(57)【要約】【課題】振動バイアス電圧を印加して現像する方法及び画像形成装置であって、ドット再現性を良好に維持しつつ、従来よりも画像濃度を向上させることが可能な現像方法及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像側電位と逆現像側電位とが交互に入れ替わる振動バイアス電圧を現像ローラ３の現像スリーブ８と感光体５１との間に印加することで、感光体５１表面に形成される静電潜像をトナーにて現像する方法及び画像形成装置は、現像側電位を２段階に印加し、該２段階の現像側電位のうち、初期に印加される第１電位Ｖ１の絶対値を、次に印加される第２電位Ｖ２の絶対値より大きくする。【選択図】図１
2008145959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置において、現像装置におけるトナーに対して現像剤担持体から静電潜像担持体に向かう方向の力を及ぼし得る現像側電位、及び、前記トナーに対して前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体に向かう方向の力を及ぼし得る逆現像側電位が交互に入れ替わる振動バイアス電圧を前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に印加することで、前記静電潜像担持体表面に形成される静電潜像を前記トナーにて現像する方法であって、
前記現像側電位を２段階に印加し、該２段階の現像側電位のうち、初期に印加される電位を第１電位Ｖ１とし、次に印加される電位を第２電位Ｖ２としたとき、前記第１電位Ｖ１の絶対値を前記第２電位Ｖ２の絶対値より大きくすることを特徴とする現像方法。
【請求項２】
前記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ことを特徴とする請求項１に記載の現像方法。
【請求項３】
前記第１電位Ｖ１及び前記第２電位Ｖ２に関し、次の式（１）の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の現像方法。
｜Ｖ１−Ｖ２｜＞３０Ｖ  …（１）
【請求項４】
前記静電潜像担持体の画像部に対応する領域の電位を画像部電位ＶＬ、前記逆現像側電位を第３電位Ｖ３としたとき、次の式（２）又は式（３）の関係を満たすことを特徴とする請求項２又は３に記載の現像方法。
前記トナーの帯電極性がマイナス極性の場合  Ｖ３−ＶＬ＜２００Ｖ  …（２）
前記トナーの帯電極性がプラス極性の場合    ＶＬ−Ｖ３＜２００Ｖ  …（３）
【請求項５】
前記静電潜像担持体の画像部に対応する領域の電位を画像部電位ＶＬ、前記静電潜像担持体の非画像部に対応する領域の電位を非画像部電位Ｖ０、前記逆現像側電位を第３電位Ｖ３とし、前記第１電位Ｖ１を印加する時間を第１印加時間Ｔ１、前記第２電位Ｖ２を印加する時間を第２印加時間Ｔ２、第３電位Ｖ３を印加する時間を第３印加時間Ｔ３としたとき、次の式（４）で示される時間平均電位Ｖａを前記画像部電位ＶＬと前記非画像部電位Ｖ０との間に位置させると共に、前記第２電位Ｖ２の絶対値を前記非画像部電位Ｖ０の絶対値より大きくすることを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の現像方法。
Ｖａ＝（Ｖ１×Ｔ１＋Ｖ２×Ｔ２＋Ｖ３×Ｔ３）／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）  …（４）
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の現像方法を用いて電子写真画像を形成す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、複写機やプリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置に適用できる現像方法及び画像形成装置に関し、より詳細には、静電潜像担持体表面に形成される静電潜像をトナーにて現像する方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、静電潜像担持体（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、該静電潜像を現像して可視化（現像）を行う現像方法が採用されている。
【０００３】
斯か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、該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、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）上にキャリアによる磁気ブラシを形成し、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しながら静電潜像を現像する方法が採られている。
【０００５】
また、１成分系及び２成分系の現像剤に拘わらず、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】
さらに、振動バイアス電圧を現像剤担持体と静電潜像担持体との間に印加することで、静電潜像担持体上に形成される静電潜像を該トナーにて現像することもある。この振動バイアス電圧は、帯電されるトナーに対して現像剤担持体から静電潜像担持体に向かう方向の力を及ぼし得る現像側電位Ｖ２’、及び、該トナーに対して静電潜像担持体から現像剤担持体に向かう方向の力を及ぼし得る逆現像側電位Ｖ３’が交互に入れ替わるものとされており、例えば、現像側電位Ｖ２’及び逆現像側電位Ｖ３’を印加する１サイクルの印加時間Ｔに対する現像側電位Ｖ２’を印加する印加時間ＴＨの比率（デューティ比）が５０％の矩形波を用いるのが一般的である（後述する図１２参照）。
【０００７】
ところで、このような従来の現像方法においては、ざらつきが少なく滑らかな画質を得るために、トナーの帯電量を大きくすることが望ましい。しかし、トナーの帯電量を大きくすると、例えば、２成分系の現像剤を用いる場合、キャリアとトナーとの間の静電力は帯電量の２乗に比例するため、キャリアからトナーが離れる割合が減少する。従って、結果的にトナーの利用効率が低くなり、画像濃度が低下することになる。画像濃度を大きくするためには、振動バイアス電圧のＶｐｐ（ピーク・トゥ・ピーク電圧）を大きくすればよい。しかし、このＶｐｐを大きくすると、静電潜像担持体の非画像部に対応する領域の占める割合が大きい領域における画像部に対応する領域へのトナーの移動のし易さ、いわゆるドット再現性が悪化する傾向がある。
【０００８】
ドット再現性と画像濃度の向上とを両立させる方法として、振動バイアス電圧のデューティ比を変える方法が提案されている。例えば、下記特許文献１では、振動バイアス電圧のうち、現像側電位を大きくすると共に、該現像側電位を印加する印加時間は短くする一方、逆現像側電位は小さめに抑え、画像部に対応する領域におけるトナーが剥ぎ取られないようにしながら、該逆現像側電位を印加する印加時間を長くしている。このようにすることで、非画像部に対応する領域に付着するトナーを除去し易くすると共に、中間調部分を含めた画像部に対応する領域のトナーを残存させている。
【特許文献１】特許第２９３３６９９号公報（１９９２年５月１１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明者が実験を行ったところ、振動バイアス電圧のデューティ比を変えた場合、ドット再現性を良好に維持しながら、十分に画像濃度を向上させることができないことがわかった。
【００１０】
図１２は、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にて反転現像する場合の現像剤担持体と静電潜像担持体との間に印加する従来の振動バイアス電圧のバイアス波形であって、デューティ比が５０％とされた矩形波を示す図である。また、図１３は、図１２に示す振動バイアス電圧のＶｐｐ（ピーク・トゥ・ピーク電圧）と画像濃度との関係を示すグラフである。
【００１１】
図１２に示すように、デューティ比５０％の矩形波を用いた従来の振動バイアス電圧について、周波数を５ｋＨｚとし、Ｖｐｐを変化させると、図１３に示すように、画像濃度を変えることができる。つまり、画像濃度を向上させるためにはＶｐｐを大きくすればよい。
【００１２】
同じ条件で、８ドット置きに１ドットの画像を形成し、そのドット径のばらつきを調べたところ、図１４に示すように、Ｖｐｐを大きくすると、ドット径が小さくなっている。また、各ドットを観察すると、Ｖｐｐが大きい場合に、ドット抜けが発生し易くなる。
【００１３】
従って、画像濃度を大きくするためには、振動バイアス電圧のＶｐｐを大きくすればよいが、ドット再現性が悪化するために、画像濃度の向上とドット再現性とを両立させることができない。
【００１４】
次に、図１２に示す振動バイアス電圧のうち、逆現像側電位Ｖ３’を印加する印加時間Ｔ３’を一定にして、現像側電位Ｖ２’を印加する印加時間ＴＨを変えた場合の濃度変化を調べたところ、図１５に示すように、画像濃度は現像側電位Ｖ２’の印加時間ＴＨの減少により、大きく減少している。つまり、振動バイアス電圧のデューティ比を変える場合、現像側電位Ｖ２’の印加時間を短くすると、画像濃度は落ちる傾向があり、画像濃度の維持は困難である。
【００１５】
この現像側電位Ｖ２’の印加時間ＴＨの減少を補うために、現像側電位Ｖ２’の絶対値を大きくすると、条件によっては画像濃度を少し上げることは可能である。しかし、画像濃度の大幅な増加は望めない。例えば、現像側電位Ｖ２’の印加時間ＴＨを大幅に縮めた場合は、現像側電位Ｖ２’の印加電圧を上げても、画像濃度は逆に減少する。
【００１６】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、振動バイアス電圧を現像剤担持体と静電潜像担持体との間に印加して前記静電潜像担持体に形成される静電潜像をトナーにて現像する方法及び画像形成装置であって、ドット再現性を良好に維持しつつ、従来よりも画像濃度を向上させることが可能な現像方法及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は前記課題を解決するため鋭意研究を重ねたところ、次のことを見出した。
【００１８】
即ち、画像濃度を向上させるために重要なことは、現像剤担持体から静電潜像担持体へ移行し得るトナーをいかに多く利用するかということである。
【００１９】
以下、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に対して現像装置における現像剤担持体から前記静電潜像担持体に向かう方向の力を及ぼし得る現像側電位、及び、前記トナーに対して前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体に向かう方向の力を及ぼし得る逆現像側電位が交互に入れ替わる振動バイアス電圧を前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に印加することで、前記静電潜像担持体上に形成される静電潜像を前記トナーにて反転現像する場合において、キャリアとトナーとを含む２成分系の現像剤を用いた場合を例にとって説明する。
【００２０】
前記現像装置において、トナーは摩擦帯電による静電力（クーロン力）にて該現像剤担持体に担持されたキャリアに付着している。特に、帯電量が高いトナーを利用する場合、キャリアとトナーとの間の静電力は帯電量の２乗で増加するために、それだけトナーがキャリアから離れ難くなっている。このように静電力にてキャリアに付着しているトナーは、前記振動バイアス電圧の作用によって、前記静電潜像担持体に向けて移動し得る。
【００２１】
従って、前記静電潜像担持体に形成される静電潜像のトナーによる現像を考察する際には、トナーをキャリアから引き離すことと、該引き離されたトナーを前記静電潜像担持体側に移動させることとの２段階のステップに分けて考えることができる。
【００２２】
先ず、トナーをキャリアから引き離すためには、前記振動バイアス電圧のうちの前記現像側電位について、印加初期において高い電圧を加えてトナーをキャリアから引き離す。
【００２３】
次に、前記現像側電位について、キャリアから引き離されたトナーを前記静電潜像担持体に移動させるために、初期に印加した電圧に比べて絶対値で小さい電圧を加える。このように小さい電圧を加えても、キャリアから引き離されたトナーは、前記振動バイアス電圧による電界以外の力をほとんど受けないために、該トナーを前記静電潜像担持体側に移動させることができる。
【００２４】
このような見地から、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に印加する前記現像側電位を、第１電位Ｖ１と、前記第１電位Ｖ１より小さい第２電位Ｖ２との２段階にすれば、画像濃度向上効果を得ることができることを見出し、本発明を完成した。
【００２５】
ここで、前記第１電位Ｖ１は、主としてトナーをキャリアから引き離し、現像に寄与するトナーの数を増加させる役割を果たしている。また、前記第２電位Ｖ２は、主としてキャリアから離れたトナーを前記静電潜像担持体に向けて移動させる役割を果たしている。
【００２６】
本発明は斯かる知見に基づくものであり、次の現像方法及び画像形成装置を提供する。
（１）現像方法
画像形成装置において、現像装置におけるトナーに対して現像剤担持体から静電潜像担持体に向かう方向の力を及ぼし得る現像側電位、及び、前記トナーに対して前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体に向かう方向の力を及ぼし得る逆現像側電位が交互に入れ替わる振動バイアス電圧を前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に印加することで、前記静電潜像担持体表面に形成される静電潜像を前記トナーにて現像する方法であって、前記現像側電位を２段階に印加し、該２段階の現像側電位のうち、初期に印加される電位を第１電位Ｖ１とし、次に印加される電位を第２電位Ｖ２としたとき、前記第１電位Ｖ１の絶対値を前記第２電位Ｖ２の絶対値より大きくすることを特徴とする現像方法。
（２）画像形成装置
前記本発明に係る現像方法を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【００２７】
本発明に係る画像形成装置の具体的構成としては、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記帯電装置にて帯電される前記静電潜像担持体表面を露光して該表面に静電潜像を形成する露光装置と、現像剤潜像体を有する現像装置とを備え、前記現像装置におけるトナーに対して前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体に向かう方向の力を及ぼし得る現像側電位、及び、前記トナーに対して前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体に向かう方向の力を及ぼし得る逆現像側電位が交互に入れ替わる振動バイアス電圧を前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に印加することで、前記露光装置にて前記静電潜像担持体表面に形成される静電潜像を前記トナーにて現像して電子写真画像を形成する画像形成装置であって、前記現像側電位を２段階に印加し、該２段階の現像側電位のうち、初期に印加される電位を第１電位Ｖ１とし、次に印加される電位を第２電位Ｖ２としたとき、前記第１電位Ｖ１の絶対値を前記第２電位Ｖ２の絶対値より大きくする画像形成装置を例示できる。
【００２８】
本発明に係る現像方法及び画像形成装置によると、前記振動バイアス電圧のうちの前記現像側電位を前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との間に２段階に印加し、該２段階の現像側電位のうち、初期に印加される前記第１電位Ｖ１の絶対値を、次に印加される前記第２電位Ｖ２の絶対値より大きくするので、ドット再現性を良好に維持しつつ、従来よりも画像濃度を向上させることができる。
【００２９】
本発明に係る現像方法及び画像形成装置において、前記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ことができる。
【００３０】
この場合、前記第１電位Ｖ１及び前記第２電位Ｖ２に関し、次の式（１）の関係を満たすことが好ましい。
【００３１】
｜Ｖ１−Ｖ２｜＞３０Ｖ  …（１）
この場合には、ドット再現性を良好に維持しつつ、所定の規定値以上の画像濃度にすることが可能となる。
【００３２】
なお、｜Ｖ１−Ｖ２｜の上限値としては、それには限定されないが、５００Ｖ程度を例示できる。
【００３３】
また、前記反転現像する場合において、前記静電潜像担持体の画像部に対応する領域の電位を画像部電位ＶＬ、前記逆現像側電位を第３電位Ｖ３としたとき、次の式（２）又は式（３）の関係を満たすことが好ましい。
【００３４】
前記トナーの帯電極性がマイナス極性の場合  Ｖ３−ＶＬ＜２００Ｖ  …（２）
前記トナーの帯電極性がプラス極性の場合    ＶＬ−Ｖ３＜２００Ｖ  …（３）
この場合には、ドット再現性をさらに良好に維持しつつ、画像濃度をさらに向上させることが可能となる。
【００３５】
ここで、前記静電潜像担持体の画像部に対応する領域とは、前記静電潜像担持体において露光された領域をいい、その電位は、画像部として予め設定された値とすることができる。
【００３６】
なお、前記トナーの帯電極性がマイナス極性の場合の「Ｖ３−ＶＬ」の下限値、及び前記トナーの帯電極性がプラス極性の場合の「ＶＬ−Ｖ３」の下限値としては、それには限定されないが、−２００Ｖ程度を例示できる。
【００３７】
また、前記反転現像する場合において、前記静電潜像担持体の画像部に対応する領域の電位を画像部電位ＶＬ、前記静電潜像担持体の非画像部に対応する領域の電位を非画像部電位Ｖ０、前記逆現像側電位を第３電位Ｖ３とし、前記第１電位Ｖ１を印加する時間を第１印加時間Ｔ１、前記第２電位Ｖ２を印加する時間を第２印加時間Ｔ２、第３電位Ｖ３を印加する時間を第３印加時間Ｔ３としたとき、次の式（４）で示される時間平均電位Ｖａを前記画像部電位ＶＬと前記非画像部電位Ｖ０との間に位置させると共に、前記第２電位Ｖ２の絶対値を前記非画像部電位Ｖ０の絶対値より大きくすることが好ましい。
【００３８】
Ｖａ＝（Ｖ１×Ｔ１＋Ｖ２×Ｔ２＋Ｖ３×Ｔ３）／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）  …（４）
この場合には、非画像部におけるかぶりを効果的に防止しつつ、適正な画像濃度を得ることが可能となる。
【００３９】
ここで、前記静電潜像担持体の非画像部に対応する領域とは、前記静電潜像担持体において露光されなかった領域をいい、その電位は、非画像部として予め設定された値とすることができる。
【発明の効果】
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、振動バイアス電圧を現像剤担持体と静電潜像担持体との間に印加して前記静電潜像担持体に形成される静電潜像をトナーにて現像する方法及び画像形成装置であって、ドット再現性を良好に維持しつつ、従来よりも画像濃度を向上させることが可能な現像方法及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００４２】
図２は、本発明に係る現像方法を実施する画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【００４３】
先ず、図２に示す模式図を用いて、本発明に係る一実施形態である現像方法を実施する電子写真方式の画像形成装置１００について説明する。なお、図２では、画像形成装置１００として、静電潜像担持体（ここでは感光体）５１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よく、本発明に係る現像方法を実施する画像形成装置の構成が図２の構成に何ら限定されるものではない。
【００４４】
画像形成装置１００は、ここでは、ネットワークを介して接続された、図示しない各端末装置から送信される画像データや、スキャナによって読み取られた画像データに基づいて、記録用紙等の被転写材Ｐに対して、カラー画像或いはモノクロ画像を形成するプリンタとされている。
【００４５】
画像形成装置１００は、画像形成ステーション部５０、搬送部３０、定着装置４０及び供給トレイ６０を備えている。
【００４６】
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、シアン画像用及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。
【００４７】
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及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。
【００４８】
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、シアン及び黒色の画像を形成して、最終的に被転写材Ｐ上に転写するものである。
【００４９】
なお、図２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。
【００５０】
各画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂは、それぞれ、感光体５１を備え、該感光体５１の周囲に、帯電装置５２、露光装置５３、現像装置１、バイアス印加手段７０（図２では図示省略、後述する図３参照）、転写装置５５及びクリーニング装置５６が配置されている。
【００５１】
感光体５１は、感光性材料を表面に有するドラム形状のものであり、所定方向（図中矢印Ｆ方向）に回転駆動するようになっている。帯電装置５２は、感光体５１の表面を一様（均一）に帯電するものであり、本実施の形態では、帯電ローラ５２’を有している。
【００５２】
露光装置５３は、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の表面を露光して該表面に静電潜像を形成するものである。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、シアン或い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、レーザ照射部及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）を用いることができる。
【００５３】
現像装置１は、現像剤を担持する現像剤潜像体（ここでは現像ローラ）３を有している。現像ローラ３は、トナーが感光体５１へ移行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該トナーにて反転現像してトナー像（可視像）を形成するものとされている。
【００５４】
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、シアン或いは黒色の現像剤が収容される。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及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。
【００５５】
バイアス印加手段７０は、振動バイアス電圧を現像ローラ３と感光体５１との間に連続的且つ周期的に印加するものである（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入れ替わる電圧である。この振動バイアス電圧については、のちほど詳述する。
【００５６】
転写装置５５は、感光体５１上のトナー像を、後述する搬送ベルト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。クリーニング装置５６は、被転写材Ｐへの画像転写後に感光体５１上に残留しているトナーを除去するものである。
【００５７】
搬送部３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２及び搬送ベルト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。搬送ベルト３３は、駆動ローラ３１と従動ローラ３２とに巻回されており、供給トレイ６０から送り込まれた被転写材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。定着装置４０は、加熱ローラ４１及び加圧ローラ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、被転写材Ｐ上のトナー像を該被転写材Ｐに熱圧着して定着させるものである。
【００５８】
このように構成された画像形成装置１００では、搬送部３０にて搬送される被転写材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、前記対向位置において搬送ベルト３３を間に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転写される。これにより、各色のトナー像が重なり合い、被転写材Ｐ上に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、図示を省略した排紙トレイに排出される。
【００５９】
現像装置１についてさらに説明する。図３は、図２に示す各画像形成ステーション５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｂにおける現像装置１の概略構成を示す側面図である。
【００６０】
図３に示すように、前記した現像ローラ３に加えて、該現像ローラ３上の現像剤の層圧を規制する規制部材（ここでは規制ブレード）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（ここでは２つの撹拌・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とを有している。
【００６１】
現像槽２には、撹拌・搬送スクリュー４，５が配設されている。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。これにより、現像漕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。
【００６２】
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。
【００６３】
詳しくは、現像槽２における感光体５１と対向する位置に現像用開口部Ｑが設けられている。現像ローラ３は、現像槽２の開口部Ｑより一部を露出させた状態で該現像槽２に配設されている。
【００６４】
現像ローラ３は、周方向に沿って多数の磁極が並設されたマグネットローラと、これを覆う円筒形状の非磁性の現像スリーブ８とを有しており、該現像スリーブ８が所定方向（図中矢印Ｇ方向）に回転駆動するように構成されている。
【００６５】
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８表面に吸着され、現像スリーブ８の回転方向Ｇに沿って該現像スリーブ８上を搬送される。このとき、キャリアはマグネットローラの磁力によって現像スリーブ８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。
【００６６】
また、現像用開口部Ｑにおける現像スリーブ８の回転方向Ｇ上流側には、規制ブレード６の先端部が現像スリーブ８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。
【００６７】
これにより、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、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、前記対向位置へ供給された現像剤のうちのキャリア及び現像に供されなかったトナーが現像スリーブ８の回転にて再び現像槽２内に戻されるようになっている。
【００６８】
次に、画像形成装置１００において実施する現像方法について説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１００において実施する現像方法に用い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。
【００６９】
バイアス印加手段７０は、図１に示すような３つの電位を持つバイアスを現像ローラ３における現像スリーブ８に印加する。
【００７０】
即ち、バイアス印加手段７０は、振動バイアス電圧のうちの現像側電位を２段階に印加し、該２段階の現像側電位のうち、初期に印加される電位である第１電位Ｖ１（のピーク値）の絶対値を、次に印加される電位である第２電位Ｖ２（のピーク値）の絶対値より大きくするように構成されている。バイアス印加手段７０は、ここでは、バイアス電圧印加回路と、それを制御する制御回路で構成されていている。
【００７１】
なお、バイアス印加手段７０に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の画像部電位ＶＬと、感光体５１上の非画像部に対応する非画像部電位Ｖ０との関係によって変化し得る。このため、画像部電位ＶＬ及び非画像部電位Ｖ０は、ここでは、予め設定された値とされており、本実施例ではそれぞれ−５０Ｖ、−６００Ｖとして以下の説明を行う。
【００７２】
そして、第１電位Ｖ１及び第２電位Ｖ２は、ここでは、それぞれ−１０５０Ｖ、−８５０Ｖとされている。振動バイアス電圧のうちの逆現像側電位である第３電位Ｖ３は、ここでは、−５０Ｖとされている。また、現像側電位のうち第１電位Ｖ１を印加する時間を第１印加時間Ｔ１、第２電位Ｖ２を印加する時間を第２印加時間Ｔ２、逆現像側電位Ｖ３を印加する時間を第３印加時間Ｔ３としたとき、第１から第３印加時間Ｔ１〜Ｔ３を合計した１サイクルの印加時間Ｔに対する現像側電位を印加する印加時間（Ｔ１＋Ｔ２）の比率は、ここでは、５０％とされている。
【００７３】
斯かる構成を備えた画像形成装置１００では、現像を行うにあたり、先ず、現像に寄与するトナーの数を増加させるために第１電位Ｖ１（ここでは−１０５０Ｖ）を印加して、現像領域にあるトナーをキャリアから引き離す。
【００７４】
次に、キャリアから離れたトナーを感光体５１側に移動させるために第２電位Ｖ２（ここでは−８５０Ｖ）を印加する。キャリアから離れたトナーは、振動バイアス電圧による電界以外の力をほとんど受けないため、第２電位Ｖ１は、トナーをキャリアから引き離す電圧に比べて小さい電圧でも該トナーを感光体５１側に移動させることができる。これにより、従来よりも画像濃度の向上を図ることができる。
【００７５】
このように、画像形成装置１００によると、振動バイアス電圧のうちの現像側電位を現像スリーブ８と感光体５１との間に２段階に印加し、該２段階の現像側電位のうち、初期に印加される第１電位Ｖ１の絶対値が、次に印加される第２電位Ｖ２の絶対値より大きいという構成をとるので、ドット再現性を良好に維持しつつ、従来よりも画像濃度を向上させることができる。
【００７６】
ところで、第２電位Ｖ２より高い第１電位Ｖ１の印加時間を長くすると、感光体５１の非画像部に対応する領域にトナーが付着し易くなり、該領域へのトナーの付着量が増加する。そうすると、第３電位Ｖ３（ここでは−５０Ｖ）の絶対値を大きくして該トナーを現像スリーブ８側に回収しなくてはいけなくなる。これは、後述するように、ドット再現性の面から好ましくない。従って、第２電位Ｖ２を印加する第２印加時間Ｔ２は、第１電位Ｖ１を印加する第１印加時間Ｔ１より長くすることが好ましい。例えば、第１電位Ｖ１を印加する第１印加時間Ｔ１としては、第２電位Ｖ２を印加する第２印加時間Ｔ２の３分の１以下、さらに望ましくは１０分の１程度を挙げることができる。
【００７７】
なお、第１印加時間Ｔ１の下限値としては、それには限定されないが、第２印加時間Ｔ２の１００分の１程度を例示できる。
【００７８】
本実施の形態では、バイアス印加手段７０は、第１電位Ｖ１（のピーク値）と第２電位Ｖ２（のピーク値）との差の絶対値を３０Ｖより大きくするように構成されている。即ち、バイアス印加手段７０は、第１電位Ｖ１及び前記第２電位Ｖ２に関し、次の式（１）の関係を満たすように構成されている。
【００７９】
｜Ｖ１−Ｖ２｜＞３０Ｖ  …（１）
なお、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との差の絶対値は、ここでは２００Ｖとされている。
【００８０】
斯かる構成では、ドット再現性を良好に維持しつつ、所定の規定値以上の画像濃度にすることが可能となる。これについては、後述する実施例２及び実施例５で説明する。
【００８１】
また、本実施の形態では、バイアス印加手段７０は、第３電位Ｖ３（のピーク値）と画像部電位ＶＬとの差の絶対値を２００Ｖより小さくするように構成されている。即ち、バイアス印加手段７０は、画像部電位ＶＬ及び第３電位Ｖ３に関し、次の式（２）又は式（３）の関係（ここではトナーの帯電極性はマイナス極性であるので式（２）の関係）を満たすように構成されている。
【００８２】
トナーの帯電極性がマイナス極性の場合  Ｖ３−ＶＬ＜２００Ｖ  …（２）
トナーの帯電極性がプラス極性の場合    ＶＬ−Ｖ３＜２００Ｖ  …（３）
斯かる構成では、ドット再現性をさらに良好に維持しつつ、画像濃度をさらに向上させることが可能となる。これについては、後述する実施例３及び実施例５で説明する。
【００８３】
また、本実施の形態では、バイアス印加手段７０は、第１から第３印加時間Ｔ１〜Ｔ３及び第１から第３電位Ｖ１〜Ｖ３に関し、次の式（４）で示される時間平均電位Ｖａを画像部電位ＶＬと非画像部電位Ｖ０との間に位置させるように構成されている。
【００８４】
Ｖａ＝（Ｖ１×Ｔ１＋Ｖ２×Ｔ２＋Ｖ３×Ｔ３）／（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）  …（４）
この条件によって、感光体５１の画像部に対応する領域にトナーが現像され、非画像部に対応する領域にトナーが現像されないようにすることができる。従って、非画像部におけるかぶりを効果的に防止することが可能となる。
【００８５】
さらに、第２電位Ｖ２（のピーク値）の絶対値を非画像部電位Ｖ０の絶対値より大きくしている。なお、第２電位Ｖ２の絶対値を非画像部電位Ｖ０の絶対値以下とした場合、感光体５１の非画像部に対応する領域において、トナーが現像スリーブ８側から感光体５１側に移動するのは、第１電位Ｖ１の印加時間Ｔ１だけになり、第２電位Ｖ２、第３電位Ｖ３の印加時間Ｔ２，Ｔ３において感光体５１側から現像スリーブ８側に戻る側に電界がかかることになる。そうすると、第１電位Ｖ１によってキャリアから離れたトナーがほとんど感光体５１側に移動しなくなる。つまり、感光体５１の非画像部に対応する領域では極端にトナーが感光体５１側に移動しなくなり、例えば、非画像部に対応する領域の中に孤立ドットがあるような領域では、該孤立ドットを現像することが困難になり、例えば、濃度の薄い画像をきれいに現像することができなくなってしまう。
【００８６】
この点、本実施の形態においては、第２電位Ｖ２（のピーク値）の絶対値を非画像部電位Ｖ０の絶対値より大きくしているので、トナーの利用効率を向上させることができ、画像濃度をより一層向上させることができる。
【００８７】
即ち、バイアス印加手段７０は、時間平均電位Ｖａを画像部電位ＶＬと非画像部電位Ｖ０との間に位置させると共に、第２電位Ｖ２（のピーク値）の絶対値を非画像部電位Ｖ０の絶対値より大きくなるように制御する。こうすることで、非画像部における地肌かぶりを抑制しつつ、適正な画像濃度を得ることが可能となる。
【００８８】
なお、今までの説明ではトナーとキャリアを含む２成分現像について記述しているが、一成分の場合、キャリアに相当するものをスリーブと考えれば、同じ原理によりドット再現性を確保しつつ濃度を上げることができる。したがって、本実施の形態においては、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤を用いるが、トナーを含む１成分系の現像剤を用いてもよい。
【００８９】
次に本発明に係る具体的な実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
本発明の振動バイアス電圧（図１参照）について、第１電位Ｖ１＝−１０５０Ｖ、第２電位Ｖ２＝−８５０Ｖ、第３電位Ｖ３＝−５０Ｖとし、それぞれの印加時間を第１印加時間Ｔ１＝０．０１ｍｓｅｃ、第２印加時間Ｔ２＝０．０９ｍｓｅｃ、第３印加時間Ｔ３＝０．１ｍｓｅｃ（繰り返し周波数５ｋＨｚ）として実験を行った。そして、デューティ比が５０％、繰り返し周波数が５ｋＨｚでＶｐｐ＝０．８ｋＶ及び１．２ｋＶの場合の従来の振動バイアス電圧（図１２参照）と比較して効果の確認を行った。
【００９０】
なお、本発明の振動バイアス電圧のＶｐｐは１ｋＶである。また、従来の振動バイアス電圧でＶｐｐ＝０．８ｋＶの場合、現像側電位Ｖ２’は−８５０Ｖ（第１電位Ｖ１無）であり、逆現像側電位Ｖ３’は−５０Ｖである。また、従来の振動バイアス電圧でＶｐｐ＝１．２ｋＶの場合、現像側電位Ｖ２’は−１０５０Ｖ（第１電位Ｖ１無）であり、逆現像側電位Ｖ３’は＋１５０Ｖである。
【００９１】
図４に本発明の振動バイアス電圧の現像による画像濃度を、従来の振動バイアス電圧（Ｖｐｐ＝０．８ｋＶの場合及びＶｐｐ＝１．２ｋＶの場合）の現像による画像濃度と比較したグラフを示す。また、図５に本発明の振動バイアス電圧の現像によるドット径のばらつきを、従来の振動バイアス電圧（Ｖｐｐ＝０．８ｋＶの場合及びＶｐｐ＝１．２ｋＶの場合）の現像によるドット径のばらつきと比較したグラフを示す。
【００９２】
本発明の振動バイアス電圧による現像では、画像濃度は、第１電位Ｖ１が作用しているために、従来の振動バイアス電圧でＶｐｐ＝１．２ｋＶでの現像の場合と略同レベルに上がっている。一方、ドット径のばらつきは、第３電位Ｖ３を画像部電位ＶＬに近い値にしているために、従来の振動バイアス電圧でＶｐｐ＝０．８ｋＶでの現像の場合と略同レベルを維持している。つまり、本発明の振動バイアス電圧による現像により、ドット再現性を良好に維持しつつ画像濃度を向上させ得ることが確認できた。
（実施例２）
図６に「第２電位Ｖ２−第１電位Ｖ１」に対する画像濃度を調べた結果のグラフを示す。
【００９３】
実験例１では、|Ｖ１−Ｖ２｜＝２００の場合を示したが、図６に示すように、|Ｖ１−Ｖ２｜の値がもっと小さな場合でも画像濃度の向上効果は観察されている。このように、|Ｖ１−Ｖ２｜を変えて画像濃度を測定した実験では、|Ｖ１−Ｖ２｜の値が大きくなるに従って、濃度が向上する傾向が見られており、３０Ｖより大きい値で最低画像濃度とした所定の規定値である１．４以上の値が得られた。従って、|Ｖ１−Ｖ２｜の値は３０Ｖより大きくすることが望ましい。
（実施例３）
図７に第３電位Ｖ３の値を変えて「第３電位Ｖ３−画像部電位ＶＬ」に対するドット径のばらつきを調べた結果のグラフを示す。
【００９４】
第３電位Ｖ３は、ドット再現性に大きな影響を与えている。図７に示すように、第３電位Ｖ３が画像部電位ＶＬより大きくなると、ドット径のばらつきが大きくなる傾向が見られる。Ｖ３≧ＶＬ＋２００では、ドットのかすれも増大した。このことを合わせて考えると、Ｖ３−ＶＬ＜２００であることが好ましい。
（実施例４）
既述したように、第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２、第３電位Ｖ３の時間平均電位Ｖａは、画像部電位ＶＬと非画像部電位Ｖ０との間に位置することが好ましい。さらに、第２電位Ｖ２の絶対値は、非画像部電位Ｖ０の絶対値より大きくすることが好ましい。
【００９５】
このような条件を採用する場合、設定が可能な数値例を以下に示す。図８は、第２電位Ｖ２に対する第１印加時間Ｔ１と第２印加時間Ｔ２との比（Ｔ１／Ｔ２）を調べた結果を示すグラフである。
【００９６】
この実施例４では、第１電位Ｖ１を−１４５０Ｖ、第３電位Ｖ３を−５０Ｖ、第３電位Ｖ３の印加時間Ｔ３を０．１ｍｓｅｃ、第１電位Ｖ１の印加時間Ｔ１と第２電位Ｖ２の印加時間Ｔ２とを合わせた時間を０．１ｍｓｅｃとして、第２電位Ｖ２の絶対値が非画像部電位Ｖ０より大きくなる条件を求めた。その結果、図８に示すように、第２電位Ｖ２の絶対値の上限は−１１５０Ｖであり、−１１５０Ｖに近づくにつれ、第１印加時間Ｔ１と第２印加時間Ｔ２との比（Ｔ１／Ｔ２）は小さくなっている。つまり、第１電位Ｖ１の印加時間Ｔ１を短くした方が好ましいことがわかる。
（実施例５）
以上の説明した例では、マイナス帯電を示すトナーを用いた場合を示したが、プラス帯電を示すトナーを用いた場合についても検討した。
【００９７】
図９に「第１電位Ｖ１−第２電位Ｖ２」に対する画像濃度を調べた結果のグラフを示す。また、図１０に「画像部電位ＶＬ−第３電位Ｖ３」に対するドットばらつきを調べた結果のグラフを示す。
【００９８】
図９及び図１０に示すように、双方の関係とも、マイナス帯電を示すトナーを用いた場合と数値の符号を除いて、ほぼ同様の結果が得られている。
【００９９】
なお、各実施例において実際に印加される電圧波形を見ると、オーバーシュートが多少観察されるため、図１１のような波形になっている。即ち、第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２側のオーバーシュートが大きくなっている状態が観察された。このような波形でも前記したような効果を得ることができる。
【０１００】
また、本実施例では、（第１印加時間Ｔ１＋第２印加時間Ｔ２）＝（第３印加時間Ｔ３）、即ち、第１印加時間Ｔ１及び第２印加時間Ｔ２の合計時間と第３印加時間Ｔ３とが同じ場合を示したが、それに限定されるものではなく、（第１印加時間Ｔ１＋第２印加時間Ｔ２）＜（第３印加時間Ｔ３）、即ち、第１印加時間Ｔ１及び第２印加時間Ｔ２の合計時間が第３印加時間Ｔ３より短い時間であっても、同様な効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置において実施する現像方法に用い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２】本発明に係る現像方法を実施する画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】図２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である。
【図４】本発明の振動バイアス電圧の現像による画像濃度を、従来の振動バイアス電圧（Ｖｐｐ＝０．８ｋＶの場合及びＶｐｐ＝１．２ｋＶの場合）の現像による画像濃度と比較して示すグラフである。
【図５】本発明の振動バイアス電圧の現像によるドット径のばらつきを、従来の振動バイアス電圧（Ｖｐｐ＝０．８ｋＶの場合及びＶｐｐ＝１．２ｋＶの場合）の現像によるドット径のばらつきと比較して示すグラフである。
【図６】「第２電位Ｖ２−第１電位Ｖ１」に対する画像濃度を調べた結果を示すグラフである。
【図７】第３電位Ｖ３の値を変えて「第３電位Ｖ３−画像部電位ＶＬ」に対するドット径のばらつきを調べた結果を示すグラフである。
【図８】第２電位Ｖ２に対する第１印加時間Ｔ１と第２印加時間Ｔ２との比（Ｔ１／Ｔ２）を調べた結果を示すグラフである。
【図９】「第１電位Ｖ１−第２電位Ｖ２」に対する画像濃度を調べた結果を示すグラフである。
【図１０】「画像部電位ＶＬ−第３電位Ｖ３」に対するドットばらつきを調べた結果を示すグラフである。
【図１１】実施例における振動バイアス電圧の実際の印加電圧波形を示す図である。
【図１２】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にて反転現像する場合の現像剤担持体と静電潜像担持体との間に印加する従来の振動バイアス電圧のバイアス波形であって、デューティ比が５０％とされた矩形波を示す図である。
【図１３】図１２に示す振動バイアス電圧のＶｐｐ（ピーク・トゥ・ピーク電圧）と画像濃度との関係を示すグラフである。
【図１４】図１２に示す振動バイアス電圧の現像によって８ドット置きに１ドットの画像を形成し、そのドット径のばらつきを調べた結果を示すグラフである。
【図１５】図１２に示す振動バイアス電圧のうち、逆現像側電位を印加する印加時間を一定にして、現像側電位を印加する印加時間を変えた場合の濃度変化を調べた結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０２】
１        現像装置
３        現像剤担持体（現像ローラ）
５１      静電潜像担持体（感光体）
１００    画像形成装置
Ｖ１      第１電位（初期に印加される現像側電位）
Ｖ２      第２電位（次に印加される現像側電位）
Ｖ３      第３電位（逆現像側電位）
Ｖ０      非画像部電位
ＶＬ      画像部電位
Ｔ１      第１印加時間
Ｔ２      第２印加時間
Ｔ３      第３印加時間
【図１】
2008145959.tif 000003
【図２】
2008145959.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008145959.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【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】
2008145959.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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