(57)【要約】【課題】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出来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】二成分現像剤である現像剤Ｇを表面上に担持して表面が無端移動し、感光体１上の潜像に現像剤Ｇ中のトナーを供給する現像ローラ５０を備え、現像ローラ５０は、マグネットローラ５５と、これを内包する円筒形状で、マグネットローラ５５の磁力によって円筒形状の外周面に現像剤Ｇを担持し、回転することによって表面移動する現像スリーブ５１と、を有する現像装置５で、現像スリーブ５５の外周面に、円筒形状を形成するスリーブ素管５１ａの材料よりもトナーとの摩擦係数が小さい低摩擦膜５１ｂを設け、現像スリーブに対して、ＡＣ現像バイアス等の交流成分を含む電圧を印加する現像スリーブ電源１５１を備える。【選択図】図１
2015055864.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、を有する現像装置において、
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、
該現像スリーブに対して、交流成分を含む電圧を印加する現像スリーブ電圧印加手段を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
上記現像スリーブは直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加されることでその表面電位が周期的に変化し、該現像スリーブの表面電位のトナーの正規帯電極性側の電位についての最小値が、上記潜像担持体の表面上におけるトナーを供給する部分の電位よりもトナーの正規帯電極性側の電位とな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に記載の現像装置において、
上記現像スリーブに印加される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２０［％］以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置において、
現像スリーブ電圧印加手段が上記現像スリーブに印加する電圧の交流成分のデューティ比を、現像する画像の画像面積率に応じて制御する電圧デューティ比制御手段を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置において、
現像する画像の画像面積率が３０［％］以下の場合、上記電圧デューティ比制御手段は、上記現像スリーブに印加する電圧の交流成分における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を３［％］以下に制御することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の現像装置において、
上記現像スリーブの上記スリーブ素管を形成する材料は、アルミニウムであることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載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８】
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７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９】
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７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】
従来から、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。
【０００３】
また、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もキャリアと共に現像スリーブから離間する。その後、現像スリーブがさらに表面移動することで、現像スリーブ上に現像剤が供給される現像剤供給位置に到達し、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。
【０００４】
このような二成分方式の現像装置では、前画像の履歴を次画像が引き継ぎ、潜像担持体上に付着するトナー量が変動して画像濃度が変動するゴースト画像と呼ばれる画像不良が生じることがある。
特許文献１には、二成分方式の現像装置でベタ画像を形成した場合に、現像スリーブの最初の一周に対応する画像の箇所が濃くなってしまうゴースト画像（特許文献１では、「残像現象」）が生じてしまうことが記載されている。また、特許文献１には、ゴースト画像が、前画像の現像時に用いた現像剤が現像スリーブの外表面上に残留していることに起因して発生しているものと推測される、ことが記載されている。さらに、特許文献１には、現像スリーブの外表面全体に現像スリーブの基材よりもトナーとの摩擦係数の低い低摩擦表面層を設けることにより、現像スリーブの外表面上の現像剤の残留量を低減して、ゴースト画像が回避することが出来ることが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、上記ゴースト画像は、次のような原因により発生すると考える。
すなわち、上述したように現像領域を通過した現像スリーブの表面には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、二成分現像剤に含まれるトナーの一部が現像スリーブから離間するキャリアと共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り、スリーブ汚れとなることがある。このスリーブ汚れについて、現像領域を通過するときに潜像担持体上の画像部と対向した部分よりも、非画像部と対向した部分の方が多くのトナーが付着する傾向にある。そして、前画像において画像部と対向した現像スリーブの表面部分よりも非画像部と対向した現像スリーブの表面部分に多くのトナーが付着することに起因して、次画像を現像するときにゴースト画像が発生する。
【０００６】
まず、現像領域で画像部と対向した現像スリーブの表面部分よりも非画像部と対向した現像スリーブの表面部分に多くのトナーが付着する理由について説明する。
潜像担持体上の静電潜像は、潜像担持体の表面を一様帯電し、一様帯電後の潜像担持体の表面を作像する画像に応じて露光することにより、露光された箇所と露光されなかった箇所とで電位が異なる状態となることで形成される。静電潜像におけるトナーが供給される部分である画像部は、現像スリーブの電位よりも帯電したトナーを引き付ける電位となっている。一方、静電潜像におけるトナーが供給されない部分である非画像部は、現像スリーブの電位よりも帯電したトナーを遠ざける電位となっている。
【０００７】
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非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、非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側に移動する。すなわち、磁気ブラシの根元側に移動する。このとき、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が、トナーは磁気ブラシの根元側に移動するため、現像スリーブの表面にトナーが接触する機会が多くなり、現像スリーブに付着するトナーの量は多くなる。
【０００８】
一方、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、現像領域の電位差で磁気ブラシの先端側にトナーが移動しているため、現像スリーブの表面にトナーが接触する機会が少なく、現像スリーブに付着するトナーの量は少なくなる。
【０００９】
このような理由により、スリーブ汚れでは、現像領域を通過するときに潜像担持体上の画像部と対向した現像スリーブの表面部分よりも、非画像部と対向した現像スリーブの表面部分の方が多くのトナーが付着する。
【００１０】
次に、前画像において画像部と対向した現像スリーブの表面部分よりも非画像部と対向した現像スリーブの表面部分に多くのトナーが付着することに起因して、次画像を現像するときにゴースト画像が発生する理由について説明する。
キャリアが離間する位置を通過した現像スリーブの表面は、現像剤供給位置に到達するが、スリーブ汚れが生じていると、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。
【００１１】
帯電したトナーが付着した現像スリーブの表面は、トナーの帯電極性側に電位がシフトした状態となる。このため、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現像スリーブの表面よりもトナーを潜像担持体上の画像部に移動させる力が大きくなる。
【００１２】
上述したように、スリーブ汚れでは、現像領域を通過するときに潜像担持体上の画像部と対向した現像スリーブの表面部分よりも、非画像部と対向した現像スリーブの表面部分の方が多くのトナーが付着する。このため、現像スリーブの表面上において、前画像の現像時に画像部と対向した部分よりも前画像の現像時に非画像部と対向した部分の方が表面に付着したトナーの量が多くなり、次画像の現像時に、トナーの帯電極性側にシフトとする電位も大きくなる。よって、前画像の現像時に画像部と対向した現像スリーブの表面部分よりも非画像部と対向した現像スリーブの表面部分の方が、次画像の現像時に画像部にトナーを移動させる力が大きく作用する。
【００１３】
これにより、前画像の現像時に非画像部と対向した現像スリーブの表面部分によって現像された次画像の画像部と、前画像の現像時に画像部と対向した現像スリーブの表面部分によって現像された次画像の画像部とでは、付着するトナー量が変動する。付着するトナーの量が変動することで、画像濃度が変動し、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。
【００１４】
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、上述したゴースト画像は、上記特許文献１に記載の現像装置のように、現像スリーブの表面に現像スリーブの基材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で抑制することが出来ることが分かった。これは、以下の理由によるものと考える。
【００１５】
前画像の現像で現像領域を通過した現像スリーブの表面上のキャリアは反発磁気力の作用によって現像スリーブの表面から離間する。現像スリーブに接触したトナーは直接、または、他のトナーの粒子を介してキャリアと接触しており、キャリアが現像スリーブの表面から離間するときには、現像スリーブの表面とキャリアとのうち、トナーとの間の付着力が大きい方との付着状態を維持し、他方とは離間する。
現像スリーブに低摩擦表面層を設けることで、現像スリーブとトナーとの摩擦係数を小さくすることが出来る。現像スリーブとトナーとの摩擦係数を小さくすることで、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、トナーと現像スリーブとの付着力よりもトナーとキャリアとの付着力の方を大きくすることが可能となる。このため、非画像部と現像スリーブとの電位差によってトナーが現像スリーブ表面側に移動し、トナーが現像スリーブの表面に接触しても、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現像スリーブから離間することを促すことできる。これにより、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対して、トナーが付着したままの状態で新たな二成分現像剤が供給されることを抑制できる。
よって、前画像において画像部と対向した現像スリーブの表面部分よりも非画像部と対向した現像スリーブの表面部分に多くのトナーが付着することを抑制でき、トナーの付着量の差に起因する次画像を現像するときのゴースト画像の発生を抑制できたと考える。
【００１６】
しかしながら、本発明者らがさらに鋭意検討を重ねたところ、現像スリーブに低摩擦表面層を設けることでゴースト画像の発生を抑制することが出来るが、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が生じることが分かった。
【００１７】
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、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出来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】
【００１８】
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、を有する現像装置において、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、該現像スリーブに対して、交流成分を含む電圧を印加する現像スリーブ電圧印加手段を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、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出来るという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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４】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５】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６】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７】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８】ゴースト画像発生の概念図。
【図９】実験例２の実験結果を示すグラフ、（ａ）は比較例２、（ｂ）は実施例１。
【図１０】摩擦係数測定装置の概略構成図。
【図１１】実験例３における現像スリーブの表面電位と、露光部電位との関係を示すグラフ、（ａ）は比較例５、（ｂ）は実施例２。
【図１２】実験例３で得た感光体１上に形成したベタ画像のトナー写真、（ａ）は実施例２、（ｂ）は比較例４。
【図１３】実施形態３の現像スリーブの表面電位と、露光部電位との関係の一例を示すグラフ。
【図１４】交流成分としてプラス極性側の電圧が印加される期間のデューティ比を振ったときの現像電位差と画像濃度との関係を示すグラフ。
【図１５】実験例４の実験結果を示すグラフ。
【図１６】実施形態４の現像装置を備える画像形成装置における実際の印刷時の制御例のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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装置５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を備える。
図１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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。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ので、以下の説明では、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。
【００２６】
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２及び図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。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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）。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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１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。
【００３８】
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。
【００３９】
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２次転写ニップを形成している。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
次に、図１、図４及び図５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１は、本実施形態の現像装置５の説明図であり、図１（ａ）は、現像装置５の断面説明図、図１（ｂ）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。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。
【００４５】
図４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５は、現像装置５の説明図であり、図５（ａ）は、図４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５（ｂ）は、現像装置５を図４中の矢印Ａ方向から見た側面図である。また、図５（ｃ）は、現像装置５を図４中の矢印Ａ方向から見た側方断面図である。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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１（ａ）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。
【００５０】
図１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、五つの磁極が形成されたマグネットローラ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１（ａ）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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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１（ａ）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。
不図示の高圧電源から現像スリーブ５１に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。
【００５６】
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。
【００５７】
図５（ａ）及び図５（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５（ａ）及び図５（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５（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５（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。
【００５８】
図５（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。
【００５９】
図６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６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５（ｃ）に示すように、仕切り部材５７（図６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６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。
【００６０】
図６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１及び図５（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。
【００６１】
図６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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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１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。
【００６６】
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６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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
〔実施形態１〕
次に、本発明の特徴部を備えた現像装置５の一つ目の実施形態（以下、「実施形態１」と呼ぶ）について説明する。
図１（ｂ）に示すように、実施形態１の現像装置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。さらに、実施形態１の現像装置５は、図１（ａ）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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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２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。
【００７３】
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２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。
【００７４】
しかし、特許文献２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。
【００７５】
一方、実施形態１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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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）。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
このようなゴースト画像の改善方法として、特許文献１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。
【００８７】
実施形態１の現像装置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。
【００８８】
図７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７（ａ）は、低摩擦膜５１ｂの膜厚が薄い場合の説明図であり、図７（ｂ）は、低摩擦膜５１ｂの膜厚が厚い場合の説明図である。
図７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７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７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７中の「＋」は、プラス極性の電荷があること示している。また、図７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。
【００８９】
図７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７に示すように、感光体１の表面上の画像部はプラス極性に帯電しており、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７（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。
【００９０】
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７（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。
【００９１】
図７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７（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７（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７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。
【００９２】
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。
【００９３】
一方、図７（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７（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７（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。
【００９４】
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。
【００９５】
図７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。
【００９６】
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、実施形態１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。
【００９７】
図７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。
飽和下像し難いと、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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
実施形態１の現像装置５では、図１（ｂ）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１（ａ）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。
【０１０４】
特許文献３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・ツー・ピーク電圧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・ツー・ピーク電圧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３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。
【０１０５】
〔実験例１〕
次に、本発明の構成を備えた実施形態１の具体例である実施例１と、本発明の構成要件の少なくとも一つを備えない比較例１〜３とでゴースト画像と画像濃度ムラとの評価を行った実験例１について説明する。
実験例１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１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。
【０１０６】
＜ゴースト画像の評価方法＞
図８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。
【０１０７】
「◎」：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。
【０１０８】
＜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。
【０１０９】
〔比較例１〕
アルミニウム製の現像スリーブ５１に印加する電圧として直流電圧を印加した。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、印加する電圧が直流電圧のみとなっている。
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：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：直流電圧
【０１１０】
〔比較例２〕
アルミニウム製の現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂとして窒化チタンコーティング（以下、「ＴｉＮコート」という）を施し、現像スリーブ５１に印加する電圧として直流電圧を印加した。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のコーティングが有り、印加する電圧が直流電圧のみとなっている。
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：シアン現像剤
現像スリーブ：アルミニウム製スリーブにＴｉＮコート
現像バイアス：直流電圧
【０１１１】
〔比較例３〕
アルミニウム製の現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂとして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）を施し、現像スリーブ５１に印加する電圧として直流電圧を印加した。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、印加する電圧が直流電圧のみとなっている。
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：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：直流電圧
【０１１２】
〔実施例１〕
アルミニウム製のスリーブ素管５１ａに低摩擦膜５１ｂとして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）を施して現像スリーブ５１を作成した。さらに、現像スリーブ５１に印加する電圧として直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加した。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、印加する電圧が直流成分に交流成分を重畳した電圧となっている。
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：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：直流成分に交流成分を重畳した電圧
交流成分の周波数：５［ｋＨｚ］
交流成分の振幅（ピークトゥピークの値）：１０００［Ｖ］
交流成分のデューティ比：５０［％］
直流成分の電圧（オフセット）：−２３０［Ｖ］
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１サイクル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。
【０１１３】
実験例１の実験結果を表１に示す。なお、表１中の濃度ムラの欄の括弧内に示す数字は明度偏差である。
【０１１４】
【表１】
2015055864.tif 000003
【０１１５】
表１に示す実施例１ように、現像スリーブ５１に低摩擦膜５１ｂを設け、且つ、現像バイアスとして交流成分を含む電圧を印加することで、ゴースト画像の発生を抑制しつつ、濃度ムラの発生も抑制できる。よって、実施形態１では、現像スリーブ５１の最表面に、トナーとの摩擦係数がスリーブ素管５１ａの材料であるアルミニウムよりも小さいコーティング層である低摩擦膜５１ｂを設けている。
【０１１６】
〔実験例２〕
次に、上記比較例２と上記実施例１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２について説明する。
図９は、実験例２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９（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９（ｂ）は、上記実施例１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９中の破線のグラフが低摩擦膜５１ｂの膜厚を示しており、図９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。
【０１１７】
図９（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９に示す実施例１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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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７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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
＜低摩擦膜５１ｂのコーティング方法＞
図１（ｂ）に示すように、実施例１の現像装置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。
【０１２２】
実施形態１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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
＜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１０は、摩擦係数測定装置の概略構成図である。図１０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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
これに対して、実施形態１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。
【０１２９】
実施形態１の現像装置５では、現像スリーブ５１に対して直流成分に交流成分を重畳させた電圧を印加しているため、現像スリーブ５１の表面電位は周期的に変動する。以下、周期的に変動する現像スリーブ５１の表面電位のマイナス極性側の最小値が感光体１の表面上の露光された部分よりもマイナス極性側に設定する構成について説明する。
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。
【０１３０】
まず、現像スリーブの表面電位と感光体１の表面電位について説明する。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によって静電潜像を現像することで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露光された部分（以下、「露光部」と呼ぶ）の電位よりも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の静電潜像側に現像する電位差となっている。
現像スリーブ５１に印加する電圧が直流成分のみの場合（ＤＣバイアスの場合）は、現像スリーブ５１に印加する電圧が一定のため、現像スリーブ５１の表面電位も一定となる。このため、現像スリーブ５１から静電潜像の露光部にトナーを移動させるような電位差の電界のみが形成される。
【０１３１】
一方、実施形態１の現像装置５のように、現像スリーブ５１に印加する電圧が交流成分を含む場合（ＡＣバイアスを印加した場合）は、微小な時間中に現像スリーブ５１の表面電位が周期的に変動する。このため、微小な時間中に静電潜像の露光部に対して、現像スリーブ５１から感光体１にトナーを移動させるような電位差の電界と、感光体１から現像スリーブ５１側にトナーを引き戻すような電位差の電界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ような電界が形成されていても、トナーを静電潜像に現像できるのは、ＡＣバイアスの平均の電位と露光部の電位とが、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。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、現像された感光体１上のトナー像には、引き戻された跡が残って、静電潜像の露光部を完全にトナーで埋めきることが出来なくなる。こようにトナーで埋めることが出来なかった部分によって、所々白く抜けたような画像になり、それがボソツキ画像となってしまう。
【０１３２】
このような問題に対して、感光体１から現像スリーブ５１側へトナーを引き戻すような電位差を小さくする、もしくは引き戻さないようにすることで、ボソツキ画像が発生しなくなる。
【０１３３】
〔実施形態２〕
次に、本発明の特徴部を備えた現像装置５の二つ目の実施形態（以下、「実施形態２」と呼ぶ）について説明する。
実施形態２の現像装置５では、交流成分を含む現像バイアスを印加され、電位が周期的に変化する現像スリーブ５１の表面電位が最もプラス極性側となるときの電位が、感光体１の画像部の電位よりもマイナス極性側となるように設定する。他の点は、実施形態１の現像装置５と共通するため、説明は省略する。
【０１３４】
実施形態２の現像装置５では、現像スリーブ５１の表面電位は周期的に変動するが、感光体１の画像部に対して常にマイナス極性側となる。このため、感光体１上のトナー像からマイナス極性に帯電したトナーを現像スリーブ５１側に引き戻す作用が無くなる。これにより、現像スリーブ５１に交流成分を含む現像バイアスを印加することにより生じていいたボソツキ画像の発生を抑制できる。
【０１３５】
〔実験例３〕
ここで、感光体１から現像スリーブ５１側へトナーを引き戻すような電位差が生じる構成と、生じない構成とで感光体１上に形成したベタ画像におけるボソツキ画像の発生状態を観察して比較した実験例３について説明する。
実験例３では、交流成分によって変動する現像バイアスのピークトゥピーク（以降、Ｖｐｐとする）のマイナス側に高い電位を「マイナス側最大電位Ｖｐｐ１」とし、低い側電位を「マイナス側最小電位Ｖｐｐ２」とする。さらに、ベタ画像の静電潜像の表面電位（露光部の表面電位）を「露光部電位ＶＬ」とする。そして、マイナス側最小電位Ｖｐｐ２が露光部電位ＶＬに対して、トナーが現像スリーブ５１側に引き戻す電位差となるように設定した場合を比較例４とする。また、マイナス側最小電位Ｖｐｐ２が露光部電位ＶＬに対して、トナーが現像スリーブ５１側に引き戻さない電位差となるように設定した場合を実施例２（実施形態２の具体例）とする。
【０１３６】
図１１は、実験例３における経時で周期的に変動する現像スリーブ５１の表面電位と、露光部電位ＶＬとの関係を示すグラフである。図１１（ａ）は、比較例４のグラフであり、図１１（ｂ）は実施例２のグラフである。また、現像バイアスの直流成分の電圧（オフセット）を図１１中では、「Ｖｏｆｆ」と示している。
【０１３７】
〔比較例４〕
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：イエロー現像剤
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：直流成分に交流成分を重畳した電圧
交流成分の周波数：５［ｋＨｚ］
交流成分の振幅（ピークトゥピークの値）：８００［Ｖ］
交流成分のデューティ比：５０［％］
直流成分の電圧（オフセット）：−４００［Ｖ］
【０１３８】
〔実施例２〕
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：イエロー現像剤
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：直流成分に交流成分を重畳した電圧
交流成分の周波数：５［ｋＨｚ］
交流成分の振幅（ピークトゥピークの値）：４００［Ｖ］
交流成分のデューティ比：５０［％］
直流成分の電圧（オフセット）：−４００［Ｖ］
【０１３９】
図１１（ｂ）に示すように、実施例２では、交流成分を含む現像バイアスを印加され、電位が周期的に変化する現像スリーブ５１の表面電位が最もプラス極性側となるときの電位が、−２００［Ｖ］である。この値は、感光体１の画像部（露光部）の電位である−１００［Ｖ］よりもマイナス極性側である。
【０１４０】
図１２は、実験例３で得た感光体１上に形成したベタ画像のトナー（イエロートナー）の付着状態をＫｅｙｅｎｃｅ社製のＶＫ９５００を用いて撮影した写真を示す。図１２（ａ）は、実施例２の感光体１の表面の写真であり、図１２（ｂ）は、比較例４の感光体１の表面の写真である。
実験例３の実験条件と実験結果とを表２に示す。
【０１４１】
【表２】
2015055864.tif 000004
【０１４２】
比較例４では、図１１（ａ）に示すように、現像バイアスがマイナス側最大電位Ｖｐｐ１となるタイミングでは図中の矢印Ａ１で示すように、トナーは現像スリーブ５１から感光体１に移動する。現像バイアスがマイナス側最小電位Ｖｐｐ２となるタイミングでは、マイナス側最小電位Ｖｐｐ２が露光部電位ＶＬよりもプラス側となっているため、図中の矢印Ａ２で示すようにトナーは感光体１から現像スリーブ５１に移動する。このように、トナーが感光体１から現像スリーブ５１に移動するような引き戻しの電位差が生じることで、ボソツキが発生することがわかった。
【０１４３】
ＡＣ現像バイアスとして、図１１（ａ）にあるように画像部の電位「ＶＬ」よりもプラス極性側の現像バイアスがかかるタイミングがあると、そのタイミングでは瞬間的に感光体１に付着したトナーは現像スリーブ５１側に引き戻される電界がかかる。感光体１上のトナー像とキャリアの接触している部分で強く引き戻されることから、キャリアが接触するところとしないところで濃度がばらついてしまい、これが巨視的にはボソついて見え、ボソツキ画像となる。
【０１４４】
一方、実施例２では、図１１（ｂ）に示すように、現像バイアスがマイナス側最大電位Ｖｐｐ１となるタイミングでは図中の矢印Ｂ１で示すように、比較例４と同様に、トナーは現像スリーブ５１から感光体１に移動する。現像バイアスがマイナス側最小電位Ｖｐｐ２となるタイミングではマイナス側最小電位Ｖｐｐ２が露光部電位ＶＬよりもマイナス側となっているため、図中の矢印Ｂ２で示すように、比較例４と異なり、トナーは現像スリーブ５１から感光体１に移動する。すなわち、トナーが感光体１から現像スリーブ５１に移動するような引き戻しの電位差が生じることがなく、ボソツキが発生することを抑制できる。
【０１４５】
交流成分を含む現像バイアスを印加することで生じるボソツキが発生することを抑制できる実施例２では、以下の（１）式を満たす。
｜Ｖｐｐ１｜＞｜Ｖｐｐ２｜＞｜ＶＬ｜  ・・・（１）
【０１４６】
ここで、交流成分によって変動する現像バイアスのピークトゥピーク（以降、Ｖｐｐとする）のうち、トナーの正規帯電極性側に高い電位を「トナー極性側最大電位ＶｐｐＡ」とし、低い側電位を「トナー極性側最小電位ＶｐｐＢ」とする。さらに、感光体１上の露光部の電位を「露光部電位ＶＬ」とすると、トナーの正規帯電極性側を正として、電位を比較したときに、以下の（２）式の関係を満たすようなＡＣバイアスを印加することでボソツキの発生を抑制できる。
「ＶｐｐＡ」＞「ＶｐｐＢ」＞「ＶＬ」    ・・・・（２）
【０１４７】
実施形態２の現像装置５は、上記（２）の関係を満たすため、ボソツキ画像の発生を抑制できる。また、実施形態１と同様に、現像スリーブ５１の最表面にトナーが付着しづらいコーティング層を設けることで、ゴースト画像の発生を抑制でき、交流成分を含む現像バイアスを印加することで、コーティング層の厚みによる濃度ムラを抑制することができる。このように、実施形態２の現像装置５は、ゴースト画像の発生を抑制でき、濃度ムラを抑制することができ、さらに、ボソツキ画像の発生も抑制できるため、より安定した画像形成を行うことが出来る。
【０１４８】
〔実施形態３〕
次に、本発明の特徴部を備えた現像装置５の三つ目の実施形態（以下、「実施形態３」と呼ぶ）について説明する。
実施形態３の現像装置５では、現像スリーブ５１に印加される現像バイアスの交流成分について、トナーの正規帯電極性であるマイナス極性の成分が印加される時間よりも、プラス極性の成分が印加される時間が短くなるように設定する。他の点は、実施形態１の現像装置５と共通するため、説明は省略する。
図１３は、実施形態３に係る現像装置５において、経時で周期的に変動する現像スリーブ５１の表面電位と、露光部電位ＶＬとの関係の一例を示すグラフである。
【０１４９】
上述した実施例２のように、ボソツキ画像を低減するために、交流成分を含む現像バイアスのＶｐｐを小さくすることは、現像能力の低下に繋がる。すなわちトナーを現像するためには電位差を高くする必要があることになり、飽和現像がしづらくなる。そこで、現像バイアスのトナー極性側最大電位ＶｐｐＡの時間を出来るだけ長く設定する構成が考えられる。図１１（ａ）に示すように、トナーが感光体１から現像スリーブ５１に移動するような引き戻しの電位差が生じる構成であっても、図１３に示すように、現像バイアスの波形の中でトナーの現像に寄与できる電位の時間をできるだけ長く設定する構成が考えられる。このような設定の構成であれば、現像バイアスの平均電位（以下、「現像バイアス平均電位Ｖａｖｅ」という）をトナーの正規帯電極性側に高くすることが出来るので、現像能力を確保することが出来る。
【０１５０】
トナーの現像に寄与できる電位の時間をできるだけ長く設定する構成としては、現像スリーブ５１に印加される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（プラス極性）の成分のデューティ比を小さく設定する。これにより、トナーの正規帯電極性がマイナス極性であれば、現像バイアスのデューティ比のマイナス側の成分を大きくすることができ、プラス側の成分を小さくすることが出来る。
【０１５１】
図１３に示すように、マイナス側最大電位Ｖｐｐ１が印加される時間をＴ１とし、マイナス側最小電位Ｖｐｐ２が印加される時間をＴ２とする。そして、トナーの正規帯電極性となるマイナス極性側の電圧が印加される期間のデューティ比（Ｄ１［％］）は以下の（３）式で求まる。
Ｄ１＝Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）×１００  ・・・・（３）
また、トナーの正規帯電極性とは逆極性となるプラス極性側の電圧が印加される期間のデューティ比（Ｄ２［％］）は以下の（４）式で求まる。
Ｄ２＝Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）×１００  ・・・・（４）
【０１５２】
また、プラス極性側の電圧が印加される期間のデューティ比（Ｄ２）としては、２０［％］以下であることが望ましい。
この場合、以下の（５）式を満たすようにＴ１及びＴ２を設定することでプラス極性側の電圧が印加される期間のデューティ比（Ｄ２）を２０［％］以下とすることができる。
Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）×１００  ≦２０・・・・（５）
【０１５３】
トナー濃度制御範囲の中心条件（今回はトナー濃度は７［ｗｔ％］とした）において、現像開始電圧を０［Ｖ］としたときに、画像濃度「１．５」を得るために、現像電位差（｜Ｖａｖｅ−ＶＬ｜）を４００［Ｖ］以下に設定することが望ましい。
図１４は、交流成分としてプラス極性側の電圧が印加される期間のデューティ比（Ｄ２）を１０［％］〜３０［％］で振ったときの現像電位差と画像濃度との関係を示すグラフである。図１４に示す結果より、プラス極性側のデューティ比（Ｄ２）は２０［％］以下が望ましい。現像電位差が６００［Ｖ］を超えるとキャリアが感光体１に付着することによる画像欠陥による不具合が発生し始める。よって、トナー濃度が低下した場合や温度、湿度が変化した場合に現像電位差が６００［Ｖ］にならないようにするためには、中心条件で現像電位差が４００［Ｖ］以下とする必要がある。
【０１５４】
また、交流成分の周波数は５［ｋＨｚ］以下が望ましい。それよりも高い周波数では、十分にトナーの動きが現像バイアスの波形に追従することができなくなってしまい、狙いの機能が得られないためである。
【０１５５】
実施形態１乃至３の現像装置５は、スリーブ素管５１ａにテトラヘデラルアモルファスカーボン層を設け、現像スリーブ５１へのトナーの付着を抑制することで、現像電位の嵩上げがなくなるのでゴースト画像の発生を抑制できる。また、直流成分のみの現像バイアスを印加する構成ではテトラヘデラルアモルファスカーボン層の厚みムラが濃度ムラとなることがあるが、交流成分を含む現像バイアスを印加することで、飽和現像に近い現像となり、濃度ムラの発生を抑制できる。
【０１５６】
このような現像装置５を備えた画像形成装置である複写機５００は、ゴースト画像を抑制しつつ、周期的な画像濃度ムラも抑制できるため、画像濃度の安定した良好な画像形成を行うことが出来る。
さらに、このような現像装置５を備えるプロセスカートリッジである作像ユニット６は、複写機５００本体から着脱可能であるため、画像濃度が安定する現像装置５の交換性を向上できる。
【０１５７】
また、交流成分を含む現像バイアスを印加することによるボソツキ画像に対しては、実施形態２のように、交流成分を含む現像バイアスが印加された現像スリーブ５１のマイナス側最小電位Ｖｐｐ２が露光部電位よりもマイナス側に大きなバイアス条件で用いる。これにより、感光体１上のトナー像から現像スリーブ５１側にトナーを引き戻す作用がなくなることで、改善できる。
実施形態３のように、現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比（Ｄ２）がマイナス極性側のデューティ比（Ｄ１）よりも小さくなるように設定することで、感光体１上のトナー像から現像スリーブ５１側にトナーを引き戻す作用を抑制できる。これにより、交流成分を含む現像バイアスを印加することによるボソツキ画像の発生を抑制できる。
【０１５８】
〔実施形態４〕
次に、本発明の特徴部を備えた現像装置５の四つ目の実施形態（以下、「実施形態４」と呼ぶ）について説明する。
実施形態４の現像装置５では、現像スリーブ５１に印加される現像バイアスの交流成分のデューティ比を、現像する画像の画像面積率に応じて制御する電圧デューティ比制御手段としての不図示の制御部を備える。すなわち、他の点は、実施形態１の現像装置５と共通するため、説明は省略する。
【０１５９】
〔実験例４〕
ここで、現像スリーブ５１に印加する現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比（Ｄ２）の値を振ったときの濃度ムラとボソツキとの発生状態を確認した実験例４について説明する。
図１５は、実験例４の実験結果を示すグラフである。
図１５では、現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比（Ｄ２）を、１［％］〜３０［％］まで任意に振っ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。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。
【０１６０】
以下、実験例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：直流成分に交流成分を重畳した電圧
交流成分の周波数：１［ｋＨｚ］
交流成分の振幅（ピークトゥピークの値）：８００［Ｖ］
交流成分のプラス極性側のデューティ比：１［％］〜３０［％］
直流成分の電圧は、画像濃度が１．５になるように調整した。
【０１６１】
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）
【０１６２】
図１５に示すように、交流成分のプラス極性側のデューティ比が大きくなると濃度ムラは良くなる。一方、ボソツキ画像は交流成分のプラス極性側のデューティ比が小さいほど良くなる。すなわち、濃度ムラとボソツキ画像とは現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比でトレードオフの関係である。よって、濃度ムラとボソツキとを最高レベルで両立させることは、難しい。
【０１６３】
しかし、画像面積率が小さい場合は濃度ムラが知覚されにくく、ボソツキ画像が目立ちやすくなることから、画像面積率が小さい場合はボソツキ画像に対して最良の現像バイアスの条件を選択することが望ましい。逆に画像面積率が大きい場合は濃度ムラが知覚されやすいので、濃度ムラに対して最良の現像バイアスの条件を選択することが良い。よって、現像スリーブ電源１５１が印加する現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比を画像面積率に基づいて制御することで、画像面積率に応じた最適な画像を得ることができる。
【０１６４】
図１６は、実施形態４の現像装置５を備える画像形成装置における実際の印刷時の制御例のフローチャートである。
画像形成装置の不図示の演算手段が、画像形成装置に入力された（Ｓ１）印刷ジョブの画像面積率を算出し（Ｓ２）、画像面積率が３０［％］以下であるかを判定する（Ｓ３）。
【０１６５】
画像面積率が３０［％］以下であった場合（Ｓ３で「Ｙｅｓ」）には、その印刷ジョブは現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比を３［％］に設定して（Ｓ４）、印刷を実行する（Ｓ６）。逆に画像面積率が３０［％］よりも大きい場合（Ｓ３で「Ｎｏ」）には、その印刷ジョブは現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比を６［％］に設定し（Ｓ５）、印刷を実行する（Ｓ６）。
現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比が６［％］以上であれば濃度ムラは問題ないが、ボソツキ画像としては、できるだけ小さいデューティ比が望ましい。
【０１６６】
実施形態４の現像装置５は、現像スリーブ５１にトナーが付着しづらいコーティング層を設けることでゴースト画像の発生を抑制でき、交流成分を含んだ現像バイアスを印加することで、コーティング層の厚みのムラによる濃度ムラも低減できる。また、交流成分を含む現像バイアスを印加する構成特有のボソツキ画像に対しては、現像バイアスの交流成分のプラス極性側のデューティ比をマイナス極性側のデューティ比よりも小さくすることで、ボソツキ画像の発生を抑制することが出来る。さらに、さらにボソツキが目立ち易い画像に対しては、ボソツキの改善効果のある現像バイアスの条件に設定し、濃度ムラが目立ちやすい画像に対しては、濃度ムラの改善効果がある現像バイアスの条件に設定することで、最適な画像をユーザーに提供できる。
【０１６７】
また、画像面積率が小さい画像については、濃度ムラは知覚されにくく、ボソツキ画像が目立ちやすくなることから、ボソツキ画像の改善に効果のある現像バイアスの条件に設定することで、最適画像が得られる。具体的には、交流成分を含む現像バイアスにおける現像スリーブ５１側にトナーを引き寄せる電圧を印加するタイミングで、感光体１上の静電潜像に現像されたトナー像のトナーを現像スリーブ５１に引き戻す。このような感光体１上のトナー像のトナーを現像スリーブ５１に引き戻す作用によってボソツキ画像が発生する。
【０１６８】
現像バイアスの波形について、現像スリーブ５１側に引き戻す波形部をできるだけ、トナーを引き戻さないような現像バイアスの条件にすることで、ボソツキを改善することができる。要するに、トナーを帯電させないコートを施した現像スリーブ５１に交流成分を含む現像バイアスを印加する。また、その交流成分を含む現像バイアスの条件を濃度ムラに対して効果のあるバイアス条件と粒状性に効果のあるバイアス条件とがあり、画像情報に応じて最適な現像バイアスで条件で現像する。
実施形態４では、画像面積率に応じて、画像濃度ムラに有利な交流成分のデューティ比やボソツキに有利な交流成分のデューティ比を現像スリーブ５１に印加することができ、画像面積に応じた最適画像を得ることができる。
【０１６９】
現像スリーブ５１の材料として、本実施形態ではアルミニウムを用いているが、導電性で、且つ、非磁性で、筒状の形状を維持できる強度を備えた材料であれば、他の材料であっても用いることができる。そして、アルミニウム以外の材料を用いる場合は、低摩擦膜５１ｂ等の低摩擦表面層として、現像スリーブ５１を形成する材料よりもトナーとの摩擦係数が小さいものを設ける。
【０１７０】
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Ｇ等の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、を有する現像装置５等の現像装置において、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５１ａ等の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、現像スリーブに対して、ＡＣ現像バイアス等の交流成分を含む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。
これによれば、上記実施形態１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Ａ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出来る。
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、現像スリーブ５１等の現像スリーブは直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加されることでその表面電位が周期的に変化し、現像スリーブの表面電位のトナーの正規帯電極性（マイナス極性等）側の電位についての最小値が、感光体１等の潜像担持体の表面上におけるトナーを供給する部分の電位よりもトナーの正規帯電極性側の電位となる。
これによれば、上記実施形態２について説明したように、潜像担持体上に供給されたトナーを現像スリーブ側に引き戻す電位差が形成されないのでボソツキ画像の発生を抑制し、安定した現像を行うことが出来る。
（態様Ｃ）
態様ＡまたはＢにおいて、現像スリーブ５１等の現像スリーブに印加される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２０［％］以下である。
これによれば、上記実施形態３について説明したように、現像スリーブ５１に印加する電圧について、トナーの正規帯電極性側のデューティ比を大きくすることができ、現像能力を確保することが出来る。さらに、キャリアが感光体１等の潜像担持体に付着しない現像電位差で使用することができ、画像欠陥の発生しない安定した画像を提供できる。
（態様Ｄ）
態様Ａ乃至Ｃの何れかの態様において、現像スリーブ電源１５１等の現像スリーブ電圧印加手段が現像スリーブ５１等の現像スリーブに印加する電圧の交流成分のデューティ比を、現像する画像の画像面積率に応じて制御する不図示の制御部等の電圧デューティ比制御手段を備える。
これによれば、上記実施形態４について説明したように、画像面積率に応じた最適な画像を得ることができる。
（態様Ｅ）
態様Ｄにおいて、現像する画像の画像面積率が３０［％］以下の場合、不図示の制御部等の電圧デューティ比制御手段は、現像スリーブ５１等の現像スリーブに印加する電圧の交流成分におけるトナーの正規帯電極性とは逆極性（プラス極性等）の成分のデューティ比を３［％］以下に制御する。
これによれば、上記実施形態４について説明したように、ボソツキ画像が目立ち易い画像面積率の画像を出力するときには、現像スリーブに印加する電圧をボソツキの改善効果のある条件に設定し、最適な画像をユーザーに提供できる。また、
（態様Ｆ）
態様Ａ乃至Ｅ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スリーブ素管５１ａ等のスリーブ素管を形成する材料は、アルミニウムである。
これによれば、上記実施形態１について説明したように、非磁性で導電性のある現像スリーブ５１を実現できる。
（態様Ｇ）
態様Ａ乃至Ｆの何れかの態様において、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１について説明したように、スリーブ素管よりもトナーとの摩擦係数が低い低摩擦膜を実現することが出来る。
（態様Ｈ）
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不図示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Ｇの何れかの態様の現像装置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、ゴースト画像を抑制しつつ、周期的な画像濃度ムラも抑制できるため、画像濃度の安定した良好な画像形成を行うことが出来る。
（態様Ｉ）
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Ｇの何れかの態様の現像装置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、画像濃度が安定する現像装置の交換性を向上できる。
【符号の説明】
【０１７１】
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
２  感光体クリーニング装置
２ａ  クリーニングブレード
３  原稿搬送部
４  原稿読込部
４ａ  帯電ローラ
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
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
Ｖａｖｅ  現像バイアス平均電位
ＶＬ  露光部電位
Ｖｐｐ  ピーク・ツー・ピーク電圧
Ｖｐｐ１  マイナス側最大電位
Ｖｐｐ２  マイナス側最小電位
ＶｐｐＡ  トナー極性側最大電位
ＶｐｐＢ  トナー極性側最小電位
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】
【０１７２】
【特許文献１】特開２０１２−１６８２２５号公報
【特許文献２】特許３３５６９４８号
【特許文献３】特開２０１０−０２０２８１号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015055864.tif 000007
【図４】
2015055864.tif 000008
【図５】
2015055864.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図８】
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【図１２】
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