(57)【要約】【課題】簡易な構成により、濃度差が生じ難い安定した画像形成を行うことができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。【解決手段】  潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成される潜像を現像する現像剤担持体と、現像剤担持体に特定の極性の現像剤を供給する現像剤供給体と、現像剤担持体に特定の極性及び値の現像バイアスを印加して反転現像を行う現像装置であって、現像剤供給体に直流バイアスに交流バイアスを重畳させた重畳バイアスを印加する重畳バイアスの供給手段を備え、負極性現像剤と正極性現像剤を用いる場合に応じて、重畳バイアスの供給手段は、現像剤供給体に印加する重畳バイアスにおける正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係（Ｖｐ＋−Ｖdev ）及び負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係（Ｖｐ−−Ｖdev）を所定の電圧範囲に制限するものである。【選択図】  図１
2016218182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成される前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に特定の極性の現像剤を供給する現像剤供給体と、前記現像剤担持体に特定の極性及び値の現像バイアスを印加して反転現像を行う現像装置であって、
前記現像剤供給体に直流バイアスに交流バイアスを重畳させた重畳バイアスを印加する重畳バイアスの供給手段を備え、
前記重畳バイアスは、
負極性現像剤にあっては、
正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が
５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦２５０Ｖ
負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が
−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−４５０Ｖ、
〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≦０Ｖ
正極性現像剤にあっては、
正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が
−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−２５０Ｖ
負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が
５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦４５０Ｖ、
〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≧０Ｖ
であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成される前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に負極性の現像剤を供給する現像剤供給体と、直流バイアスに交流バイアスを重畳させた重畳バイアスを前記現像剤供給体に印加する重畳バイアス印加手段を備える現像装置であって、
前記重畳バイアスの正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）及び負極の最大ピーク値（Ｖｐ-）と、現像バイアス値（Ｖdev）の電圧の関係が
５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦２５０Ｖ
−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−４５０Ｖ
〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≦０Ｖ
であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成される前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に正極性の現像剤を供給する現像剤供給体と、直流バイアスに交流バイアスを重畳させた重畳バイアスを前記現像剤供給体に印加する重畳バイアス印加手段を備えた現像装置であって、
前記重畳バイアスの正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）及び負極の最大ピーク値（Ｖｐ-）と、現像バイアス値（Ｖdev）の電圧の関係が
−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−２５０Ｖ
５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦４５０Ｖ
〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≧０Ｖ
であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
前記重畳バイアスの周波数は、５０〜５００Ｈｚ、好ましくは５０Ｈｚ〜３００Ｈｚであることを特徴とする請求項２または３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記重畳バイアスの交流成分の波形が正弦波であることを特徴とする請求項２乃至４いずれか記載の現像装置。
【請求項６】
前記重畳バイアスの交流成分の波形が矩形波、三角波、脈流、正負非対称波であることを特徴とする請求項２乃至４いずれか記載の現像装置
【請求項７】
像担持体に現像剤を供給することにより像担持体に形成された静電潜像を現像し、該現像された像を転写材上に転写させて画像形成を行う画像形成装置において、請求項1乃至６いずれか記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及びこれを用いた画像形成装置に係わり、特に、電子写真を利用したプリンタや複写機等に搭載される現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
また特には、非磁性一成分現像剤を用い、特定のバイアス印加の下で現像を行う現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来知られる画像形成装置の一つとして電子写真を利用したプリンタや複写機等の画像形成装置があり、これら画像形成装置の主要部の一つとして、静電的に形成された静電潜像にトナーと呼ばれる磁性または非磁性の荷電粉末（以下、トナーまたは現像剤という）を付着させて顕像化する現像装置がある。
【０００３】
この現像装置は、例えば、表面に静電潜像を形成可能な光半導体層を有するドラム状像担持体（以下、感光ドラムともいう）の表面を特定の極性に一様に帯電し、レーザやＬＥＤ等の光照射装置で光情報を照射することにより静電潜像を形成し、次いで、ローラまたはブラシ状の現像剤担持体を用いて前記感光ドラムの表面に前出の現像剤を供給して現像し、該感光ドラムに形成された現像剤像を紙等の転写材上に転写する構成となっている。なお、現像を行うにあたっては現像剤担持体に対して必要に応じた現像バイアスが印加される。
【０００４】
これら構成において、様々な発明、開発が行われ、現在においては現像剤として非磁性一成分トナーを用いた現像装置が広く利用されるようになっている。この構成からなる現像装置では、供給ローラから現像ローラに適宜に新しいトナーを供給し、現像ローラが上記供給されたトナーを所定の電位に帯電させ、該帯電されたトナーを感光ドラムに形成された静電潜像に吸着させることにより、現像が行われる。
【０００５】
上記した現像ローラにトナーを供給する供給ローラはリセットローラとも称されるように、現像に供した後の現像ローラ上のトナーを剥ぎ取って現像装置内に回収するという役割と、それと同時に、回収しきれずに現像ローラ上に残留するトナーの帯電をリセットするという役割も有している。理想的には、トナーの帯電量は、現像ローラの１回転でもってチャージアップして飽和することが望ましいが、実際には難しい。この為、他の方法、例えば、トナー自体の早い帯電の立ち上がりや過帯電防止などの方法も提案されているが、未だ十分に満足できるものではない。
【０００６】
従って、理想的には、供給ローラが、現像ローラ１回転して使用されたトナーを一旦は現像ローラから全部剥ぎ取ってリセットし、それと略同時に新しいトナーを現像ローラに供給することが望まれるが、回収とリセットという異なる２つの役割を同時に完全に行うことは難しく、その為、帯電量の異なるトナー、即ち、現像ローラ上を複数回通過したトナーと１回通過しただけの新しいトナーとが入れ替えられずに混在してしまうこととなり、結果として、形成された画像の画質が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
この問題を解決するための技術として、例えば、特許文献１に記載の現像装置がある。特許文献１に記載の現像装置は、本出願人の提案によるものであるが、供給ローラの外周面に導電性を有するブラシを配置すると共に、供給ローラに対して直流バイアスに交流バイアスを重畳させたバイアスを供給する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１４７９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
かかる特許文献１に記載の現像装置においては、その出願前に課題としていた、高速プリントをかなりの量を繰り返し行った場合に生じ易いゴーストや画像濃度の不均一性など、従来の問題の幾つかを大きく改善することができたが、特別な環境や状況下、例えば、Ａ０、Ａ１サイズといったような広幅な画像について、広範囲の黒ベタ画像を連続して形成する場合など、特に、白抜き部分のあるベタ画像を繰り返しプリントし、または複写するような場合においては、機械の設置環境、使用状況等においては、ゴースト等の発生を十二分に解消しきれない場合もあり、そのため、更に問題解消のための手段が求められている。
【００１０】
周知のように、現像過程におけるゴーストや画像濃度の不均一性の発生原因の一つは、濃度の濃い領域中に濃度の薄い領域が存在する場合においては、現像ローラへの新しいトナーとの入れ替えが不十分となり、現像ローラの１回転分を周期とするゴースト（残像）が生じてしまうことにあり、ゴーストの更に確実な低減が望まれる。
【００１１】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成により、ゴーストや濃度差が生じ難い安定した良質な画像形成を行うことができる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）前記課題を解決するための本発明は、潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成される前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に特定の極性の現像剤を供給する現像剤供給体と、前記現像剤担持体に特定の極性及び値の現像バイアスを印加して反転現像を行う現像装置であって、
前記現像剤供給体に直流バイアスに交流バイアスを重畳させた重畳バイアスを印加する重畳バイアスの供給手段を備え、
前記重畳バイアスは、
負極性現像剤にあっては、
正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が
５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦２５０Ｖ
負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が
−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−４５０Ｖ、
〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≦０Ｖ
正極性現像剤にあっては、
正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が
−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−２５０Ｖ
負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が
５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦４５０Ｖ、
〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≧０Ｖ
であることを特徴とする現像装置である。
【００１３】
（２）前記課題を解決するための本発明は、潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成される前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に負極性の現像剤を供給する現像剤供給体と、直流バイアスに交流バイアスを重畳させた重畳バイアスを前記現像剤供給体に印加する重畳バイアス印加手段を備える現像装置であって、
前記重畳バイアスの正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）及び負極の最大ピーク値（Ｖｐ-）と、現像バイアス値（Ｖdev）の電圧の関係が
５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦２５０Ｖ
−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−４５０Ｖ
〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≦０Ｖ
であることを特徴とする現像装置である。
【００１４】
（３）前記課題を解決するための本発明は、潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成される前記潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に正極性の現像剤を供給する現像剤供給体と、直流バイアスに交流バイアスを重畳させた重畳バイアスを前記現像剤供給体に印加する重畳バイアス印加手段を備えた現像装置であって、
前記重畳バイアスの正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）及び負極の最大ピーク値（Ｖｐ-）と、現像バイアス値（Ｖdev）の電圧の関係が
−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−２５０Ｖ
５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦４５０Ｖ
〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≧０Ｖ
であることを特徴とする現像装置である。
【００１５】
（４）前記課題を解決するための本発明は、前記重畳バイアスの周波数は、          ５０〜５００Ｈｚ、好ましくは５０Ｈｚ〜３００Ｈｚであることを特徴とする（２）または（３）に記載の現像装置である。
【００１６】
（５）前記課題を解決するための本発明は、前記重畳バイアスの交流成分の波形が正弦波であることを特徴とする（２）乃至（４）いずれか記載の現像装置である。
【００１７】
（６）前記課題を解決するための本発明は、前記重畳バイアスの交流成分の波形が矩形波、三角波、脈流、正負非対称波であることを特徴とする（２）乃至（４）いずれか記載の現像装置である。
【００１８】
（７）前記課題を解決するための本発明は、像担持体に現像剤を供給することにより像担持体に形成された静電潜像を現像し、該現像された像を転写材上に転写させて画像形成を行う画像形成装置において、（１）乃至（６）
いずれか記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、重畳バイアスの供給手段が直流バイアスに好ましくは正弦波形となる交流バイアス、を重畳させた重畳バイアスを現像剤供給体に供給する構成とする。  
さらには、重畳バイアスの供給手段は重畳バイアスとして、
負極性現像剤にあっては、
正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が５０Ｖ≦Ｖｐ-−Ｖdev ≦２５０Ｖ、負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−４５０Ｖ、〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≦０Ｖ、
正極性現像剤にあっては、正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−２５０Ｖ、負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦４５０Ｖ、〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≦０Ｖ
である構成とする。
【００２０】
その結果、ビートの発生を防止しつつ現像剤担持体からの現像剤の回収性能を向上させることが可能となるので、簡易な構成で、ゴーストや濃度差が生じ難い安定した画像形成を行うことができ、画像形成装置からの出力画像の画質を向上できる。
【００２１】
また、上記現像装置を備えた画像形成装置においては、ゴーストの更なる低減が可能となり、更なる出力画質の向上ができる。
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態である現像装置の概略構成を説明するための正面図である。
【図２】本発明の実施形態である現像装置の概略構成を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施形態における負帯電トナー及び負帯電像担持体を使用した場合の重畳バイアスの一例を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態における負帯電トナー及び正帯電像担持体を使用した場合の重畳バイアスの一例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態における正帯電トナー及び正帯電像担持体を使用した場合の重畳バイアスの一例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態における正帯電トナー及び負帯電像担持体を使用した場合の重畳バイアスの一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
図１は本発明の実施形態である現像装置の概略構成を説明するための正面図、図２は本発明の実施形態である現像装置の概略構成を説明するための断面図であり、以下、図１，図２に基づいて、本実施形態の現像装置の全体構成を説明する。
【００２５】
なお、本発明における現像装置においては、現像剤として一成分系の負帯電トナーまたは正帯電トナーのいずれのトナーも本発明が開示する適正な条件下で使用可能で、負帯電トナーを用いた場合にあっては、像担持体として負帯電感光体を用いての反転現像、同じく負帯電トナーで正帯電感光体を用いて行う正規現像といった構成、あるいは、正帯電トナーを用いた場合にあっては、正帯電感光体を用いての反転現像、または負帯電感光体を用いての正規現像といった構成にも適用できる。
【００２６】
図２中に示す矢印は、現像ローラ、供給ローラ等の各ローラ１〜３，１４〜１６の回転方向を示す。また、図１及び図２に係る以下の説明においては、主に、負帯電トナーと負帯電感光体を用いた反転現像を例として説明するが、上記のように本発明はこれら極性のトナー及び感光体のみに限定されない。
【００２７】
図２に示すように、本実施形態の現像装置は、外周面に潜像（静電潜像）が形成される円柱状の周知の像担持体（感光ドラム）１７を備え、現像ローラ（現像剤担持体）２が像担持体１７の周側面と対向するように配置されている。
【００２８】
現像ローラ２は像担持体１７と対向する領域において、像担持体１７周側面（外周面）に形成された静電潜像を現像する構成となっている。また、現像ローラ２の周側面と対向するようにして、供給ローラ（現像剤供給体）１が配置されている。供給ローラ１は、現像ローラ２で帯電され且つ静電潜像の現像に寄与しなかった古いトナーを現像ローラ２から掻き落として一旦回収し、同時にトナーをリセット（除電）し、該リセットした新しいトナーを現像ローラ２に供給または再供給する構成となっている。
【００２９】
供給ローラ１の材質は、弾性体である発泡ウレタン、発泡シリコンや、毛ブラシが使用できるが、中でも毛ブラシが好ましく、毛ブラシを使用することで、ブラシ間に多量のトナーを担持することができるので、現像ローラへのトナー供給能力が格段に増加し、ベタ印刷の場合のトナー追従性不足に起因するかすれ画像が極めて発生し難くなる。
【００３０】
一方、現像ローラ２上のトナーを像担持体１７に所定の層厚で供給するために、現像ローラ２にはその周側面と対向するようにして、その回転方向において供給ローラ１よりも下流側に周知の規制ローラ３も配置されており、現像ローラ２の周側面に供給されたトナーを所定の値で帯電をすると共に、トナーの層厚を所定の層厚に揃える構成となっている。このとき、規制ローラ３に付着したトナーは、周知の回収ブレード１３で掻き落とされて現像装置の筐体内に回収される。このとき、図２中に示すように、供給ローラ１及び現像ローラ２並びに規制ローラ３はローラ体で形成され、像担持体１７の回転方向（図２中においては反時計方向）に対して反対方向（図２中においては時計方向）に回転する構成となっている。
【００３１】
この構成において、図１，２に示すように、供給ローラ１は、例えば、回転中心となる中心軸４を備えるステンレス等の導電性の剛体１ｂの外周に、導電性ナイロン等からなるブラシ状のトナーの供給層１ａを形成した構成からなる。なお、トナーの供給層１ａは、好ましくはブラシの形態が好ましいが、ブラシの形態に限定されるものではなく、導電性の表面層を有するものであれば他の形態であってもよい。また、供給ローラ１は中心軸４が直流バイアス電源８と交流バイアス電源９とからなるバイアス電源（重畳バイアス電源、重畳バイアスの供給手段）１２に接続され、直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアス（重畳バイアス）が供給ローラ１に供給される構成となっている。
【００３２】
現像ローラ２は、例えば、回転中心となる中心軸５を備えるステンレス等の導電性の剛体２ｂの外周に、弾性を有する表面層２ａを形成した構成からなる。また、現像ローラ２は中心軸５が直流バイアス電源である現像バイアス電源１０に接続され、所定の直流バイアスが現像バイアスとして現像ローラ２に供給される構成となっている。
【００３３】
規制ローラ３は、中心軸６を有する導電性の剛体ローラからなり、中心軸６が直流バイアス電源である規制バイアス電源１１に接続され、所定の直流バイアスが規制バイアスとして供給される構成となっている。
【００３４】
ただし、供給ローラ１及び現像ローラ２に印加されるバイアスについては、後に詳述する。また、供給ローラ１や現像ローラ２の構成は、導電性の剛体からなる中心軸の周りに周知の弾性供給層１ａや弾性表面層２ａ（または同電子のブラシ、例えば導電性ナイロンのブラシ）が形成される構成等であってもよい。
【００３５】
また、本実施形態の現像装置においては、供給ローラ１へのトナーの補給は筐体（収納容器）７の内部に、図２中の縦方向に配列される搬送ローラ１４，１５と、攪拌ローラ１６により行われる構成となっている。特に、本実施形態の現像装置においては、筐体７の上方に配置される搬送ローラ１４からトナーが消費に応じて適宜に筐体７内に搬送(補給)され、搬送ローラ１５による攪拌・搬送の後に、筐体７の底部に搬送されたトナーを攪拌ローラ１６で攪拌する。
【００３６】
該攪拌ローラ１６で攪拌されたトナーは、筐体７の底部に配置される供給ローラ１に供給される構成となっている。上記搬送ローラ、攪拌ローラは、スクリュー状のもの、または羽根状、ローラ状のものでも良く、これら搬送ローラ及び攪拌ローラにより筐体内の現像剤は十分に攪拌される。ただし、供給ローラ１へのトナーの供給は、搬送ローラ１４，１５と攪拌ローラ１６とが縦方向に配列される構成に限定されることはなく、図２中の横方向又は斜め方向に配列される構成であってもよく、搬送ローラの数についても、搬送ローラ１４または搬送ローラ１５のいずれかのみ、またはそれ以上の数であってもよい。
【００３７】
前述する現像装置を備える画像形成装置では、像担持体１７の周辺には、当該像担持体１７上の残留電荷を消去するための周知のイレーサ、像担持体１７の表面を特定極性（本実施形態では負極性）に一様に帯電するための周知の帯電器、帯電された像担持体１７の表面に光情報を入射（像露光）して像担持体１７の表面に潜像を形成する周知の露光装置、及び像担持体１７上に形成された現像剤像を紙等の転写材上に転写するための周知の転写装置が配置されると共に、転写された現像剤像を転写材上に定着させる周知の定着器等を備えて画像形成装置を構成している。
【００３８】
次に、図３に本発明の実施形態における負帯電トナー及び負帯電像担持体（負帯電感光体）を使用し、反転現像を行う場合の、重畳バイアスの一例を説明するための図を示す。  
以下、図１〜３に基づいて、重畳バイアス電源１２から供給ローラ１に供給される重畳バイアスと、現像バイアス電源１０から現像ローラ２に供給される現像バイアスについて、詳細に説明する。以下の説明では、供給ローラ１及び現像ローラ２に供給されるバイアス値についてのみ記載するが、供給ローラ１及び現像ローラ２に供給されるバイアス値は帯電器により帯電される像担持体１７の電位やトナーの材料等に適宜対応したバイアス値である。
【００３９】
図３に示す例では、現像ローラ２に印加される現像バイアス電圧値を−１５０Ｖdev、像担持体１７の地肌電位を−５００ＶＤ、トナーの現像電位を−５０ＶＬとして反転現像を行った場合であって、１００Ｈｚの正弦波形となる交流バイアスを供給している。この条件によれば、図３の正弦波形が示すように、重畳バイアスの最大ピーク電圧値（＋の尖頭値、最大ピーク値）が、−５０Ｖｐ＋であって、重畳バイアスの最小ピーク電圧値（−の尖頭値、最小ピーク値）が、−５００Ｖｐ−となることが明らかであり、前記重畳バイアスの正極の最大ピーク値（Ｖｐ＋）および負極の最大ピーク値（Ｖｐ−）と前記現像バイアス値（Ｖｄｅｖ）の電圧の関係が、５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev≦２５０Ｖ（図中のａ）、−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev≧−４５０Ｖ（図中のｂ）、[（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev≦０Ｖ（図中のｃ）であることを導き出すことができる。
【００４０】
また、供給ローラ１がトナーを回収する周期が、図中ａの周期に該当し、トナーを供給する周期が図中ｂの周期に該当する。
これにより、重畳バイアスを前述の範囲に設定することにより、供給ローラ１による現像ローラ２の古いトナーの回収と新しいトナーの供給の効率を改善させることができ、現像ローラ２と供給ローラ１との１回転後の追従性に問題が生じることなく、上記範囲の数値設定においてゴーストが顕著に抑制可能となることが確認できた。  
【００４１】
次に、図４に本発明の実施形態における負帯電トナーおよび正帯電像担持体を使用した場合の重畳バイアスの一例を説明するための図を示す。図４は、負帯電トナーおよび正帯電像担持体を使用した場合であって、現像バイアス電圧値を＋４００Ｖｄｅｖ、像担持体１７の地肌電位を＋５０ＶＤ、トナーの現像電位を＋５００ＶＬとして正規現像を行った場合であって、１００Ｈｚの正弦波形となる交流バイアスを供給している。
この条件下において、ビート現象の発生もなく、またゴーストのない均一な画像を形成することができる。
【００４２】
実験及び検証において、
矩形波を使用した場合には、２００Ｈｚ未満の周波数で形成画像にビート（ビートノイズ）が生じてしまい、正弦波を使用した場合には、１００Ｈｚ未満の周波数で形成画像にビートが生じてしまう。一方、ゴーストの発生については、矩形波や正弦波またはその他波形に関係なく、１００Ｈｚ以下にすると大幅に軽減される。従って、本実施形態の交流バイアス電源９は、１００Ｈｚの正弦波形となる交流バイアス（正弦波交流バイアス）を出力する交流電源を用いる構成としている。なお、周波数については、重畳バイアスの交流成分の周波数は、５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲、好ましくは５０Ｈｚ〜３００Ｈｚの範囲とし、当該範囲においてゴーストの十分な低減が確認された。
【００４３】
また、誠意実験を重ねてきた結果、特許文献１で着目していたＡＣ電圧の実効値ではなく、尖頭値が重要であることを確認した。つまり、負極性トナーを使用する場合は、＋尖頭値がトナー回収に寄与し、−尖頭値がトナー供給に大きく寄与することが判明した。
同様に、正極性トナーを使用する場合は、−尖頭値がトナー回収に寄与し、＋尖頭値がトナー供給に大きく寄与することが判明した。すなわち、供給ローラバイアスのＡＣ電圧の波形に関わらず、正弦波を正方向半波と負方向半波で非対称に変更（：＋尖頭値＞０Ｖの場合は０Ｖでクランプ）したときでさえも、所定の条件式を満足するバイアスを採用すれば、ゴーストのない均一な画像が得られることが確認された。
【００４４】
この結果は、下記の表１に示す供給ローラに供給する重畳バイアスを変化させた場合におけるゴーストとビートの発生の有無を示す図から明らかである。
【表１】
2016218182.tif 000003
【００４５】
正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係であるＶｐ＋−Ｖdev については、表１中にＮｏ．１，Ｎｏ．２で示す５０Ｖ（図中に太枠で示す）である場合において、ビートの発生を防止できると共に、現像ローラピッチのゴーストの発生を大幅に抑制できることが判明した。このとき、表１から明らかなように、追従性（カスレ）のゴーストの発生は防止できる。よって、Ｖｐ＋−Ｖdevを少なくとも５０Ｖ以上とすることにより、ゴーストの十分な低減とビートの発生を防止できる。
また、Ｖｐ＋−Ｖdev については、表１中にＮｏ．３で示す２５０Ｖ（図中に太枠で示す）とする場合は、ビートの発生を防止できると共に、追従性（カスレ）のゴーストの発生を大幅に抑制できるが、Ｎｏ．４で示す３５０Ｖとした場合には、追従性（カスレ）のゴーストが発生してしまうことが判明した。このとき、表１から明らかなように、現像ローラピッチのゴーストの発生は、２５０Ｖ，３５０Ｖの何れであっても防止できた。よって、Ｖｐ＋−Ｖdevを少なくとも２５０Ｖ以下とすることにより、ゴーストの十分な低減とビートの発生を防止できる。
以上の結果から、５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦２５０Ｖを満たすように、正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）とを設定することにより、ゴーストの十分な低減とビートの発生を防止できる。
【００４６】
一方、負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係であるＶｐ−−Ｖdev については、表１中にＮｏ．３で示す−４５０Ｖ（図中に太枠で示す）とする場合は、ビートの発生を防止できると共に、追従性（カスレ）のゴーストの発生を大幅に抑制できるが、Ｎｏ．４で示す−５５０Ｖとした場合には、追従性（カスレ）のゴーストが発生してしまうことが判明した。このとき、現像ローラピッチのゴーストの発生は、−４５０Ｖ，−５５０Ｖの何れであっても防止できた。よって、Ｖｐ−−Ｖdevを少なくとも−４５０Ｖ以上とすることにより、ゴーストの十分な低減とビートの発生を防止できる。
また、Ｖｐ−−Ｖdev については、表１中にＮｏ．５で示す−５０Ｖ（図中に太枠で示す）とする場合は、現像ローラピッチのゴーストと共に、追従性（カスレ）のゴーストの発生も大幅に抑制できる。さらには、ビートの発生も防止できる。よって、Ｖｐ＋−Ｖdevを少なくとも−５０Ｖ以下とすることにより、ゴーストの十分な低減とビートの発生を防止できる。
【００４７】
以上の結果から、−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−４５０Ｖを満たすように、負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）とを設定することにより、ゴーストの十分な低減とビートの発生を防止できる。
ただし、前述する条件は、負極性のトナーを用いる場合であり、負極性のトナーの供給を行うためには、正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係は、〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≦０Ｖを満たす必要がある。
【００４８】
また、正極性のトナーを用いる場合においては、正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係であるＶｐ＋−Ｖdev、及び負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係であるＶｐ−−Ｖdevは、負極性のトナーを用いる場合と逆の極性が必要となる。よって、５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦４５０Ｖ、及び−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−２５０Ｖを満たすように、正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）を設定する構成とすることにより、ゴーストの十分な低減とビートの発生を防止できる。ただし、この場合は、〔（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev ≧０Ｖとする必要もある。
【００４９】
この条件を満たす重畳バイアス電源１２の出力の一例である図３に示す現像バイアス電圧値Ｖｄｅｖ＝−１５０Ｖの場合に基づいて、本実施形態の重畳バイアス電源１２を構成する直流バイアス電源８と交流バイアス電源９とによる重畳バイアスの出力動作について説明する。
【００５０】
図３に示すように、現像バイアス電圧値Ｖｄｅｖ＝−１５０Ｖ、ａ＝１００Ｖの場合においては、前述するａ＝Ｖｐ＋−Ｖｄｅｖ（すなわち、Ｖｐ＋＝Ｖｄｅｖ＋ａ）の関係より、Ｖｐ＋＝Ｖｄｅｖ＋ａ＝−１５０Ｖ＋１００Ｖ＝−５０Ｖとなり、かつ、その周波数ｆがｆ＝１００Ｈｚである正弦波交流のバイアスである重畳バイアス１８として供給ローラ１に供給する。このとき、本実施形態の現像装置の構成においては、現像バイアス電圧値Ｖｄｅｖと重畳バイアスの最小ピーク電圧値（−の尖頭値、最小ピーク値）Ｖｐ−との差すなわちＶｄｅｖ−Ｖｐ−は３５０Ｖである。よって、最小ピーク電圧値Ｖｐ−＝−５００である。ただし、この場合には、重畳バイアスのピーク電圧幅Ｖｐ−ｐは４５０Ｖとなる。
【００５１】
この図３に示す現像バイアス電圧値Ｖｄｅｖ＝−１５０Ｖの場合においては、最大ピーク電圧値Ｖｐ＋＝−５０Ｖ、最小ピーク電圧値Ｖｐ−＝−５００Ｖとなる周波数ｆ＝１００Ｈｚの正弦波交流バイアスを重畳バイアス１８として供給ローラ１に供給することにより、供給ローラ１による現像ローラ２の古いトナーの回収と新しいトナーの供給の効率を改善させることができるので、簡易な構成により、濃度差が生じ難い安定した画像形成を行うことができるとともに、ベタ画像や白抜きのあるベタ画像であってもゴーストの発生を低減するという効果が得られる。
【００５２】
また、現像バイアス電圧値Ｖｄｅｖ＝−２５０Ｖ、ａ＝１００Ｖの場合においては、最大ピーク電圧値Ｖｐ＋＝Ｖｄｅｖ＋ａ＝−２５０Ｖ＋１００Ｖ＝−１５０Ｖとなり、かつ、その周波数ｆがｆ＝１００Ｈｚである正弦波交流のバイアスである重畳バイアス１８として供給ローラ１に供給する。この場合においても、Ｖｄｅｖ−Ｖｐ−は３５０Ｖとし、その結果、最小ピーク電圧値Ｖｐ−＝−６００である。この場合も重畳バイアスのピーク電圧幅Ｖｐ−ｐは４５０Ｖとなる。
【００５３】
この図３（ｂ）に示す現像バイアス電圧値Ｖｄｅｖ＝−２５０Ｖの場合においては、最大ピーク電圧値Ｖｐ＋＝−１５０Ｖ、最小ピーク電圧値Ｖｐ−＝−６００Ｖとなる周波数ｆ＝１００Ｈｚの正弦波交流バイアスを重畳バイアス１８として供給ローラ１に供給することにより、現像バイアス電圧値Ｖｄｅｖ＝−１５０Ｖ時と同様に、現像ローラ２の古いトナーの回収と新しいトナーの供給の効率を改善させることができるので、簡易な構成により、ゴーストや濃度差が生じ難い安定した画像形成を行うことができるという効果が得られる。
【００５４】
図５は本発明の実施形態における正帯電トナー及び正帯電像担持体（正帯電感光体）を使用し、反転現像を行う場合の、重畳バイアスの一例を説明し、また、図６は、本発明の実施形態における正帯電トナー及び負帯電像担持体（負帯電感光体）を使用し、正規現像を行った場合の重畳バイアスの一例を示すものである。
【００５５】
図５に示す例では、現像ローラ２に印加される現像バイアス電圧値を＋１５０Ｖdev、像担持体１７の地肌電位を０Ｖ、トナーの現像電位を＋５０ＶＬとして反転現像を行った場合であって、１００Ｈｚの正弦波形となる交流バイアスを供給している。この条件によれば、図５の正弦波形が示すように、重畳バイアスの最大ピーク電圧値（＋の尖頭値、最大ピーク値）が、＋５００Ｖｐ＋であって、重畳バイアスの最小ピーク電圧値が、＋５０Ｖｐ−となるように設定し、前記重畳バイアスの負極の最大ピーク値（Ｖｐ−）および正極の最大ピーク値（Ｖｐ＋）と前記現像バイアス値（Ｖｄｅｖ）の電圧の関係が、−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev≧−２５０Ｖ、＋５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev≦４５０Ｖ、[（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev≧０Ｖの条件を満たすことにより、ゴーストや濃度差が生じ難い安定した画像形成を行うことができることを確認できた。
【００５６】
また同様に、図６に示す例では、図中に記した条件下において、ゴーストや濃度差が生じ難い安定した画像形成を行うことができた。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態の現像装置では、直流バイアス電源８と交流バイアス電源９とからなる重畳バイアス電源１２を構成し、直流バイアスに交流バイアスを重畳した重畳バイアスを供給ローラ１に供給する際に、前記重畳バイアスは、負極性現像剤にあっては、正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が、５０Ｖ≦Ｖｐ-−Ｖdev ≦２５０Ｖ、負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−４５０Ｖ、[（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev≧０Ｖ、正極性現像剤にあっては、
正極の最大のピーク値（Ｖｐ＋）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が−５０Ｖ≧Ｖｐ−−Ｖdev ≧−２５０Ｖ、負極の最大のピーク値（Ｖｐ-）と現像バイアス値（Ｖdev）との関係が５０Ｖ≦Ｖｐ＋−Ｖdev ≦４５０Ｖ、[（Ｖｐ＋＋Ｖｐ−）／２〕−Ｖdev≧０Ｖとする構成となっている。従って、簡易な構成により、供給ローラ１による現像ローラ２の古いトナーの回収と新しいトナーの供給の効率を改善させることができ、その結果、ゴーストや濃度差が生じ難い安定した画像形成を行うことができるという効果が得られる。
なお、前述する説明では、供給ローラ１の外周面に導電性を有する周知のブラシを形成した供給ローラを用いる構成であってもよい。
【００５８】
以上の結果から、正弦波交流バイアスを重畳バイアスとすると共に、該重畳バイアスの最大ピーク電圧値と現像バイアス電圧値Ｖｄｅｖとを、本発明による特定の範囲内に制御することによりゴーストの発生を抑えつつ、ビート及び追従性の発生も抑制できることが判明した。
【００５９】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  供給ローラ（現像剤供給体）
１ａ  供給層
１ｂ  剛体
２  現像ローラ（現像剤担持体）
２ａ  表面層
２ｂ  剛体
３  規制ローラ
４〜６  中心軸
７  筐体（収納容器）
８  直流バイアス電源
９  交流バイアス電源
１０  現像バイアス電源
１１  規制バイアス電源
１２  重畳バイアス電源
１３  ブレード（回収ブレード）
１４，１５  搬送ローラ
１６  攪拌ローラ
１７  感光ドラム（像担持体）
【図１】
2016218182.tif 000004
【図２】
2016218182.tif 000005
【図３】
2016218182.tif 000006
【図４】
2016218182.tif 000007
【図５】
2016218182.tif 000008
【図６】
2016218182.tif 000009