(57)【要約】【課題】かぶり発生およびキャリア上りを抑制する。【解決手段】現像剤を感光体51に搬送する現像ローラ3、現像バイアスを現像ローラに印加するバイアス電圧印加手段110、現像バイアスを所望の条件で印加する為にバイアス電圧印加手段を制御する制御手段150を備え、現像バイアスの時間平均値よりトナーを感光体に現像する側にかかる時間をT1、現像バイアスの時間平均値よりトナーを現像ローラに戻す側にかかる時間をT2、現像側電位のピーク電位からピーク・トゥー・ピーク電位の1/10以内の電位にある時間をT3、逆現像側電位のピーク電位からピーク・トゥー・ピーク電位の1/10以内の電位にある時間をT4とすると、制御手段は、下記の関係式（1）及び（2）を満たすようにバイアス電圧印加手段を制御する。  T1/(T1+T2)＞T3/(T3+T4)…(1)  0.3＜T1／(T1+T2)＜0.45…(2)【選択図】図４
2008287113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電性のトナーと磁性キャリアの２成分を混合して帯電された現像剤によって、画像形成装置の潜像担持体の外周面上に形成されている静電潜像を現像する現像装置であって、
前記現像剤を前記潜像担持体に搬送する現像剤担持体と、
前記トナーを前記現像剤担持体から前記潜像担持体に向ける力を及ぼす現像側電位、および前記トナーを前記潜像担持体から前記現像剤担持体に向ける力を及ぼす逆現像側電位が周期的に入れ替わる振動バイアス電圧を現像バイアスとして前記現像剤担持体に印加するバイアス電圧印加手段と、
前記現像バイアスを所望の条件で印加するために前記バイアス電圧印加手段を制御する制御手段と、を備え、
前記現像バイアスの時間平均値より前記トナーを前記潜像担持体に現像する側にかかっている時間をＴ１、
前記現像バイアスの時間平均値より前記トナーを前記現像剤担持体に戻す側にかかっている時間をＴ２、
前記現像側電位のピーク電位から、ピーク・トゥー・ピーク電位の１／１０以内の電位にある時間をＴ３、
前記逆現像側電位のピーク電位から、前記ピーク・トゥー・ピーク電位の１／１０以内の電位にある時間をＴ４、
と定義した際に、前記制御手段は、下記の関係式（１）および（２）を満たすように前記バイアス電圧印加手段を制御することを特徴とする現像装置。
Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２） ＞ Ｔ３／（Ｔ３＋Ｔ４）・・・（１）
０．３ ＜ Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２） ＜ ０．４５・・・（２）
【請求項２】
前記潜像担持体の非画像部電位をＶ０、
前記現像側電位のピーク電位をＶ１、
前記逆現像側電位のピーク電位をＶ２、
と定義した際に、前記制御手段は、下記の関係式（３）を満たすように前記バイアス電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
｜Ｖ１−Ｖ０｜＜｜Ｖ２−Ｖ０｜・・・（３）
【請求項３】
前記制御手段は、前記逆現像側電位のピーク電位が前記潜像担持体の画像部電位に対して１００Ｖを越えない範囲となるように前記バイアス電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記現像バイアスの繰り返し周波数を５ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下の範囲になるように前記バイアス電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記Ｔ２の期間における前記現像バイアスの波形が単調に変化するように前記バイアス電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
使用する前記現像剤のキャリア平均粒径が２０ミクロン以上５０ミクロン以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記潜像担持体と前記現像剤担持体が互いに対向する現像領域において、前記現像剤と前記潜像担持体が接触することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
帯電性のトナーを含む現像剤によって潜像担持体が担持する静電潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体の表面に所望の電圧を帯電させる帯電手段と、前記潜像担持体上の現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する転写手段と、を含む画像形成装置であって、
前記現像手段は、請求項１〜７の何れか１項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を採用する画像形成装置に搭載される現像装置に関し、特に、次世代カラー／モノクロ超高速機に搭載される現像装置に備わる現像剤担持体に印加するバイアス電圧の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する複写機、ファクシミリ、プリンタ、およびこれらの各種機能を備えるいわゆる複合機等の画像形成装置においては、静電潜像担持体（例えば、感光体）の表面を帯電させ、その帯電域に画像露光して静電潜像を形成し、この静電潜像が形成された感光体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させて、当該静電潜像を可視化させる現像方法が採用されている。
【０００３】
画像形成装置で実行される現像方法としては、一般的に、トナーを含む１成分系の現像剤や、キャリアとトナーとを含む２成分系の現像剤を用いて、このような現像剤に含まれるトナーを摩擦帯電して、静電潜像担持体表面における静電潜像の静電気力にて吸引させることで、当該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像方法が使用されている。
【０００４】
例えば、２成分系の現像剤を用いる場合、現像装置における現像剤担持体（例えば、現像ローラ）上に磁性を有するキャリアによる磁気ブラシを形成して、現像剤担持体と静電潜像担持体の間にバイアス電圧を印加させながら、静電潜像を現像する方法が採用されている。
【０００５】
また、静電潜像を現像するに際しては、１成分系および２成分系の現像剤に関わらず、静電潜像担持体に帯電される表面電位とは、逆極性に帯電されるトナーを用いて現像する場合や、静電潜像担持体に帯電される表面電位と同極性に帯電されるトナーを用いて反転現像する場合がある。
【０００６】
後者のような電子写真方式の画像形成装置では、感光体の帯電極性と逆極性に帯電したトナーが存在すると、静電潜像が形成された領域以外の領域に、逆極性に帯電したトナーが付着し、本来白抜けとなるべき非画像領域にトナーが付着して濃度が高くなるいわゆるかぶりが生じる恐れがあった。
【０００７】
また、電子写真方式の画像形成装置では、２成分系の現像剤を用いる場合に、キャリアが現像剤担持体となる現像スリーブから感光体に移動して付着するいわゆるキャリア上りが生じる恐れがあった。このように感光体上にキャリアが付着すると、転写部やクリーニング部の圧力によって、付着したキャリアが感光体表面上に損傷を与えてしまい当該感光体表面上の傷部が帯電しづらくなることが問題となっていた。このため、当該傷部の部分にトナーかぶりが発生して、画像品位が著しく低下したり、また、キャリアが付着した箇所にトナーが載らずに画像欠陥になったりする問題もあった。さらに、キャリアが少しずつ減少することにより現像剤の補充が適宜必要になり手間を要する等の問題があった。
【０００８】
一般的に、濃度を向上させることとキャリアによって形成される穂立ちの摺擦による画像の乱れを防ぐために、直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧が現像剤担持体となる現像スリーブに印加される。
【０００９】
このように、現像バイアス電圧を現像剤担持体に印加する現像装置を備える画像形成装置として、特許文献１および２には、振動バイアス電圧のデューティ比を小さくし、バイアス電位を規定することにより、静電潜像担持体となる感光体へのキャリア付着を防止しつつ、細線再現性を上げ、かぶりも抑制する現像方法の技術が開示されている。具体的には、静電潜像の非画像部に関して、トナーを静電潜像担持体から現像剤担持体に戻す方向に掛かる電界を、現像剤担持体から静電潜像担持体にトナーを移動させる方向に掛かる電界よりも小さくすることによって、キャリア付着を減少させ、かぶりに関しては、トナーを静電潜像担持体から現像剤担持体に戻す方向に掛かる電界の印加時間を長くすることによって、増加を抑えるようにしている。
【特許文献１】特許第２９４１８８４号公報
【特許文献２】特許第２８８７０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献に開示されている現像方法による静電潜像担持体および現像剤担持体に印加する振動バイアス電圧を使用した場合、十分にかぶりの抑制を実現するには、至らなかった。特に、トナーの帯電量が低い場合には、依然として、かぶり発生が顕著に多く見受けられていた。
【００１１】
このように、かぶりが多い理由としては、静電潜像の非画像部に関して、トナーを現像する側に印加している電位となる付勢位相での静電潜像非画像部電位と現像剤担持部材間の電位差が逆付勢位相での両者の差より大きい条件にしていることが挙げられる。このような条件下では、かぶりが発生しやすく、それを時間積分値における付勢位相より逆付勢位相の方が大きな値にすることによって、カバーしようとしているが、時間積分の差を極端に大きな値にしない限り、かぶりの抑制を十分に実現するには、至らなかった。
【００１２】
また、矩形波でない振動バイアス電圧を印加する際に、上記の特許文献に開示されているような現像方法で使用されるような波形を用いると、依然として、多くのかぶり発生が見受けられて、キャリア付着の改善効果も十分なものと言えなかった。その理由として、当該現像方法で使用される振動バイアス電圧の波形では、逆付勢位相に掛かる電位の最大値付近にある時間が短いため、非画像部に付着したトナーが感光体側に完全に戻りきらずに、かぶりとなって残存してしまうことが考えられる。
【００１３】
従って、上述したように、従来では、キャリア上りとかぶりの発生の抑制、さらには、これらキャリア上りとかぶりの発生を抑制することによって、用紙等の記録媒体における画像濃度やドット再現性を全て両立させることは、困難であった。
【００１４】
そこで、本発明は、従来の現像装置および画像形成装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、かぶりおよびキャリア上りの発生の抑制可能な、新規かつ改良された現像装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある実施の態様によれば、帯電性のトナーと磁性キャリアの２成分を混合して帯電された現像剤によって、画像形成装置の潜像担持体の外周面上に形成されている静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤を潜像担持体に搬送する現像剤担持体と、トナーを現像剤担持体から潜像担持体に向ける力を及ぼす現像側電位、およびトナーを潜像担持体から現像剤担持体に向ける力を及ぼす逆現像側電位が周期的に入れ替わる振動バイアス電圧を現像バイアスとして現像剤担持体に印加するバイアス電圧印加手段と、現像バイアスを所望の条件で印加するためにバイアス電圧印加手段を制御する制御手段と、を備え、現像バイアスの時間平均値よりトナーを潜像担持体に現像する側にかかっている時間をＴ１、現像バイアスの時間平均値よりトナーを現像剤担持体に戻す側にかかっている時間をＴ２、現像側電位のピーク電位から、ピーク・トゥー・ピーク電位の１／１０以内の電位にある時間をＴ３、逆現像側電位のピーク電位から、ピーク・トゥー・ピーク電位の１／１０以内の電位にある時間をＴ４、と定義した際に、制御手段は、下記の関係式（１）および（２）を満たすようにバイアス電圧印加手段を制御することを特徴とする現像装置が提供される。
Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２） ＞ Ｔ３／（Ｔ３＋Ｔ４）・・・（１）
０．３ ＜ Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２） ＜ ０．４５・・・（２）
【００１６】
このような構成とすることにより、Ｔ１とＴ２を一定と考えた場合、Ｔ４を長くすることによって逆現像側電位のピーク電位Ｖ２と現像バイアスの時間平均値で示される平均電圧Ｖｄｃの差が縮小されるので、キャリア上りを低減することができる。さらに、Ｔ３を小さくすることによって、現像側電位Ｖ１と現像バイアスの平均電圧Ｖｄｃの差が大きくなるので、用紙上に形成される画像の濃度を上げることができる。また、現像バイアスとなる振動バイアス電圧におけるトナーが現像剤担持体から潜像担持体に向かう方向に電圧が印加されている時間の比率を示すデューディ比がＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）＜０．４５の範囲にあれば、キャリア上りを低減され、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）＞０．３の範囲にあれば、かぶりの増加も使用範囲に抑えられ、かつ、濃度もデューティ比５０％の時と同等以上に維持することができる。すなわち、デューディ比を当該条件で設定して、印加される現像バイアス波形や電圧値を規定することによって、かぶり発生およびキャリア上りを抑制して、用紙上に形成される画像の濃度を確保することができる。なお、ピーク・トゥー・ピーク電位とは、現像バイアスとなる振動バイアス電圧の現像側電位のピーク電位と逆現像側電位のピーク電位との差分を示すものとする。
【００１７】
このとき、上記実施の態様において、潜像担持体の非画像部電位をＶ０、現像側電位のピーク電位をＶ１、逆現像側電位のピーク電位をＶ２、と定義した際に、制御手段は、下記の関係式（３）を満たすようにバイアス電圧印加手段を制御することとしてもよい。
｜Ｖ１−Ｖ０｜＜｜Ｖ２−Ｖ０｜・・・（３）
【００１８】
バイアス電圧印加手段から印加される振動バイアス電圧をこのような条件で設定することにより、潜像担持体の非画像部に対してトナーを現像剤担持体に引き戻す側に働く力を潜像担持体に送り込む側に働く力よりも大きくすることができるので、トナーが非画像部に到達し難くなるので、かぶりを低減することができる。
【００１９】
このとき、上記実施の態様において、制御手段は、逆現像側電位のピーク電位が潜像担持体の画像部電位に対して１００Ｖを越えない範囲となるようにバイアス電圧印加手段を制御することとしてもよい。
【００２０】
このようにバイアス電圧印加手段を制御することにより、潜像担持体の画像部電位を現像バイアス波形が横切る領域を少なくし、いったん潜像担持体に付着したトナーを引き剥がす方向に働く力を減少させることが出来るので、画像を構成するドットが用紙上により鮮明に形成され、ドット再現性が向上される。
【００２１】
このとき、上記実施の態様において、制御手段は、現像バイアスの繰り返し周波数を５ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下の範囲になるようにバイアス電圧印加手段を制御することとしてもよい。
【００２２】
現像バイアスとなる振動バイアス電圧におけるデューディ比を小さくすると、キャリア上りは、減少するものの、かぶりは、増加してしまう。このため、振動バイアス電圧の周波数を高くすると、かぶりを減少させることができる特性を利用して、当該周波数を高くすることによって、当該デューディ比を小さくしたことに起因する欠点を補えるようになり、かぶり発生およびキャリア上りの双方の抑制を両立可能とする。
【００２３】
このとき、上記実施の態様において、制御手段は、現像バイアスの時間平均値よりトナーを現像剤担持体に戻す側にかかっている時間Ｔ２の期間における現像バイアスの波形が単調に変化するようにバイアス電圧印加手段を制御することとしてもよい。
【００２４】
現像バイアスの時間平均値よりトナーを現像剤担持体に戻す側にかかっている時間Ｔ２、すなわち現像バイアスが平均電位よりも画像部電位側にあるＴ２の期間に、現像バイアスのオーバーシュートがあると、通常では、キャリア上りが増加するので、現像バイアスなる振動バイアス電圧をこのような条件で制御することによって、キャリア上りを抑制するようになる。
【００２５】
このとき、上記実施の態様において、使用する現像剤のキャリア平均粒径が２０ミクロン以上５０ミクロン以下であることとしてもよい。
【００２６】
一般にキャリアの粒径が５０ミクロン以下になると、キャリア上りが生じ易くなるが、本発明における振動バイアス電圧の設定条件とすることによって、平均粒径が５０ミクロン以下の小粒径キャリアに対してもキャリア上りの抑制効果を奏するので、かぶり発生およびキャリア上りの双方の抑制を両立可能とする。すなわち、キャリア上りが深刻になる小粒径キャリアに用いた場合に、本発明の現像装置における現像バイアスの設定条件が特に有効となる。
【００２７】
このとき、上記実施の態様において、潜像担持体と現像剤担持体が互いに対向する現像領域において、現像剤と潜像担持体が接触するとしてもよい。
【００２８】
現像側電位のピーク電位を上述したような本発明の設定条件とした場合では、潜像担持体に供給される現像剤のトナー濃度が不足し易くなるが、接触現像とすることによって、潜像担持体に供給される現像剤のトナー濃度を確保できるので、用紙上に転写される画像も好適な濃度で形成されるようになる。
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の別の実施の態様によれば、帯電性のトナーを含む現像剤によって潜像担持体が担持する静電潜像を現像する現像手段と、潜像担持体の表面に所望の電圧を帯電させる帯電手段と、潜像担持体上の現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成する転写手段と、を含む画像形成装置であって、現像手段は、上記の何れかの態様の現像装置であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３０】
このような構成とすることにより、現像バイアスとなる振動バイアス電圧におけるデューディ比を変えた矩形波のバイアス波形を一定の範囲で滑らかにする等の制御を実行することによって、印加される現像バイアス波形や電圧値を規定し、キャリア上りとかぶりを抑えつつ、用紙等の記録媒体上に転写される画像のトナー濃度を確保し、ドット再現性や画像品位を向上させることが実現される。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、現像バイアスとなる振動バイアス電圧におけるデューディ比を所定の条件で変更した矩形波のバイアス波形を一定の範囲で滑らかな状態で印加する等の制御を実行することによって、キャリア上りとかぶり発生の抑制を両立しつつ、用紙等の記録媒体上に転写される画像のトナー濃度を確保して、ドット再現性や画像品位の向上が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
まず、本発明に係る現像装置が搭載される画像形成装置の第１の実施の形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明に係る現像装置が搭載される画像形成装置の第１の実施の形態の全体の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。なお、図１では、本実施の形態の画像形成装置の主な構成要素を中心に簡略化して記載された一例であって、本発明に係る現像方法を実施する画像形成装置の構成に何ら限定されるものではない。
【００３４】
画像形成装置１００は、静電潜像担持体となる感光体５１を複数（ 本実施の形態では、黄色画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、および黒色画像用の４つ ）備えるカラー画像を形成可能とするタンデム方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１００は、ネットワーク（図示せず）を介して接続されたＰＣ（ Personal Computer ）等の各種端末装置（図示せず）から送信される画像データや、スキャナ等の原稿読み取り装置１０５（図３参照）によって読み取られた画像データに基づいて、被転写材（記録媒体）となる用紙Ｐに対して、カラー画像またはモノクロ画像を形成するプリンタ機能を有するものである。
【００３５】
画像形成装置１００は、図１に示すように、用紙Ｐに画像を形成する機能を有する画像形成ステーション部５０（５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂ）、当該画像形成ステーション部５０で記録媒体Ｐに形成されたトナー像を定着させる機能を有する定着装置４０、記録媒体Ｐを載置する供給トレイ６０から画像形成ステーション部５０および定着装置４０へと記録媒体Ｐを搬送する機能を有する搬送部３０を備えている。
【００３６】
画像形成ステーション部５０は、黄色画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用および黒色画像用のそれぞれ４つの画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂから構成されている。
【００３７】
具体的には、供給トレイ６０と定着装置４０との間において、供給トレイ６０側から、黄色画像形成ステーション５０Ｙ、マゼンタ画像形成ステーション５０Ｍ、シアン画像形成ステーション５０Ｃ、および黒色画像形成ステーション５０Ｂがこの順に並設されている。
【００３８】
これら各色の画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂは、それぞれ、実質的に同一の構成を有しており、各色に対応する画像データに基づいて、黄色、マゼンタ、シアン、および黒色の画像を形成して、最終的に被転写材（記録媒体）となる用紙Ｐ上に転写するものである。
【００３９】
なお、図１における各画像形成ステーション部の構成部品の符号について、黄色画像用の画像形成ステーション５０Ｙに代表させて示し、他の各画像形成ステーション部５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの構成部品の符号は、省略してある。
【００４０】
各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂは、それぞれ静電潜像が形成される潜像担持体となる感光体５１を備え、これらの感光体５１の周囲には、周方向に帯電装置５２、露光装置５３、現像装置１、転写装置５５、およびクリーニング装置５６がそれぞれ配置されている。
【００４１】
感光体５１は、ＯＰＣ（ Organic Photoconductor；有機光導電体 ）等の感光性材料を表面に有する略円筒のドラム形状を呈し、露光ユニット１の下方に配設され、駆動手段と制御手段（図３参照）によって、所定方向（図中矢印Ｆ方向）に回転駆動するように制御されている。
【００４２】
帯電装置５２は、感光体５１の表面を所定の電位に均一に帯電するための帯電手段であって、感光体５１の上方でその外周面に近接して配置されている。本実施の形態では、接触型のローラ方式の帯電ローラが使用されているが、チャージャー型やブラシ方式の帯電装置を代用しても良い。
【００４３】
露光装置５３は、画像処理部（図示省略）から出力された画像データに基づいて、帯電装置５２にて帯電される感光体５１の表面にレーザ光を照射して露光することにより、当該表面に画像データに応じた静電潜像を書込み形成する機能を有する。露光装置５３は、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂに応じて、黄色、マゼンタ、シアン、または黒色に対応する画像データが入力されることにより、対応する色に応じた静電潜像を形成するようになっている。露光装置５３としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）や、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（例えば、書込みヘッド）を使用することができる。
【００４４】
現像装置１は、現像剤を担持する現像剤潜像体となる現像ローラ３を有している。現像ローラ３は、トナーが感光体５１へ移動し得る現像領域へ現像剤を搬送するように構成されている。この現像装置１は、本実施の形態では、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤を用いて、露光装置５３にて感光体５１表面に形成された静電潜像を当該トナーにて反転現像してトナー像（可視像）を形成する。
【００４５】
現像装置１には、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの画像形成に応じて、黄色、マゼンタ、シアン、または黒色の現像剤が収容されている。この現像剤は、感光体５１に帯電される表面電位と同極性に帯電されるトナーを含んでいる。なお、感光体５１に帯電される表面電位の極性および使用するトナーの帯電極性は、ここでは、何れもマイナスとされている。
【００４６】
転写装置５５は、感光体５１上のトナー像を搬送ベルト３３にて搬送される被転写材Ｐ上に転写するものであり、トナーの帯電極性とは、逆極性（ ここでは、プラス極性 ）のバイアス電圧が印加される転写ローラ５５を有している。
【００４７】
クリーニング装置５６は、被転写材となる用紙Ｐへの現像・画像転写後に、感光体５１の外周面上に残存しているトナーを除去・回収するものである。本実施の形態では、感光体５１を挟んで現像装置１と略対向する位置で感光体５１の側方で略水平（図１では、左側）に配置されている。
【００４８】
搬送部３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２、および搬送ベルト３３を備え、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂにおいて、各色のトナー像が転写される被転写材Ｐを搬送するものである。搬送部３０は、無端状の搬送ベルト３３が駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に張架された構成となっており、供給トレイ６０から給紙された被転写材（記録媒体）となる用紙Ｐを各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂへと順に搬送するようになっている。
【００４９】
定着装置４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備え、これらのニップ部に被転写材Ｐを搬送することで、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱圧着して当該用紙Ｐ上に定着させるものである。
【００５０】
また、本実施の形態の画像形成装置１００は、現像ローラ３と感光体５１との間の電位差が連続的かつ周期的に変化するように、振動バイアス電圧を現像ローラ３に印加するバイアス電圧印加手段となるバイアス電圧印加部１１０を具備する（図３参照）。振動バイアス電圧は、帯電されるトナーに対して現像ローラ３から感光体５１に向かう方向の力を及ぼし得る現像側電位と、帯電されるトナーに対して感光体５１から現像ローラ３に向かう方向の力を及ぼし得る逆現像側電位とが交互に切り替わる電圧である。この振動バイアス電圧の印加の詳細については、後述する。
【００５１】
このように構成された画像形成装置１００では、搬送部３０にて搬送される用紙Ｐは、各画像形成ステーション５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの感光体５１との対向位置を通過する際に、当該対向位置において、搬送ベルト３３を介して下方に配置された転写ローラ５５による転写電界の作用にて、各感光体５１上のトナー像が順次に用紙Ｐ上に転写される。これによって、各色のトナー像が当該用紙Ｐ上に重なり合い、用紙Ｐ上に所望のフルカラー画像が形成される。こうしてトナー像が転写された被転写材となる用紙Ｐは、定着装置４０によってトナー像の定着処理が行われた後に、不図示の排紙トレイに送出される。
【００５２】
次に、本実施の形態の現像装置１の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、図１に示す各画像形成ステーションにおける現像装置の概略構成を示す側面図（本実施の形態の現像装置の要部構成を示す縦断面図）である。なお、図２では、本実施の形態の現像装置の主な構成要素を中心に簡略化して記載された一例であって、本発明に係る現像方法を実施する現像装置の構成に何ら限定されるものではない。
【００５３】
図２に示すように、本実施の形態の現像装置は、上述した現像ローラ３に加えて、当該現像ローラ３上の現像剤の層厚を規制する規制部材となる規制ブレード６と、現像剤を現像ローラ３に搬送すると共に現像剤の撹拌を行う撹拌・搬送部材となる一対の撹拌・搬送スクリュー４、５と、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤を収容する現像槽２とを備える。
【００５４】
現像槽２には、一対の撹拌・搬送スクリュー４、５が略平行に配設されている。これらの撹拌・搬送スクリュー４、５間には、軸線方向の両端部側を除いて仕切る隔壁７が設けられている。このように現像槽２内に隔壁７を設けることによって、現像槽２内には、隔壁７を境にして独立した現像剤の搬送路が形成される。そして、現像装置１は、現像槽２内に収容される現像剤中のトナーが当該現像槽２に配設された撹拌・搬送スクリュー４、５の撹拌動作によって、キャリアと共に撹拌されて摩擦帯電されるようになっている。
【００５５】
また、現像槽２における感光体５１と対向する位置には、現像用開口部Ｑが設けられており、現像ローラ３は、感光体５１との間に現像ギャップ（０．３〜１．０ｍｍ程度）を設けて、現像槽２の開口部Ｑより一部を露出させた状態となるように当該現像槽２に配設されている。
【００５６】
現像ローラ３は、周方向に沿って複数の磁極部材が並設されるように含むマグネットローラ８と、当該マグネットローラ８に対して一定方向（図２におけるＧ方向）に回転自在に外嵌された略円筒形状のアルミニウム合金および黄銅等で形成された非磁性の現像スリーブ９とを有しており、当該現像スリーブ９が不図示の制御手段・駆動手段によって、所定方向（図中矢印Ｇ方向）に回転駆動するように構成されている。
【００５７】
現像剤は、磁性体よりなるキャリアを含んでいる。この現像剤は、マグネットの磁力により現像スリーブ９表面に吸着され、現像スリーブ９の回転方向Ｇに沿って当該現像スリーブ９上を搬送される。このとき、キャリアは、マグネットローラ８の磁力によって現像スリーブ９表面に吸着されて磁気ブラシを形成し、トナーは、摩擦帯電によるクーロン力にてキャリアに付着する。
【００５８】
また、現像用開口部Ｑにおける現像スリーブ９の回転方向Ｇの上流側には、規制ブレード６の先端部が現像スリーブ９に対向するように配置されている。規制ブレード６は、本実施の形態では、現像ローラ３表面に形成された現像剤の層厚を規制するように構成されている。
【００５９】
本実施の形態の現像装置１を以上説明したような構成とすることにより、現像装置１は、感光体５１との対向位置に一定量の現像剤が供給され、当該対向位置へ供給された現像剤におけるトナーが感光体５１の表面に形成された静電潜像の静電気力にて吸引され、静電潜像を現像してトナー像を形成するようになっている。また、現像装置１は、上記の対向位置へ供給された現像剤のうち、キャリアおよび現像に供されなかったトナーが現像スリーブ９の回転によって、再び現像槽２内に戻されるようになっている。
【００６０】
次に、本実施の形態の現像装置を備える画像形成装置１００の制御系について、図面を使用しながら説明する。図３は、本実施の形態に係る画像形成装置の制御部の構成を概略的に示すブロック図である。なお、図３では、本実施の形態の画像形成装置に備わる現像装置による現像動作を実行するための主な構成要素を中心に簡略化して記載された一例であって、本発明に係る現像装置の制御部の構成に何ら限定されるものではない。
【００６１】
現像装置１を備える画像形成装置１００は、装置動作を統括制御する制御手段となる制御部１５０を備える。制御部１５０は、画像形成装置１００の動作制御の中心的素子となるＣＰＵ１５１を有し、このＣＰＵ１５１には、ＣＰＵ１５１が実行するプログラムや各種データが格納されたＲＯＭ１５２、作業用のメモリ等として使用されるＲＡＭ１５３が接続されている。ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭ１５２に記憶されたデータ、プログラム等に従って画像形成装置１００をシーケンス動作させる。
【００６２】
本実施の形態では、ＣＰＵ１５１は、現像装置１に備わる現像ローラ３の現像スリーブ９に振動バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部（バイアス電圧印加手段）１１０、現像スリーブ１０２を回転駆動させる駆動モータ１２０、帯電装置５２を駆動させる帯電バイアス電源１３０等に制御信号を送信して画像形成動作を実行させる。ここで、現像スリーブ９の駆動手段となる駆動モータ１２０は、独立して現像スリーブ１０２を駆動するようにしてもよいし、例えば、感光体駆動手段１４０と駆動源が共通のものとしてもよい。なお、本実施の形態におけるバイアス電圧印加部１１０から現像バイアスとして振動バイアス電圧を現像ローラ３に印加する際の制御動作については、後述する。
【００６３】
また、制御部１５０には、画像処理部１６０が接続されている。画像処理部１６０は、原稿読み取り装置１０５、或いは、画像形成装置１００の装置本体に対して通信可能に接続された不図示のＰＣ等の外部ホスト機器からの画像データ信号を受信すると共に、この画像データ信号を画像形成に係る画像形成信号に変換して、制御部１５０のＣＰＵ１５１に送信する。そして、ＣＰＵ１５１は、当該画像形成信号に従って、画像形成装置１００の各部の動作を制御する。
【００６４】
次に、画像形成装置１００の現像装置１で実行される現像動作について、図面を使用しながら説明する。図４は、本実施の形態に係る画像形成装置に備わる現像装置で実行される現像動作で使用される振動バイアス電圧のバイアス波形の一例を示す図である。
【００６５】
バイアス電圧印加部１１０は、トナーを現像ローラ３から感光体５１に向ける力を及ぼす現像側電位、およびトナーを感光体５１から現像ローラ３に向ける力を及ぼす逆現像側電位が周期的に入れ替わる振動バイアス電圧として、図４に示すような波形のバイアス電圧を現像ローラ３の現像スリーブ９に印加する。このバイアス電圧印加部１１０によって印加される振動バイアス電圧は、感光体５１上の画像部に対応する領域となる画像部電位ＶＬと、感光体５１上の非画像部に対応する領域となる非画像部電位Ｖ０との関係によって変化し得るようになる。このため、画像部電位ＶＬおよび非画像部電位Ｖ０は、ここでは、予め設定された値とされており、本実施の形態では、それぞれ−１００Ｖ、−６００Ｖとして、以下の説明を行う。
【００６６】
本実施の形態の画像形成装置１００の現像装置１で実行される現像動作で使用される振動バイアス電圧のバイアス波形において、現像バイアスの時間平均値となる平均電圧Ｖｄｃよりトナーを感光体５１に現像する側にかかっている時間をＴ１、当該平均電圧Ｖｄｃよりトナーを現像ローラ３に戻す側にかかっている時間をＴ２と定義する。ここで、現像バイアスとなる振動バイアス電圧のデューティ比をＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）と定義すると、感光体５１側が画像部であるか、非画像部であるかによって、時間の値は異なるが、当該デューティ比は、トナーが現像スリーブ９から感光体５１に向かう方向に電圧が印加されている時間の比率の指標となる。
【００６７】
また、当該デューティ比は、キャリア上りと非常に大きな相関性を有する。このデューティ比とキャリア上りの相関性を示すデータとして、平均電圧Ｖｄｃを一定とした場合のデューティ比とキャリア上りの関係を測定した結果の一実施例を図５に示す。なお、図５では、縦軸にキャリア上りの大きさ（単位：ａ．ｕ．）、横軸に感光体５１の電位Ｖｏｐｃと振動バイアス電圧の平均電圧Ｖｄｃとの差分電圧を示す。また、本実施例では、平均粒径３５ミクロンのキャリアを使用した。
【００６８】
図５のグラフに示されるように、デューティ比が５０％から３８％、２５％と低下させるに伴って、キャリア上りが減少していることがわかる。特に、振動バイアス電圧のデューティ比を下げることによって、感光体５１への印加電圧と振動バイアス電圧の平均電圧Ｖｄｃとの差分電圧を大きくした場合であっても、キャリア上りを低減させられることがわかる。
【００６９】
また、トナーを感光体５１に現像する側にかかる現像側電位のピーク電位Ｖ１から１／１０Ｖｐｐ（ Ｖｐｐは、振動バイアス電圧の現像側電位のピーク電位と逆現像側電位のピーク電位との差分を示すピーク・トゥー・ピーク電位 ）以内の電位にある時間をＴ３とし、トナーを現像ローラ３に戻す側にかかる逆現像側電位のピーク電位Ｖ２から１／１０Ｖｐｐ以内の電位にある時間をＴ４と定義し、Ｔ３とＴ４の値を変えた場合のキャリア上りと濃度との関係について、図６に示す。図６は、ピーク・トゥー・ピーク電位Ｖｐｐ、平均電位Ｖｄｃ、デューティ比が一定の条件で、Ｔ３とＴ４の値を変更した場合のキャリア上りと濃度の状態を確認して、これらの確認結果について示す表である。なお、当該表では、キャリア上りについては、１００Ｋ枚を印字した場合にキャリア上りによるキャリアの減少がキャリア全体の５％以下になる場合を「○」で表示している。また、濃度については、画像濃度が確保された場合を「○」で表示している。
【００７０】
図６に示すように、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）がＴ３／（Ｔ３＋Ｔ４）より大きい場合、すなわち、下記の関係式（１）の範囲にある場合には、キャリア上りを低減し、濃度を上げることが出来ることがわかる。
Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２） ＞ Ｔ３／（Ｔ３＋Ｔ４）・・・（１）
【００７１】
この確認結果において、ピーク・トゥー・ピーク電位Ｖｐｐ一定、平均電位Ｖｄｃ一定の条件でＴ３を小さくし、Ｔ４を大きくするということは、現像側電位のピーク電位Ｖ１と現像バイアスの平均電圧Ｖｄｃの電位差を広げ、逆現像側電位のピーク電位Ｖ２と現像バイアスの平均電圧Ｖｄｃの電位差を狭くすることを意味する。現像側電位のピーク電位Ｖ１と現像バイアスの平均電圧Ｖｄｃの電位差が大きくなると、用紙上に形成される画像の濃度が上がる。逆現像側電位のピーク電位Ｖ２と現像バイアスの平均電圧Ｖｄｃの電位差を小さくするとキャリア上りが低減する。このため、上記式の範囲にある時に、キャリア上りと濃度を良くすることができると考えられる。
【００７２】
また、現像バイアスとなる振動バイアス電圧において、トナーを感光体５１に現像する側にかかる現像側電位のピーク電位をＶ１、トナーを現像ローラ３に戻す側にかかる逆現像側電位のピーク電位をＶ２とすると、当該Ｖ２と画像部電位ＶＬの関係によって、用紙等に転写されるトナー画像のドット再現性、細線再現性が大きく変化する。このような現像バイアスの特性を検証するために、画像部電位ＶＬを−１００Ｖと一定にして、逆現像側電位のピーク電位Ｖ２の値を変更した場合のドット再現性の検討結果について、図７に示す。図７は、画像部電位ＶＬを−１００Ｖと一定にした場合の逆現像側電位のピーク電位Ｖ２とドット再現性との関係を示す表である。
【００７３】
図７に示すように、Ｖ２−ＶＬ＜＋１００、すなわちＶ２＜ＶＬ＋１００の範囲にある場合に、用紙等への転写画像のドット再現性は、良好となる。一方、Ｖ２＞ＶＬ＋１００の場合には、当該ドット再現性は、劣化する。このことは、画像部に対してトナーを現像ローラ３に戻す側にかかる電界が強くなり、いったん画像部に到達したトナーが引き剥がされ、ドットが乱されることが悪影響していることに起因すると考えられる。
【００７４】
以上の検討結果から、感光体５１の画像部電位ＶＬに対して、現像バイアス波形が１００Ｖを越えないようにバイアス電圧印加部１１０が制御部１５０で制御されることが本発明の作用・効果を奏するために、好適であることがわかる。なお、本実施例では、トナーの帯電がマイナスの場合を説明しているが、トナーの帯電がプラスの場合は、Ｖ２とＶＬの関係式が異なる。この場合には、Ｖ２＞ＶＬ−１００の範囲にあれば、ドット再現性が良好になる。以上の検討結果から、本実施例では、図４の波形において、Ｔ１＝０．０４ｍｓｅｃ、Ｔ２＝０．０６ｍｓｅｃ、Ｔ３＝０．０１５ｍｓｅｃ、Ｔ４＝０．０３２ｍｓｅｃとしている。
【００７５】
また、上記で説明したように、現像バイアスとなる振動バイアス電圧のデューティ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）を小さくすることによって、キャリア上りを減少させることができる。しかし、その反面、当該デューティ比を小さくすることによって、かぶりが増加してしまう。このため、現像ローラ３に印加する現像バイアスとして使用できるデューティ比には、制限が加えられる。そこで、キャリア上りの減少およびかぶり発生の抑制を両立し得る好適なデューティ比を検証するための実験結果を図８に示す。図８は、デューティ比を変更した場合におけるかぶり発生およびキャリア上りと、感光体の非画像部電位Ｖ０と現像バイアスの平均電圧Ｖｄｃとの差分電圧との関係について示すグラフである。なお、図８に示すグラフは、非画像部電位Ｖ０とバイアス波形を保ったまま平均電位Ｖｄｃをシフトさせ、キャリア上りとかぶりを測定したものであり、デューティ比２５％、３８％、５０％の結果を示している。
【００７６】
かぶりの発生およびキャリア上りの抑制を両立し得る感光体の非画像部電位Ｖ０と現像バイアスの平均電圧Ｖｄｃとの差分電圧の範囲として、｜Ｖ０−Ｖｄｃ｜＝１００Ｖ〜２００Ｖを中心に比較すると、図８に示すように、デューティ比５０％では、かぶりが良好であるものの、キャリア上りが２００Ｖで非常に多くなっている。一方、デューティ比２５％では、キャリア上りが２５０Ｖくらいまで良くなっているものの、１００Ｖでのかぶりが多くなっている。また、デューティ比３８％の場合は、かぶりもキャリア上りの両方の抑制に好適な値になっていることがわかる。
【００７７】
また、同様の実験をデューティ比４３％、３２％に対しても行った結果を図９に示す表にまとめる。図９に示すように、デューティ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）が０．３〜０．４５の範囲にある場合に、キャリア上りとかぶりの抑制のバランスが共に良くなり、利用できる電圧範囲も広がる結果が得られている。
【００７８】
また、デューティ比が０．３〜０．４５の範囲では、トナー濃度も高く保つことができる。図１０にデューティ比と感光体に付着するトナー濃度の関係を示す。デューティ比が３０％（０．３）までは、デューティ比が５０％（０．５）の場合と略同一の濃度を保つことができるが、３０％（０．３）以下になると、感光体５１へのトナー付着量が減少することより、用紙に転写されるトナー画像の濃度低下が顕著に現れ、好適な画像濃度を形成可能な現像装置１として使用できる条件から外れてしまう。すなわち、デューディ比がＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）＜０．４５の範囲にあれば、キャリア上りを低減され、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）＞０．３の範囲にあれば、かぶりの増加も使用範囲に抑えられ、かつ、濃度もデューティ比５０％の時と同等以上に維持することができる。以上の点から、デューティ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）は、０．３〜０．４５の範囲にあること、すなわち下記の関係式（２）を満たす範囲にあることが望ましいことがわかる。なお、図４に示す実施例では、デューティ比は、３８％としている。
０．３ ＜ Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２） ＜ ０．４５・・・（２）
【００７９】
次に、非画像部電位Ｖ０に対する電位となる現像側電位のピーク電位Ｖ１および逆現像側電位のピーク電位Ｖ２の関係について検討する。Ｖ１とＶ０の電位差は、非画像部においてトナーを現像ローラ３から感光体５１への方向に移動させる力の強さを表し、Ｖ２とＶ０の電位差は、非画像部において感光体５１から現像ローラ３への方向にトナーを戻す力の強さを表している。
【００８０】
これらの電位Ｖ１、Ｖ２を与える時間も多少は、かぶりの発生量に影響するが、大半は、｜Ｖ１−Ｖ０｜と｜Ｖ２−Ｖ０｜の大小によって、かぶりの発生量が決定される。すなわち、｜Ｖ１−Ｖ０｜が｜Ｖ２−Ｖ０｜より大きい場合には、非画像部において、トナーを現像ローラ３から感光体５１への方向に移動させる力が感光体５１から現像ローラ３への方向にトナーを戻す力より強くなっている。このため、感光体５１に付着したトナーを現像ローラ３に確実に戻すことが出来なくなり、かぶりが増加することとなる。
【００８１】
ここで、感光体５１から現像ローラ３への方向にトナーを戻す電界がかかる時間を長くしたとしても、充分には、かぶり発生状況は、改善できない。このため、本実施例では、｜Ｖ１−Ｖ０｜を｜Ｖ２−Ｖ０｜より小さく設定し、例えば、｜Ｖ１−Ｖ０｜を３５０Ｖ、｜Ｖ２−Ｖ０｜を４５０Ｖと設定することによって、かぶりを低く抑えている。換言すると、制御部１５０が下記の関係式（３）を満たすように、バイアス電圧印加部１１０を制御することによって、かぶり発生が抑制されるようになる。
｜Ｖ１−Ｖ０｜＜｜Ｖ２−Ｖ０｜・・・（３）
【００８２】
次に、現像ローラ３に印加される現像バイアスの周波数とかぶり発生の関係について、図面を使用しながら説明する。図１１は、現像バイアスの繰り返し周波数とかぶりの関係を示すグラフである。当該グラフ中のデューティ比５０％の場合を見るとわかるように、周波数が高くなるにつれて、かぶりが少なくなることがわかる。この傾向は、デューティ比が変わっても同じである。図１１に示すグラフ中の現像バイアスの繰り返し周波数１０ｋＨｚでデューティ比３８％の場合を見ると、上述したように、現像バイアスのデューティ比を下げると、かぶりが多くなると述べたように、デューティ比５０％の場合よりも、かぶりが多くなっている。すなわち、現像バイアスのデューディ比を小さくすると、キャリア上りは、減少するものの、かぶりは、増加してしまう。
【００８３】
しかしながら、現像バイアスの繰り返し周波数５ｋＨｚでデューティ比５０％の場合と比較すると、かぶりが少なくなっており、デューティ比を下げた本技術においては、現像バイアスの繰り返し周波数を５ｋＨｚ以上、好ましくは、１０ｋＨｚ程度と高めに設定することが望ましいことが判明した。このことから、本実施の形態では、現像バイアスの周波数を高くすると、かぶりを減少させる特性を利用して、制御部１５０は、現像バイアスの繰り返し周波数を高周波数となるような５ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下の範囲にバイアス電圧印加部１１０を制御することにより、現像バイアスのデューディ比を小さくしたことに起因する欠点を補って、かぶり発生およびキャリア上りの双方の抑制を両立可能とする。なお、本実施例では、当該周波数を１０ｋＨｚに設定している。
【００８４】
また、上述の一連の実験をしている際に、図１２に示すように、Ｔ２の時間の中で電圧のオーバーシュートが見られることがあった。この場合のキャリア上りを図４の波形のキャリア上りと比較すると、オーバーシュートが無い場合と比べて、オーバーシュートがある場合は、図１３に示すように、キャリア上り個数が増加していることがわかった。このようなオーバーシュートが発生すると、｜Ｖ２−Ｖｄｃ｜の値が短時間でも大きくなり、その間にキャリア上りが発生し易くなることによって、キャリア上りが増加していると考えられる。したがって、現像側電位のピーク電位Ｖ１からピーク・トゥー・ピーク電位Ｖｐｐの１／１０以内の電位にある時間Ｔ３の期間においては、キャリア上りを抑制するために、現像バイアスは、オーバーシュートがなく、単調に変化する波形であることが望ましい。
【００８５】
さらに、平均粒径が５０ミクロン以上のキャリアを使用した場合、キャリア上りは、比較的少ないが、５０ミクロン以下になると、キャリア上りは、非常に多くなってくるので、現像バイアスとして印加する振動バイアス電圧面での工夫が必要になってくる。本実施の形態では、キャリア上りの低減に効果があるため、特に、平均粒径が５０ミクロン以下の小粒径キャリアに対して有効である。一方、キャリアの平均粒径が２０ミクロン以下になると、キャリア上りがさらに深刻になるため、本発明における技術に加えて、更なる工夫を施すことが必要になってくる。
【００８６】
従って、２０〜５０ミクロンの間の平均粒径を持つキャリアが上述したような本発明の作用・効果を奏するのに好適である。すなわち、現像ローラ３に印加する現像バイアスとして、振動バイアス電圧を上述の設定条件で現像ローラ３に印加することによって、平均粒径が５０ミクロン以下の小粒径キャリアに対してもキャリア上りの抑制効果を奏するので、かぶり発生およびキャリア上りの双方の抑制を両立可能とする。すなわち、キャリア上りが深刻になる小粒径キャリアに用いた場合に、本実施の形態の現像装置１における現像バイアスの設定条件が特に有効となる。なお、本実施例の検証実験には、平均粒径が３５ミクロンのキャリアが使用された。
【００８７】
また、先述したように、ドット再現性を良好にするためには、本実施例では、Ｖ２＜ＶＬ＋１００の範囲で用いる必要がある。現像バイアスの平均電位Ｖｄｃを一定とすれば、現像バイアスが画像部電位ＶＬの近辺で押さえられてしまうことになり、ピーク・トゥー・ピーク電位Ｖｐｐを大きく上げることができなくなる。換言すると、現像側電位のピーク電位Ｖ１を上述したような本発明の設定条件とした場合では、感光体５１に供給される現像剤のトナー濃度が不足し易くなる。しかしながら、本実施例の検証実験では、感光体５１と現像ローラ３が互いに対向する現像領域において、現像剤と感光体５１とが接触する、いわゆる接触現像が使用され、当該接触現像では、トナーの濃度を比較的確保し易くなるので、用紙上に転写される画像も好適な濃度で形成されるようになる。なお、実施例のようにトナーが負に帯電している場合はＶ２＜ＶＬ＋１００の範囲を満たせば良い。一方、トナーが正に帯電している場合は、Ｖ２＞ＶＬ−１００の範囲で用いれば良い。両方を考慮して表現すると、画像部電位ＶＬを現像バイアス波形が横切る領域を少なくして、感光体５１に一度付着したトナーを引き剥がす方向に働く力を減少させるためには、逆現像側電位のピーク電位Ｖ２は、画像部電位ＶＬに対して１００Ｖを越えない範囲となるように制御されることが好ましい。
【００８８】
以上説明したように、本実施の形態の現像バイアスとして上述したようなデューディ比の条件の振動バイアス電圧を現像ローラ３に印加することによって、感光体５１の画像部電位ＶＬを現像バイアス波形が横切る領域を少なくし、いったん感光体５１に付着したトナーを引き剥がす方向に働く力を減少させることが出来る。このため、画像を構成するドットが用紙上により鮮明に形成され、ドット再現性が向上される。
【００８９】
また、現像バイアスの時間平均値よりトナーを感光体５１に現像する側にかかっている時間Ｔ１と現像バイアスの時間平均値よりトナーを現像ローラ３に戻す側にかかっている時間Ｔ２を一定と考えた場合、逆現像側電位のピーク電位Ｖ２から、ピーク・トゥー・ピーク電位Ｖｐｐの１／１０以内の電位にある時間Ｔ４を長くすることによって、逆現像側電位のピーク電位Ｖ２と現像バイアスの時間平均値で示される平均電圧Ｖｄｃの差が縮小されるので、キャリア上りを低減することができる。
【００９０】
さらに、現像側電位のピーク電位Ｖ１からピーク・トゥー・ピーク電位Ｖｐｐの１／１０以内の電位にある時間Ｔ３を小さくすることによって、現像側電位Ｖ１と現像バイアスの平均電圧Ｖｄｃの差が大きくなるので、用紙上に形成される画像の濃度を上げることができる。
【００９１】
また、現像バイアスとなる振動バイアス電圧におけるトナーが現像剤担持体から潜像担持体に向かう方向に電圧が印加されている時間の比率を示すデューディ比がＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）＜０．４５の範囲にあれば、キャリア上りを低減され、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）＞０．３の範囲にあれば、かぶりの増加も使用範囲に抑えられ、かつ、濃度もデューティ比５０％の時と同等以上に維持することができる。
【００９２】
すなわち、デューディ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）を当該条件で設定して、印加される現像バイアス波形や電圧値を規定することによって、かぶり発生およびキャリア上りを抑制して、用紙上に形成される画像の濃度を確保し、ドット再現性が向上するようになる。
【００９３】
また、現像バイアスのデューディ比Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）を変えた矩形波のバイアス波形を一定の範囲で滑らかにする等の制御を実行することによって、印加される現像バイアス波形や電圧値を規定し、キャリア上りとかぶりを抑えつつ、用紙等の記録媒体上に転写される画像のトナー濃度を確保し、ドット再現性や画像品位を向上させることが実現される。すなわち、現像ローラ３に印加する現像バイアスを制御部１５０で上述した設定条件とすることにより、キャリア上りを改善しドット再現性を上げながら、濃度とかぶりを維持することができる。
【００９４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９５】
例えば、上記第１の実施の形態では、静電潜像担持体を複数備えたタンデム方式のカラー画像形成装置を例示しているが、単体の静電潜像担持体によってカラー画像を形成する多回転方式のカラー画像形成装置であっても、或いは、モノクロ画像形成装置であっても、本発明の現像装置を適用可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る現像装置が搭載される画像形成装置の第１の実施の形態の全体の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。
【図２】同実施の形態の現像装置の要部構成を概略的に示す縦断面図である。
【図３】同実施の形態に係る画像形成装置の制御部の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】同実施の形態に係る画像形成装置に備わる現像装置で実行される現像動作で使用される振動バイアス電圧のバイアス波形の一例を示す図である。
【図５】同実施の形態で使用される振動バイアス電圧の平均電圧を一定とした場合のデューティ比とキャリア上りの関係を示すグラフである。
【図６】ピーク・トゥー・ピーク電位、平均電位、デューティ比が一定の条件で、Ｔ３とＴ４の値を変更した場合のキャリア上りと濃度との関係について示す表である。
【図７】画像部電位を−１００Ｖと一定にした場合の逆現像側電位のピーク電位とドット再現性との関係を示す表である。
【図８】デューティ比を変更した場合のかぶり発生およびキャリア上りと、感光体の非画像部電位と現像バイアスの平均電圧との差分電圧との関係について示すグラフである。
【図９】デューティ比４３％、３２％に変更した場合のキャリア上りとかぶりとの関係を示す表である。
【図１０】デューティ比と感光体に付着するトナー濃度の関係を示すグラフである。
【図１１】現像バイアスの繰り返し周波数とかぶりの関係を示すグラフである。
【図１２】現像ローラに印加される現像バイアスでＴ２の時間の中で電圧のオーバーシュートが見られる場合の電源バイアスのバイアス波形の一例を示す図である。
【図１３】電源バイアスでＴ２の時間中で電圧のオーバーシュートが見られる場合とオーバーシュートが無い場合におけるキャリア上り個数と感光体と現像ローラに印加される平均電圧との差分電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９７】
１        現像手段（現像装置）
３        現像剤担持体（現像ローラ）
５１      潜像担持体（感光体）
５２      帯電手段（帯電装置）
５５      転写手段（転写装置）
１００    画像形成装置
１１０    バイアス電圧印加手段（バイアス電圧印加部）
１３０    帯電手段（帯電バイアス電源）
１５０    制御手段（制御部）
Ｐ        記録媒体（用紙）
【図１】
2008287113.tif 000003
【図２】
2008287113.tif 000004
【図３】
2008287113.tif 000005
【図４】
2008287113.tif 000006
【図５】
2008287113.tif 000007
【図６】
2008287113.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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