【００１６】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００１７】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、不図示の露光装置に送信される。そして、露光装置からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、それぞれ、対応する感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に向けて発せられる。
【００１８】
一方、四つの感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、不図示の駆動部によって図２及び図３中の時計回り方向に回転駆動される。そして、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面は、帯電装置４０の帯電ローラ４ａとの対向部で、一様に帯電される（帯電工程）。これにより、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面は、不図示の露光装置から発せられたレーザ光Ｌが照射される位置に達する。
露光装置において、四つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過して、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面に照射される（露光工程）。
【００１９】
露光工程について、イエローを例に挙げて説明すると、イエロー成分に対応したレーザ光Ｌは、図２中の紙面左側から一番目のイエロー用感光体１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光Ｌは、高速回転するポリゴンミラーにより、イエロー用感光体１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。このようにレーザ光Ｌが走査されることで、帯電装置４０によって帯電された後のイエロー用感光体１Ｙの表面上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００２０】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光Ｌは、図２中の紙面左から二番目のマゼンタ用感光体１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光Ｌは、図２中の紙面左から三番目のシアン用感光体１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光Ｌは、図２中の紙面左から四番目のブラック用感光体１Ｋ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００２１】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）表面は、それぞれ、現像装置５との対向位置に達する。そして、この対向位置で、各色トナーとキャリアとからなる現像剤を収容する現像装置５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の表面上の潜像に各色トナーが供給されて、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の潜像が現像される（現像工程）。これにより、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に所望のトナー像が形成される。
【００２２】
現像装置５との対向位置を通過した後の感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）表面は、それぞれ、中間転写ベルト８との対向位置に達する。それぞれの対向位置には、中間転写ベルト８の内周面に当接するように一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が設置されている。この中間転写ベルト８を挟んで感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）とが対向することで、一次転写ニップを形成する。そして、この一次転写ニップで、各感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上に形成された各色のトナー像が中間転写ベルト８上に順次重ねて転写される（一次転写工程）。このとき、感光体１の表面上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００２３】
一次転写ニップを通過した後の感光体１の表面は、それぞれ、感光体クリーニング装置２との対向位置に達する。そして、感光体クリーニング装置２との対向位置で、感光体１上に残存する未転写トナーがクリーニングブレード２ａによって掻き取られ、回収される（感光体クリーニング工程）。
感光体クリーニング装置２との対向部を通過した感光体１の表面は、不図示の除電手段と対向する位置である除電位置に達して、この位置で感光体１の表面上の残留電荷が除去される。
このようにして、感光体１の表面上で行われる一連の作像プロセスが終了し、次の作像動作に備える。
【００２４】
上述したように作像プロセスは、四つの作像ユニット６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）で、それぞれ行われる。すなわち、図２中の四つの作像ユニット６の下方に配設された不図示の露光装置から、画像情報に基づいたレーザ光Ｌが、それぞれの作像ユニット６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体１上に向けて照射される。詳しくは、露光装置は、光源からレーザ光Ｌを発して、そのレーザ光Ｌを回転駆動されたポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学素子を介して感光体１の表面上に照射する。その後、現像工程を経てそれぞれの感光体１の表面上に形成された各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。
【００２５】
上述したように、四つの一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との間に挟み込んで一次転写ニップを形成している。一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に、トナーの極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト８は、図２中の矢印方向に表面移動して、各一次転写バイアスローラ９（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の一次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８上に重ねて一次転写される。
【００２６】
四つの感光体１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）上の各色トナー像が重ねて転写され、カラートナー像を担持する中間転写ベルト８は、図２中の反時計方向に表面移動して、二次転写バイアスローラ１９との対向位置に達する。この対向位置では、二次転写バックアップローラ１２が、二次転写バイアスローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで二次転写ニップを形成している。
【００２７】
一方、転写紙Ｐを収容する給紙カセット２６から、給紙ローラ２７により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ対２８に導かれ、レジストローラ対２８に突き当たり、一度停止する。レジストローラ対２８に突き当たった転写紙Ｐは、中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像が二次転写ニップに向かうタイミングに合わせて二次転写ニップに向けて搬送される。
詳しくは、給紙カセット２６には、被転写材である転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図２中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラニップに向けて給送される。レジストローラ対２８に搬送された転写紙Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、転写紙Ｐが二次転写ニップに向けて搬送される。
【００２８】
そして、中間転写ベルト８上に形成されたカラートナー像は、二次転写ニップで転写紙Ｐ上に転写され、転写紙Ｐ上に所望のカラー画像が形成される（二次転写工程）。このとき、中間転写ベルト８上には、転写紙Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
【００２９】
二次転写ニップを通過した中間転写ベルト８表面は、不図示の中間転写ベルトクリーニング装置との対向部に達する。この対向部で、中間転写ベルト８上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング装置に回収されて、中間転写ベルト８の表面が初期状態に復帰する。このようにして、中間転写ベルト８の表面上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
【００３０】
一方、二次転写ニップでカラートナー像が転写された転写紙Ｐは、定着装置２０に搬送される。定着装置２０では、定着ローラと加圧ローラとによって形成される定着ニップにて、熱と圧力とによってカラートナー像が転写紙Ｐ上に定着される（定着工程）。
定着装置２０を通過した転写紙Ｐは、排紙ローラ対２５のローラ間を経てプリンタ部１００の外に排出される。排紙ローラ対２５によって複写機５００の装置本体外に排出された転写紙Ｐは、出力画像として、排紙トレイ３０上に順次スタックされる。
このようにして、複写機５００における画像形成装置としての一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３１】
次に、図４、図５及び図６を用いて作像ユニット６が備える現像装置５の構成及び動作について、さらに詳しく説明する。
図４は、本実施形態の現像装置５の説明図であり、図４は、現像装置５の断面説明図である。現像装置５は、現像剤を収容する現像ケーシングとしてケーシング５８を備え、このケーシング５８は、現像下ケース５８ａと、現像上ケース５８ｂと、現像カバー５８ｃとから構成される。
【００３２】
図５は、現像カバー５８ｃを取り外した状態の現像装置５の斜視説明図である。
図６は、現像装置５の説明図であり、図６（ａ）は、図５に示す現像カバー５８ｃを取り外した状態の現像装置５の上面図であり、図６（ｂ）は、現像装置５を図５中の矢印「Ａ」方向から見た側面図である。また、図６（ｃ）は、現像装置５を図５中の矢印「Ａ」方向から見た側方断面図である。
【００３３】
現像装置５は、感光体１に対向する現像剤担持体としての現像ローラ５０、供給搬送部材である供給スクリュ５３、回収搬送部材である回収スクリュ５４、現像剤規制部材であるドクタブレード５２、及び、仕切り部材５７を備える。供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４は、回転軸に螺旋状の羽部を設けたスクリュ部材であり、回転することにより、その回転軸の軸方向に現像剤Ｇを搬送する。
【００３４】
ケーシング５８には、現像ローラ５０が感光体１と対向する現像領域で現像ローラ５０の表面の一部が露出するように開口部としての現像開口部５８ｅが形成されている。
ドクタブレード５２は、現像ローラ５０の表面に対向するように配設されるとともに、現像ローラ５０の表面に担持された現像剤Ｇの量を規制する。
【００３５】
供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４は、現像装置５内に収容された現像剤Ｇを長手方向に攪拌、搬送して循環経路を形成する複数の搬送部材である。この複数の搬送部材のうち、供給スクリュ５３は、現像ローラ５０に対向配置され、現像剤Ｇを長手方向に搬送しながら現像ローラ５０に現像剤Ｇを供給し、回収スクリュ５４は、現像剤Ｇを補給されたトナーと混合攪拌しながら搬送する。
【００３６】
現像装置５のケーシング５８内の空間のうち、供給スクリュ５３が配置された供給搬送路５３ａと、回収スクリュ５４が配置された回収搬送路５４ａとは仕切り部材５７によって空間的に仕切られている。また、仕切り部材５７は、軸線方向に直交する断面（図４で説明図を示す断面）における端部が現像ローラ５０の表面に対向し、近接して配置されることにより、現像ローラ５０の表面上から現像剤Ｇの離脱を促す分離板としても機能する。仕切り部材５７の分離板としての機能により、現像ローラ５０に担持され、現像領域を通過した現像剤Ｇが、供給搬送路５３ａに到達することを防止し、回収搬送路５４ａ内へ向けて滞りなく移動させることができる。
【００３７】
図４に示すように、現像ローラ５０は、内部に固設された複数の磁石からなるマグネットローラ５５と、マグネットローラ５５の周囲を回転する現像スリーブ５１とから構成される。現像スリーブ５１はマグネットローラ５５を内包し、回転自在な非磁性材料からなる円筒形状の部材である。現像スリーブ５１の表面上には、複数の磁極として、第一磁極Ｐ１（Ｓ極）、第二磁極Ｐ２（Ｎ極）、第三磁極Ｐ３（Ｓ極）、第四磁極Ｐ４（Ｎ極）、及び、第五磁極Ｐ５（Ｎ極）の五つの磁極がマグネットローラ５５によって形成されている。そして、五つの磁極を形成するマグネットローラ５５の周囲を現像スリーブ５１が回転することで、その回転にともない現像剤Ｇが現像ローラ５０上を移動することになる。なお、図４中の「Ｐ１」〜「Ｐ５」は、各磁極によって形成される磁場の現像スリーブ５１の表面上における法線方向磁束密度（絶対値）の分布を示している。
【００３８】
現像装置５は、ケーシング５８によって形成される空間（供給搬送路５３ａ、回収搬送路５４ａ）内に、トナーとキャリアとからなる二成分の現像剤Ｇ（添加剤等を添加する場合も含む）を収容する。そして、現像剤Ｇを長手方向（現像スリーブ５１の回転軸の軸方向）に搬送して循環経路を形成する現像剤搬送部材として、供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４を備える。また、現像装置５では、供給スクリュ５３と回収スクリュ５４とを上下方向に配置し、供給スクリュ５３と回収スクリュ５４との間に配置された仕切り部材５７によって供給搬送路５３ａと回収搬送路５４ａとが形成されている。現像装置５は、供給搬送路５３ａまたは回収搬送路５４ａ内に収容する現像剤Ｇのトナー濃度を検出する不図示のトナー濃度センサを備えている。
【００３９】
感光体１と現像スリーブ５１との対向部である現像領域に対して、現像スリーブ５１の表面移動方向上流側で、現像スリーブ５１の表面上に担持され、現像領域に向かう現像剤量を規制するドクタブレード５２が現像ローラ５０の下方に配置されている。
【００４０】
現像装置５では、二成分の現像剤Ｇを用いているため、現像装置５内におけるトナー消費に応じて、現像装置の一部に設けられたトナー補給口５９から現像装置５内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置５内の現像剤Ｇとともに、現像剤搬送部材である回収スクリュ５４及び供給スクリュ５３によって搬送されつつ、撹拌・混合される。このように、現像剤搬送部材によって撹拌・混合された現像剤Ｇは、その一部が現像剤担持体である現像スリーブ５１の表面に供給され、その表面に担持される。現像スリーブ５１の表面に担持された現像剤Ｇは、現像スリーブ５１の下方に設置されたドクタブレード５２によって適量に規制された後に、現像領域に到達する。現像領域では、現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇ中のトナーが感光体１の表面上の潜像に付着する。
【００４１】
本実施形態の現像装置５内には、現像剤Ｇが一定量充填されている。現像剤Ｇは、ポリエステル樹脂を主成分とするトナー（平均粒径５．８［μｍ］）と磁性微粒子であるキャリア（平均粒径３５［μｍ］）とを、トナー濃度が７［ｗｔ％］となるように均一混合したものである。そして、並列に配置された供給スクリュ５３と回収スクリュ５４とを６００〜８００［ｒｐｍ］で回転させることによって、現像剤Ｇを搬送しつつ、トナーとキャリアとの混合を行い、トナーに対する帯電付与を行っている。また、供給スクリュ５３と回収スクリュ５４とを回転させることによって、トナー補給口５９から補給される新品のトナーを現像剤Ｇの中で攪拌し、現像剤Ｇ内でのトナーの含有率が均一になるように混合する。
【００４２】
均一混合された現像剤Ｇは現像スリーブ５１に近接して平行に設けられた供給スクリュ５３によって長手方向に搬送されながら、現像スリーブ５１に内包されたマグネットローラ５５の第五磁極Ｐ５の磁力によって現像スリーブ５１の外周表面に受け渡される。現像スリーブ５１の表面に受け渡された現像剤Ｇは、現像スリーブ５１が図４中矢印に示すように、反時計回り方向に回転することによって現像領域に到達する。
詳細は後述する現像スリーブ電源１５１から現像スリーブ５１に現像電圧が印加されることにより、現像領域では現像スリーブ５１と感光体１との間に現像電界が形成される。この現像電界により、現像領域では現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇ中のトナーが感光体１の表面上の潜像に供給され、感光体１上の潜像が現像される。
【００４３】
現像領域を通過した後の現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇは、現像スリーブ５１の回転に伴って現像装置５内の回収搬送路５４ａに回収されるようになっている。詳しくは、現像スリーブ５１の表面から離脱した現像剤Ｇは、仕切り部材５７の上面に落下して滑り落ち、回収スクリュ５４で回収されるようになっている。
【００４４】
図６（ａ）及び図６（ｃ）中の矢印は、現像装置５内での現像剤Ｇの流れを示している。図６（ａ）及び図６（ｃ）中の矢印「ａ」は、回収搬送路５４ａ内を回収スクリュ５４によって搬送される現像剤Ｇの流れを示している。図６（ａ）中の矢印「ｂ」は、現像スリーブ５１に担持され、回収搬送路５４ａへと搬送される現像剤Ｇの流れを示しており、図６（ｃ）中の矢印「ｃ」は、供給搬送路５３ａ内を供給スクリュ５３によって搬送される現像剤Ｇの流れを示している。
【００４５】
図６（ｃ）に示すように、供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４の軸方向の端部の領域である回収スクリュ下流端領域α及び供給スクリュ下流端領域βでは、上段の回収搬送路５４ａと下段の供給搬送路５３ａとが上下で連通している。そして、回収スクリュ下流端領域αでは、上段の回収搬送路５４ａから下段の供給搬送路５３ａへ、供給スクリュ下流端領域βでは、下段の供給搬送路５３ａから上段の回収搬送路５４ａへ現像剤Ｇが搬送されるようになっている。連通部となる回収スクリュ下流端領域α及び供給スクリュ下流端領域βにおけるスクリュの形状は、パドルや逆巻きのスクリュを設けており、搬送方向に対して垂直方向への搬送能力を持たせている。
【００４６】
図７は、現像装置５内における現像剤Ｇの長手方向（軸方向）の動きと、現像剤Ｇの堆積の状態とを示す概略図である。図７中の白抜き矢印は現像装置５内での現像剤Ｇの流れを示している。図６（ｃ）に示すように、仕切り部材５７（図７では図示を省略）は、現像装置５の長手方向の両端に供給搬送路５３ａと回収搬送路５４ａとを連通する開口部（剤持上げ口７２及び剤落下口７１）がそれぞれ設けられている。
図７に示すように、供給搬送路５３ａにおける供給スクリュ５３の搬送方向下流側端部に到達した現像剤Ｇは、矢印「ｄ」で示すように仕切り部材５７に設けられた開口部のうちの剤持上げ口７２を通って回収搬送路５４ａにおける搬送方向上流側端部に受け渡される。一方、回収搬送路５４ａにおける回収スクリュ５４の搬送方向下流側端部に到達した現像剤Ｇは、矢印「ｅ」で示すように仕切り部材５７に設けられた開口部のうちの剤落下口７１を通って供給搬送路５３ａにおける搬送方向上流側端部に受け渡される。
【００４７】
図７では、現像スリーブ５１への現像剤Ｇの供給及び回収を模式的に示す都合上、供給搬送路５３ａと回収搬送路５４ａとの間にある程度の距離があるように描かれている。しかしながら、供給搬送路５３ａと回収搬送路５４ａとは図４及び図６（ｃ）で示すように板状の仕切り部材５７によって仕切られており、その開口部である剤持上げ口７２及び剤落下口７１は板状の仕切り部材５７を表から裏に貫通する貫通口である。
【００４８】
図７に示すように、回収搬送路５４ａに対して下方にある供給搬送路５３ａ内の現像剤Ｇは供給スクリュ５３によって長手方向に搬送されつつ、現像スリーブ５１の表面に汲み上げられる。このとき、供給スクリュ５３の回転と、汲み上げ磁極としての第五磁極Ｐ５の磁力とによって現像剤Ｇが現像スリーブ５１の表面に汲み上げられる。現像スリーブ５１の表面に汲み上げられた後、現像領域を通過した現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇは、現像スリーブ５１の表面上から離脱され、回収搬送路５４ａ内に送られる。このとき、現像スリーブ５１の表面上の現像剤Ｇは、隣り合う同極性（Ｎ極）の磁極である第四磁極Ｐ４と第五磁極Ｐ５とによって構成される剤離れ磁極の磁力による作用と、仕切り部材５７の分離板としての作用とによって現像スリーブ５１の表面上から離脱する。
【００４９】
現像装置５は、第四磁極Ｐ４と第五磁極Ｐ５とで構成される剤離れ磁極にて反発磁気力を形成する。この反発磁気力が形成された区間に運ばれた現像剤Ｇは、剤離れ磁極で法線方向と回転接線方向との合成方向にリリースされ、仕切り部材５７上に自重落下して回収される。
【００５０】
供給搬送路５３ａに対して上方にある回収搬送路５４ａ内の回収スクリュ５４は、剤離れ磁極の位置で現像スリーブ５１から離脱した現像剤Ｇを長手方向（供給スクリュ５３による搬送方向とは逆方向）に搬送する。
供給スクリュ５３による搬送経路である供給搬送路５３ａの下流側と、回収スクリュ５４による搬送経路である回収搬送路５４ａの上流側とは剤持上げ口７２を介して連通している。そして、供給搬送路５３ａの下流側端部に達した現像剤Ｇは、その位置に留まり後から搬送されてくる現像剤Ｇによって押し上げられ、回収搬送路５４ａの上流側端部に到達する。
【００５１】
また、回収搬送路５４ａの上流側端部には、トナー補給口５９が設けられており、新品のトナーがトナー容器１１から不図示のトナー補給装置を介して適宜に補給される。また、供給搬送路５３ａの上流側端部と回収搬送路５４ａの下流側端部とは剤落下口７１を介して連通している。そして、回収搬送路５４ａの下流側端部に達した現像剤Ｇは、剤落下口７１を自重落下して供給搬送路５３ａの上流側端部に受け渡される。
【００５２】
現像装置５は、上述したように、供給スクリュ５３と回収スクリュ５４とが図４中の矢印で示す方向で回転し、現像スリーブ５１に内包したマグネットローラ５５の磁気吸引力で現像スリーブ５１に引き寄せる。さらに、現像スリーブ５１を感光体１に対する所定の速度比で回転させることで、現像領域に対して連続的に現像剤Ｇの汲み上げ供給を行っている。
【００５３】
現像装置５は、供給スクリュ５３によって供給搬送路５３ａ内の現像剤Ｇの攪拌搬送を行いつつ、現像スリーブ５１に現像剤Ｇの供給を行い、現像スリーブ５１に供給した現像剤Ｇは、回収スクリュ５４にすべて回収する方式を取っている。このため、供給搬送路５３ａ内における供給スクリュ５３の搬送方向下流側ほど、現像剤Ｇの量が減少し、図７に示すように、供給搬送路５３ａ内の現像剤Ｇの堆積状態が斜めになる。
【００５４】
ここで、供給スクリュ５３の羽部の径、羽部のピッチ及び回転数等から求めることが出来る供給スクリュ５３の現像剤搬送能力を「Ｗｍ」とし、現像スリーブ５１上の現像剤搬送能力を「Ｗｓ」とする。このとき、「Ｗｍ」と「Ｗｓ」との関係が「Ｗｍ＞Ｗｓ」という条件となる場合に、現像剤Ｇが現像スリーブ５１の表面上に一様に搬送されるようになる。上記条件が成立しないと、供給搬送路５３ａ内における供給スクリュ５３の搬送方向下流側において現像剤Ｇが不足してしまい、この下流側での現像スリーブ５１への現像剤Ｇの供給が不可能となってしまう。よって、供給スクリュ５３の現像剤搬送能力は、現像スリーブ５１上の現像剤Ｇの搬送量を上回るように設定する必要がある。
【００５５】
また、同様に現像スリーブ５１から回収搬送路５４ａ内へ現像剤Ｇを回収する。このとき、回収搬送路５４ａ内の現像剤Ｇの嵩が高くなることにより回収されない現像剤Ｇが仕切り部材５７と現像スリーブ５１との隙間から供給搬送路５３ａ内に入り込む。そして、供給スクリュ５３によって十分に攪拌されることなく再び現像スリーブ５１の表面に供給されてしまう。このような場合、十分に攪拌されていない現像剤Ｇが、現像領域に到達することで、不良画像の発生の原因となる。よって、回収スクリュ５４の現像剤搬送能力も、現像スリーブ５１上の現像剤Ｇの搬送量を上回るように設定する必要がある。
このように、供給スクリュ５３及び回収スクリュ５４の現像剤搬送能力は、現像スリーブ５１上の現像剤Ｇの搬送量を上回るように設定する必要があり、必然的にスクリュは高回転に設定になってしまう。
【００５６】
次に、現像装置５の現像スリーブ５１に印加される現像バイアスについて説明する。
図１は、現像装置５が備える現像スリーブ５１に現像スリーブ電源１５１が印加する現像バイアスＶｂの波形を示す説明図である。図１に示す説明図では、「ＧＮＤ」がアース電圧を示しており、「０［Ｖ］」である。また、図１中の上側ほどマイナス極性側に大きい値であり、図１中の下側ほどプラス極性側の大きい値である。図１中の「Ｔ」は、交流成分によって周期的に電圧が変化する現像バイアスＶｂの１［周期］を示している。また、図１中の「Ｔ１」は、現像バイアスＶｂの１［周期］の間にプラス極性側成分の電圧が印加される時間を示しており、図１中の「Ｔ２」は、現像バイアスＶｂの１［周期］の間にマイナス極性側成分の電圧が印加される時間を示している。
【００５７】
本実施形態の現像バイアスＶｂは、周波数（１／Ｔ）が２．０［ｋＨｚ］以下の交流成分を含む電圧である。また、現像バイアスＶｂのトナーの正規帯電極性（マイナス極性）とは逆極性（プラス極性）の成分のデューティ比（Ｔ１／Ｔ×１００、以下、「プラス側デューティ比」という）が２０［％］以下である。さらに、現像バイアスＶｂのマイナス極性側の最大値と最小値との差が、１５００［Ｖ］以下となっている。ここで、マイナス極性側の最小値とは、現像スリーブ５１の表面電位がマイナス極性側のみで変動する場合は、０［Ｖ］に最も近づく値であり、上記表面電位がプラス極性側にも変動する場合は、プラス極性側の最大値である。
【００５８】
プラス側デューティ比とは、ＡＣバイアスにおいて露光電位ＶＬよりもプラス極性側の成分が印加される時間の比であり、ＡＣバイアスの一周期の間にプラス極性側の電圧が印加される時間（Ｔ１）をＡＣバイアスの一周期の時間（Ｔ）で割った値である。なお、露光電位ＶＬよりもプラス極性側の電圧が印加される間は、感光体１の静電潜像に付着したトナーを現像スリーブ５１側に引き戻す電界が形成される。
また、周波数は、一秒間に何周期の波形があるかを示すものであり、一周期の時間を「Ｔ」としたときに「１／Ｔ」となる。
図１に示す波形の例では、周波数が１［ｋＨｚ］、プラス側デューティ比が７［％］、現像バイアスＶｂの最大値と最小値との差であるピークトゥピーク値Ｖｐｐが１０００［Ｖ］となっている。
【００５９】
図１中の「Ｖｂａｖ」は、現像バイアスＶｂの平均値（以下、「現像バイアス平均値」と）であり、図１に示す例では、−５００［Ｖ］である。また、帯電電位ＶｄはＶｂａｖよりも図１中のΔＶ３だけマイナス極性側の値であり、露光電位ＶＬは−１００［Ｖ］である。また、現像バイアスＶｂのマイナス側の上限値は帯電電位Ｖｄよりも図１中のΔＶ１だけマイナス極性側の値である。現像バイアスＶｂのマイナス側の上限値は、現像バイアス平均値Ｖｂａｖよりも図１中のΔＶ２だけマイナス極性側の値であり、「ΔＶ２＝ΔＶ１＋ΔＶ３」である。
【００６０】
また、現像バイアスＶｂのマイナス側の下限値（プラス側の上限値）は、露光電位ＶＬよりも図１中のΔＶ４だけプラス極性側の値である。また、現像バイアスＶｂのマイナス側の下限値（プラス側の上限値）は、現像バイアス平均値Ｖｂａｖよりも図１中のΔＶ５だけプラス極性側の値である。
図１に示す例では、現像バイアス平均値Ｖｂａｖと露光電位ＶＬとの電位差である現像ポテンシャルＶｐｏｔは、４００［Ｖ］となっている。
【００６１】
図８は、従来のＡＣバイアス現像の現像バイアスＶｂの波形の一例を示す説明図である。
図８に示す波形では、周波数が９［ｋＨｚ］、プラス側デューティ比（Ｔ１／Ｔ×１００）が７０［％］、現像バイアスＶｂの最大値と最小値との差であるピークトゥピーク値Ｖｐｐが１５００［Ｖ］となっている。また、図８に示す波形では、現像バイアス平均値Ｖｂａｖは、−３００［Ｖ］で露光電位ＶＬは−１００［Ｖ］である。
図８に示す例では、現像ポテンシャルＶｐｏｔは、２００［Ｖ］である。
【００６２】
図８に示す従来のＡＣバイアス現像の波形と比較して図１に示す本実施形態の現像バイアスの波形は、露光電位ＶＬよりもプラス極性側の電圧をかける時間がかなり短くなっており、マイナス側の電圧をかける時間が長くなっている。詳しくは、トナーの正規帯電極性がマイナス極性となる従来のＡＣバイアス現像では、プラス側デューティ比が３０［％］以上となることが一般的である（図８に示す波形では７０［％］）。一方、本実施形態の現像バイアスの波形では、プラス側デューティ比が２０［％］以下となる７［％］となっている。
また、従来のＡＣバイアス現像では、周波数が図８に示す波形では９［ｋＨｚ］となっているように５［ｋＨｚ］以上の高周波数のものが主流である。一方、本実施形態の波形の周波数は２［ｋＨｚ］以下となる９９０［Ｈｚ］である。
【００６３】
このように本実施形態の現像バイアスの波形は、従来のＡＣバイアス現像の波形と比較して、周波数が低く、且つ、トナーの正規帯電極性とは逆極性の成分のデューティ比が低い波形となっている。
以下、本実施形態のように、本発明の特徴部を備えた波形を示すＡＣ現像バイアスを便宜的に「ＲＰ現像バイアス」と呼び、ＲＰ現像バイアスを印加する現像方式を、便宜的に「ＲＰ現像」と呼ぶ。本発明者らがＲＰ現像を用いて画像形成をおこなったところ、現像スリーブ５１の回転周期による濃度ムラが抑制出来るとともに、周辺白抜けの発生や粒状性の悪化を抑制できることを確認した。本発明者らが現像スリーブ５１に印加する現像バイアスの条件のみを変化させて画像形成を行ったところ、粒状性については従来のＡＣバイアス現像よりも改善でき、ＤＣバイアス現像と同等の粒状性を得られた。
【００６４】
図１に波形の例示すＲＰ現像や図８に波形の例示す従来のＡＣバイアス現像では、現像バイアス平均値ＶｂａｖがＤＣバイアス現像における現像バイアスＶｂに相当することとなる。このため、感光体１の表面上の電位が図１及び図８中の現像バイアス平均値Ｖｂａｖよりも下側、すなわちプラス極性側であれば現像スリーブ５１から感光体１の表面上にトナーが移動し、現像がなされる。また、感光体１の表面上の電位が現像バイアス平均値Ｖｂａｖよりも上側、すなわちマイナス極性側であれば現像スリーブ５１から感光体１の表面上にトナーが移動せず、現像がなされない。
よって、マイナス極性について、現像バイアス平均値Ｖｂａｖが、帯電電位Ｖｄよりも小さく、露光電位ＶＬよりも大きければ（Ｖｄ＞Ｖｂａｖ＞ＶＬ）、感光体１の静電潜像に対して現像することができる。
【００６５】
なお、露光電位ＶＬとしては、従来の画像形成装置と同様に０［Ｖ］〜±１００［Ｖ］の範囲のものを用いることができる。図１及び図８に示す例では、露光電位ＶＬを−１００［Ｖ］としている。
また、ＲＰ現像では周波数を低くすることで、周波数の高いＡＣバイアス現像で生じていた周辺白抜けの発生を抑制することができる。さらに、ＲＰ現像ではプラス側デューティ比を低くすることで、周波数の低く、且つ、プラス側デューティ比が高いＡＣバイアス現像で生じていた粒状性の悪化を抑制することができる。
【００６６】
ここで、現像スリーブ５１の電位と感光体１の電位とについて説明する。一般的な電子写真は、感光体１を帯電手段により一様に帯電し、露光手段により感光体１表面上に静電潜像を形成し、現像スリーブ５１に担持された現像剤中のトナーを用いて感光体１表面上の静電潜像をトナーを用いて現像し、トナー像が形成される。このとき、露光されて形成された静電潜像の電位よりもトナーの正規帯電極性側（本実施形態ではマイナス極性側）に大きい電位を現像スリーブ５１に与えることで、現像スリーブ５１側から感光体１の静電潜像側にトナーを移動させて現像する電位差となっている。
【００６７】
ＤＣバイアスを印加する場合は、現像スリーブ５１に印加する電圧が一定で、現像スリーブ５１の表面の電位が一定であるため、現像スリーブ５１と感光体１の静電潜像との間の電位差は、現像スリーブ５１から静電潜像側にトナーを移動させる電位差のみである。
一方、現像スリーブ５１にＡＣバイアスを印加する場合は、微小な時間中に静電潜像に対して、現像スリーブ５１から感光体１にトナーを現像する電位差と感光体１から現像スリーブ５１側にトナーを引き戻す電位差とが交互に形成される。このように感光体１から現像スリーブ５１側にトナーを引き戻す電位差が形成されることもあるにも関わらずトナーを静電潜像に現像できるのは、以下の理由による。すなわち、ＡＣバイアスの平均の電位と、感光体１上の静電潜像の電位との電位差が、トナーを感光体１側に移動する電位差となっているからである。
【００６８】
濃度ムラに対しては、ＤＣバイアスを印加するよりもＡＣバイアスを印加する方が軽減する効果がある。これは、トナーを感光体１側から、現像スリーブ５１側に引き戻し、再び感光体１側へ移動させることで、感光体１上のトナーの付着量を均一にすることができ、画像上の濃淡差を低減するためと考えられる。本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、この濃度ムラの低減には、ＡＣバイアスの周波数を上げるか、ピークトゥピーク値（現像バイアスの最大値と最小値との差の値）を上げることで効果が大きく表れることが分かった。
【００６９】
しかし、本発明者らがさらに検討を重ねたところ、次のようなことが明らかになった。
すなわち、周波数を上げると、トナーの引き戻し作用が強くなることで、高濃度部と低濃度部との境界付近の白抜け（以下、「周辺白抜け」と呼ぶ）が発生し易くなる。この周辺白抜けを低減するためにＡＣバイアスの周波数を２［ｋＨｚ］以下とすることが望ましい。
また、ピークトゥピーク値を上げると、トナーの動きが大きくなり、濃度ムラはより低減されるが、感光体１上の非画像部へのトナーの付着（地汚れ）が発生しやすくなる。そのため、ピークトゥピーク値は１５００［Ｖ］以下が望ましい。
【００７０】
この条件下では、ＡＣバイアスのトナーの引き戻し作用によって、画像に粒状性の悪化（ぼそつき）が発生することがある。この粒状性の悪化を低減するために、ＡＣバイアスの一周期の時間に対するトナーの静電極性とは逆極性側の電圧を印加する時間の割合を示すプラス側デューティ比が２０［％］以下であることが望ましい。
【００７１】
以下、ピークトゥピーク値、ＡＣバイアスの周波数及びプラス側デューティ比の適切な条件を検討した実験例について説明する。
〔実験例１〕
実験例１では、ピークトゥピーク値（以下、「Ｖｐｐ値」ともいう）と地汚れとの関係に基づいてピークトゥピーク値の上限値を確認した。地汚れの評価は、任意の画像を出力したときの非画像部に対するトナーの付着状態を目視で確認した。
以下、実験例１の評価条件を示す。
・画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００
・現像剤      ：シアン現像剤
・現像スリーブ：アルミスリーブにテトラヘデラルアモルファスカーボンコーティング（以下、「ｔａ−Ｃコート」という）
・現像バイアス：ＤＣバイアスのみ、ＤＣバイアスにＡＣ成分を重畳（周波数：９９０［Ｈｚ］、プラス側デューティ比：７［％］）
【００７２】
以下、地汚れの評価ランクの基準を示す。
ランク「５」：地汚れ無し
ランク「４」：問題無し
ランク「３」：許容可
ランク「２」：許容不可
ランク「１」：「２」よりも劣位
【００７３】
上述した評価条件にて、現像バイアスの条件を変化させた実験例１の結果を図９に示す。
現像バイアスの条件は、ＤＣバイアスと、ＡＣバイアスとの両方で画像形成を行い、ＡＣバイアスの場合は、Ｖｐｐ値が１［ｋＶ］、１．２５［ｋＶ］、１．５［ｋＶ］及び１．７５［ｋＶ］の各条件で画像形成を行った。
図９に示す実験例１の結果より、ＤＣバイアスでは地汚れの問題は生じないが、ＡＣバイアスではＶｐｐ値を１．７５［ｋＶ］とすると地汚れが許容不可となった。よって、ＡＣバイアスを印加する際は、Ｖｐｐ値を１．５［ｋＶ］以下とすることが望ましい。
【００７４】
〔実験例２〕
実験例２では、現像バイアスの周波数と周辺白抜けとの関係に基づいて現像バイアスの周波数の上限値を確認した。周辺白抜けの評価には、ベタ部と５０［％］濃度部とをチェッカー状に構成した画像を用いて、目視で確認した。
以下、実験例２の評価条件を示す。
・画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００
・現像剤      ：シアン現像剤
・現像スリーブ：アルミスリーブにｔａ−Ｃコート
・現像バイアス：ＤＣバイアスのみ、及び、ＤＣバイアスにＡＣ成分を重畳（ピークトゥピーク値：８００［Ｖ］、プラス側デューティ比：７［％］）
【００７５】
以下、周辺白抜けの評価ランクの基準を示す。
ランク「５」：周辺白抜け無し
ランク「４」：問題無し
ランク「３」：許容可
ランク「２」：許容不可
ランク「１」：「２」よりも劣位
【００７６】
上述した評価条件にて、現像バイアスの条件を変化させた実験例２の結果を図１０に示す。
現像バイアスの条件は、ＤＣバイアスと、ＡＣバイアスとの両方で画像形成を行い、ＡＣバイアスの場合は、周波数が０．９９［ｋＨｚ］、２［ｋＨｚ］、５．５［ｋＨｚ］及び９［ｋＨｚ］の各条件で画像形成を行った。
【００７７】
図１０に示す実験例２の結果より、ＤＣバイアスでは周辺白抜けは発生しなかった。一方、ＡＣバイアスでは、実験した範囲では、「許容可」となるランク「３」以上であったが、周波数が５．５［ｋＨｚ］のときはランク「３」であるのに対して、周波数が２［ｋＨｚ］のときはランク「４」となり、周辺白抜けが明らかに改善された。よって、ＡＣバイアスを印加する際は、周波数を２［ｋＨｚ］以下とすることが望ましい。
【００７８】
また、図１０に示すように、周波数が０．９９［ｋＨｚ］のときは、周辺白抜け無しの状態となり、周波数を２［ｋＨｚ］のときより周辺白抜けのランクが向上した。よって、ＡＣバイアスを印加する際は、周辺白抜けの発生を抑制するためには周波数を２［ｋＨｚ］以下とすることが望ましく、さらに、周波数を１［ｋＨｚ］以下とすることがより望ましい。
【００７９】
しかし、周波数を低くし過ぎると、ＡＣバイアスの周期に起因する画像濃度ムラが目視で確認できるようになってしまう。具体的には、転写紙の搬送方向の位置によって画像濃度が異なる状態の縞模様が目に見えてくる。
９９０［Ｈｚ］よりも低い値で周波数をシフトさせたところ、８００［Ｈｚ］までは画像濃度ムラが目視で確認することができなかった。周波数を７００［Ｈｚ］としたときに、縞模様が目視で確認でき始め、６００［Ｈｚ］では縞模様を明らかに確認できるようになった。このため、周波数は８００［Ｈｚ］以上であることが望ましい。
【００８０】
〔実験例３〕
実験例３では、現像バイアスのプラス側デューティ比と、画像の粒状性との関係に基づいて現像バイアスのプラス側デューティ比の上限値を確認した。粒状性の評価には、画像面積率が７０［％］の画像を使用して、目視で確認した。
以下、実験例３の評価条件を示す。
・画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００
・現像剤      ：シアン現像剤
・現像スリーブ：アルミスリーブにｔａ−Ｃコート
・現像バイアス：ＤＣバイアスのみ、及び、ＤＣバイアスにＡＣ成分を重畳（ピークトゥピーク値：８００［Ｖ］、周波数：９９０［Ｈｚ］）
【００８１】
以下、粒状性の評価ランクの基準を示す。
ランク「５」：粒状性良好
ランク「４」：問題無し
ランク「３」：許容可
ランク「２」：許容不可
ランク「１」：「２」よりも劣位
【００８２】
上述した評価条件にて、現像バイアスの条件を変化させた実験例３の結果を図１１に示す。
現像バイアスの条件は、ＤＣバイアスと、ＡＣバイアスとの両方で画像形成を行った。また、ＡＣバイアスの場合は、プラス側デューティ比が、４［％］、７［％］、２０［％］及び５０［％］の各条件で画像形成を行った。
図１１に示す実験例３の結果より、ＤＣバイアスでは粒状性は良好であった。一方、ＡＣバイアスでは、プラス側デューティ比が５０［％］のときに「許容不可」となるランク「２」よりも粒状性が悪く、ざらついた画像となった。また、プラス側デューティ比が２０［％］のときには「許容可」となるランク「３」よりも粒状性が良い「問題無し」となるランク「４」となった。
【００８３】
図１０に示すように、周辺白抜けを防止するためにはＡＣバイアスの周波数を２［ｋＨｚ］以下とすることが望ましい。しかし、図１１で示すように、２［ｋＨｚ］以下となる１［ｋＨｚ］のＡＣバイアスを印加して画像形成をおこなったところ、プラス側デューティ比が５０［％］のときには、粒状性がＤＣバイアスを印加する場合に比べて悪化した。これに対して、プラス側デューティ比の値を小さくする（２０［％］以下にする）ことで、感光体１の静電潜像から現像スリーブ５１にトナーが移動するトナーの引き戻しの作用を小さくすることができ、粒状性の悪化を低減することができる。よって、よって、ＡＣバイアスを印加する構成で周波数を２［ｋＨｚ］以下とする場合は、プラス側デューティ比の値を２０［％］とすることが望ましい。
【００８４】
また、プラス側デューティ比の値が２０［％］の場合よりも７［％］の場合の方が、粒状性のランクが高くなっておりより望ましい。
【００８５】
図１２は、ＤＣバイアス現像（図中の「ＤＣ」）と、従来のＡＣバイアス現像（図中の「ＡＣ」）と、ＲＰ現像（図中の「ＲＰ」）とで、現像ギャップＧＰの変動に対するトナーの付着量の変動を比較したグラフである。
図１２に示すように、現像ギャップＧＰが０．２５［ｍｍ］以上の範囲では、何れの現像条件においても現像ギャップＧＰが広くなるほどトナーの付着量が減少する傾向にある。一方、現像ギャップＧＰが０．２５未満の範囲では、ＤＣバイアス現像は現像ギャップＧＰが狭くなるほどトナーの付着量が増加する。これに対して、従来のＡＣバイアス現像では、現像ギャップＧＰを狭くしてもトナーの付着量が０．４［ｍｇ／ｃｍ２］で頭打ちとなっている。さらに、ＲＰ現像では、現像ギャップＧＰを狭めるほどトナー付着量が増加する傾向にあったグラフが、現像ギャップＧＰが０．２［ｍｍ］のときには、現像ギャップＧＰを狭める前よりもトナーの付着量が減少している。
【００８６】
図１２に示すように、現像ギャップＧＰが変動することによるトナー付着量の変動幅が大きいことがＤＣバイアス現像の不具合である。このため、現像スリーブ５１が製造交差等により偏芯していると、現像スリーブ５１が回転して現像ギャップＧＰが回転周期に合わせて変動したときに、ＤＣバイアス現像の場合は回転周期に合わせた濃度ムラが生じ易い。一方、従来のＡＣバイアス現像やＲＰ現像では、現像ギャップＧＰが変動することによるトナー付着量の変動幅がＤＣバイアス現像に比べて小さいため、現像スリーブ５１の回転周期に合わせた濃度ムラの発生を抑制することが出来る。また、現像ギャップＧＰの変動は現像スリーブ５１の回転周期に合わせた変動に限らない。しかし、ＲＰ現像は、現像ギャップＧＰが変動することによるトナー付着量の変動幅が小さいため、現像ギャップＧＰの変動に起因する濃度ムラの発生を抑制することが出来る。
【００８７】
図１３は、ＲＰ現像での現像ニップにおけるトナーの付着量の変動をシミュレーションによって計算した結果を示すグラフである。感光体１と現像スリーブ５１との最近接位置を０とし、この最近接位置に対して感光体１の表面上の表面移動方向上流側を「−０．００１［ｍｍ］」及び「−０．００２［ｍｍ］」と示している。一方、最近接位置に対して感光体１の表面上の表面移動方向下流側を「０．００１［ｍｍ］」及び「０．００２［ｍｍ］」と示している。また、０．２［ｍｍ］、０．２２５［ｍｍ］、０．２６［ｍｍ］及び０．３［ｍｍ］の各グラフに対応した数値は、最近接位置における現像ギャップＧＰの値を示している。
【００８８】
図１３に示すグラフは、現像ギャップＧＰの値を振ったときに、現像ニップの最近接位置の前後でトナーがどのように付いたり離れたりするのか、というのを示している。図１３では、ＲＰ現像では、現像ニップ内でトナーが感光体に対して付いたり離れたりを繰り返しながら、感光体１の表面移動方向下流側に行くに従いトナーの付着量が飽和していく挙動を示している。
【００８９】
図１に示すように、ＲＰ現像は現像スリーブ５１に印加する電圧が露光電位ＶＬよりもプラス極性側となるタイミングがあるため、このときに感光体１上の静電潜像に付着したトナーが現像スリーブ５１に戻されて、トナーの付着量が一時的に減少する。しかし、露光電位ＶＬよりもプラス極性側となる電圧が印加された後に露光電位ＶＬよりもマイナス極性側となる電圧が印加されることでトナーが再び感光体１上の静電潜像に付着する。また、現像バイアス平均値Ｖｂａｖが露光電位ＶＬよりもマイナス極性側であるため、図１３に示すように、静電潜像に対してトナーが付いたり離れたりを繰り返しながらも、感光体１の表面移動方向下流側ほどトナーの付着量が増加していく。これにより、感光体１の静電潜像に必要な分のトナー付着量を確保している。
【００９０】
図１４は、ＤＣバイアス現像と、ＲＰ現像におけるピークトゥピーク値Ｖｐｐの値をふった場合と、の現像ギャップＧＰに対するトナー付着量の関係を示すグラフである。図１４に示すグラフを得た実験では、ＲＰ現像のプラス側デューティ比を４［％］とし、周波数を９９０［Ｈｚ］とした。
図１４より、プラス側デューティ比を４［％］とし、周波数を９９０［Ｈｚ］とした条件では、実験した範囲においてはピークトゥピーク値Ｖｐｐが８００［Ｖ］が現像ギャップＧＰに対するトナー付着量の変動幅が小さい。現像ギャップＧＰに対するトナー付着量の変動幅が小さいほど、現像スリーブ５１の回転周期に合わせた濃度ムラが生じ難くなる。このため、プラス側デューティ比を４［％］とし、周波数を９９０［Ｈｚ］とした条件では、ピークトゥピーク値Ｖｐｐを８００［Ｖ］とすることが望ましい。
【００９１】
図１５は、ＤＣバイアス現像と、ＲＰ現像におけるプラス側デューティ比の値をふった場合と、の現像ギャップＧＰに対するトナーの付着量の関係を示すグラフである。図１５に示すグラフを得た実験では、ＲＰ現像のピークトゥピーク値Ｖｐｐを８００［Ｖ］とし、周波数を９９０［Ｈｚ］とした。プラス側デューティ比の値としては、４［％］、７［％］及び１０［％］の値を用いた。図１５より、何れのプラス側デューティ比の条件であってもＲＰ現像はＤＣバイアス現像よりも現像ギャップＧＰの変動に対するトナー付着量の変動幅が小さいことが分かる。
【００９２】
図８に示す波形のＡＣバイアス現像に比べて、図１に示す波形のＲＰ現像の方が周辺白抜けを防止できる理由としては以下の理由も考えられる。
すなわち、画像のエッジ部ではエッジ効果によって露光電位ＶＬよりも電位が上がる。図８に示す波形は、図１に示す波形に比べて現像ポテンシャルＶｐｏｔの値が小さく、少しの電位差の変動で現像し難くなり、エッジ効果の影響を受け易いと考えられる。
【００９３】
エッジ効果によって画像部の電位が露光電位ＶＬよりも２０［Ｖ］上昇するとする。このとき、図８に示す波形のＡＣバイアス現像では、現像ポテンシャルＶｐｏｔが２００［Ｖ］であり、電位差が２０［Ｖ］小さくなると、現像スリーブ５１の表面と静電潜像との電位差が１割も小さくなるため、画像が薄くなり易い。
一方、図１に示す波形のＲＰ現像では現像ポテンシャルＶｐｏｔが４００［Ｖ］であり、図８に示す波形よりも現像ポテンシャルＶｐｏｔの値が大きい。このため、エッジ効果によって電位差が２０［Ｖ］小さくなっても、現像スリーブ５１の表面と静電潜像との電位差が小さくなる割合が図８に示す波形よりも小さい。このように、図１に波形の示すＲＰ現像では、電位差が２０［Ｖ］小さくなっても電位差が小さくなる割合が小さいため、画像が薄くなる程度も小さく、周辺白抜けの影響が小さくなると考えられる。
【００９４】
図１６は、ＡＣバイアス現像におけるピークトゥピーク値Ｖｐｐを１［ｋＶ］、周波数を９９０［Ｈｚ］で固定し、プラス側デューティ比の値を変化させたときの粒状性と濃度ムラとを評価した実験結果を示すグラフである。図１６中の左端の大きめのプロットはＤＣバイアス現像のときの粒状性（図中の四角プロット）と色ムラ（図中の丸プロット）との評価を示す。
【００９５】
従来のＡＣバイアス現像で、プラス側デューティ比の値が５０［％］〜７０［％］の範囲のもので、周辺白抜けの発生を抑制するために、周波数を１［ｋＨｚ］以下にしたところ粒状性が悪化した。このため、プラス側デューティ比を変動させる幅を広げて、粒状性と濃度ムラとの両方が「許容可」となるプラス側デューティ比の範囲を検証した結果が図１６に示すグラフである。
【００９６】
図１６中の「画像の粒状性ランク」は、評価基準を「００８１」に示したものであり、「濃度ムラランク」は画像の濃度ムラの状態を評価するランクである。
以下、濃度ムラの評価ランクの基準を示す。
ランク「５」：濃度ムラ無し
ランク「４」：問題無し
ランク「３」：許容可
ランク「２」：許容不可
ランク「１」：「２」よりも劣位
【００９７】
図１６において、ＤＣバイアス現像は、濃度ムラランクが許容のランクよりも低くなっている。また、ＡＣバイアス現像の場合で、プラス側デューティ比が３０［％］以上、８０［％］以下の範囲では、粒状性ランクが許容のランクよりも低くなっている。一方、ＡＣバイアス現像の場合で、プラス側デューティ比が４［％］以上、１０［％］以下の範囲（図中のγの範囲）では、濃度ムラランクと粒状性ランクとがともに許容範囲内のランク「３」以上となっており、粒状性と濃度ムラとがともに許容範囲となって両立している。なお、プラス側デューティ比が４［％］未満となると濃度ムラランクが許容のランクよりも低くなっている。よって、濃度ムラの発生を抑制する観点からプラス側デューティ比は４［％］以上であることが望ましい。
【００９８】
また、本発明者らは、現像バイアスとして、図１に示す波形のバイアスを印加した場合と、図８に示す波形を印加した場合とで、感光体１の表面が現像ニップを通過するときのトナーの挙動を確認した。
具体的には、感光体１の代わりに透明ガラスドラムを配置し、現像ニップを透明ガラスドラムの内側から連続的に撮影して、トナーの挙動を画像で確認した。
図８に示す波形のバイアスを印加した場合は、現像スリーブ５１側から感光体１側に移動して感光体１の表面に一度付着したトナーは感光体１の表面上で振動しているだけで、ほとんど現像スリーブ５１側に戻らなかった。一方、図１に示す波形のバイアスを印加した場合は、感光体１の表面上に付着したトナーのほとんどが周期的に現像スリーブ５１側に戻り、再び感光体１に付着する、というような挙動となった。
【００９９】
このような挙動の違いは以下の理由によるものと考えられる。
ＡＣバイアス現像では、現像バイアス平均値Ｖｂａｖと露光電位ＶＬとの電位差によって現像がなされる。また、現像バイアスＶｂのプラス極性側の最大値が同じであってもプラス側デューティ比が大きければ大きいほど、現像バイアス平均値Ｖｂａｖの値がプラス側にシフトする。
【０１００】
図８に示す波形では、プラス側デューティ比が７０［％］と比較的大きい。このため、現像バイアスＶｂのプラス極性側の最大値を大きくしようとすると、現像バイアス平均値Ｖｂａｖの値の値が露光電位ＶＬよりもプラス側にシフトしたり、マイナス側であっても露光電位ＶＬとの電位差が確保できなくなったりする。このため、図８に示す波形では、プラス極性側の最大値は小さくなり、感光体１上に付着したトナーを現像スリーブ５１側に引き戻す電位差（図中のΔＶ４）は小さく設定されている（図８では２５０［Ｖ］）。
この電位差が小さいため、感光体１上に付着したトナーを現像スリーブ５１側に引き戻そうとする力が弱く、感光体１上に付着したトナーは現像スリーブ５１まで戻ることができず、感光体１上で振動する状態で留まると考えられる。
【０１０１】
一方、図１に示す波形では、プラス側デューティ比が７［％］と比較的小さい。このため、現像バイアスＶｂのプラス極性側の最大値を大きくしても、現像バイアス平均値Ｖｂａｖの値の値と露光電位ＶＬとの間で、トナーを感光体１に移動させる電位差を確保できる。このため、図１に示す波形では、プラス極性側の最大値を大きく設定することができ、感光体１上に付着したトナーを現像スリーブ５１側に引き戻す電位差（図中のΔＶ４）を大きく設定することができる（図１では５３０［Ｖ］）。
この電位差が大きいため、感光体１上に付着したトナーを現像スリーブ５１側に引き戻そうとする力が強くなり、感光体１上に付着したトナーのほとんどを周期的に現像スリーブ５１側に戻すことが可能となると考えられる。
【０１０２】
図１に示す波形の場合、トナーが感光体１に対して付着しては離間することを繰り返すが、最終的には現像バイアス平均値Ｖｂａｖと露光電位ＶＬとの電位差によって、所望量のトナーが感光体１に付着した状態となる。
図１に示す波形のように、感光体１上に付着したトナーのほとんどを現像スリーブ５１に戻せることで、次のような利点が考えられる。
【０１０３】
すなわち、現像ギャップＧＰが狭い場合など、過剰なトナーが感光体１に付着したときに、感光体１上のトナーを現像スリーブ５１側に引き戻すことで、感光体１に付着させすぎたトナーを少し回収できる。一方、図８に示す波形の場合は、過剰なトナーが感光体１に付着したときに、感光体１上のトナーを振動させるだけで、現像スリーブ５１側に引き戻すことが出来ない。これにより、過剰なトナーが付着したままとなり、画像濃度ムラの原因となる。
図１に示す波形では、感光体１に付け過ぎたトナーを回収でき、足りない分は現像バイアス平均値Ｖｂａｖと露光電位ＶＬとの電位差によって最終的に感光体に付着させることができるため、画像濃度の均一化を図ることが出来る。
【０１０４】
なお、図１２中のＲＰ現像で、現像ギャップＧＰが０．２［ｍｍ］と比較的狭い条件で、トナーの付着量が減少するのは感光体１上のトナーを現像スリーブ５１側の戻す作用によるものと考えられる。このように、現像ギャップＧＰが狭い条件でトナーの付着量が減少するため、現像ギャップが狭いときにトナーの付着量が増え過ぎることを防止できる。
図１２に示すように、ＲＰ現像の方が現像ギャップＧＰの変動に対するトナーの付着量の変動幅が小さいため、現像ギャップＧＰの変動に起因する濃度ムラの発生を抑制することができる。
【０１０５】
図４及び図２に示すように、現像ローラ５０が感光体１と対向する現像領域では、現像スリーブ５１の表面移動方向は感光体１の表面移動方向と同じ方向であり、いわゆる「準現像」である。
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、上述したＲＰ現像であっても感光体１の表面移動速度に対する現像スリーブ５１の表面移動速度の比である線速比が適切でない場合は粒状性が悪化することがあることが分かった。
ＲＰ現像として、ピークトゥピーク値Ｖｐｐが１０００［Ｖ］、周波数が９９０［Ｈｚ］、プラス側デューティ比が７［％］のバイアス条件で、現像スリーブ５１の回転速度の値を振った実験を行った。
【０１０６】
ここで、現像スリーブ５１の表面移動速度をＶｓ［ｍ／ｓ］とし、感光体１の表面移動速度をＶｇ［ｍ／ｓ］とすると、線速比は、「Ｖｓ／Ｖｇ」で表すことができる。
現像スリーブ５１の表面移動速度が、感光体１の表面移動速度と同じ場合、すなわち、線速比「Ｖｓ／Ｖｇ」が１．０の場合は、粒状性が悪くなっていた。線速比「Ｖｓ／Ｖｇ」が１．２の場合は、１．０の場合よりも改善したが、十分ではなかった。
【０１０７】
線速比「Ｖｓ／Ｖｇ」が１．３〜１．８の範囲では、粒状性が十分に良好な状態となった。線速比「Ｖｓ／Ｖｇ」をさらに上げて、１．８よりも大きくすると、再び、粒状性が悪化した。
よって、線速比「Ｖｓ／Ｖｇ」の範囲としては、１．３以上、１．８以下の範囲が望ましい。
【０１０８】
本実施形態の複写機５００では複数の作像ユニット６を備え、それぞれの作像ユニット６が使用するトナーの色が異なる現像装置５を備える。複写機５００のように複数の現像装置５を備える画像形成装置の場合、使用するトナーの種類によって、上述したＲＰ現像を採用する現像装置５と、他の方式の現像バイアスを印加する方式を採用する現像装置５とを備える構成としても良い。
例えば、ブラックのトナーを使用するブラック用現像装置５ＫにはＤＣバイアス現像を採用し、ブラック以外のトナーを使用するカラートナーを用いるの三つ現像装置５には上述したＲＰ現像を採用する構成としてもよい。
【０１０９】
ブラック画像については、濃度むらは知覚されにくく、ボソツキが目立ちやすくなることから、ブラック用現像装置５Ｋの現像スリーブ５１には、現像バイアスとしてボソツキ抑制に効果があるＤＣバイアスを印加する。また、その他の色の現像装置５（Ｙ，Ｍ，Ｃ）の現像スリーブ５１には、プラス側のデューティが小さいＲＰ現像バイアスを印加する。これにより、粒状性の悪化を抑制しつつ、画像濃度ムラも抑制できる。
【０１１０】
以下、ブラック画像では、ボソツキが目立ちやすい原因について説明する。
現像剤の帯電量を変化させたときのドット面積標準偏差とボソツキランクとの評価を行った。
図１７に印刷画像のドット面積標準偏差とトナー帯電量との関係を示す。ドット面積標準偏差とは、一様に等間隔で約８０［μｍ］のドットを印刷し、その印刷されたドット１００個をＣＣＤカメラで取り込み、それぞれの二値化したドットの面積を算出し、そのドットの面積の標準偏差を算出した。
【０１１１】
以下、図１７に示すグラフを得た実験条件を示す。
・評価装置：ＲＩＣＯＨ  Ｐｒｏ  Ｃ７５１ＥＸ
・現像装置：ブラック用現像装置、シアン用現像装置、マゼンタ用現像装置
・現像ポテンシャル（現像バイアスと感光体画像部電位の差）：画像濃度が１．５になるように設定
・ＣＣＤカメラ：Ｋｅｙｅｎｃｅ社製  マイクロスコープ  ＶＨＸ−１００
【０１１２】
図１８に印刷画像のドット面積標準偏差とボソツキランク（粒状性）との関係を示す。
図１８に示すボソツキランクの基準を示す。
ランク「５」：ボソツキ無し
ランク「４」：ボソツキ問題なし
ランク「３」：ボソツキ許容レベル
ランク「２」：許容不可レベル
ランク「１」：許容不可レベル（「２」よりも劣位）
【０１１３】
図１７及び図１８の結果より、現像剤の帯電量が小さいほど、ドット面積標準偏差が大きくなって、粒状性は悪くなる（ボソツキランクが低くなる）ことが分かる。一方、現像剤の帯電量が大きいほど、ドット面積標準偏差が小さくなって粒状性は良くなる（ボソツキランクが高くなる）ことが分かる。これは、感光体１上のトナー像は帯電量が高いほど、転写性がよいためにドットの形状ばらつきが小さくなるためと考える。
【０１１４】
また、図１８に示す結果より、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）では、ドットの面積標準偏差は同じであっても、帯電量が低いときの画像の粒状性は、シアンとマゼンタとは問題のなくてもブラックは粒状性が悪くなってしまう。
このため、シアン、マゼンタなどのブラック以外の画像は、ドット面積標準偏差が多少大きくなっても、粒状性への影響は小さいが、ブラックはドット面積標準偏差が大きくなると粒状性が悪くなり、ボソついた画像となってしまう。
よって、ブラック画像では、ボソツキが目立ちやすいと考えられる。
このようにブラック画像でボソツキが目立ち易い場合は、ブラックの現像には粒状性が良いＤＣバイアス現像を採用し、その他の色の現像には、濃度ムラが改善するＲＰ現像を採用することで粒状性の悪化を抑制しつつ、画像濃度ムラも抑制できる。
【０１１５】
以下、ボソツキ発生のメカニズムについて説明する。
上述したように、ＡＣ現像では、ＡＣバイアスの平均の電位と、感光体１上の静電潜像の電位との電位差が、トナーを感光体１側に移動する電位差となっているため、トナーを静電潜像に現像できる。しかし、感光体１側から現像スリーブ５１側にトナーを引き戻す電位差が大きいと、現像した感光体１上のトナー像には、引き戻された跡が残って、完全に静電潜像をトナーで埋めきることができずにところどころ白く抜けたようになる。それがボソツキ画像となってしまう。
感光体１から現像スリーブ５１側への引き戻されるトナーを少なくするには、ＡＣ現像バイアスのプラス側デューティ比を小さくした上述したＲＰ現像を採用することが有効である。
【０１１６】
図１９は、シアン用現像装置５ＣでＡＣ現像バイアスのプラス側デューティ比を変化させたときの濃度ムラランクと、ボソツキランクとを評価した結果を示す。また、図２０は、ブラック用現像装置５ＫでＡＣ現像バイアスのプラス側デューティ比を変化させたときの濃度ムラランクと、ボソツキランクとを評価した結果を示す。図１９及び図２０に示すグラフを得た実験で、プラス側デューティ比を１［％］〜３０［％］の範囲で任意に振ったものであり、図１９及び図２０中のプラス側デューティ比が「０［％］」は、ＤＣ現像バイアスを印加したときの評価である。ここで、濃度ムラの評価するための画像は画像面積率７５［％］とし、ボソツキランクを評価するための画像を画像面積率３０［％］とした。
【０１１７】
図１９及び図２０に示すグラフを得た実験の条件を以下に示す。
画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
現像剤：シアン現像剤、ブラック現像剤
現像スリーブ：アルミニウム製スリーブの表面にｔａ−Ｃコート（０．６［μｍ］中心で偏差０．３［μｍ］）
現像バイアス：ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳した電圧
ＡＣ成分の周波数：１［ｋＨｚ］
ＡＣ成分の振幅（ピークトゥピークの値）：８００［Ｖ］
ＡＣのプラス側デューティ比：１［％］〜３０［％］
ＤＣ成分の電圧は、画像濃度が１．５になるように調整した。
【０１１８】
以下、ボソツキ画像（画像面積率３０［％］）及び濃度ムラ（画像面積率７５［％］）のランク付けの評価基準を示す。
「５」：無し
「４」：問題なし
「３」：許容レベル
「２」：ＮＧレベル
「１」：ＮＧレベル（「２」よりも悪い）
【０１１９】
シアン用現像装置５Ｃでは、プラス側デューティ比が４［％］〜２０［％］の範囲で、画像濃度ムラとボソツキランクが両立できている（ＮＧランクがない）。
ブラック用現像装置５Ｋでは、ＤＣ現像バイアスを印加する条件（プラス側デューティ比が０［％］）で、濃度ムラランクとボソツキランクがもっとも良い（NGとならない）。
よって、ブラック用現像装置５Ｋの現像バイアスはＤＣ現像バイアスとし、その他の色の現像バイアスはＲＰ現像バイアスとすることで、画像濃度ムラと粒状性を、すべての色の現像装置５で両立することができる。
【０１２０】
次に、現像ローラ５０の構成について説明する。
図２１は、現像装置５が備える現像ローラ５０の拡大説明図である。
図２１に示すように、現像装置５が備える現像ローラ５０を構成する現像スリーブ５１は、円筒形状を形成する基材からなるスリーブ素管５１ａと低摩擦膜５１ｂとから構成される。低摩擦膜５１ｂは、アルミニウムからなるスリーブ素管５１ａの表面よりもトナーとの摩擦係数が小さい低摩擦表面層である。
【０１２１】
さらに、現像装置５は、図４に示すように、現像スリーブ５１のスリーブ素管５１ａに対して、直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加する現像スリーブ電圧印加手段である現像スリーブ電源１５１を備えている。スリーブ素管５１ａにアルミニウムを用いることで、非磁性で導電性のある現像スリーブ５１を実現できる。
【０１２２】
ここで、従来の電子写真方式の画像形成装置について説明する。電子写真方式の画像形成装置では、一般的に帯電手段により一様に帯電された感光体の表面上に向けて、画像情報に基づいたレーザ光が照射され、感光体上に静電潜像を形成する。そして、現像装置が備える現像ローラが担持する現像剤に含まれるトナーを静電潜像に供給して、静電潜像を現像することにより感光体上にトナー像が形成される。このトナー像を転写手段で転写媒体に転写し、定着手段によってトナー像を転写媒体に定着することで、画像を形成する。
【０１２３】
感光体上にトナー像を現像するための現像ローラに印加する現像バイアスとしては、直流成分のみからなるＤＣバイアスを印加する構成と、直流成分（ＤＣ）に交流成分（ＡＣ）を重畳した重畳バイアスを印加する構成とが一般的である。
また、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像方式としては、トナーのみからなる現像剤を用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる現像剤を用いる二成分現像方式とが有る。高速機の画像形成装置では主に耐久性の確保の観点から、二成分現像方式が採用されている。高速機の分野は、商業印刷にも対応できるように高画質化も要求されている。
【０１２４】
また従来の画像形成装置で使用される現像方式としては、一成分現像方式及び二成分現像方式のほかに、特許文献３のようなハイブリッド現像方式がある。何れの現像方式においても、色再現性に優れ、均一で鮮明なフルカラー画像を得るためには、感光体等の潜像担持体上に供給されるトナー量を静電潜像に忠実に保つ必要がある。
【０１２５】
次に、潜像担持体上に付着するトナー量が変動するゴースト画像について説明する。
潜像担持体上に付着するトナー量が変動する原因としては、トナー帯電量の変動などの要因もあるが、特許文献３に記載されるように、前画像の履歴を次画像が引き継ぐ不良画像（ゴースト画像）が知られている。
【０１２６】
しかし、特許文献３に示すゴースト画像は、ハイブリッド現像方式固有の課題であり、トナー担持体上のトナー量が、直前画像のトナー消費パターンに応じて変化するために、次画像の画像濃度が変動する現象である。これは、ハイブリッド現像方式では、常に一定量のトナーがトナー担持体へ供給されるため、トナー担持体上のトナー量がトナー供給を受ける回数によって変動してしまうことに起因する。即ち、前画像がトナー消費の少ない画像を印刷時には、トナー担持体上の残トナー量は多く、トナー供給後にはトナー担持体上のトナー量は更に多くなってしまい画像濃度は濃くなる。一方、トナー消費の多い画像を印刷後には、トナー担持体上の残トナー量が少なく、トナー供給後にはトナー担持体上のトナー量が少なくなり画像濃度が薄くなる。
【０１２７】
一方、本実施形態の現像装置５のように二成分方式の現像装置であっても、前画像の履歴を次画像が引き継いで次画像上に前画像の影響を受けた濃度ムラが生じる、ゴースト画像が生じることがある。二成分方式の現像装置におけるゴースト画像は次のような原因により発生すると考える。
すなわち、前画像において感光体上の非画像部と対向した現像スリーブの表面と、前画像において感光体上の画像部と対向した現像スリーブの表面とでは、次画像において画像部と対向したときのトナー現像量が異なる。これにより、次画像においてゴースト画像が生じると考えられる。
【０１２８】
詳しくは、非画像部は現像スリーブの電位よりもトナーを遠ざける電位となっている。このため、前画像の現像時に現像領域において現像スリーブの表面が感光体上の非画像部と対向すると、非画像部と現像スリーブとの電位差によって、帯電したトナーには、感光体側から現像スリーブ表面側に向かう力が作用する。このため、現像スリーブの表面に担持された二成分現像剤中に含まれるトナーは、現像スリーブ上に形成された磁気ブラシにおいて現像スリーブ表面側となる磁気ブラシの根元側に移動し、トナーの一部が現像スリーブの表面に接触して付着する。
【０１２９】
現像領域を通過した現像スリーブの表面上には、現像スリーブ内に配置された磁界発生手段による反発磁気力によってキャリアを現像スリーブから離間させる力が作用する。このとき、キャリアに付着したトナーはキャリアとともに離間しようとするが、現像スリーブの表面とキャリアとの両方に付着したトナーは、より付着力が大きい側と付着したままとなる。よって、現像スリーブに対するトナーの付着力が大きいと、反発磁気力によってキャリアが現像スリーブから離間するときに、現像スリーブの表面に付着したトナーがキャリアとともには現像スリーブから離間せず、現像スリーブの表面に付着したままの状態となる。その後、現像剤供給位置に到達すると、トナーが付着した現像スリーブの表面に新たな二成分現像剤が供給されることとなる。
【０１３０】
帯電したトナーが付着した現像スリーブの表面は、トナーが持つ電荷分だけ表面電位が嵩上げされて、トナーの帯電極性側に電位がシフトした状態となる。また、現像領域では、潜像が形成された感光体の表面において、現像スリーブの表面の電位（現像電位）よりもトナーの帯電極性とは逆極性側（プラス極性側）の電位となる画像部にトナーが付着する。このため、表面に新たな二成分現像剤を担持して現像領域で画像部と対向すると、帯電したトナーが付着した現像スリーブの表面は、トナーが付着していない表面よりもトナーを感光体上の画像部に移動させる力が大きくなる。これにより、感光体の画像部に供給するトナーの量が増加する。
【０１３１】
一方、前画像の現像時に二成分現像剤を担持した現像スリーブの表面が現像領域で画像部と対向すると、現像スリーブの表面に担持された二成分現像剤中に含まれるトナーは、画像部と現像スリーブとの電位差によって現像スリーブ表面から離れる側に移動する。すなわち、磁気ブラシの先端側に移動する。現像領域では、二成分現像剤中のトナーの一部が静電潜像の画像部に移動してトナー像を形成する。このとき、すべてのトナーがトナー像の形成に使用されるわけではないが、現像領域で磁気ブラシの先端側に移動しているため、トナーが現像スリーブに接触して、付着することはほとんど生じない。そして、反発磁気力によってキャリアが現像スリーブから離間するときには、現像スリーブに担持される二成分現像剤中の略全てのトナーがキャリアとともに現像スリーブから離間し、現像スリーブの表面にトナーがほとんど付着していない状態となる。
【０１３２】
その後、現像剤供給位置に到達すると、トナーがほとんど付着していない現像スリーブの表面に新たな二成分現像剤が供給されることとなる。帯電したトナーがほとんど付着していない現像スリーブの表面は、トナーの帯電極性側に電位がシフトせず、新たな二成分現像剤を担持して現像領域で画像部と対向すると、トナーが付着した表面よりもトナーを画像部に移動させる力が小さくなる。
【０１３３】
このように、前画像において非画像部と対向した現像スリーブの表面の方が、前画像において画像部と対向した現像スリーブの表面よりも、次画像の画像部にトナーを移動させる力が大きく作用する。よって、次画像の画像部では、前画像において非画像部と対向した現像スリーブの表面によって現像された部分と、前画像において画像部と対向した現像スリーブの表面によって現像された部分とで、付着するトナー量が変動し、画像濃度が変動する。このような濃度変動が生じた画像がゴースト画像となると考える。
【０１３４】
トナーと現像スリーブとが接触した際、トナーとキャリアとの間、及び、トナーと現像スリーブとの間の非静電的な付着力が低減する。このときトナーと現像スリーブとの仕事関数が比較的近い場合には、トナーが現像スリーブに付着するかキャリアに付着するかは確率的に決まる。また現像スリーブの仕事関数がトナーの仕事関数より大きい場合には、トナーの現像スリーブに接触した部分の負電荷がスリーブに移動するため（接触帯電）、トナーと現像スリーブとの鏡像力が弱まりトナーはキャリアから離れない（または再付着される）。
【０１３５】
白ベタ画像（白紙画像）を現像する際には、現像スリーブが現像領域で対向する感光体の表面は非画像部であるため、白ベタ画像の後の現像スリーブはトナーで汚れた状態となる。このため、白ベタ画像を出力した後の現像スリーブを用いて現像を行うと、現像スリーブに付着したトナーの電荷分の電位が嵩上げされ、感光体上の画像部に付着するトナーの量（トナー現像量）が増加し、画像濃度が濃くなる傾向がある。
【０１３６】
一方、ベタ画像を現像する際には、現像領域では感光体側にトナーが移動する現像電界が形成されるため、スリーブ汚れによって現像スリーブ上に付着したトナーのうち正規の電荷を持っているトナーは現像時に感光体側に移動して二成分現像剤中に再付着される。このため、ベタ画像を現像した後の現像スリーブはトナーで汚れていない状態になる。
【０１３７】
この状態で引き続きベタ画像が現像されると、現像スリーブが一周して現像される間に、スリーブ汚れによって現像スリーブ上に付着していたトナーが無くなる。よって、ベタ画像を作像した後は、スリーブ汚れのトナー分の現像バイアスの嵩上げがなくなり、トナー現像量が通常どおりになる(非画像部より現像量が低下する)。白ベタ後の黒ベタの場合や、用紙間直後の黒ベタの場合では上述した過程が発生するために、黒ベタの進行方向先端が現像スリーブ一周に相当する距離だけ画像濃度が濃くなる。
【０１３８】
このようなゴースト画像の改善方法として、特許文献５に記載された現像装置が備える現像スリーブのように、現像スリーブの表面にテトラヘデラルアモルファスカーボン層等の低摩擦膜を設けることが考えられる。低摩擦膜を設けることで、現像スリーブの表面上にトナーが残留しづらくなり、ゴースト画像の発生を抑制することができる。
【０１３９】
現像装置５では、上述したように、現像スリーブ５１の表面に低摩擦膜５１ｂを設けているため、ゴースト画像の発生を抑制することができる。しかし、現像スリーブ５１の表面に低摩擦膜５１ｂを均等な膜厚で形成するのは困難であり、膜厚にある程度のムラが生じてしまう。そして、この膜厚のムラに対応した周期的な濃度ムラが生じることがあった。この濃度ムラは、以下の理由によって生じるものと推定する。
【０１４０】
図２２は、低摩擦膜５１ｂの膜厚のムラに起因する濃度ムラが生じる推定メカニズムを説明する現像領域近傍の模式図である。図２２（ａ）は、低摩擦膜５１ｂの膜厚が薄い場合の説明図であり、図２２（ｂ）は、低摩擦膜５１ｂの膜厚が厚い場合の説明図である。
図２２では、感光体１と現像スリーブ５１とが図中左側から右側に向けて表面移動する。図２２に示すように、現像領域近傍の現像スリーブ５１の表面上では、二成分現像剤中のキャリアＣが磁気ブラシを形成しており、その磁気ブラシにトナーＴが付着した状態である。図２２において、トナーＴの粒子中の「−」はトナーがマイナス極性に帯電していることを模式的に示し、図２２中の「＋」は、プラス極性の電荷があること示している。また、図２２に示す構成では、現像スリーブ電源１５１がスリーブ素管５１ａに印加する現像バイアスは、直流成分の電圧のみである。
【０１４１】
図２２では、表面移動方向上流側（図中左側）の磁気ブラシと、表面移動方向下流側（図中右側）の磁気ブラシと、の間に隙間が描かれているが、実際は現像領域近傍の現像スリーブ５１の全域に渡って磁気ブラシが形成され、上流側と下流側との間に隙間はない。
図２２に示すように、感光体１の表面上の画像部は現像スリーブ５１の表面よりもプラス極性側に帯電しており、現像スリーブ５１との電位差によって磁気ブラシに付着したトナーＴの一部が感光体１の表面に付着する。このとき、マイナス極性に帯電したトナーＴが磁気ブラシから離間するため、図２２（ａ）及び（ｂ）中の左側の磁気ブラシのように磁気ブラシにはカウンタージャージの分のプラス極性の電荷が残った状態となる。
【０１４２】
一般的に使用されている二成分現像では、通常、感光体１上の画像部（露光部）の電荷量と、磁気ブラシに残るカウンターチャージ分の電荷を含めた現像スリーブ５１側の電荷量とが平衡状態となったところでトナーＴの移動が無くなり、現像が終了する。
しかし、カウンターチャージ分のプラス極性の電荷を、図２２（ａ）中の矢印Ｆで示すように、スリーブ素管５１ａに移動させることが出来れば、さらに、現像を行うことが可能となる。
テトラヘデラルアモルファスカーボン等からなる低摩擦膜５１ｂは、アルミニウム等の金属からなるスリーブ素管５１ａよりも電気抵抗が大きいため、その厚みが薄いほどカウンターチャージ分のプラス極性の電荷がスリーブ素管５１ａに移動し易くなる。
【０１４３】
図２２中の「Ｈ」は画像部の電位としてはさらにトナーＴを付着させることが出来るが、まだ所定量のトナーＴが付着していない箇所を示す。このようなトナーＴが付着していない箇所が存在すると他の画像部よりも画像濃度が薄くなる。
図２２（ａ）に示すように、低摩擦膜５１ｂが薄い場合、矢印Ｆで示すように、カウンターチャージ分のプラス電荷がスリーブ素管５１ａに移動することができる。このため、図２２（ａ）中の左側の磁気ブラシに示すように、一時的に電荷量が平衡状態となっても、カウンターチャージ分のプラス電荷のうち、スリーブ素管５１ａに移動した分だけ、さらに現像することが可能となる。これにより、図２２中の「Ｈ」のように所定量のトナーＴが付着していない画像部をトナーＴで埋めることができ、他の画像部よりも画像濃度が薄い部分が生じ難い。
【０１４４】
薄い低摩擦膜５１ｂの一例として、テトラヘデラルアモルファスカーボンのコーティングの厚みが０．１［μｍ］の場合は、約０．７［ｍｓｅｃ］でカウンターチャージ分のプラス電荷がスリーブ素管５１ａに移動する。この移動時間（約０．７［ｍｓｅｃ］）は、現像スリーブ５１の表面の有る位置が現像領域（現像ニップ）を通過する時間（７［ｍｓｅｃ］）以下の時間である。このため、現像スリーブ５１が現像領域を通過する間にカウンターチャージ分のプラス電荷をスリーブ素管５１ａに移動させることができ、移動させたプラス電荷の分だけ現像が可能となる。そして、所定量のトナーＴが付着していない画像部を埋めることができ、他の画像部よりも画像濃度が薄い部分が生じ難くなる。
【０１４５】
一方、図２２（ｂ）に示すように、低摩擦膜５１ｂが厚い場合、カウンターチャージ分のプラス電荷がスリーブ素管５１ａにほとんど移動することができない。このため、図２２（ｂ）中の左側の磁気ブラシに示すように、電荷量が平衡状態となると、カウンターチャージ分のプラス電荷がスリーブ素管５１ａにほとんど移動しないため、さらに現像することが出来ない。これにより、図２２（ｂ）中の「Ｈ」のように、平衡状態となったときに、所定量のトナーＴが付着していない画像部はそのまま維持されて、他の画像部よりも画像濃度が薄くなる部分が生じる。
【０１４６】
厚い低摩擦膜５１ｂの一例として、テトラヘデラルアモルファスカーボンのコーティングの厚みが０．６［μｍ］の場合は、カウンターチャージ分のプラス電荷がスリーブ素管５１ａに移動するために約７０［ｓｅｃ］の移動時間を要する。この移動時間（約７０［ｓｅｃ］）は、現像スリーブ５１の表面の有る位置が現像領域（現像ニップ）を通過する時間（７［ｍｓｅｃ］）以上の時間である。このため、現像スリーブ５１が現像領域を通過する間にカウンターチャージ分のプラス電荷をスリーブ素管５１ａに移動させることができず、所定量のトナーＴが付着していない画像部は、他の画像部よりも画像濃度が薄い部分となる。
【０１４７】
図２２を用いて説明したように、低摩擦膜５１ｂが薄い部分では、画像濃度が薄い部分が生じ難く、低摩擦膜５１ｂが厚い部分では、他の画像部よりも画像濃度が薄い部分が生じる。このため、低摩擦膜５１ｂが厚い部分で画像濃度が薄くなるように膜厚のムラに対応した周期的な濃度ムラが生じる。
【０１４８】
なお、現像スリーブ５１の表面に設けた低摩擦膜５１ｂの膜厚のムラが生じることで、現像スリーブ５１と感光体１との隙間である現像ギャップの変動が考えられる。しかし、本実施形態の現像装置５では、低摩擦膜５１ｂとしてナノオーダーの蒸着膜をコーティングしており、そのコーティング層の厚みのムラといっても０．数［μｍ］である。現像ギャップは、０．２［ｍｍ］（＝２００［μｍ］）であるので、膜厚のムラに起因する現像ギャップの変動は濃度ムラにはあまり影響しないと考えられる。
【０１４９】
図２２に示すように、現像バイアスが直流成分のみを印加する構成（以下、「ＤＣバイアス現像」とも言う）であると、飽和現像し難い。
ここで、「飽和現像」とは、潜像担持体（感光体１）上の静電潜像と対向電極（現像スリーブ５１）との電位差が作る現像電界を、現像したトナー電界でキャンセルし、現像電界が「０」になる状態である。すなわち、感光体１上の静電潜像に対して、これ以上トナーが電界の力で付着しなくなるまでトナーが付着した状態である。
飽和現像し難いと、感光体１と現像スリーブ５１との隙間（以下、「現像ギャップ」と呼ぶ）の振れによって静電潜像に対するトナーの付着量が変動し、濃度変動が生じ易いという問題がある。
【０１５０】
感光体や現像ローラは、振れ公差や部品公差があり、その公差により現像ギャップが変動し、トナー現像量が変動することによる画像濃度ムラが発生する。特に、ＤＣバイアス現像の場合、トナー付着量が、ＡＣバイアス現像に比べて現像ギャップＧＰの変動を受け易く、現像ギャップＧＰが狭くなると画像濃度が濃くなり、現像ギャップＧＰが広くなると画像濃度が薄くなる。
図２３は、以下の条件で画像形成を行ったときの現像ギャップＧＰとトナー付着量（感光体上の現像された単位面積あたりのトナー量）との関係を示すグラフである。図２３中のひし形のプロットがＤＣ現像バイアスを用いたときのプロットであり、破線で示す直線がこのプロットを線形近似したものである。
【０１５１】
以下、図２３に示すグラフを得た実験条件を示す。
・評価装置：ＲＩＣＯＨ  Ｐｒｏ  Ｃ７５１ＥＸ
・現像装置：ブラック用現像装置
・現像剤トナー濃度：７［％］
・現像ポテンシャル（現像バイアスと感光体画像部電位の差）：５００［Ｖ］
図２３に示す結果より、同じ現像ポテンシャル時であっても現像ギャップが広くなると、トナー付着量が減少する。このため、現像ギャップの変動は濃度ムラの原因のひとつである。
【０１５２】
図２４は、図２３に示すグラフに、プラス側のデューティ比が小さいＡＣ現像バイアス（上述したＲＰ現像バイアス）を印加して画像形成を行ったときの現像ギャップＧＰとトナー付着量との関係を追加したものである。図２４中の正方形のプロットがＲＰ現像バイアスを用いたときのプロットであり、実線で示す直線がこのプロットを線形近似したものである。図２４に示すように、ＡＣ現像バイアスを印加する構成の方が、ＤＣ現像バイアスを印加する構成よりも、現像ギャップＧＰの変動に対するトナー付着量の変動が小さい。
【０１５３】
本発明者らは、現像バイアスとして交流成分のみのものや、直流成分に交流成分を重畳したもののように、交流成分を含む現像バイアスを印加する構成（以下、「ＡＣバイアス現像」とも言う）では、より飽和現像に近い現像を行えることを見出した。
ＡＣバイアス現像を行うことで、飽和現像に近い現像を行うことが出来る理由は明確ではないが、本出願人による現像の可視化の実験等の結果より検討した結果、以下の理由によりものと考える。
【０１５４】
すなわち、二成分現像方式では、現像領域で現像スリーブ上に担持された二成分現像剤に含まれるキャリアが穂立ちし、磁性ブラシを形成する。そして、磁性ブラシの先端近傍を形成するキャリアが感光体の表面に接触する。ＤＣバイアス現像では、感光体上の静電潜像に接触したキャリアに付着したトナーのみが現像に寄与する。すなわち、感光体の表面に接触しないトナーは現像に寄与しない。
【０１５５】
それに対して、ＡＣバイアス現像では、静電潜像に接触したキャリアに付着したトナーだけでなく、感光体に接触しない磁気ブラシの中間部などからも交流の電界によりトナーがキャリアから離れ、現像に寄与する。このように、ＡＣバイアス現像では、静電潜像に接触したトナー以外にもトナーを静電潜像に供給することが出来るので現像能力（現像に寄与させるトナーの量）が大きくなり、より飽和現像に近い現像を行うことが出来ると考える。
【０１５６】
また、本発明者らは、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂを設ける構成でも、ＡＣバイアス現像を行うことで、低摩擦膜５１ｂの膜厚のムラに応じた周期的な画像濃度ムラを抑制することが出来ることを見出した。これは、以下の理由が考えられる。
【０１５７】
すなわち、ＤＣバイアス現像で、低摩擦膜５１ｂが薄い箇所で飽和現像を行うことが出来ていないと、低摩擦膜５１ｂが厚く現像能力が低下する箇所では、その現像能力が低下した分だけ画像部へのトナー付着量が低下し、画像濃度が低下する。一方、ＡＣバイアス現像によって、低摩擦膜５１ｂが薄い箇所で飽和現像を行うことが出来ていれば、低摩擦膜５１ｂが厚く現像能力が低下する箇所でも、飽和現像を維持することが可能であり、画像濃度の低下を抑制することが出来る。また、飽和現像を維持することが出来ないぐらいに現像能力が低下したとしても、現像能力が低下した分よりもトナー付着量の低下を抑制することが出来、画像濃度の低下も抑制することが出来る。
このように、低摩擦膜５１ｂが薄い箇所に比べて低摩擦膜５１ｂの厚い箇所での画像濃度の低下を抑制できることで、低摩擦膜５１ｂの膜厚のムラに応じた周期的な画像濃度ムラを抑制することが出来る。
【０１５８】
現像装置５では、図２１に示すように、現像スリーブ５１の外周面にアルミニウムよりもトナーとの摩擦係数が小さい低摩擦膜５１ｂを設けているため、スリーブ汚れに起因するゴースト画像の発生を抑制することができる。さらに、現像装置５では、図２１に示すように、現像スリーブ５１に対して、直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加することで飽和現像に近い現像を行うことができる。このため、低摩擦膜５１ｂの厚みの変動によって現像条件にある程度の変動が生じても、濃度変動の発生を抑制できる。よって、ゴースト画像の発生を抑制しつつ、低摩擦膜５１ｂの厚みによる濃度ムラの発生も抑制できる。
【０１５９】
特許文献４には、ドット再現性の向上とかぶりの低減を両立させることを目的として、現像スリーブに対して次のような交番電圧を印加することが開示されている。すなわち、第一のピークトゥピーク電圧であるＶｐｐ（１）を印加する第一の期間と、第一のピーク・ツー・ピーク電圧よりも低い第二のピークトゥピーク電圧であるＶｐｐ（２）を印加する第二の期間とを交互に繰り返すように交番電圧を印加する。
特許文献４に記載の構成は、現像スリーブに交流電圧を印加する構成であるが、ゴースト画像を抑制する構成については記載されていない。
【０１６０】
〔実験例４〕
次に、ブラック用現像装置５ＫにＤＣバイアス現像を採用し、他の色の現像装置５にＲＰバイアス現像を採用する構成の適正を確認する実験を行った。
実験例４では、ブラック現像剤を使用するＤＣバイアス現像の構成で、低摩擦膜を備える構成を実施例１とし、シアン現像剤を使用するＲＰバイアス現像の構成で、低摩擦膜を備える構成を実施例２とした。他の構成を比較例１〜６としてゴースト画像と画像濃度ムラとの評価を行った実験例４について説明する。
【０１６１】
実験例４では、市販のデジタルフルカラー複写機（リコー社製  ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００）を改造し、条件が異なる現像装置を組み付けて現像剤をセットして、画像形成を行って画像評価を行った。現像装置の条件としては、図４に示す現像装置５に対して、現像スリーブ５１の低摩擦膜５１ｂのコーティングの有無と、印加する電圧の組み合わせとを異ならせた。
【０１６２】
＜ゴースト画像の評価方法＞
図２５は、実際のゴースト画像発生の概念図である。
ゴースト画像については、画像面積が５［％］のチャートを２０［ｋ枚］出力後に、ゴースト確認用画像を印刷し、現像スリーブ５１の一周分の画像（ａ）と一周後以降の画像（ｂ）との画像濃度の差を確認することで評価した。詳しくは、一周分の画像（ａ）と一周後以降の画像（ｂ）との画像濃度について、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３９（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて三箇所の平均濃度差（ｂ１−ａ１，ｂ２−ａ２，ｂ３−ａ３）をΔＩＤとし、以下ランク分けした。
【０１６３】
「◎」：非常に良好、「○」：良好、「△」：許容、「×」：実用上使用できないレベルとして、「◎」、「○」、「△」を合格とし、「×」を不合格とした。
「◎」：０．０１≦ΔＩＤ
「○」：０．０１＜ΔＩＤ≦０．０３
「△」：０．０３＜ΔＩＤ≦０．０６
「×」：０．０６＜ΔＩＤ
上述したゴースト画像の評価方法に基づいて、ゴースト画像の評価を行なった。
【０１６４】
＜濃度ムラ評価方法＞
Ａ３のサイズで、網点面積率７５［％］の画像（シアン単色）を印刷し、画像面内の明度偏差（最大明度−最小明度）を測定した。明度の測定には、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３９（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いた。濃度ムラの評価基準としては、画像面内の明度偏差が２．０未満を「○」（問題ない）とし、２．０以上は「×」（濃度ムラ有り）とした。
【０１６５】
〔比較例１〕
現像スリーブ５１としてアルミニウム製のスリーブ素管を用い、この現像スリーブ５１に印加する現像バイアスとしてＤＣ現像バイアスを印加した。比較例１で用いた画像形成装置は、使用する現像装置が、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂのコーティングが無く、印加する現像バイアスが直流成分のみとなっている。
以下、比較例１の設定条件を示す。
画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
現像剤：ブラック現像剤
現像スリーブ：アルミニウム製スリーブ
現像バイアス：ＤＣ現像バイアス
【０１６６】
〔比較例２〕
現像スリーブ５１としてアルミニウム製のスリーブ素管を用い、この現像スリーブ５１に印加する現像バイアスとして直流成分に交流成分を重畳したＡＣ現像バイアスを印加した。比較例２で用いた画像形成装置は、使用する現像装置が、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂのコーティングが無く、印加する現像バイアスが直流成分に交流成分を印加したＡＣ現像バイアスとなっている。
以下、比較例２の設定条件を示す。
・画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
・現像剤：ブラック現像剤
・現像スリーブ：アルミニウム製スリーブ
・現像バイアス：ＡＣ現像バイアス
周波数：１［ｋＨｚ］
ピークトゥピーク値：１０００［Ｖ］
プラス側デューティ比：４［％］
直流成分の電圧（オフセット）：−２３０［Ｖ］
プラス側デューティ比は、周期的に変動する交流成分を含む現像バイアスの一周期中のプラス側の成分比である。言い換えると、現像バイアスが直流成分の電圧である−２３０［Ｖ］よりもプラス側の電位となる時間が現像バイアスの変動の一周期分の時間に占める時間比である。
【０１６７】
〔比較例３〕
現像スリーブ５１として、アルミニウム製のスリーブ素管５１ａに低摩擦膜５１ｂとしてｔａ−Ｃコートを施したものを用い、この現像スリーブ５１に印加する現像バイアスして直流成分に交流成分を重畳したＡＣ現像バイアスを印加した。比較例３で用いた画像形成装置は、使用する現像装置が、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂのコーティングが有り、印加する現像バイアスが直流成分に交流成分を印加したＡＣ現像バイアスとなっている。
以下、比較例３の設定条件を示す。
画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
現像剤：ブラック現像剤
現像スリーブ：アルミニウム製スリーブの表面にｔａ−Ｃコート（０．６［μｍ］中心で偏差０．３［μｍ］）
現像バイアス：ＡＣ現像バイアス
周波数：１［ｋＨｚ］
ピークトゥピーク値：１０００［Ｖ］
プラス側デューティ比：４［％］
直流成分の電圧（オフセット）：−２３０［Ｖ］
【０１６８】
〔実施例１〕
現像スリーブ５１として、アルミニウム製のスリーブ素管５１ａに低摩擦膜５１ｂとしてのｔａ−Ｃコートを施したものを用い、この現像スリーブ５１に印加する現像バイアスしてＤＣ現像バイアスを印加した。実施例１で用いた画像形成装置は、使用する現像装置が、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂのコーティングが有り、印加する現像バイアスがＤＣ現像バイアスとなっている。
以下、実施例１の設定条件を示す。
・画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
・現像剤：ブラック現像剤
・現像スリーブ：アルミニウム製スリーブの表面にｔａ−Ｃコート（０．６［μｍ］中心で偏差０．３［μｍ］）
・現像バイアス：ＤＣ現像バイアス
【０１６９】
〔比較例４〕
現像スリーブ５１としてアルミニウム製のスリーブ素管を用い、この現像スリーブ５１に印加する現像バイアスとしてＤＣ現像バイアスを印加した。比較例４で用いた画像形成装置は、使用する現像装置が、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂのコーティングが無く、印加する現像バイアスが直流成分のみとなっている。
以下、比較例４の設定条件を示す。
画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
現像剤：シアン現像剤
現像スリーブ：アルミニウム製スリーブ
現像バイアス：ＤＣ現像バイアス
【０１７０】
〔比較例５〕
現像スリーブ５１としてアルミニウム製のスリーブ素管を用い、この現像スリーブ５１に印加する現像バイアスとして直流成分に交流成分を重畳したＡＣ現像バイアスを印加した。比較例５で用いた画像形成装置は、使用する現像装置が、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂのコーティングが無く、印加する現像バイアスが直流成分に交流成分を印加したＡＣ現像バイアスとなっている。
以下、比較例５の設定条件を示す。
・画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
・現像剤：シアン現像剤
・現像スリーブ：アルミニウム製スリーブ
・現像バイアス：ＡＣ現像バイアス
周波数：１［ｋＨｚ］
ピークトゥピーク値：１０００［Ｖ］
プラス側デューティ比：４［％］
直流成分の電圧（オフセット）：−２３０［Ｖ］
プラス側デューティ比は、周期的に変動する交流成分を含む現像バイアスの一周期中のプラス側の成分比である。言い換えると、現像バイアスが直流成分の電圧である−２３０［Ｖ］よりもプラス側の電位となる時間が現像バイアスの変動の一周期分の時間に占める時間比である。
【０１７１】
〔比較例６〕
現像スリーブ５１として、アルミニウム製のスリーブ素管５１ａに低摩擦膜５１ｂとしてのｔａ−Ｃコートを施したものを用い、この現像スリーブ５１に印加する現像バイアスしてＤＣ現像バイアスを印加した。比較例６で用いた画像形成装置は、使用する現像装置が、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂのコーティングが有り、印加する現像バイアスがＤＣ現像バイアスとなっている。
以下、比較例６の設定条件を示す。
・画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
・現像剤：シアン現像剤
・現像スリーブ：アルミニウム製スリーブの表面にｔａ−Ｃコート（０．６［μｍ］中心で偏差０．３［μｍ］）
・現像バイアス：ＤＣ現像バイアス
【０１７２】
〔実施例２〕
現像スリーブ５１として、アルミニウム製のスリーブ素管５１ａに低摩擦膜５１ｂとしてｔａ−Ｃコートを施したものを用い、この現像スリーブ５１に印加する現像バイアスして直流成分に交流成分を重畳したＡＣ現像バイアスを印加した。実施例２で用いた画像形成装置は、使用する現像装置が、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂのコーティングが有り、印加する現像バイアスが直流成分に交流成分を印加したＡＣ現像バイアスとなっている。
以下、実施例２の設定条件を示す。
画像形成装置：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ５０００改造機
現像剤：シアン現像剤
現像スリーブ：アルミニウム製スリーブの表面にｔａ−Ｃコート（０．６［μｍ］中心で偏差０．３［μｍ］）
現像バイアス：ＡＣ現像バイアス
周波数：１［ｋＨｚ］
ピークトゥピーク値：１０００［Ｖ］
プラス側デューティ比：４［％］
直流成分の電圧（オフセット）：−２３０［Ｖ］
【０１７３】
実験例４の実験結果を表１及び表２に示す。なお、表１及び表２中の濃度ムラの欄とボソツキの欄との括弧内に示す数字は、濃度ムラランク、及び、ボソツキランクである。
【０１７４】
【表１】
2015152628.tif 000003
【０１７５】
【表２】
2015152628.tif 000004
【０１７６】
表２より、シアン用現像装置５Ｃでは、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂを設け、現像バイアスとしてＡＣ現像バイアスを印加することで、ゴースト画像、濃度ムラ及びボソツキが改善できる。また、表１より、ブラック用現像装置５Ｋでは、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂを設け、現像バイアスとしてＤＣ現像バイアスを印加することで、ゴースト画像がなく、画像濃度ムラとボソツキとが問題のない画像を提供することができる。
【０１７７】
〔実験例５〕
次に、上記比較例２と上記実施例２との設定条件について、現像スリーブ５１の表面の低摩擦膜５１ｂの変動と画像濃度の変動との関係を確認した実験例５について説明する。
図２６は、実験例５の実験結果を示すグラフであり、現像スリーブ５１の表面移動方向における一周分の低摩擦膜５１ｂの膜厚の変動と、当該現像スリーブ５１を用いて作像した画像の通紙方向の明度の変動とを示すグラフである。図２６（ａ）は、上記比較例２の設定条件の画像形成装置を用いた場合のグラフであり、図２６（ｂ）は、上記実施例２の設定条件の画像形成装置を用いた場合のグラフである。また、図２６中の破線のグラフが低摩擦膜５１ｂの膜厚を示しており、図２６中の実線のグラフが破線で示した膜厚の位置で現像された画像の明度を示している。明度の変動を測定した画像としては、網点画像面積率７５［％］の画像を作像した。
【０１７８】
図２６（ａ）に示す比較例２の結果より、現像スリーブ５１にコートした低摩擦膜５１ｂの膜厚が薄いほど明度が大きく、膜厚が厚いほど明度が小さいという相関関係が得られている。そして、図２６（ｂ）に示す実施例２の結果より、比較例２に対して交流成分を含む現像バイアス（ＡＣ現像バイアス）を印加することで濃度ムラが改善したことがわかる。
【０１７９】
これは、以下の理由によるものと考える。
すなわち、直流成分のみの現像バイアス（ＤＣ現像バイアス）では、ｔａ−Ｃコーティング層の厚みの差によりカウンターチャージが逃げやすい箇所（低摩擦膜５１ｂの膜厚が薄い部分）と、逃げにくい箇所（低摩擦膜５１ｂの膜厚が厚い部分）がある。このために、低摩擦膜５１ｂの厚みムラが濃度ムラとなったと考える。
一方、ＡＣ現像バイアスを印加することで交流成分によりキャリアに発生したカウンターチャージが逃げ易くなり、ＤＣ現像バイアスを印加する構成よりも飽和現像に近い現像となることで、低摩擦膜５１ｂの厚みムラが濃度ムラになり難いと考えられる。
【０１８０】
ＡＣ現像バイアスを印加することでカウンターチャージが逃げやすくなる理由として、瞬間的な大きな電界がかかっているため現像剤や現像ローラの抵抗が高い場合でもＤＣ現像バイアスを印加する構成に比べて電荷が動き易いと考える。ＡＣ現像バイアスがＤＣ現像バイアスのよりも飽和現像に近づく理由としては、図２２を用いて説明したように、キャリア先端のカウンターチャージが逃げることで、磁気ブラシ先端にトナーが回り込み易くなり、現像されやすくなるためと考える。
【０１８１】
低摩擦膜５１ｂの厚みムラに起因する濃度ムラの発生を抑制する構成としては、現像スリーブ５１の低摩擦膜５１ｂの厚みムラそのものを低減することが考えられる。しかしながら、濃度ムラの発生を十分に抑制出来る程度に現像スリーブ５１の低摩擦膜５１ｂの厚みムラを低減しようとすると、歩留まりが発生してしまい、コスト増になってしまうことから、望ましくない。
【０１８２】
＜低摩擦膜５１ｂのコーティング方法＞
図２１に示すように、現像装置５が備える現像ローラ５０を構成する現像スリーブ５１には、その最表面を低摩擦膜５１ｂによってコーティングしている。
現像スリーブ５１の最表面の低摩擦化は以下の方法で行った。
【０１８３】
本実施形態において、低摩擦膜５１ｂは、フィルター処理陰極真空アーク方式（ＦＣＶＡ：Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃａｔｈｏｄｉｃ  Ｖａｃｕｕｍ  Ａｒｃ）方式によりスリーブ素管５１ａの表面上に成膜されたｔａ−Ｃ膜で構成されている。
ＦＶＣＡ方式によるｔａ−Ｃ膜の成膜の概略を説明すると、ほぼ真空状態のチャンバ内にターゲットとして純度の高い炭素（黒鉛）を配置し、当該ターゲットに対しアーク放電を行う。そして、このアーク放電により発生したプラズマを電磁誘導により蒸着対象である現像スリーブ５１のスリーブ素管５１ａに導く。その誘導過程において、電磁気的空間フィルターにより蒸着に不要なマクロ粒子や中性原子・分子などを除去して、イオン化した炭素のみを抽出する。そして、スリーブ素管５１ａの表面に到達したイオン化した炭素は基材表面に凝集してｔａ−Ｃ膜を形成する。
【０１８４】
上述した工程により、ｔａ−Ｃ膜からなる低摩擦膜５１ｂがスリーブ素管５１ａの表面に形成される。
このような、ｔａ−Ｃ膜からなる低摩擦膜５１ｂは、メッキや塗布などで形成された膜に比べて均一な厚みに形成できるとともに、比較的低温での成膜処理が可能であるので、現像スリーブ５１の温度による歪みなどが発生しにくい。そのため、現像スリーブ５１の形状精度を高めることができる。
なお、ＦＶＣＡ方式による蒸着技術については、例えば、米国特許第６，０３１，２３９号等に開示されており、既に広く実用化されているため、詳細説明は省略する。
【０１８５】
または、低摩擦膜５１ｂとしては、中空陰極方式（ＨＣＤ方式：Ｈｏｌｌｏｗ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）によりスリーブ素管５１ａの表面に成膜されたＴｉＮ膜で構成しても良い。
物理蒸着法（ＰＶＤ）の一つであるイオンプレーティング方式によれば、密着性に優れた膜が比較的容易に得られ、このイオンプレーティング方式の中でも、特にＨＣＤ方式を用いることで、均質で且つ膜厚が均一で母材の表面粗さに沿った被膜が得られる。
なお、ＨＣＤ方式による蒸着技術については、例えば、特開平１０−０１２４３１号公報や特開平０８‐２８６５１６号公報等に開示されており、既に広く実用化されているため、詳細説明は省略する。
【０１８６】
現像スリーブ５１の最表面の低摩擦膜５１ｂは、例えば、テトラヘデラルアモルファスカーボン（ｔａ−Ｃ）や窒化チタン（ＴｉＮ）など、現像スリーブ５１のスリーブ素管５１ａよりトナーとの摩擦係数の低い材料で構成された薄膜である。
もちろんスリーブ素管５１ａよりもトナーとの摩擦係数の低い材料であれば、本発明の目的に反しない限り、例えば、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、モリブデン酸など、ｔａ−ＣやＴｉＮ以外の材料を用いても良い。
なお、各材料における摩擦係数は、アルミニウム合金が０．５（以上）、ＴｉＮが０．３〜０．４、ｔａ−Ｃが０．１（以下）程度である。
【０１８７】
＜摩擦係数の測定方法＞
低摩擦膜５１ｂをコーティングした現像スリーブ５１や低摩擦膜５１ｂを備えていない現像スリーブ５１の表面の摩擦係数の測定には、オイラーベルト方式を用いた。図２７は、摩擦係数測定装置の概略構成図である。図２７に示す摩擦係数測定装置は、オイラーベルト方式に基づくものである。ベルトとして中厚の上質紙を紙すきが長手方向になるようにして現像スリーブ５１の円周１／４に張架し、ベルトの一方に例えば０．９８[Ｎ]（１００[ｇ]）の荷重を掛け、他方にフォースゲージ（デジタルプッシュプルゲージ）を設置した。そして、上記加重によってフォースゲージを引っ張り、ベルトが移動した時点での荷重を読み取って、摩擦係数μｓ＝２／π×１ｎ（Ｆ／０．９８）（但し、μ：静止摩擦係数、Ｆ：測定値）に代入して算出した。
【０１８８】
ゴースト画像の発生するメカニズムは、以下のとおりである。すなわち、現像スリーブ５１の表面が現像領域を通過する際に、感光体１上の非画像部と対向した現像スリーブ５１の表面は、感光体１上の画像部と対向した表面よりも多くのトナーが付着する。現像スリーブ５１に付着したトナーは電荷を持っているために、トナーが付着した現像スリーブ５１の表面が再び現像領域に到達して現像を行うときには、現像スリーブ５１の表面に付着したトナーの持つ電荷分だけ現像電位が嵩上げされる。トナーの付着量が多いほど嵩上げ量が多くなりトナーの現像量が増加するため、前画像で非画像部と対向した現像スリーブ５１の表面によって現像された画像はトナーの現像量が増加してゴースト画像が発生する。
【０１８９】
これに対して、本実施形態の現像装置５では、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂを形成することで、ゴースト画像が改善する。現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂをコートしたことにより、トナーと現像スリーブ５１との付着力よりもトナーとキャリアとの付着力のほうが大きくなることから、現像スリーブ５１に付着するトナー量が減少する。これにより、トナーが付着することに起因する現像スリーブ５１の表面電位の嵩上げが抑制され、ゴースト画像の発生を抑制できる。
【０１９０】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を表面上に担持して表面が無端移動し、感光体１等の潜像担持体と対向する現像領域で潜像担持体の表面の潜像に現像剤中のトナーを供給して現像する現像ローラ５０等の現像剤担持体を備え、現像剤担持体は、複数の磁極を有するマグネットローラ５５等の磁界発生手段と、磁界発生手段を内包する円筒形状で、磁界発生手段の磁力によって円筒形状の外周面に現像剤を担持し、装置本体に対して回転することによって表面移動する現像スリーブ５１等の現像スリーブと、を有し、現像スリーブに対して現像電圧を印加する現像スリーブ電源１５１等の現像スリーブ電圧印加手段を備える現像装置５等の現像装置において、現像スリーブ電圧印加手段は、周波数が２．０［ｋＨｚ］以下の交流成分を含む現像電圧を印加し、現像電圧の交流成分についてのトナーの正規帯電極性（マイナス極性等）とは逆極性（プラス極性等）の成分のデューティ比が４［％］以上、２０［％］以下である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、直流電圧のみを印加するＤＣバイアス現像に比べて、交流成分を含む電圧を印加するＡＣバイアス現像は、潜像担持体へのトナーの付着量のばらつきを低減する効果がある。これにより、画像上での濃度変動の低減を実現できる。また、高周波数でトナーの正規帯電極性とは逆極性の成分のデューティ比が高いＡＣバイアス現像では、周辺白抜けの程度がＤＣバイアス現像よりも低くなる。これに対して、低周波数でトナーの正規帯電極性とは逆極性の成分のデューティ比が低いＡＣバイアス現像であれば、濃度変動低減効果を損なわずに、周辺白抜けの程度をＤＣバイアスと同等レベルにすることが可能である。具体的には、周波数を２．０［ｋＨｚ］以下の周波数とすることで、それよりも高い周波数でのＡＣバイアス現像よりも周辺白抜けの程度を軽減することができる。また、低周波数でトナーの正規帯電極性とは逆極性の成分のデューティ比が高いＡＣバイアス現像では、粒状性の悪化が生じていたが、低周波数でトナーの正規帯電極性とは逆極性の成分のデューティ比が低いＡＣバイアス現像であれば、粒状性の悪化を抑制出来る。具体的には、低周波数では粒状度が悪化する傾向にあるが、潜像担持体から現像スリーブにトナーを引き戻す電位差が形成される時間を最小限に抑えることで粒状度の悪化を軽減することができ、画像欠陥の発生しない安定した画像を提供できる。
このように、態様Ａでは、周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できる。
【０１９１】
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、現像バイアス等の現像電圧のトナーの正規帯電極性側の最大値と最小値との差が、１５００［Ｖ］以下である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、地汚れと呼ばれる非画像部へのトナーの付着を軽減することができる。
【０１９２】
（態様Ｃ）
態様ＡまたはＢの何れかの態様において、現像スリーブ５１等の現像スリーブの外周面に、円筒形状を形成するスリーブ素管の材料よりもトナーとの摩擦係数が小さい低摩擦膜５１ｂ等の低摩擦表面層を設ける。
これによれば、上記実施形態について説明したように、低摩擦表面層を設けることでトナーの現像スリーブへの付着を抑制し、スリーブ汚れに起因するゴースト画像の発生を抑制することが出来る。また、本発明者らは、交流成分を含む電圧を印加することで、直流成分のみからなる電圧を印加する構成に比べて、低摩擦表面層の層厚のムラに起因する現像能力の変動を抑制することが可能であることを見出した。これにより、低摩擦表面層の層厚のムラに応じた周期的な画像濃度ムラの発生を抑制できる。このように、態様Ｃでは、ゴースト画像の発生を抑制しつつ、周期的な画像濃度ムラの発生も抑制できる。
【０１９３】
（態様Ｄ）
態様Ｃにおいて、低摩擦膜５１ｂ等の低摩擦表面層は、テトラヘデラルアモルファスカーボンで構成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、低摩擦表面層を有する現像スリーブを備える構成を実現することができる。
【０１９４】
（態様Ｅ）
態様Ａ乃至Ｄの何れかの態様において、現像スリーブ５１等の現像スリーブは、現像領域で感光体１等の潜像担持体と同じ方向に表面移動し、現像スリーブの表面移動速度を「Ｖｓ」とし、潜像担持体の表面移動速度を「Ｖｇ」としたときに、「１．３≦Ｖｓ／Ｖｇ≦１．８」の関係が成り立つ。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粒状度の悪化を軽減することができ、画像欠陥の発生しない安定した画像を提供できる。
【０１９５】
（態様Ｆ）
少なくとも感光体１等の潜像担持体と、潜像担持体表面を帯電させるための帯電装置４０等の帯電手段と、潜像担持体上に静電潜像を形成するための露光装置等の潜像形成手段と、静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する複写機５００等の画像形成装置において、現像手段として、態様Ａ乃至Ｅの何れかの態様に係る現像装置５等の現像装置を用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できるため、安定した画像形成を行うことができる。
【０１９６】
（態様Ｇ）
態様Ｆにおいて、ブラック用現像装置５Ｋ等のブラックのトナーを使用するブラック用現像装置と、シアン用現像装置５Ｃ等のブラック以外のトナーを使用する非ブラック用現像装置との複数の現像装置を備え、非ブラック用現像装置として態様Ａ乃至Ｅの何れかに係る現像装置５等の現像装置を用い、ブラック用現像装置としては態様Ａ乃至Ｅに係る現像装置とは異なる構成の現像装置を用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、非ブラック用現像装置では、周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できるため、安定した画像形成を行うことができる。また、濃度ムラが目立ち難いブラック用現像装置では、ＤＣバイアス現像等の濃度ムラは生じるが、粒状度が悪化し難い方式を採用することで、周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できる。非ブラック用現像装置と、ブラック用現像装置とで周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できるため、安定したカラーの画像形成を行うことができる。
【０１９７】
（態様Ｈ）
潜像を担持する感光体１等の潜像担持体と、潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える複写機５００等の画像形成装置における少なくとも潜像担持体と現像手段とを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能に構成した作像ユニット６等のプロセスカートリッジにおいて、現像手段として、態様Ａ乃至Ｅの何れかの態様に係る現像装置５等の現像装置を用いる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、周期的な濃度変動を抑制しつつ、周辺白抜けの発生や粒状度の悪化も抑制できる現像装置の交換性を向上できる。また、複数のプロセスカートリッジを備える構成で、それぞれのプロセスカートリッジを個別に交換できる構成であれば、寿命や故障による交換が必要なプロセスカートリッジのみを交換できる。このような構成であれば、ユーザーにとってコストがかからず、安定した画像を提供することができる。
【符号の説明】
【０１９８】
１  感光体
１Ｙ  イエロー用感光体
１Ｃ  シアン用感光体
１Ｋ  ブラック用感光体
１Ｍ  マゼンタ用感光体
２ａ  クリーニングブレード
２  感光体クリーニング装置
３  原稿搬送部
４  原稿読込部
４ａ  帯電ローラ
５Ｃ  シアン用現像装置
５Ｋ  ブラック用現像装置
５  現像装置
６  作像ユニット
７  給紙部
８  中間転写ベルト
９  一次転写バイアスローラ
１０  中間転写ユニット
１１  トナー容器
１２  二次転写バックアップローラ
１９  二次転写バイアスローラ
２０  定着装置
２５  排紙ローラ対
２６  給紙カセット
２７  給紙ローラ
２８  レジストローラ対
３０  排紙トレイ
４０  帯電装置
４１  潤滑剤塗布装置
５０  現像ローラ
５１  現像スリーブ
５１ａ  スリーブ素管
５１ｂ  低摩擦膜
５２  ドクタブレード
５３  供給スクリュ
５３ａ  供給搬送路
５４  回収スクリュ
５４ａ  回収搬送路
５５  マグネットローラ
５７  仕切り部材
５８  ケーシング
５８ａ  現像下ケース
５８ｂ  現像上ケース
５８ｃ  現像カバー
５８ｅ  現像開口部
５９  トナー補給口
７１  剤落下口
７２  剤持上げ口
１００  プリンタ部
１５１  現像スリーブ電源
５００  複写機
Ｇ  現像剤
ＧＰ  現像ギャップ
Ｌ  レーザ光
Ｐ  転写紙
Ｐ１  第一磁極
Ｐ２  第二磁極
Ｐ３  第三磁極
Ｐ４  第四磁極
Ｐ５  第五磁極
Ｔ  トナー
Ｖｂ  現像バイアス
Ｖｂａｖ  現像バイアス平均値
Ｖｄ  帯電電位
ＶＬ  露光電位
Ｖｐｏｔ  現像ポテンシャル
Ｖｐｐ  ピークトゥピーク値
α  回収スクリュ下流端領域
β  供給スクリュ下流端領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１９９】
【特許文献１】特開平０４−１５７４８６号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５６２７号公報
【特許文献３】特許３３５６９４８号
【特許文献４】特開２０１０−０２０２８１号公報
【特許文献１】特開２０１２−１６８２２５号公報
【図１】
2015152628.tif 000005
【図２】
2015152628.tif 000006
【図３】
2015152628.tif 000007
【図４】
2015152628.tif 000008
【図５】
2015152628.tif 000009
【図６】
2015152628.tif 000010
【図７】
2015152628.tif 000011
【図８】
2015152628.tif 000012
【図９】
2015152628.tif 000013
【図１０】
2015152628.tif 000014
【図１１】
2015152628.tif 000015
【図１２】
2015152628.tif 000016
【図１３】
2015152628.tif 000017
【図１４】
2015152628.tif 000018
【図１５】
2015152628.tif 000019
【図１６】
2015152628.tif 000020
【図１７】
2015152628.tif 000021
【図１８】
2015152628.tif 000022
【図１９】
2015152628.tif 000023
【図２０】
2015152628.tif 000024
【図２１】
2015152628.tif 000025
【図２２】
2015152628.tif 000026
【図２３】
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【図２４】
2015152628.tif 000028
【図２６】
2015152628.tif 000029
【図２７】
2015152628.tif 000030
【図２５】
2015152628.tif 000031