JP2006317524A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える現像装置を提供する。かかる現像装置を搭載することで、高画質の画像を形成できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体１００上に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置３００であり、現像ローラ３０１と、現像剤供給部材３０３と、荷電部材３０６と、現像バイアス印加装置Ｂ１と、荷電バイアス印加装置Ｂ２と、供給バイアス印加装置Ｂ３と、バイアス制御部ＣＴを備えている。制御部ＣＴは、現像ローラ３０１上の現像剤（トナーｔ）入れ替わり促進のために、現像剤入れ替わり促進要因に応じて、印加装置Ｂ１からの交流現像バイアス電圧Ｖ１、印加装置Ｂ２からの交流荷電バイアス電圧Ｖ２及び印加装置Ｂ３からの交流供給バイアス電圧Ｖ３のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像して画像形成する、複写機、プリンタ等の画像形成装置及び該画像形成装置に搭載する現像装置に関する。

今日、像担持体上に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像して画像形成する、複写機、プリンタ等の画像形成装置は広く普及しており、カラー画像形成装置も急速に普及してきている。そのような現状において、ユーザの画質及び画像形成コストに関する意識は高まる一方である。

画質の点について言えば、画像ノイズが無い、或いはあったとしても、できるだけ少ない画像が望まれている。画像ノイズの一つとして、いわゆる「カブリ」を挙げることができる。「カブリ」現象は、主として、画像形成に用いられる現像剤の劣化により現像剤帯電量が低下することで発生する。

かかる現像剤劣化による現像剤帯電量低下は、カブリによる画質劣化だけでなく、カブリが発生する分、現像剤消費量が多くなるので、それだけユーザのコスト負担を大きくする。

像担持体上の静電潜像を現像する現像装置は、用いる現像剤の種類によって、トナーとキャリアを主体とする、いわゆる二成分現像剤を採用するもの（二成分現像装置）と、キャリアを含まず、トナーを主体とする、いわゆる一成分現像剤を採用するもの（一成分現像装置）に大別される。

いずれのタイプの現像装置でも、一般的には、現像剤を周面上に担持して現像領域へ搬送する現像ローラが採用される。静電潜像の現像にあたっては、現像ローラ上の現像剤を静電潜像へ円滑に移行させるために、現像ローラに現像バイアス電圧が印加されるのが一般的である。かかる現像バイアス電圧としては、現像ローラへの現像剤の離れがたい付着を抑制して高画質の画像を得るために、交流現像バイアス電圧〔例えば、直流電圧と交流電圧とを併用した（代表的には、直流電圧に交流電圧を重畳した）交流現像バイアス電圧〕が採用されることが多い。

トナーを主体とする現像剤を用いる現像装置（一成分現像装置）では、一般的には、静電潜像の現像に要求される現像剤帯電量を得るために、現像ローラ上に担持されて現像領域へ搬送される現像剤に荷電部材が当接され、該荷電部材による摩擦帯電が行われる。該荷電部材は、通常、現像領域へ搬送される現像剤の量を規制して薄層にする現像剤規制部材を兼ねている。

しかし、画像形成を繰り返すうちに現像剤劣化が生じてくると、摩擦帯電によるだけでは現像剤帯電不良が発生する。そのため、前記規制部材を兼ねる現像剤荷電部材と現像ローラとの間、或いは該規制部材を兼ねる現像剤荷電部材とは別個に設けた現像剤荷電部材と現像ローラとの間に電位差を設定することで、現像剤を電気的に帯電させることも行われている。

かかる現像剤荷電部材と現像ローラ間の電位差は、現像ローラや現像剤荷電部材への、現像剤の離れ難い付着を抑制するために、交流荷電バイアス電圧の印加により発生させることが好ましい。
この点、特開２００１−１０９２４３号公報は、
(1) 現像ローラへ印加する現像バイアス電圧として、直流電圧に交流電圧を重畳した交流現像バイアス電圧が採用される現像装置において、規制部材を兼ねる現像剤荷電部材と現像ローラ間に電位差を発生させるために、該現像剤荷電部材にも、直流電圧に交流電圧を重畳した交流荷電バイアス電圧を印加する現像装置や、
(2) 現像剤荷電部材に印加する交流荷電バイアス電圧を低コストで得るために、ツエナーダイオードを用いて、交流現像バイアス電圧の片側位相( プラス側及びマイナス側のうち片側の位相) のみをオフセットさせた交流荷電バイアス電圧を発生させ、これを現像剤荷電部材に印加する現像装置
を開示している。

図１６（Ａ）は前記の後者現像装置における電圧印加回路例を示している。
図１６（Ａ）に示す回路によると、交流現像バイアス電源ｐｗとして、直流電源Ｖｄｃと矩形波交流電源Ｖａｃとを直列接続してなる電源が採用され、該電源ｐｗの出力端ａ”にツエナダイオードｔｄ”及び抵抗素子ｒ”が直列接続され、出力端ａ”に現像ローラが、ツエナダイオードｔｄ”と抵抗素子ｒ”の間の接点ｂ”に荷電部材が接続されている。

この回路は、静電潜像を形成する像担持体として負帯電性の感光体を採用し、該感光体上に形成される静電潜像を負帯電性のトナーを用いて反転現像する場合の回路例である。 この回路によると、例えば現像バイアス電源ｐｗにおける直流電源Ｖｄｃの出力電圧を−４００Ｖ、交流電源Ｖａｃのピークツーピーク電圧を１８００Ｖ、ツエナダイオードｔｄ”による電圧降下を２００Ｖとすると、現像ローラには、図１６（Ｂ）に実線で示す波形の交流現像バイアス電圧が印加される。荷電部材には、図１６（Ｂ）に破線で示すように、現像ローラに印加される交流現像バイアス電圧と位相が同期し、プラス側の位相において２００Ｖのオフセット電位差を示す交流荷電バイアス電圧が印加される。マイナス側の位相では、現像ローラ及び荷電部材に印加される電圧は略同電位である。

この回路構成によると、交流現像バイアス電源ｐｗにおける交流電源Ｖａｃを利用して、それだけ安価に交流荷電バイアス電圧が得られている。また、交流荷電バイアスをプラス側位相において、現像バイアスに対しオフセットさせる（オフセット電位差を設定する）ことでトナー帯電量を適正化することが試みられている。

いずれにしても、かかる従来現像装置によると、劣化現像剤の帯電レベルを高めることができ、それだけカブリ現象の主原因である、正規帯電極性に帯電する現像剤とは逆極性に帯電する現像剤（逆極性帯電現像剤）を少なくすることができ、ひいては、それだけ高画質の画像を得ることができる。

特開２００１−１０９２４３号公報

しかしながら、本発明者の研究によると、現像剤荷電部材と現像ローラ間に電位差を設定する現像装置においては、例えば、帯電能が適正レベルにある初期の現像剤は過剰帯電してしまう。
そこで、このような問題を解消しようとして、荷電部材と現像ローラ間の電位差を小さく設定すると、初期現像剤に関するかかる問題は解消できるようになるものの、劣化現像剤によるカブリ発生の解消が困難になる。

また、過剰帯電した現像剤はクーロン力によって現像ローラに強く拘束され、現像領域において現像に消費されずに、現像ローラ周面上に担持されたまま現像装置内へ戻ってくる。かかる現像剤は、現像剤供給部材により現像ローラへ供給される現像剤と入れ替わり難く、再び荷電部材により荷電されて、ますます過剰帯電し、ますます現像ローラに強固に付着する、という悪循環を繰り返す。

このように、現像剤供給部材により供給される現像剤と入れ替わることなく現像ローラに強固に現像剤が付着すると、現像領域において、現像ローラ上の現像剤が現像すべき静電潜像へ向かって円滑に移行しなくなり（いわゆる現像量が低下し）、また、現像ローラ上に画像メモリが発生し、所望の現像が行えなくなる。

そこで本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を現像ローラ上に担持させた現像剤を用いて現像する現像装置であって、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える現像装置を提供することを第１の課題とする。

また本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を現像ローラ上に担持させた現像剤を用いて現像して画像形成する画像形成装置であって、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行って高画質の画像を形成できる画像形成装置を提供することを第２の課題とする。

本発明者は前記課題を解決するため研究を重ね、次のことを知見するに至った。
図１６（Ａ）に示す回路構成において、荷電部材に交流荷電バイアス電圧を印加し、そのとき、ツエナダイオードｔｄ”として、定格電圧の異なる種々のツエナダイオードを採用することで、前記のオフセット電位差を様々に変更してみた。

また、現像装置内において現像ローラへ現像剤供給ローラにてトナーを供給するようにし、そのとき、現像剤供給ローラへ交流供給バイアス電圧を印加し、且つ、該交流供給バイアス電圧は、交流現像バイアス電圧と位相が同期し、プラス側の位相において交流現像バイアス電圧と同電圧又は該交流現像バイアス電圧に対しプラス方向のオフセット電位差を示す電圧とした。

そして、現像装置による画像形成時において、上記のようにして、交流荷電バイアス電圧のプラス側位相の、交流現像バイアス電圧に対するオフセット電位差（マイナス方向へのオフセット電位差）を種々変更する一方、非画像形成時において、現像剤供給ローラに印加する交流供給バイアス電圧のプラス側位相の、交流現像バイアス電圧に対するオフセット電位差（プラス方向へのオフセット電位差）を種々変更し、現像ローラ上のトナーの入れ替わり性を評価した。トナーの入れ替わり性は、現像ローラ上のトナー粒径変化及び画像メモリの発生の程度により評価した。

評価結果を表１に示す。表１において、画像形成時の荷電部材に関するオフセット電位差を示す数値の負（−）記号は、マイナス方向へのオフセット電位差を示し、非画像形成時における現像剤供給ローラに関するオフセット電位差を示す数値の正（＋）記号はプラス方向へのオフセット電位差を示す。「○」はトナー粒径変化及び画像メモリ発生が実用上支障のない範囲にあったことを示し、「×」は、それらのうち少なくとも一方が実用上無視できない範囲にあったことを示している。

表１
│ │荷電部材：オフセット電位差〔Ｖ〕（画像形成時）
│−100 −200 −300 −400 −500
供給部材： 0 │ ○ × × × ×
オフセット ＋100 │ ○ ○ × × ×
電位差〔Ｖ〕 ＋200 │ ○ ○ ○ × ×
（非画像形成時） ＋300 │ ○ ○ ○ ○ ×
＋400 │ ○ ○ ○ ○ ○

上記評価結果から、現像ローラのトナーの入れ替わり性は、一つには、荷電部材に印加する交流荷電バイアス電圧の現像バイアスに対するオフセット量に応じて、供給部材に印加する交流供給バイアス電圧のオフセット量を変化させることで制御できることを知見した。

また、さらなる研究の結果、現像剤入れ替わり性は、現像剤帯電性の良い低湿環境下で悪化し易いこと、粒径の小さい現像剤は入れ替わり性が悪く、小粒径現像剤を多く含む初期現像剤については、供給部材にさらに大きいバイアス電圧を印加するという制御も考えられること等を知見した。

さらに、かかる知見に基づき、より広い観点からすれば、現像剤入れ替わり促進要因（現像剤入れ替わりについて考慮すべき要因、例えば現像装置が画像形成中か否か、交流荷電バイアス電圧の現像バイアスに対するオフセット量等）に応じて、現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御すればよいことを見いだした。

かかる知見に基づき、本発明は、前記第１の課題を解決するため、
像担持体上に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置であり、
周面上に現像剤を担持して、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、
該現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給領域において該現像ローラに接触配置された現像剤供給部材と、
前記現像ローラ周面上に担持され、前記現像領域へ搬送される現像剤に接触して該現像剤に荷電するための荷電部材と、
前記現像ローラに、交流現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加装置と、
前記荷電部材に、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧を印加する荷電バイアス印加装置と、
前記現像剤供給部材に、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧を印加する供給バイアス印加装置と、
バイアス制御部とを備えており、
該バイアス制御部は、前記現像領域における現像で消費されずに前記現像ローラ周面上に担持されて前記現像剤供給領域へ戻る現像剤と前記現像剤供給部材により供給される現像剤との入れ替わり促進のために、現像剤入れ替わり促進要因に応じて、前記現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御する現像装置を提供する。

ここで、「交流現像バイアス電圧」とは、交流電圧、直流電圧と交流電圧を併用した電圧（例えば直流電圧に交流電圧を重畳した電圧）等である。

本発明に係る現像装置によると、前記バイアス制御部が、現像領域における現像で消費されずに現像ローラ周面上に担持されて現像剤供給領域へ戻る現像剤と現像剤供給部材により供給される現像剤との入れ替わり促進のために、該現像剤入れ替わり促進要因に応じて、前記現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御するので、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える。

前記荷電バイアス印加装置としては、代表例として、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であるものを挙げることができる。

かかる荷電バイアス印加装置を採用する場合、現像ローラ周面上に担持されて現像領域へ搬送される現像剤の帯電性を左右する要因〔周囲環境条件（特に湿度）、現像装置の駆動積算時間、現像装置による現像回数、平均印字面積率（総画像形成ドット数を画像形成枚数で除したもの等〕のうち少なくとも一つに応じて交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を、該現像剤が静電潜像現像のための正規帯電量に帯電するように制御することが可能であり、そうすることで、現像に供する現像剤を適正に帯電させることができる。

前記バイアス制御部は、現像ローラ周面上に担持されて現像領域へ搬送される現像剤の帯電性を左右する要因のうち少なくとも一つに応じて、前記現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧のちう少なくとも一方を、交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を、該現像剤が静電潜像現像のための正規帯電量に帯電するように制御するものとしてもよい。

また、前記供給バイアス印加装置は、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流供給バイアス電圧を前記現像剤供給部材に印加するものとしてもよい。

本発明に係る現像装置は、前記現像ローラ周面上に担持され、前記現像領域へ搬送される現像剤を摩擦帯電させつつ薄層に規制する規制部材を備えていてもよい。或いは、前記荷電部材がかかる規制部材を兼ねていてもよい。

前記交流現像バイアス電圧、前記交流荷電バイアス電圧及び前記交流供給バイアス電圧のそれぞれの電圧波形については、本発明の課題を解決し得る様々の波形を採用できるが、例えば、矩形波を挙げることができる。すなわち、前記交流現像バイアス電圧、前記交流荷電バイアス電圧及び交流供給バイアス電圧のそれぞれが矩形波電圧である例を挙げることができる。

「現像剤入れ替わり促進要因」としては、(1) 交流荷電バイアス電圧の交流現像バイアス電圧に対するオフセット電位差、(2) 現像剤入れ替えを積極的に行わせてもよいタイミング（代表例として、非画像形成時）、(3) 環境条件（特に相対湿度) 等である。

このような「現像剤入れ替わり促進要因」に基づく前記バイアス制御部による制御例を以下記す。
（１）オフセット電位差に基づく供給バイアス制御
前記荷電バイアス印加装置が、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であり、
前記バイアス制御部は、前記現像バイアス印加装置及び前記荷電バイアス印加装置のうち少なくとも一方を制御することで、前記交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を制御可能であり、前記現像剤入れ替わり促進要因として該オフセット電位差を採用し、該オフセット電位差に応じて、前記現像剤供給部材に印加される交流供給バイアス電圧を現像剤入れ替わり促進に向け制御する。

（２）画像形成時のオフセット電位差に基づく供給バイアス制御
前記荷電バイアス印加装置が、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であり、
前記バイアス制御部は、現像装置が画像形成時であるときの前記交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差に応じて、現像装置が非画像形成時であるときの前記現像剤供給部材に印加される交流供給バイアス電圧を現像剤入れ替わり促進に向け制御する。
この制御は、既述の本発明に至るまでの表１の知見に基づいている。

（３）画像形成時か否かによる荷電バイアス制御
前記荷電バイアス印加装置が、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であり、
前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として、現像装置の非画像像形時を採用し、該非画像形成時には、該交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を現像剤入れ替わり促進に向け制御する。

（４）画像形成時か否かによる供給バイアス制御
前記供給バイアス印加装置は、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流供給バイアス電圧を前記現像剤供給部材に印加可能であり、
前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として、現像装置の非画像形成時を採用し、該非画像形成時には、前記交流現像バイアス電圧に対する交流供給バイアス電圧のオフセット電位差を該現像剤入れ替わり促進に向け制御する。

（５）現像ローラと現像剤供給部材間の電位差の実効値の極性制御
前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として現像装置の非画像形成時を採用し、該非画像形成時における、前記現像ローラと前記現像剤供給部材間の電位差の実効値の極性を、現像装置画像形成時の極性とは異ならせる。

（６）環境条件による制御
前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として環境条件を採用し、該環境条件に応じて、前記現像ローラと前記現像剤供給部材間の電位差を現像剤入れ替わりが促進されるように異ならせる。
環境条件としては、特に相対湿度を挙げることができる、相対湿度が低い環境条件では、現像剤の帯電性が良好であるから、現像ローラ上の現像剤入れ替わり性が悪化する。

次に、前記現像バイアス印加装置、荷電バイアス印加装置及び供給バイアス印加装置の例を示す。
すなわち、前記現像バイアス印加装置、荷電バイアス印加装置及び供給バイアス印加装置は、該三つのバイアス印加装置に共通の交流バイアス電源を含んでおり、
該交流バイアス電源の出力端に少なくとも第１抵抗素子、第１ダイオード及び第１直流電源がこの順序で直列接続されているとともに、少なくとも第２抵抗素子、第２ダイオード及び第２直流電源がこの順序で直列接続されており、
該交流バイアス電源の出力端、該第１抵抗素子と第１ダイオードの間に設けた接続接点及び該第２抵抗素子と第２ダイオードの間に設けた接続接点のうち、いずれかが前記現像ローラの接続接点とされ、残りの二つのうちいずれかが前記荷電部材の接続接点とされ、残り一つが前記現像剤供給部材の接続接点とされており、前記バイアス制御部は、該第１直流電源及び第２直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する。

さらに、以下に具体例を挙げる。
（１）前記第１及び第２の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記現像剤供給部材の接続接点とされ、前記第１抵抗素子と第１ダイオードの間に前記現像ローラの接続接点が設けられており、前記第２抵抗素子と第２ダイオードの間に前記荷電部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第１直流電源及び第２直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御する。

（２）前記第２の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記現像ローラの接続接点とされ、前記第１抵抗素子と第１ダイオードの間に前記荷電部材の接続接点が設けられており、前記第２抵抗素子と第２ダイオードの間に前記現像剤供給部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第１直流電源及び第２直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する。

（３）前記第２の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記荷電部材の接続接点とされ、前記第１抵抗素子と第１ダイオードの間に前記現像ローラの接続接点が設けられており、前記第２抵抗素子と第２ダイオードの間に前記現像剤供給部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第１直流電源及び第２直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する。

これらバイアス印加装置は、現像バイアス電源を利用したものであり、それだけ安価に提供できる。
本発明は、以上説明した、本発明に係る現像装置を搭載した画像形成装置も提供する。 この画像形成装置は、本発明に係る現像装置を搭載してあることで、現像剤を静電潜像の現像のための適切な帯電量に帯電させることができ、それだけ、カブリの発生を抑制しつつ、良好に静電潜像の現像を行って高画質の画像を形成できる。

以上説明したように本発明によると、像担持体上に形成される静電潜像を現像ローラ上に担持させた現像剤を用いて現像する現像装置であって、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行える現像装置を提供することができる。

また本発明によると、像担持体上に形成される静電潜像を現像ローラ上に担持させた現像剤を用いて現像して画像形成する画像形成装置であって、現像ローラ上に担持される現像剤の入れ替わりを促進して、現像ローラへの過剰帯電現像剤の付着を抑制することができ、それだけ良好に静電潜像の現像を行って高画質の画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。

図１は本発明に係る現像装置の１例を備えた画像形成装置例を示している。
図１の画像形成装置Ｐ１は一成分現像剤（ここでは負帯電性のトナーｔ）を用いて反転現像によりモノクロ画像を形成するプリンタであり、ドラム型の感光体１００を備えている。感光体１００は負帯電性の感光体である。感光体１００の周囲には帯電装置２００、現像装置３００、転写ローラ４００、クリーナ５００及びイレーサ６００がこの順序で配置されている。感光体１００の下方には画像露光装置７００が、転写ローラ４００の図上右側に定着装置８００が設けられている。

このプリンタによると、次のようにして画像形成される。すなわち、感光体１００が図中時計方向に回転駆動され、該感光体表面が帯電装置２００により一様に負の所定電位（ここでは例えば−５００Ｖ）に帯電される。その帯電域に画像露光装置７００から原稿画像に応じた露光が施され、それにより感光体１００上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体の回転により現像装置３００に臨む現像領域へ移行し、該現像領域において現像装置３００により反転現像され、可視トナー像となる。この可視トナー像は感光体の回転により転写ローラ４００に臨む転写領域へ送られる。

一方、図示省略の記録媒体（記録紙等）供給部から、記録媒体Ｓがタイミングローラ対ＴＲへ搬送される。タイミングローラ対ＴＲは、感光体上のトナー像の移動に合わせて記録媒体Ｓを感光体１００と転写ローラ４００との間（転写領域）へ搬送する。
かくして、感光体１００上のトナー像が転写ローラ４００により記録媒体Ｓに転写される。記録媒体Ｓは、ひきつづき、定着装置８００へ搬送され、転写されたトナー像がそこで記録媒体Ｓ上に加熱定着される。

なお、画像形成装置Ｐ１の各可動部分は図示省略の駆動装置により、所定のタイミングで回転駆動等される。帯電装置２００には感光体表面の帯電にあたり、図示省略の電源から帯電用電圧が印加される。転写ローラ４００にはトナー像の転写にあたり、図示省略の電源から転写電圧が印加される。
現像装置３００について以下にさらに詳述する。

図１に示すように、現像装置３００は、現像ローラ３０１を備えている。現像ローラ３０１は現像装置ケース３０２に回転可能に支持されて、一部がケース３０２から外側へ露出し、感光体１００に僅かな間隙をおいて臨んでいる。ケース３０２内には、現像剤供給領域（トナーｔ供給領域）におてい現像ローラ３０１に現像剤供給部材３０３が接触配置されており、その背後に現像剤攪拌部材３０４が配置されている。現像剤供給部材３０３は本例ではローラの形態のものである。現像剤供給部材３０３及び現像剤攪拌部材３０４はいずれもケース３０２に回転可能に支持されている。

ケース３０２内には、さらに、ケース３０２に片持ち支持されて現像ローラ３０１に圧接されたブレード状の現像剤規制部材３０５と、ケース３０２に片持ち支持されて現像ローラ３０１に、規制部材３０５よりは弱く圧接されたブレード状の荷電部材３０６が設けられている。

現像ローラ３０１の上側部分とケース３０２との間はシール部材３０７が配置されて現像剤漏れが防止されており、現像ローラ３０１の下側部分とケース３０２との間からの現像剤漏れは、前記規制部材３０５にて防止されている。

図２に示すように、現像ローラ３０１には現像バイアス印加装置Ｂ１が、荷電部材３０６には荷電バイアス印加装置Ｂ２が、現像剤供給部材３０３には供給バイアス印加装置Ｂ３が、それぞれ接続されている。

現像バイアス印加装置Ｂ１は、本例では、出力電圧が−４００Ｖの直流電源ＤＣｏと、ピークツーピーク電圧Ｖｐｐが１８００Ｖ、デューティ４０％（デューティー比２／３）の矩形波電圧を出力する交流電源ＡＣ１とを直列接続した交流バイアス電源ＰＷ１の出力端に、ツエナダイオードｔｄ１を介して抵抗素子ｒ１、ダイオードｄ１及び出力可変の直流電源ＤＣ１をこの順序で直列接続したものである。現像ローラ３０１は抵抗素子ｒ１とダイオードｄ１の間に接続され、交流現像バイアス電圧Ｖ１（図３参照）が印加される。

荷電バイアス印加装置Ｂ２は、交流バイアス電源ＰＷ１の出力端に、ツエナダイオードｔｄ１を介して抵抗素子ｒ２、ダイオードｄ２及び出力可変の直流電源ＤＣ２をこの順序で直列接続したものである。荷電部材３０６は抵抗素子ｒ２とダイオードｄ２の間に接続され、交流荷電バイアス電圧Ｖ２（図３参照）が印加される。

供給バイアス印加装置Ｂ３は、交流バイアス電源ＰＷ１をそのまま採用している。現像剤供給部材３０３は電源ＰＷ１の出力端に接続され、交流供給バイアス電圧Ｖ３（図３参照）が印加される。

印加装置Ｂ１、Ｂ２及びＢ３はそれらに共通の交流バイアス電源ＰＷ１を採用しているので、それだけ安価に済む。また、共通の交流バイアス電源ＰＷ１を採用しているので、現像バイアス電圧Ｖ１、荷電バイアス電圧Ｖ２、供給バイアス電圧Ｖ３は、いずれも位相が同期する。
印加装置Ｂ１、Ｂ２の直流電源ＤＣ１、ＤＣ２の出力電圧はバイアス制御部ＣＴにより制御可能である。図３（Ａ）は、バイアス制御部ＣＴの制御下における画像形成時の各バイアスの波形例を示しており、図３（Ｂ）は非画像形成時の各バイアスの波形例を示している。

図３（Ａ）に示す画像形成時の例では、制御部ＣＴにより直流電源ＤＣ１の出力電圧が＋５００Ｖに、直流電源ＤＣ２の出力電圧が＋４００Ｖに制御され、荷電バイアス電圧Ｖ２のプラス側位相の、現像バイアス電圧Ｖ１に対する、マイナス方向へのオフセット電位差Ｖｄが１００Ｖとなっている。なお、抵抗素子ｒ１、ｒ２のそれぞれによるオフセット電圧値は１００Ｖである。

かかるオフセット電位差Ｖｄにより荷電部材３０６にてトナーｔを帯電させることができる。電位差Ｖｄが大きくなるとトナー帯電量が増加し、電位差Ｖｄが小さくなるとトナー帯電量が低下する。かくして、トナーの帯電性を左右する要因に応じて、オフセット電位差Ｖｄを制御してトナー帯電量を制御できる。

オフセット電位差Ｖｄが大きくなって、トナー帯電量が増加してくると、トナーｔは現像ローラ３０１から離れがたくなってくる。そこで、オフセット電位差Ｖｄが、予め実験等により定めておいた所定値以上の場合には、供給バイアス電圧Ｖ３のプラス側位相の電圧値を大きくして、現像ローラ３０１から現像剤供給部材３０３の方へ負帯電性トナーｔが移行し易くすることで、現像ローラ３０１上のトナーの入れ替わり性を向上させることができる。逆に、オフセット電位差Ｖｄが、前記所定値より小さいときには、トナー帯電量も小さいので、供給バイアス電圧Ｖ３のプラス側位相の電圧値を低く抑えておいてもよい。

図２に示す回路構成のもとでは、オフセット電位差Ｖｄを大きくすると、相対的に、プラス側供給バイアス電圧値Ｖ３ｃが大きくなり、オフセット電位差Ｖｄを小さくすると、相対的に、プラス側供給バイアス電圧値Ｖ３ｃが小さくなる。
トナー入れ替わり促進のための、オフセット電位差Ｖｄに応じた供給バイアス電圧値の制御は、このように相対的になされてもよいし、供給バイアス電圧値を積極的に制御できる、後述する、他の回路例等においては、供給バイアス電圧値をオフセット電位差Ｖｄに応じて積極的に制御してもよい。

図４は、このようにオフセット電位差Ｖｄの大きさに応じて、供給バイアス電圧値を変動させることで、現像ローラ３０１上のトナーの入れ替わり性を向上させる場合の、制御部ＣＴによる制御を示している。
すなわち、オフセット電位差Ｖｄが予め実験等により定めた所定値以上であると、プラス側の供給バイアス電圧値を予め定めた「大」に設定し、該所定値より小さいと、該供給バイアス電圧値を予め定めた「小」に設定する。
なお、オフセット電位差Ｖｄの値は、制御部ＣＴがオフセット電位差Ｖｄを決定するための直流電源出力処理を行うので、制御部ＣＴに記憶されており、制御部ＣＴ内で読みだせる。

図示は省略しているが、現像装置３００が画像形成時であるときのオフセット電位差Ｖｄに応じて、現像装置３００が非画像形成時であるときの、現像剤供給部材３０３に印加する交流供給バイアス電圧Ｖ３のプラス側電圧値を現像剤入れ替わり促進に向け制御してもよい。
この制御は、既述の本発明に至るまでの表１の知見に基づいている。

再び図３（Ａ）にもどって説明する。図３（Ａ）に示す波形では、画像形成時、現像バイアス電圧Ｖ１、荷電バイアス電圧Ｖ２のマイナス側の電圧値は略同じであり、且つ、ツエナダイオードｔｄ１により、供給バイアス電圧Ｖ３に対し、プラス側へオフセットされている。図３（Ａ）の例では、現像バイアスＶ１及び供給バイアスＶ３のプラス側位相の電圧値は略同じである一方、供給バイアスＶ３のマイナス側位相は、現像バイアスＶ１に対し、相対的にマイナス側へオフセットされているので、それだけ、現像剤供給部材３０３から現像ローラ３０１へ負帯電性トナーｔが供給され易くなっている。

図３（Ｂ）に示す非画像形成時の例では、制御部ＣＴにより直流電源ＤＣ１の出力電圧が＋２００Ｖに、直流電源ＤＣ２の出力電圧が＋２００Ｖに制御され、オフセット電位差Ｖｄは０Ｖとなるとともに、現像バイアスＶ１のプラス側位相の電圧値が下げられている。従って、荷電部材３０６によるトナー帯電は実質上なく、しかも、供給バイアスＶ３のプラス側位相の電圧値が、現像バイアスＶ１のプラス側位相の電圧値より相対的に増大しており、これらにより、現像ローラ３０１上の負帯電性トナーｔが現像ローラ３０１から現像剤供給部材３０３へ移行し易くなっている。換言すれば、現像領域において現像で消費されずに戻ってきたトナーが、現像剤供給部材３０３のあるトナー供給領域において、供給されるトナーと入れ替わり易くなっている。

なお、非画像形成時のトナー入れ替わり促進のための、供給バイアス電圧値の制御は、このように相対的になされてもよいし、供給バイアス電圧値を積極的に制御できる、後述する、他の回路例等においては、供給バイアス電圧値を現像バイアス電圧Ｖ１に応じて積極的に制御してもよい。

図５は、このように、画像形成時か否かに応じて、供給バイアス電圧Ｖ３のプラス側位相の、現像バイアス電圧Ｖ１に対するオフセット電位差Ｖｄ’（換言すれば、供給バイアスＶ３のプラス側の電圧値）を制御して、非画像形成時において現像ローラ３０１上のトナーの入れ替わり性を向上させる場合の、制御部ＣＴによる制御を示している。

すなわち、この制御では、制御部ＣＴは、図示省略の画像形成装置動作状況の検出部からの情報を読み込んで、画像形成時か否かを判断し、画像形成時であると、プラス側の供給バイアス電圧値を（相対的に）予め定めた「小」に設定して、現像ローラ３０１へトナーが供給され易くし、非画像形成時であると、プラス側の供給バイアス電圧値を（相対的に）予め定めた「大」に設定して、現像ローラ３０１上の負帯電性トナーが現像剤供給部材３０３の方へ放出され易くする。

また、非画像形成時には、オフセット電位差Ｖｄを小さくして、トナー帯電量を低下させることで、現像ローラ３０１上のトナーの入れ替わり性を向上させることもできる。そこで、制御部ＣＴは、図６に示すように、画像形成時か否かに応じて、オフセット電位差Ｖｄを制御し、非画像形成時には、オフセット電位差Ｖｄを小さく設定して、トナー入れ替わり性を向上させ、画像形成時には、オフセット電位差Ｖｄを大きく設定して、トナー帯電量を増加させて現像に供給するようにしてもよい。

図７、図８は、制御部ＣＴによる、トナー入れ替わり促進のための他の制御例を示している。
図７に示す制御では、
(1) 画像形成時には、荷電バイアス電圧Ｖ２のオフセット電位差が、予め実験等により定めた所定値より大きいときは、供給バイアスＶ３のプラス側位相の電圧値を、予め定めた「小」に設定して、現像ローラへのトナー供給を容易にし、該所定値以下であるときは、予め定めた「中間値」に設定し、
(2) 非画像形成時には、荷電バイアス電圧Ｖ２のオフセット電位差が、予め実験等により定めた所定値以下であるときは、供給バイアスＶ３のプラス側位相の電圧値を、前記「中間値」に設定し、そうでないときは、供給バイアスＶ３のプラス側位相の電圧値を、予め定めた「大」に設定する。

図８の制御では、図示省略の温湿度検出部から供給される相対湿度を読み出し、相対湿度が予め実験等により定めた所定値以上であるときは、トナーは帯電しにくいから、供給バイアスＶ３のプラス側位相の電圧値を、予め定めた「小」に設定して、現像ローラへのトナー供給を容易にし、該所定値より低いときは、トナーは帯電し易いから、供給バイアスＶ３のプラス側位相の電圧値を、予め定めた「大」に設定し、現像ローラ上のトナー入れ替わり性を向上させる。

次に、現像装置３００の回路構成の他の例について図９及び図１０並びに図１１及び図１２を参照して説明する。
図９に示す回路は、図２に示す回路の場合と同じ交流バイアス電源ＰＷ１の出力端に抵抗素子ｒ２、ダイオードｄ２及び直流電源ＤＣ２をこの順で接続して荷電バイアス印加装置とし、電源ＰＷ１の出力端にツエナダイオードｔｄ２を介して抵抗素子ｒ３、ダイオードｄ３及び直流電源ＤＣ３をこの順序で接続して供給バイアス印加装置とし、電源ＰＷ１を現像バイアス印加装置として用いるものである。

現像ローラ３０１は、電源ＰＷ１の出力端に接続され、荷電部材３０６は抵抗素子ｒ２とダイオードｄ２との間に接続され、現像剤供給部材３０３は抵抗素子ｒ３とダイオードドｄ３の間に接続される。

この回路によると、例えば、図１０に示すバイアス波形が得られる。
この回路によると、制御部ＣＴの指示のもとに荷電バイアス電圧及び供給バイアス電圧をそれぞれ制御できる。現像バイアス電圧は、一定であるが、荷電バイアス電圧及び（又は）供給バイアス電圧を制御することで、それらに対し、相対的に制御できる。

図１１に示す回路は、図２に示す回路の場合と同じ交流バイアス電源ＰＷ１の出力端に抵抗素子ｒ１、ダイオードｄ１’及び直流電源ＤＣ１’をこの順で接続して現像バイアス印加装置とし、電源ＰＷ１の出力端にツエナダイオードｔｄ２を介して抵抗素子ｒ３、ダイオードｄ３及び直流電源ＤＣ３をこの順序で接続して供給バイアス印加装置とし、電源ＰＷ１を荷電バイアス印加装置として用いるものである。

現像ローラ３０１は、抵抗素子ｒ１とダイオードｄ１’との間に接続され、荷電部材３０６は、電源ＰＷ１の出力端に接続され、現像剤供給部材３０３は、抵抗素子ｒ３とダイオードドｄ３の間に接続される。

この回路によると、例えば、図１２に示すバイアス波形が得られる。
この回路によると、制御部ＣＴの指示のもとに現像バイアス電圧及び供給バイアス電圧をそれぞれ制御できる。荷電バイアス電圧は、一定であるが、現像バイアス電圧及び（又は）供給バイアス電圧を制御することで、それらに対し、相対的に制御できる。

図９、図１１に示す回路構成を採用しても、前記と同様に、現像領域における現像で消費されずに現像ローラ３１０上に担持されてトナー給領域へ戻るトナーｔと現像剤供給部材３０３により供給されるトナーｔとの入れ替わり促進のために、トナー入れ替わり促進要因に応じて、現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御することができる。

以上説明した現像装置３００では、トナー規制部材３０５と荷電部材３０６とを別々に設けたが、図１３に示すように、荷電部材を兼ねるトナー規制部材３０５’を設け、これに交流荷電バイアス電圧を印加するようにしても構わない。
図１３に示す現像装置３００’は、荷電部材を兼ねるトナー規制部材３０５’を設けた点を除けば、図２に示す現像装置３００と実質上同構造である。図２の装置における部分、部品と同じものについては、図２と同じ参照符号を付してある。図８の現像装置３００’では、現像ローラ３０１の下側部分とケース３０２との間はトナー規制部材３０５’で閉じられている。

以上説明した画像形成装置Ｐ１はモノクロ画像を形成する装置であったが、本発明に係る現像装置はカラー画像形成装置の現像装置にも適用できる。例えば、図１４に示すタンデム型のフルカラー画像形成装置Ｐ２の各画像形成部の現像装置１４や図１５に示す４サイクル型のフルカラー画像形成装置Ｐ３の現像装置１４Ｙ等にも適用可能である。

ここで図１４、図１５の画像形成装置Ｐ２、Ｐ３について説明しておく。
図１４の画像形成装置Ｐ２は、駆動ローラ３１とこれに対向するローラ３２に巻き掛けられた無端転写ベルト４を有している。転写ベルト４は図示省略の駆動手段により回転駆動される駆動ローラ３１により図中反時計方向（図中矢印方向）に回転駆動される。対向ローラ３２には転写ベルト４上の２次転写残トナー等を清掃するクリーナＣＬが臨んでおり、駆動ローラ３１には２次転写ローラ５が臨んでいる。２次転写ローラ５の上方には定着装置６が設置されている。

ローラ３１、３２の間には転写ベルト４に沿って、ローラ３２から３１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。
各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１１を備えており、該感光体の周囲に帯電装置１２、画像露光装置１３、現像装置１４、１次転写ローラ２及び感光体上の１次転写残トナー等を除去するクリーナ１５がこの順序で配置されている。１次転写ローラ２は転写ベルト４を間にして感光体１１に対向している。

各画像形成部における現像装置１４は、例えば、負帯電性トナーを採用するもので、感光体１１上に形成される静電潜像を反転現像する。

この画像形成装置によると、次のように画像形成がなされる。
先ず、最終的に形成されるべき画像に応じて、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのうち少なくとも一つにおいて画像形成される。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像が形成され、これが転写ベルト４に１次転写される。

すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１１が図中時計方向に回転駆動され、帯電装置１２にて感光体１１表面が一様に所定電位に帯電せしめられ、該帯電域に画像露光装置１３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置１４の現像バイアスが印加された現像ローラ１４１にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ２にて転写ベルト４上に転写される。

同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト４に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト４に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト４に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト４上に重ねて転写されるタイミング形成される。
かくして転写ベルト４上に形成された多重トナー像は転写ベルト４の回動により２次転写ローラ５へ向け移動する。

一方、記録媒体Ｓが図示省略の記録紙供給部から引き出され、引き続きタイミングローラ対７１、７２により、ベルト４上の多重トナー像と同期をとって転写ベルト４と２次転写ローラ５との間に供給され、２次転写ローラ５にて該多重トナー像が記録媒体Ｓ上に２次転写される。その後記録媒体Ｓは定着装置６に通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着されて所定のカラー画像が記録媒体Ｓ上に形成される。さらにその後、記録媒体Ｓは機外へ排出される。

各画像形成部において１次転写後感光体１１上に残留する１次転写残トナー等はクリーナ１５により清掃除去される。また、２次転写後、転写ベルト４上に残留する２次転写残トナー等はクリーナＣＬにより清掃、回収される。

かかる各画像形成部の現像装置１４として、本発明に係る現像装置を採用できる。交流現像バイアス電圧、交流荷電バイアス電圧、交流供給バイアス電圧等は、必要に応じ、各画像形成部ごとに定めればよい。

図１５に示す画像形成装置Ｐ３は、ドラム型感光体１１０を有しており、その周囲には帯電装置１２０、イエロー現像装置１４Ｙ、マゼンタ現像装置１４Ｍ、シアン現像装置１４Ｃ及びブラック現像装置１４Ｋ、さらに、転写ローラ２０及びクリーナ１５０がこの順序で配置されている。

感光体１１０の上方には画像露光装置１３０が配置されており、下方には無端転写ベルト４０が配置されている。無端転写ベルト４０は、駆動ローラ３１０、従動ローラ３２０及び３３０に巻き掛けられている。前記の転写ローラ２０は転写ベルト４０を間にして感光体１１０に対向配置されている。
駆動ローラ３１０の部分で転写ベルト４０に２次転写ローラ５０が臨設されており、その上方に定着装置６０が配置されている。

この画像形成装置Ｐ３によると、四つの現像装置のうち少なくとも一つを用いて画像形成できる。四つの現像装置すべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、感光体１１０が図中時計方向に回転駆動され、帯電装置１２０にて感光体１１０表面が一様に所定電位に帯電せしめられ、該帯電域に画像露光装置１３０からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１１０上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置１４Ｙの現像バイアスが印加された現像ローラにて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が１次転写ローラ２０にて転写ベルト４０上に転写される。

同様にして、マゼンタ現像装置１４Ｍを用いてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト４０に転写され、シアン現像装置１４Ｃを用いてシアントナー像が形成されて転写ベルト４０に転写され、ブラック現像装置１４Ｋを用いてブラックトナー像が形成されて転写ベルト４０に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト４０上に重ねて転写されるタイミング形成される。
かくして転写ベルト４０上に形成された多重トナー像は転写ベルト４０の回動により２次転写ローラ５０へ向け移動する。

一方、記録媒体Ｓが図示省略の記録紙供給部から引き出され、引き続きタイミングローラ対７１０、７２０により、ベルト４０上の多重トナー像と同期をとって転写ベルト４０と２次転写ローラ５０との間に供給され、２次転写ローラ５０にて該多重トナー像が記録媒体Ｓ上に２次転写される。その後記録媒体Ｓは定着装置６０に通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着されて所定のカラー画像が記録媒体Ｓ上に形成される。さらにその後、記録媒体Ｓは機外へ排出される。

各色トナー像形成において１次転写後感光体１１０上に残留する１次転写残トナー等はクリーナ１５０により清掃除去される。また、２次転写後、転写ベルト４０上に残留する２次転写残トナー等は、２次転写終了後にベルト４０に当接されるクリーナＣＬ’により清掃される。

かかる各色の現像装置として、本発明に係る現像装置を採用できる。交流現像バイアス電圧、交流荷電バイアス電圧、交流供給バイアス電圧等は、必要に応じ、各画像形成部ごとに定めればよい。

本発明は、像担持体上に形成される静電潜像の現像に供する現像剤の入れ替わり性を向上させること、ひいては、高画質の画像を形成することに利用できる。

本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。 図１に示す画像形成装置における現像装置の回路構成を示す図である。 図２の現像装置回路による交流現像バイアス電圧、交流荷電バイアス電圧及び交流供給バイアス電圧の波形例を示す図であり、図３（Ａ）は画像形成時の波形例を、図３（Ｂ）は非画像形成時の波形例を示している。 バイアス制御部による制御の１例を示すフローチャートである。 バイアス制御部による制御の他の例を示すフローチャートである。 バイアス制御部による制御のさらに他の例を示すフローチャートである。 バイアス制御部による制御のさらに他の例を示すフローチャートである。 バイアス制御部による制御のさらに他の例を示すフローチャートである。 現像装置の回路構成の他の例を示す図である。 図９の現像装置回路によるバイアス波形例を示す図である。 現像装置回路のさらに他の例を示す図である。 図１１の現像装置回路によるバイアス波形例を示す図である。 現像装置構成の他の例を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の他の例の構成の概略を示す図である。 本発明に係る画像形成装置のさらに他の例の構成の概略を示す図である。 図１６（Ａ）は従来の現像装置回路例を示す図であり、図１６（Ｂ）は該回路によるバイアス波形を示す図である。

符号の説明

Ｐ１ 画像形成装置
ｔ トナー
１００ 感光体
２００ 帯電装置

３００ 現像装置
３０１ 現像ローラ
３０２ 現像装置ケース
３０３ 現像剤供給ローラ
３０４ 現像剤攪拌部材
３０５ 現像剤規制部材
３０６ 荷電部材
３０７ シール部材
Ｂ１ 現像バイアス印加装置
Ｂ２ 荷電バイアス印加装置
Ｂ３ 供給バイアス印加装置
ＤＣｏ 直流電源
ＡＣ１ 交流電源
ＰＷ１ 交流バイアス電源
Ｖ１ 交流現像バイアス電圧
Ｖ２ 交流荷電バイアス電圧
Ｖ３ 交流供給バイアス電圧
Ｖｄ、Ｖｄ’ オフセット電位差
Ｖ３ｃ 供給バイアス電圧値
ｒ１、ｒ２、ｒ３ 抵抗素子
ｄ１、ｄ１’、ｄ２、ｄ３ ダイオード
ＤＣ１、ＤＣ１’、ＤＣ２、ＤＣ３ 直流電源
ｔｄ１、ｔｄ２ ツエナダイオード
ＣＴ 制御部
ｔ トナー

４００ 転写ローラ
５００ クリーナ
６００ イレーサ
７００ 画像露光装置
８００ 定着装置
９００ トナー補給装置
ＴＲ タイミングローラ対
Ｓ 記録媒体

ｔｄ、ｔｄ’ ツエナダイオード
ｒ’ 抵抗素子
３０５’規制部材を兼ねる荷電部材
３０７’シール部材

Ｐ２ 画像形成装置
Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１１ 感光体
１２ 帯電装置
１３ 画像露光装置
１４ 現像装置
１４１ 現像ローラ
１５ クリーナ
２ １次転写ローラ
３１ 駆動ローラ
３２ 対向ローラ
４ 無端転写ベルト
ＣＬ クリーナ
５ ２次転写ローラ
６ 定着装置

Ｐ３ 画像形成装置
１１０ 感光体
１２０ 帯電装置
１４Ｙ イエロー現像装置
１４Ｍ マゼンタ現像装置
１４Ｃ シアン現像装置
１４Ｋ ブラック現像装置
２０ 転写ローラ
１５０ クリーナ
１３０ 画像露光装置
４０ 無端転写ベルト
３１０ 駆動ローラ
３２０、３３０ 従動ローラ
５０ ２次転写ローラ
６０ 定着装置

Claims (14)

1. 像担持体上に形成される静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置であり、
   周面上に現像剤を担持して、前記像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ搬送する現像ローラと、
   該現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給領域において該現像ローラに接触配置された現像剤供給部材と、
   前記現像ローラ周面上に担持され、前記現像領域へ搬送される現像剤に接触して該現像剤に荷電するための荷電部材と、
   前記現像ローラに、交流現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加装置と、
   前記荷電部材に、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧を印加する荷電バイアス印加装置と、
   前記現像剤供給部材に、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧を印加する供給バイアス印加装置と、
   バイアス制御部とを備えており、
   該バイアス制御部は、前記現像領域における現像で消費されずに前記現像ローラ周面上に担持されて前記現像剤供給領域へ戻る現像剤と前記現像剤供給部材により供給される現像剤との入れ替わり促進のために、現像剤入れ替わり促進要因に応じて、前記現像バイアス印加装置からの交流現像バイアス電圧、荷電バイアス印加装置からの交流荷電バイアス電圧及び供給バイアス印加装置からの交流供給バイアス電圧のうち少なくとも一つを該現像剤入れ替わり促進に向け制御することを特徴とする現像装置。
2. 前記荷電バイアス印加装置は、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流荷電バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流荷電バイアス電圧を印加可能であり、
   前記バイアス制御部は、前記現像バイアス印加装置及び前記荷電バイアス印加装置のうち少なくとも一方を制御することで、前記交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を制御可能であり、前記現像剤入れ替わり促進要因として該オフセット電位差を採用し、該オフセット電位差に応じて、前記現像剤供給部材に印加される交流供給バイアス電圧を現像剤入れ替わり促進に向け制御する請求項１記載の現像装置。
3. 前記バイアス制御部は、現像装置が画像形成時であるときの前記交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差に応じて、現像装置が非画像形成時であるときの前記現像剤供給部材に印加される交流供給バイアス電圧を現像剤入れ替わり促進に向け制御する請求項２記載の現像装置。
4. 前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として、現像装置の非画像像形時を採用し、該非画像形成時には、該交流現像バイアス電圧に対する交流荷電バイアス電圧のオフセット電位差を現像剤入れ替わり促進に向け制御する請求項２又は３記載の現像装置。
5. 前記供給バイアス印加装置は、前記交流現像バイアス電圧と位相が同期する交流供給バイアス電圧であって、プラス側及びマイナス側のうち少なくとも片側の位相に前記交流現像バイアス電圧に対しオフセット電位差を設けた交流供給バイアス電圧を前記現像剤供給部材に印加可能である請求項１、２、３又は４記載の現像装置
6. 前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として、現像装置の非画像形成時を採用し、該非画像形成時には、前記交流現像バイアス電圧に対する交流供給バイアス電圧のオフセット電位差を該現像剤入れ替わり促進に向け制御する請求項５記載の現像装置。
7. 前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として現像装置の非画像形成時を採用し、該非画像形成時における、前記現像ローラと前記現像剤供給部材間の電位差の実効値の極性を、現像装置画像形成時の極性とは異ならせる請求項１から６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記バイアス制御部は、前記現像剤入れ替わり促進要因として環境条件を採用し、該環境条件に応じて、前記現像ローラと前記現像剤供給部材間の電位差を現像剤入れ替わりが促進されるように異ならせる請求項１から７のいずれかに記載の現像装置。
9. 前記交流現像バイアス電圧、交流荷電バイアス電圧及び交流供給バイアス電圧のそれぞれは、矩形波電圧である請求項１から８のいずれかに記載の現像装置。
10. 前記現像バイアス印加装置、荷電バイアス印加装置及び供給バイアス印加装置は、該三つのバイアス印加装置に共通の交流バイアス電源を含んでおり、
    該交流バイアス電源の出力端に少なくとも第１抵抗素子、第１ダイオード及び第１直流電源がこの順序で直列接続されているとともに、少なくとも第２抵抗素子、第２ダイオード及び第２直流電源がこの順序で直列接続されており、
    該交流バイアス電源の出力端、該第１抵抗素子と第１ダイオードの間に設けた接続接点及び該第２抵抗素子と第２ダイオードの間に設けた接続接点のうち、いずれかが前記現像ローラの接続接点とされ、残りの二つのうちいずれかが前記荷電部材の接続接点とされ、残り一つが前記現像剤供給部材の接続接点とされており、前記バイアス制御部は、該第１直流電源及び第２直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する請求項１から９のいずれかに記載の現像装置。
11. 前記第１及び第２の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記現像剤供給部材の接続接点とされ、前記第１抵抗素子と第１ダイオードの間に前記現像ローラの接続接点が設けられており、前記第２抵抗素子と第２ダイオードの間に前記荷電部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第１直流電源及び第２直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する請求項１０記載の現像装置。
12. 前記第２の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記現像ローラの接続接点とされ、前記第１抵抗素子と第１ダイオードの間に前記荷電部材の接続接点が設けられており、前記第２抵抗素子と第２ダイオードの間に前記現像剤供給部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第１直流電源及び第２直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する請求項１０記載の現像装置。
13. 前記第２の抵抗素子はツエナダイオードを介して前記交流バイアス電源出力端に接続されており、該交流バイアス電源の出力端が前記荷電部材の接続接点とされ、前記第１抵抗素子と第１ダイオードの間に前記現像ローラの接続接点が設けられており、前記第２抵抗素子と第２ダイオードの間に前記現像剤供給部材の接続接点が設けられており、前記バイアス制御部は、該第１直流電源及び第２直流電源のうち少なくとも一方の出力電圧を制御することで、前記現像剤入れ替わり促進性を制御する請求項１０記載の現像装置。
14. 請求項１から１３のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。