JP2010210958A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤担持体上のトナーを除去し、現像履歴の発生を抑制することができる現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 補助電極１１が、マグネットローラ８の釈放位置に対向する位置であって、現像スリーブ９表面から所定の間隔を空けた位置に配置され、補助電圧印加部１２が、補助電極１１に対して、バイアス電圧の交流成分と位相が反転した交流成分を印加する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、現像バイアスとして、直流電圧に重畳した交番電圧を印加することにより、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置および画像形成装置に関する。

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（たとえば、感光体）の表面を帯電させ、その帯電域を画像情報に応じて露光することで静電潜像を形成し、静電潜像を現像して可視化（現像）する現像方法が採用されている。

現像方法としては、磁性キャリアとトナーとを含む２成分現像剤を用い、トナーを摩擦帯電して静電潜像担持体の表面に形成された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。

この現像装置では、内部に複数の磁極を備え、外側に回転可能に支持された円筒形の現像スリーブを有し、この現像スリーブにトナーを付着させた磁性キャリアを保持して現像領域に搬送して現像を行う。このような構成の場合、トナーの摩擦帯電制御が比較的容易なため、多くの装置で用いられている。

現像装置において、現像履歴の無い濃度ムラの少ない一様な現像を行うためには、一度現像領域を通過した現像スリーブ上の現像剤を完全に取り除き、新しい現像剤を現像スリーブに供給することが必要である。この場合、現像剤とは、磁性キャリアとトナーの両方を指している。

特許文献１記載の現像装置は、マグネットローラの釈放位置に対向した位置に回転ローラを設けて、現像スリーブと回転ローラとの間に直流電圧を印加している。直流電圧は現像スリーブ上のキャリアが回転ローラに向かって移動する方向に印加することで、キャリアを電気的に現像スリーブから除去してゴースト（現像履歴）の発生を抑制している。

また、特許文献２記載の現像装置は、交流電界を用いて現像を行う現像スリーブと、現像部より下流側に設けられたトナー回収用の回転部材とを有し、現像スリーブと回転部材との間に交流電界を印加することで、ゴーストを除去している。

特開平５−１５８３５３号公報 特開平４−２１９７７１号公報

特許文献１記載の現像装置では、キャリアに付着したトナーの多くはキャリアとともに回転ローラ側に移動するが、現像スリーブ表面に近いキャリアに付着したトナーの一部や現像スリーブに直接付着したトナーに対しては、トナーが現像スリーブに移動する方向に電界が印加されることになるため、除去されることはなく、現像履歴が残ってしまう。

特許文献２記載の現像装置では、キャリアが存在する領域で交流電界を印加するので、現像スリーブ表面に近いキャリアに付着したトナーや現像スリーブに直接付着したトナーは除去されることがなく、やはり現像履歴が残ってしまう。

本発明の目的は、現像剤担持体上のトナーを除去し、現像履歴の発生を抑制することができる現像装置および画像形成装置を提供することである。

本発明は、直流成分に交流成分を重畳したバイアス電圧が印加される現像剤担持体と、静電潜像が形成される静電潜像担持体とを備え、形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置において、
現像剤担持体は、周方向に沿って複数の磁極部材が配置されるマグネットローラと、マグネットローラに外嵌され、回転可能に構成される現像スリーブとを有し、
前記マグネットローラの釈放位置に対向する位置であって、前記現像スリーブ表面から所定の間隔を空けた位置に配置される補助電極と、
前記バイアス電圧の交流成分と位相が反転した交流成分を前記補助電極に印加する補助電圧印加部とを備えることを特徴とする現像装置である。

また本発明は、前記補助電圧印加部は、前記現像剤担持体に印加される直流成分と同じ直流成分を前記補助電極に印加することを特徴とする。

また前記補助電極は、前記現像スリーブの回転軸に平行な軸線回りに回転可能に構成されることを特徴とする。

また本発明は、前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体へトナーが移動する方向に印加されるバイアス電圧のピーク電圧をＶ１、前記静電潜像担持体の画像部電位をＶＬ、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との最近接距離をｄ１、前記現像剤担持体と前記補助電極部材との最近接距離をｄ２、前記現像剤担持体に印加されるピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＢ、前記補助電極に印加されるピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＭとしたとき、
下記式（１）を満たすことを特徴とする。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１ ＜ （ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／（２×ｄ２） …（１）

また本発明は、前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ１、前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ２とし、前記現像剤担持体に印加される前記バイアス電圧のデューティ比ＤをＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）とし、
前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体へトナーが移動する方向に印加されるバイアス電圧のピーク電圧をＶ１、前記静電潜像担持体の画像部電位をＶＬ、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との最近接距離をｄ１、前記現像剤担持体と前記補助電極部材との最近接距離をｄ２、前記現像剤担持体に印加されるピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＢ、前記補助電極に印加されるピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＭとしたとき、
下記式（２）を満たすことを特徴とする。
｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（１−Ｄ）×（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／ｄ２ …（２）
また本発明は、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。

本発明によれば、補助電極が、マグネットローラの釈放位置に対向する位置であって、前記現像スリーブ表面から所定の間隔を空けた位置に配置され、補助電圧印加部が、前記補助電極に対して、前記バイアス電圧の交流成分と位相が反転した交流成分を印加する。

現像スリーブ上の現像剤が釈放されて、現像剤が少ない部分と対向する位置に、バイアス電圧の交流成分と位相が反転した交流成分を印加するので、現像スリーブ上のトナーに起因する現像履歴を抑制することができる。

また、現像スリーブ上の現像剤を機械的に掻き落すブレード等に比べて、現像剤へのストレスも発生しない。さらに、現像剤が釈放位置に残っている場合でも、現像剤が補助電極側に飛翔しやすくなるので、現像履歴が抑制できる。

また本発明によれば、前記補助電圧印加部は、前記現像剤担持体に印加される直流成分と同じ直流成分を前記補助電極に印加する。

直流成分が、補助電極にトナーが付着する方向に印加されている場合は、補助電極にトナーが蓄積され、電界が印加されにくくなったり、現像スリーブと補助電極との間でトナーが詰まったりする。また、これとは逆極性の直流成分が印加されていると、現像スリーブにトナーが戻りやすく、現像履歴の抑制効果が弱くなる。

しかし、前記現像剤担持体に印加される直流成分と同じ直流成分を前記補助電極に印加することで、現像剤が、現像スリーブにも補助電極にも付着しにくいので、現像履歴を抑制しつつ、補助電極へのトナー付着が防止できる。

また本発明によれば、前記補助電極は、前記現像スリーブの回転軸に平行な軸線回りに回転可能に構成される。

これにより、現像剤の流動性が低下した場合であっても、現像スリーブと補助電極との間の現像剤の詰まりを防止できる。

また本発明によれば、式（１）を満たすことで、現像領域で現像スリーブから現像剤を引き離そうとする電界よりも、補助電極近傍で現像剤を現像スリーブから引き離そうとする電界が強くなるため、現像領域で生じた現像履歴が抑制される効果がより大きくなる。

また本発明によれば、式（２）を満たすことで、デューティ比が５０％ではない場合であっても、現像領域で現像スリーブから現像剤を引き離そうとする電界よりも、補助電極近傍で現像剤を現像スリーブから引き離そうとする電界が強くなるため、現像領域で生じた現像履歴が抑制される効果がより大きくなる。

また本発明によれば、現像履歴を抑制した高品質な画像形成を行うことができる。

本発明の第１の実施形態である画像形成装置１００の構成を示す概略図である。 画像形成ステーション部５０が備える現像装置１の構成を示す概略図である。 第１実施形態の現像装置１において印加されるバイアス波形を示す図である。 現像領域で現像スリーブ９に印加される電圧と感光体５１の電位を示す図である。 第２実施形態の現像装置１において印加されるバイアス波形を示す図である。 現像スリーブ９に印加する電圧と感光体５１の表面電位を示す図である。 第３実施形態の現像装置１において印加されるバイアス波形を示す図である。

以下に図面を参照しながら、本発明の実施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、同一の参照符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の構成について、説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である画像形成装置１００の構成を示す概略図である。なお、図１は、画像形成装置１００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る。

画像形成装置１００は、静電潜像担持体となる感光体５１を複数備え、本実施形態では、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、および黒色画像用の４つを備えるカラー画像を形成可能な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、ネットワークを介して接続されたＰＣ（Personal Computer）等の各種端末装置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。

画像形成装置１００は、図１に示すように、用紙Ｐにトナー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で用紙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、用紙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へと用紙Ｐを搬送する機能を有する搬送部３０を備えている。

画像形成ステーション部５０は、イエロー画像用、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。

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、イエロー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がこの順に配置されている。

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、トナーの種類以外は、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、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒色のトナー画像を形成して、最終的に記録媒体となる用紙Ｐ上に転写するものである。

本実施形態の画像形成ステーション部５０では、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒色の４色の画像を形成する構成であるが、特にこれら４色に限定せず、例えばシアンおよびマゼンタと同一の色相で濃度がより低いライトシアン（ＬＣ）およびライトマゼンタ（Ｌｍ）を加えた６色のトナー画像を形成する構成であっても良い。

なお、図１における各画像形成ステーションの構成部品の符号については、イエロー画像用の画像形成ステーション５０Ｙを代表として記載し、他の各画像形成ステーション部５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂの構成部品の参照符号は、省略している。

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、転写ローラ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。

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、露光装置５３の下方に配設され、駆動手段と制御手段によって、所定方向（図中矢印Ｆ方向）に回転駆動されるように制御されている。

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、イオン放出帯電方式等の帯電装置を用いてもよい。

露光装置５３は、画像処理部から出力された画像データに基づいて、帯電装置５２にて帯電された感光体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き込む機能を有する。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、イエロー、マゼンタ、シアン、または黒色にそれぞれ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それぞれ形成する。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。

現像装置１は、現像剤を担持する現像剤担持体となる現像ローラ３を有している。現像ローラ３は、現像ローラ３と感光体５１とが近接し、トナーが感光体５１へと移動する現像領域へと現像剤を搬送するように構成される。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成分現像剤を用いて、露光装置５３によって感光体５１表面に形成された静電潜像を現像してトナー像（可視像）を形成する。

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、イエロー、マゼンタ、シアン、または黒色の現像剤が収容されている。これらの現像剤は、帯電された感光体５１の表面電位と同極性に帯電されたトナーを含んでいる。なお、感光体５１の表面電位の極性および使用するトナーの帯電極性は、正負を問わないが、本実施形態では負（マイナス）とした。

転写ローラ５５は、感光体５１上に形成されたトナー像を搬送ベルト３３にて搬送される用紙Ｐ表面に転写するものであり、トナーの帯電極性とは、逆極性（本実施形態では、正（プラス）極性）のバイアス電圧が印加される転写ローラを有している。

クリーニング装置５６は、用紙Ｐへのトナー画像転写後に、感光体５１の外周面上に残存しているトナーを除去および回収する。本実施形態では、感光体５１を挟んで現像装置１と略対向する位置で、かつ感光体５１の側方に配置されている。

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用紙Ｐを搬送する。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。

定着装置４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備え、これらが当接する定着ニップ部に用紙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用紙Ｐに定着させる。

このように構成された画像形成装置１００では、搬送部３０によって搬送される用紙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、それら対向位置において、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用紙Ｐ上に転写される。これによって、各色のトナー像が用紙Ｐ上に重なり合うように転写され、用紙Ｐ上に所望のフルカラートナー像が形成される。こうしてトナー像が転写された用紙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、排紙トレイに送出される。

次に、現像装置１の構成について説明する。図２は、図１に示す画像形成ステーション部５０が備える現像装置１の構成を示す概略図である。なお、図２では、現像装置１の主な構成要素を中心に簡略化して記載した一例である。

図２に示すように、現像装置１は、上述の現像ローラ３に加えて、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成分現像剤を収容する現像槽２とを備える。

現像槽２には、一対の撹拌搬送スクリュー４、５が、その回転軸が略平行となるように配設されている。これらの撹拌搬送スクリュー４、５の間には、軸線方向の両端部側を除いて現像槽２内を仕切る隔壁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。

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Ｑより一部を露出させた状態となるように現像槽２に配設されている。

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における矢符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、現像スリーブ９は、制御手段、駆動手段によって、所定方向（図２における矢符Ｇ方向）に回転駆動されるように構成されている。

現像剤は、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤である。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、摩擦帯電することで、クーロン力によりキャリアに付着する。

また、現像用開口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。

本実施形態における現像装置１をこのような構成とすることにより、現像装置１は、感光体５１と対向する位置に一定量の現像剤を供給し、この対向位置に供給された現像剤のうちのトナーが、静電気力によって感光体５１に吸引され、感光体５１に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。また、対向位置へと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。

本実施形態の現像装置１は、振動バイアス電圧を現像ローラ３の現像スリーブ９に印加するバイアス電圧印加手段となるバイアス電圧印加部１０を備える。振動バイアス電圧は、現像スリーブ９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印加される。

印加される振動バイアス電圧は、帯電されたトナーに対して現像スリーブ９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、帯電されたトナーに対して感光体５１から現像スリーブ９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交番電圧である。

本実施形態の現像装置１は、補助電極１１をさらに備える。
補助電極１１は、現像スリーブ９の外表面近傍に配置され、マグネットローラ８の磁極のうち、磁性が同じである２つの磁極の中間位置と対向する位置に配置する。補助電極１１と現像スリーブ９との距離をｄ２は、感光体５１と現像スリーブ９との最近接距離ｄ１と同程度である。具体的には、ｄ１＝ｄ２＝０．５ｍｍ程度にするのが適当である。

マグネットローラ８において、同極の２つの磁極（たとえばＮ極）の中間位置付近は、いわゆる釈放位置であり、それぞれの磁極による磁力が反発し、現像スリーブ９上のキャリアは現像スリーブ９から離れる方向に力が加わる。このため、補助電極１１が配置された付近の現像スリーブ９上にはキャリアが無い状態となる。

補助電極１１は、回転可能で表層部分が伝導性を有する部材で構成される。材質としては、アルミニウムなどの金属が使用できる。補助電極１１を回転可能とすることで、現像剤が劣化して流動性が低下したような場合に、補助電極１１と現像スリーブ９との間でトナーやキャリアが詰まることを防ぐ。

現像装置１は、補助電圧を補助電極１１に印加する補助電圧印加手段となる補助電圧印加部１２を備える。印加される補助電圧は、現像スリーブ９に印加される振動バイアス電圧の波形と同じ波形で、位相が反転した交流電圧である。

図３は、第１実施形態の現像装置１において印加されるバイアス波形を示す図である。図３（ａ）は、振動バイアス電圧の波形を示し、図３（ｂ）は、補助電圧の波形を示し、図３（ｃ）は、補助電極１１と現像スリーブ９との間の電位差を示す。なお、図３では、いずれの波形図においても、下向きが正（プラス）である。

振動バイアス電圧は、たとえば図３（ａ）に示すように、−４５０Ｖの直流成分（ＶｄｃＢ）に、ピーク・ツー・ピーク電圧（Ｖｐｐ）が１ｋＶで周波数８ｋＨｚ、デューティ比５０％の矩形波の交流成分（ＶａｃＢ）を重畳して現像スリーブ９に印加している。直流成分（Ｖｄｃ）は、画像濃度を一定に保つために調整されるので、−４５０Ｖは標準的な値である。

補助電圧は、たとえば図３（ｂ）に示すように、−４５０Ｖの直流成分（ＶｄｃＭ）に、ピーク・ツー・ピーク電圧（Ｖｐｐ）が１ｋＶで周波数８ｋＨｚ、デューティ比５０％の矩形波の交流成分（ＶａｃＭ）を重畳して補助電極１１に印加している。

現像スリーブに印加される電圧の波形と比較すると、位相が反転した波形が印加されている。直流成分（ＶｄｃＭ）は振動バイアス電圧と同じ−４５０Ｖとする。なお、現像スリーブ９に印加される振動バイアス電圧の直流成分（ＶｄｃＢ）は、濃度を一定に保つために調整されるので、補助電極１１に印加される直流成分（ＶｄｃＭ）もＶｄｃＢと同じになるように調整される。

現像スリーブ９表面から感光体５１にトナーが飛翔して現像が行われる、現像用開口Ｑの領域（現像領域）で現像スリーブ９に印加される電圧と感光体５１の電位を図４に示す。感光体５１の画像部の電位をＶＬ、非画像部の電位をＶ０とすると、現像スリーブ９上のトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる現像側電位は、画像部では｜Ｖ１−Ｖ０｜となり、非画像部では｜Ｖ１−ＶＬ｜となる。このために現像スリーブ９から離れるトナーと現像スリーブ９に残るトナーの割合が画像部と非画像部では異なることになり、現像スリーブ９に現像履歴が残ってしまう。

具体的には、Ｖ０＝−６００Ｖ、ＶＬ＝−１００Ｖとすると、Ｖ１＝−９５０Ｖであることから画像部では｜Ｖ１−Ｖ０｜＝８５０Ｖ、非画像部では｜Ｖ１−ＶＬ｜＝３５０Ｖとなり、この差が現像スリーブ９上の現像履歴の原因となる。

補助電極１１と現像スリーブ９との間の電位差は、図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）の電圧から図３（ａ）の電圧を引いた電圧になる。具体的には、交流成分は周波数８ｋＨｚ、デューティ比５０％、ピーク・ツー・ピーク電圧（Ｖｐｐ）が２ｋＶであり、直流成分はゼロである。現像スリーブ９から補助電極１１に向かう方向にかかる電位差はＶｐｐ分となるので、この場合は１ｋＶである。

補助電極１１に対向する現像スリーブ９上には、キャリアはなく、現像スリーブ９に付着したトナーが残った状態となっている。補助電極１１と現像スリーブ９との距離は、感光体５１と現像スリーブ９との距離と同じであるので、補助電極１１に対向する領域の現像スリーブ９上のトナーに対しては、現像領域よりも強い電界の力によって、補助電極１１側に引き寄せられる力が加わる。したがって、現像領域で現像スリーブ９上のトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる逆現像側電位による力よりも大きい力が加わるので、現像領域での現像履歴を解消することができる。

このような構成により、ブレード等による現像スリーブ９上のトナーのかきとりとは異なり、現像スリーブ９に対する機械的なストレスが発生しない。

直流成分が、補助電極１１にトナーが付着する方向に印加されると、補助電極１１にトナーが蓄積され、電界が印加されにくくなったり、現像スリーブ９と補助電極１１との間でトナーが詰まってしまう。

また、直流成分が、逆方向に印加されていると、現像スリーブ９上にトナーが戻りやすく、現像履歴の改善効果が弱くなる。このため、トナーが現像スリーブ９にも補助電極１１にも戻りにくいように現像スリーブ９に印加する直流成分と補助電極１１に印加する直流成分とを同じにしている。

また、現像剤の劣化によって現像剤の流動性が低下すると、マグネットローラ８の同極部での磁気反発によるキャリアの離脱状態が低下する場合がある。このようなキャリアが釈放位置にわずかに残っている場合でも、現像スリーブ９と補助電極１１との間の交流電界によって、キャリアとトナーがともに飛翔するため、現像スリーブ９から現像剤が一旦離れることになり、現像履歴の発生が抑制される。

補助電極１１と現像スリーブ９との距離ｄ２が、感光体５１と現像スリーブ９との距離ｄ１と異なる構成では、補助電極１１近傍で現像スリーブ９上のトナーに働く電界が、現像領域で現像スリーブ９上のトナーに働く電界よりも大きければ現像履歴を抑制できる。電界は上記電圧を距離で割ることで計算できるので、現像履歴を解消する効果が大きい条件は、｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜Ｖｐｐ／ｄ２である。

次に本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では補助電極１１に印加するピーク・ツー・ピーク電圧を現像スリーブ９に印加するピーク・ツー・ピーク電圧と同じとしたが、本実施形態では、補助電極１１に印加するピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＢ）と現像スリーブ９に印加するピーク・ツー・ピーク電圧（ＶｐｐＭ）とを異ならせている。
現像スリーブ９に印加される電圧と補助電極１１の構成は第１実施形態と同じである。

図５は、第２実施形態の現像装置１において印加されるバイアス波形を示す図である。図５（ａ）は、振動バイアス電圧の波形を示し、図５（ｂ）は、補助電圧の波形を示し、図５（ｃ）は、補助電極１１と現像スリーブ９との間の電位差を示す。なお、図５では、いずれの波形図においても、下向きが正（プラス）である。

図５（ａ）に示すように、振動バイアス電圧は、−４５０Ｖの直流成分（ＶｄｃＢ）に、ピーク・ツー・ピーク電圧（Ｖｐｐ）が１ｋＶで周波数８ｋＨｚ、デューティ比５０％の矩形波の交流成分（ＶａｃＢ）を重畳して現像スリーブ９に印加している。図５（ｂ）に示すように、補助電圧は、ピーク・ツー・ピーク電圧（Ｖｐｐ）が８００Ｖで周波数８ｋＨｚ、デューティ比５０％の矩形波の交流成分（ＶａｃＢ）を重畳して補助電極１１に印加している。

補助電極１１と現像スリーブ９との間の電位差は、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の電圧から図５（ａ）の電圧を引いた電圧になる。具体的には、交流成分は周波数８ｋＨｚ、デューティ比５０％、ピーク・ツー・ピーク電圧（Ｖｐｐ）がＶｐｐＢとＶｐｐＭを加えた１．８ｋＶであり、直流成分はゼロである。現像スリーブ９から補助電極１１に向かう方向にかかる電位差は（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／２となるので、この場合は９００Ｖである。

補助電極１１と現像スリーブ９との距離は、感光体５１と現像スリーブ９との距離と同じであるので、補助電極１１に対向する領域の現像スリーブ９上のトナーに対しては、現像領域よりも強い電界の力によって、補助電極１１側に引き寄せられる力が加わる。したがって、現像領域で現像スリーブ９上のトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる逆現像側電位による力よりも大きい力が加わるので、現像領域での現像履歴を抑制することができる。

ここで、補助電極１１と現像スリーブ９との距離ｄ２が、感光体５１と現像スリーブ９との距離ｄ１と異なる構成では、補助電極１１の近傍で現像スリーブ９上のトナーに働く電界が、現像領域で現像スリーブ９上のトナーに働く電界よりも大きければ、現像履歴を抑制できる。電界は、上記の電圧を距離で割ることで計算できるので、現像履歴を抑制する効果が大きい条件は、｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／（２×ｄ２）である。

次に第３実施形態について説明する。第１実施形態、第２実施形態では、現像スリーブ９に印加される振動バイアス波形が、デューティ比５０％の矩形波であったが、第３実施形態では、現像スリーブ９に印加する波形として、デューティ比を５０％ではない構成とする。

デューティ比は、現像スリーブ９から感光体５１にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ１、逆方向に印加される時間をＴ２とした場合に、Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２)で定義される。

デューティ比が５０％より小さい場合について説明する。
振動バイアス電圧のデューティ比を小さくことで、キャリア付着とトナーかぶりを低減することができる。

静電潜像の非画像部に関して、逆現像側電位を、現像側電位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ることができる。

かぶりについては、逆現像側電位の印加時間を長くすることによって、増加を抑えることができる。

図６は、現像スリーブ９に印加する電圧と感光体５１の表面電位を示す図である。交流成分は周波数８ｋＨｚ、デューティ比４０％、ピーク・ツー・ピーク電圧は１ｋＶであり、直流成分は−４５０Ｖである。デューティ比が５０％でない場合、平均値を直流としている。この場合、Ｖ１＝−１０５０Ｖ、Ｖ２＝−５０Ｖである。

Ｖ０＝−６００Ｖ、ＶＬ＝−１００Ｖとすると、画像部では｜Ｖ１−Ｖ０｜＝９５０Ｖ、非画像部では｜Ｖ１−ＶＬ｜＝４５０Ｖとなり、この差が現像スリーブ９上のトナーによる現像履歴の原因になっている。

図７は、第３実施形態の現像装置１において印加されるバイアス波形を示す図である。図７（ａ）は、振動バイアス電圧の波形を示し、図７（ｂ）は、補助電圧の波形を示し、図７（ｃ）は、補助電極１１と現像スリーブ９との間の電位差を示す。なお、図７では、いずれの波形図においても、下向きが正（プラス）である。

現像スリーブ９から補助電極１１に向かう方向にかかる電位差は、（１−Ｄｕｔｙ）×（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）となるので、本実施形態の場合は、１０８０Ｖである。この電圧は、現像領域で現像スリーブ９上のトナーを感光体５１に移動させる方向にかかる電圧より大きくなるので、補助電極１１と現像スリーブ９との距離ｄ２が、感光体５１と現像スリーブ９との距離ｄ１と同じ構成では、現像領域での現像履歴を抑制することができる。

さらに、補助電極１１と現像スリーブ９との距離ｄ２が、感光体５１と現像スリーブ９との距離ｄ１と異なる構成では、補助電極１１近傍で現像スリーブ９上のトナーに働く電界が、現像領域で現像スリーブ９上トのナーに働く電界よりも大きければ現像履歴を抑制できる。電界は上記電圧を距離で割ることで計算できるので、現像履歴を抑制する効果が大きい条件は、｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（１−Ｄｕｔｙ）×（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／ｄ２である。

１ 現像装置
３ 現像ローラ
８ マグネットローラ
９ 現像スリーブ
１０ バイアス電圧印加部
１１ 補助電極
１２ 補助電圧印加部

Claims (6)

1. 直流成分に交流成分を重畳したバイアス電圧が印加される現像剤担持体と、静電潜像が形成される静電潜像担持体とを備え、形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置において、
   現像剤担持体は、周方向に沿って複数の磁極部材が配置されるマグネットローラと、マグネットローラに外嵌され、回転可能に構成される現像スリーブとを有し、
   前記マグネットローラの釈放位置に対向する位置であって、前記現像スリーブ表面から所定の間隔を空けた位置に配置される補助電極と、
   前記バイアス電圧の交流成分と位相が反転した交流成分を前記補助電極に印加する補助電圧印加部とを備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記補助電圧印加部は、前記現像剤担持体に印加される直流成分と同じ直流成分を前記補助電極に印加することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記補助電極は、前記現像スリーブの回転軸に平行な軸線回りに回転可能に構成されることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体へトナーが移動する方向に印加されるバイアス電圧のピーク電圧をＶ１、前記静電潜像担持体の画像部電位をＶＬ、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との最近接距離をｄ１、前記現像剤担持体と前記補助電極部材との最近接距離をｄ２、前記現像剤担持体に印加されるピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＢ、前記補助電極に印加されるピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＭとしたとき、
   下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
   ｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１ ＜ （ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／（２×ｄ２） …（１）
5. 前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ１、前記静電潜像担持体から前記現像剤担持体にトナーを移動させる方向に電圧が印加される時間をＴ２とし、前記現像剤担持体に印加される前記バイアス電圧のデューティ比ＤをＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）とし、
   前記現像剤担持体から前記静電潜像担持体へトナーが移動する方向に印加されるバイアス電圧のピーク電圧をＶ１、前記静電潜像担持体の画像部電位をＶＬ、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体との最近接距離をｄ１、前記現像剤担持体と前記補助電極部材との最近接距離をｄ２、前記現像剤担持体に印加されるピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＢ、前記補助電極に印加されるピーク・ツー・ピーク電圧をＶｐｐＭとしたとき、
   下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
   ｜Ｖ１−ＶＬ｜／ｄ１＜（１−Ｄ）×（ＶｐｐＢ＋ＶｐｐＭ）／ｄ２ …（２）
6. 請求項１〜５のいずれか１つに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。

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