現像装置及び画像形成装置
【課題】ハイブリッド現像方式において、現像残トナーのコントラストを低減し、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制しつつ、必要以上に現像剤の劣化を生じさせず、長期に渡って高画質な画像形成を可能にした現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材を有し、トナー担持体に印加される電圧と、現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧を均し部材に印加する。
【解決手段】トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材を有し、トナー担持体に印加される電圧と、現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧を均し部材に印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に担持搬送するトナーで像担持体上に形成された潜像を現像するトナー担持体と、表面に現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体に前記現像剤中のトナーを供給する現像剤担持体とを有する現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置として、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像法及びトナーとキャリヤを用いる二成分現像法が知られている。
【０００３】
一成分現像法では一般的にトナーをトナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を得ることができるため、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。
【０００４】
一方で、規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナーへの電荷付与部材である規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下する。そのため、トナー帯電量がより低下し、かぶり等の問題を引き起こすなど、現像装置の寿命が短い。
【０００５】
比較すると、二成分現像法ではトナーをキャリヤと混合し、摩擦帯電で帯電するためストレスが小さく、さらに、キャリヤ表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、長寿命に有利である。
【０００６】
しかしながら、二成分現像法では像担持体上の静電潜像を現像する際に、現像剤により形成される磁気ブラシによって像担持体表面を摺擦するため、現像された像に磁気ブラシ痕が発生するという課題を有している。さらに、像担持体にキャリヤが付着しやすく、画像欠陥となる課題を有している。
【０００７】
二成分現像剤を用いた二成分現像法の長寿命の特長を有しながら、画像欠陥の問題を解決し、一成分現像法なみの高画質を実現する現像方式として、現像剤担持体上に二成分現像剤を担持し二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体に供給して現像に用いる、所謂ハイブリッド現像方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド現像方式では、以下のような現像履歴（ゴースト）の課題があった。
【０００９】
現像履歴（ゴースト）の問題とは、ハイブリッド現像方式が一般的に抱える課題であり、トナー担持体上の現像に使用されなかった現像残トナーのパターンが、次の現像工程において現像履歴（ゴースト）として画像上に現れる現象である。
【００１０】
ハイブリッド現像では、現像剤担持体とトナー担持体の対向部（トナー供給領域）において、トナーを供給するためのバイアス電圧をトナー担持体に印加してトナーを供給している。
【００１１】
トナー担持体上には、現像にトナーが使用され、現像残トナーがない、あるいは少なくなった部分と、トナー層が現像に使用されず繰り返し重ねて供給されたそれ以外の部分とが生じるが、現像残トナー層で発生する両者のトナー量の差は、次の１回のトナー供給では埋めきることができない。
【００１２】
そのため、トナー消費が行われなかった部分と現像でトナー消費が行われた部分とでは次の現像時にトナー量に差が生じてしまう。現像履歴（ゴースト）とはそのトナー量の差が現像工程に影響し、画像上に濃度のコントラストとして現れてしまう問題である。
【００１３】
代表的なゴーストの画像の例を図２に示す。
【００１４】
この現像履歴（ゴースト）の課題を解決する方法として、従来、トナー担持体の現像部下流側でかつ供給部上流側の領域に対向して、現像残トナーを電気的に全面的に回収するクリーニングローラを設ける技術が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平５−１５０６３６号公報
【特許文献２】特開２００１−２６５１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ハイブリッド現像方式の課題である現像履歴（ゴースト）を解決する方法として、特許文献２に記載のように、現像残トナーを回収するクリーニングローラを設ける技術が提案されている。
【００１７】
しかしながら、このようにクリーニングローラを設けて現像残トナーを回収することで現像履歴（ゴースト）の問題は改善されるものの、短期間の内にクリーニングローラの表面に多量のトナーが付着し、クリーニングローラ表面電位が上昇してしまうため、回収能力が持続しない。
【００１８】
従って、この方法ではクリーニングローラからのトナー除去のためにスクレーパ等のトナー除去手段を設けることが必須である。
【００１９】
しかしながら、スクレーパ等を設けると、これによるストレスが著しいトナー劣化を引き起こしてしまう。そのためトナーに対するストレスが少ないというハイブリッド現像のメリットを活かすことができず、実用的ではない。
【００２０】
このほかにも現像残トナーのコントラストを低減する方法としては、トナー担持体に直接スクレーパを設けたり、ブラシを接触させたりする方式も考えられるが、何れもストレスの問題があり実用に適したものとはなっていない。
【００２１】
本発明は、上記の技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、ハイブリッド現像方式において、現像残トナーのコントラストを低減し、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制しつつ、必要以上に現像剤の劣化を生じさせず、長期に渡って高画質な画像形成を可能にした現像装置及び該現像装置を用いた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】
【００２２】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
【００２３】
１．表面にトナーを担持搬送し、対向する像担持体上に形成された静電潜像を前記トナーで現像するトナー担持体と、
前記トナーを現像に供するために、前記トナー担持体に電圧を印加するトナー担持体バイアス電源と、
表面にトナーとキャリヤからなる現像剤を担持搬送し、対向する前記トナー担持体に前記現像剤中のトナーを供給する現像剤担持体と、
前記トナーを供給するために、前記現像剤担持体に電圧を印加する現像剤担持体バイアス電源と、を有する現像装置において、
前記トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材と、
前記均し部材に電圧を印加する均し部材バイアス電源と、を有し、
前記均し部材は、
前記トナー担持体と前記像担持体の対向部より前記トナー担持体の回転方向下流側で、
かつ前記トナー担持体と前記現像剤担持体の対向部より前記トナー担持体の回転方向上流側に、
前記トナー担持体に対向して配設され、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧は、
前記トナー担持体バイアス電源により前記トナー担持体に印加される電圧と、
前記現像剤担持体バイアス電源により前記現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧である
ことを特徴とする現像装置。
【００２４】
２．前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧は、
前記トナー担持体バイアス電源により前記トナー担持体に印加される電圧と、
前記現像剤担持体バイアス電源により前記現像剤担持体に印加される電圧との中間の電圧である
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００２５】
３．前記トナー担持体上のトナー層のトナー量を検知するトナー層検知手段と、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、前記トナー層検知手段の検知結果に基づいて制御する電圧制御手段と、を有する
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００２６】
４．前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、出力する画像データの印字比率に基づいて制御する電圧制御手段を有する
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００２７】
５．像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記現像装置は前記１または２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。
【００２８】
６．前記１に記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記トナー担持体上のトナー層のトナー量を検知するトナー層検知手段と、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、前記トナー層検知手段の検知結果に基づいて制御する電圧制御手段と、を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【００２９】
７．前記１に記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、出力する画像データの印字比率に基づいて制御する電圧制御手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る現像装置及び画像形成装置によれば、ハイブリッド現像方式において、トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材を有し、トナー担持体に印加される電圧と、現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧を均し部材に印加する。
【００３１】
これにより、現像残トナーのコントラストを低減し、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制しつつ、必要以上に現像剤の劣化を生じさせず、長期に渡って高画質な画像形成を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す図である。
【図２】代表的なゴーストの画像の例を示す図である。
【図３】均し部材を設けていない現像装置におけるトナー担持体上のトナー量の推移をプロットした図である。
【図４】トナー担持体上の現像残トナー層に生じたトナー量の差が１回のトナー供給では埋めきれないことを示す模式図である。
【図５】均し部材を設置しない場合の、各部材の電位関係を表した模式図である。
【図６】均し部材を設置した場合の、各部材の電位関係を表した模式図である。
【図７】均し部材印加電圧を現像剤担持体印加電圧〜トナー担持体印加電圧の間で変えたときの最大コントラストについて示した模式図である。
【図８】第２の実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す図である。
【図９】トナー層のトナー量を検知して均し部材印加電圧に反映するための回路（電圧制御手段）を示す。
【図１０】現像部通過後に黒後トナーが残留している場合について、均し部材印加電圧を現像剤担持体印加電圧〜トナー担持体印加電圧の間で変えたときの最大コントラストについて示した模式図である。
【図１１】トナー層のトナー量を検知して均し部材バイアス電圧の設定に反映する手順を示すフローチャートである。
【図１２】画像部比率に応じて均し部材に印加する電圧の適切な設定が異なることを示す模式図である。
【図１３】画像部比率に応じて均し部材印加電圧を制御するための回路（電圧制御手段）を示す。
【図１４】画像部比率に応じて均し部材バイアス電圧を設定する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施の一形態について図面を用いて説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
（画像形成装置の構成と動作）
図１に本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す。図１を用いて本実施形態に係る画像形成装置の概略構成と動作を説明する。
【００３５】
この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体（感光体）１に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うプリンターである。
【００３６】
この画像形成装置は画像を担持するための像担持体１を有しており、像担持体１の周囲には、像担持体１を帯電するための帯電手段としての帯電部材３、像担持体１上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像装置２、像担持体１上のトナー像を転写するための転写ローラ４、及び像担持体１上の残留トナー除去用のクリーニングブレード５が、像担持体１の回転方向Ａに沿って順に配置されている。
【００３７】
像担持体１は、帯電部材３で帯電された後に、レーザ発光器などを備えた露光装置６により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２は、この静電潜像を現像し、トナー像を形成する。転写ローラ４は、この像担持体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した後、図中の矢印Ｃ方向に排出する。クリーニングブレード５は、転写後の像担持体１上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。
【００３８】
画像形成装置に用いられる像担持体１、帯電部材３、露光装置６、転写ローラ４、クリーニングブレード５等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電手段として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。
【００３９】
本実施形態に係るハイブリッド現像方式の現像装置２の基本部の構成を説明する。
【００４０】
現像装置２は、以下の構成要素を備える。すなわち、キャリヤとトナーを含む現像剤２３を収容する現像剤槽１７、現像剤槽１７から供給された現像剤２３を表面に担持して搬送する現像剤担持体１３、現像剤担持体１３からトナーのみが供給され、前記像担持体１上に形成された静電潜像を現像するトナー担持体７、トナー担持体の現像領域１０の回転下流側に非接触で設置され、トナー担持体上の現像残トナー量に応じてトナー担持体へのトナーの供給あるいはトナー担持体からの回収を行う均し部材１２、及び現像剤担持体、トナー担持体、均し部材のそれぞれに電圧を印加するための現像剤担持体バイアス電源２４、トナー担持体バイアス電源２５、均し部材バイアス電源２６を備える。
【００４１】
現像装置２の詳細な構成と動作については、後述する。
【００４２】
（現像剤の構成）
本実施形態に係る現像装置において使用する現像剤の構成について説明する。
【００４３】
本実施形態において使用する現像剤２３はトナーと該トナーを帯電するためのキャリヤを含んでなるものである。
【００４４】
＜トナー＞
トナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や、必要に応じて荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、３〜１５μｍ程度が好ましい。
【００４５】
このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができる。例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。
【００４６】
トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）やポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲のものを、またガラス転移点が５０〜７５℃の範囲のものを用いることが好ましい。
【００４７】
また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して２〜２０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００４８】
また、上記の荷電制御剤としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の荷電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カリックスアレーン化合物などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００４９】
また、上記の離型剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは２種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００５０】
また、上記の外添剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコーンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナー１００質量部に対して０．１〜５質量部の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００５１】
さらに上記外添剤として、トナーと逆極性の荷電性を有する逆極性粒子を使用してもよい。好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。
【００５２】
例えば、トナーがキャリヤによって負に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で正に帯電されている正帯電性粒子である。また例えば、トナーがキャリヤによって正に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で負に帯電されている負帯電性粒子である。逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ耐久に伴い現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤のキャリヤへのスペント等によりキャリヤの荷電性が低下しても、逆極性粒子もトナーを正規極性に荷電し得るため、キャリヤの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリヤの劣化を抑制できる。
【００５３】
トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させる、あるいは含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。
【００５４】
上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、４級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール等を使用することができる。
【００５５】
一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させる、あるいは含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。上記の負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用することができる。
【００５６】
また、逆極性粒子の帯電性及び疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましく、また負帯電性を付与する場合には、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。
【００５７】
逆極性粒子の個数平均粒径は、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。トナー１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で添加させて用いるようにする。
【００５８】
＜キャリヤ＞
キャリヤとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリヤを使用することができ、バインダー型キャリヤやコート型キャリヤなどが使用できる。キャリヤ粒径としてはこれに限定されるものではないが、１５〜１００μｍが好ましい。
【００５９】
バインダー型キャリヤは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けたりすることもできる。バインダー型キャリヤの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御することができる。
【００６０】
バインダー型キャリヤに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００６１】
バインダー型キャリヤの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。その形状は粒状、球状、針状の何れであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリヤを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリヤ中に５０〜９０質量％の量で添加することが適当である。
【００６２】
バインダー型キャリヤの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、これらの樹脂を表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。
【００６３】
バインダー型キャリヤの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリヤと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリヤの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリヤ中に打ち込むようにして固定することにより行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリヤ中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリヤ表面から突き出すようにして固定される。
【００６４】
帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂及びこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用いることができ、帯電レベル及び極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電及び極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。
【００６５】
一方、コート型キャリヤは磁性体からなるキャリヤコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリヤであり、コート型キャリヤにおいてもバインダー型キャリヤ同様、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。コート型キャリヤの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子により制御することができ、バインダー型キャリヤと同様の材料を用いることができる。特にコート樹脂はバインダー型キャリヤのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００６６】
トナーとキャリヤの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されればよく、トナー混合比はトナーとキャリヤとの合計量に対して３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％が適している。
【００６７】
（現像装置２の構成と動作）
図１を参照して本実施形態に係る現像装置２の詳細な構成例と動作例を説明する。
【００６８】
＜装置構成＞
現像装置２において使用する現像剤２３は、既述したようにトナーとキャリヤからなり、現像剤槽１７に収容される。
【００６９】
現像剤槽１７は、ケーシング２０により形成されており、通常は内部に混合撹拌部材１８、１９を収納している。混合撹拌部材１８、１９は、現像剤２３を混合・撹拌し、現像剤担持体１３へ現像剤２３を供給する。ケーシング２０の混合撹拌部材１９に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のＡＴＤＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｎｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサ２１が配設されている。
【００７０】
現像装置２は通常、像担持体１へと消費される分のトナーを現像剤槽１７内に補給するための補給部１５を有している。補給部１５において、補給トナーを収納した図示しないホッパから送られた補給トナー２２が現像剤槽１７内へ補給される。
【００７１】
現像装置２はまた、現像剤担持体１３上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材１６を有している。
【００７２】
現像剤担持体１３は通常、固定配置された磁石ローラ（磁石体）８と、これを内包する回転自在なスリーブローラ９とから構成され、画像形成時にはトナー担持体７へとトナーを供給するためのトナー供給バイアス電圧が印加される。
【００７３】
トナー担持体７は現像剤担持体１３及び像担持体１にそれぞれ対向するように配され、像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアス電圧が印加される。
【００７４】
トナー担持体７は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてもよい。例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。その他アルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。
【００７５】
さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、４級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
【００７６】
＜装置の動作＞
図１に示す現像装置２の動作例について詳しく説明する。
【００７７】
現像剤槽１７内の現像剤２３は、混合撹拌部材１８、１９の回転により混合撹拌され、摩擦帯電すると同時に現像剤槽１７内で循環搬送され、現像剤担持体１３表面のスリーブローラ９へと供給される。
【００７８】
この現像剤２３は、現像剤担持体１３内部の磁石ローラ８の磁力によってスリーブローラ９の表面側に保持され、スリーブローラ９とともに回転移動して、現像剤担持体１３に対向して設けられた規制部材１６で通過量を規制される。
【００７９】
その後、現像剤２３は、現像剤担持体１３がトナー担持体７と対向する供給ニップ部へと搬送される。
【００８０】
図１では、供給ニップ部においてトナー担持体７と現像剤担持体１３はお互いに表面が逆方向に移動するような回転方向（カウンタ方向）に設定されているが、順方向に移動するような回転方向（ウィズ方向）に設定してもよい。
【００８１】
トナー担持体７と現像剤担持体１３の対向部の、トナー供給領域１１では、トナー担持体７に印加された現像バイアス電圧と現像剤担持体１３に印加されたトナー供給バイアス電圧の電位差に基づき形成された電界がトナーに与える力により、現像剤２３中のトナーがトナー担持体７側へ供給される。
【００８２】
通常、トナー担持体７には直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられ、現像剤担持体１３には直流電圧のみ、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられ、トナー供給領域１１には直流電界に交番電界が重畳された電界が形成される。
【００８３】
トナー供給領域１１でトナー担持体７上に現像剤担持体１３から供給されたトナー層は、トナー担持体７の回転に伴って現像領域１０へと搬送され、トナー担持体７に印加された現像バイアス電圧と像担持体１上の潜像電位とによって形成される電界により現像に使われる。
【００８４】
現像領域１０では、トナー担持体７と像担持体１の間に設けられた現像間隔中を電界によってトナーが移動することで現像が行われる。
【００８５】
現像バイアス電圧としては公知の種々のバイアスが適用可能であるが、通常は直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられる。その後、現像領域１０でトナーを一部消費したトナー層（現像残トナー）は、トナー担持体７の回転に伴ってトナー担持体７と均し部材１２との対向部に搬送される。
【００８６】
＜均し部材の構成と動作＞
均し部材１２はトナー担持体７と所定の間隙で設置された少なくともその一部が導電性のローラである。均し部材１２はバイアス電圧印加によってトナー担持体７との対向部に電界を形成する。
【００８７】
均し部材１２は上記電圧を印加可能でその表面にトナーを担持できるものである限りいかなる材料からなっていてもよく、例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。
【００８８】
その他アルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。
【００８９】
さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。
【００９０】
電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、４級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
【００９１】
均し部材１２の回転方向は特に限定されず、トナー担持体に対してウィズ方向でもカウンタ方向でもよい。
【００９２】
均し部材１２に印加するバイアスの電圧は、トナー担持体７のバイアス電圧と現像剤担持体１３に印加するバイアス電圧の間の任意の電圧に設定される。
【００９３】
トナー担持体７あるいは現像剤担持体１３に印加されるバイアス電圧は、直流電圧のみでなく直流電圧に各種の交流電圧を重畳した電圧も用いられるが、この場合は１周期の平均電位をそれぞれの電位として考えて、前述の関係を満たすように設定される。
【００９４】
なお、均し部材１２に印加する電圧についても直流電圧のみでなく直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を用いてもよい。交流電圧の波形はサイン波、矩形波、のこぎり波など各種の波形が利用可能である。矩形波ではＤｕｔｙ比が５０％の対称波形でもよいし、非対称の波形でもよい。その場合も同様に１周期の平均電位を均し部材１２のバイアス電位として、前述の大小関係を満たせばよい。
【００９５】
トナー担持体７と均し部材１２との対向部に搬送されてくるトナー層は一部を現像に使われた現像残トナー層であり、現像に使われた部分（以下「黒後」と呼ぶ）と現像に使われなかった部分（以下「白後」と呼ぶ）とでトナー層に高さの差が生じている。
【００９６】
均し部材１２は、「黒後」部分にはトナーを供給し、「白後」部分からはトナーを回収するかそのまま供給も回収も行わず通過させ、現像後に生じた「黒後」と「白後」のトナー量のコントラストを低減させる（トナー層を均す）ように作用する。この作用の詳細については後述する。
【００９７】
均し部材１２との対向部を通過したトナー層は、トナー担持体７の回転に伴ってトナー供給領域１１へと戻される。
【００９８】
一方、トナー供給領域１１を通過した現像剤２３は、スリーブの回転とともに現像剤槽１７に向けて搬送され、磁石ローラ８に現像剤回収領域１４に対応する位置に設けられた反発磁界によって現像剤担持体１３上から剥離され、現像剤槽１７内へと回収される。
【００９９】
補給部１５に設けられた不図示の補給制御部は、ＡＴＤＣセンサ２１の出力値から現像剤２３中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、不図示のトナー補給手段によってホッパ内に貯蔵された補給トナー２２がトナー補給部１５を介して現像剤槽１７内へ供給される。
【０１００】
（均し部材による現像履歴の抑制効果）
＜現像履歴（ゴースト）の発生メカニズム＞
まず現像履歴の発生メカニズムについて説明する。
【０１０１】
図３は、均し部材を設けていない現像装置におけるトナー担持体上のトナー量の推移を、横軸をトナー担持体回転回数とし、縦軸をトナー担持体の表面電位としてプロットしたものである。縦軸のトナー担持体の表面電位はトナー担持体の導電性基体をゼロとして、トナー層の上から測定した表面電位（トナー層表面電位）であり、概ね供給されたトナー量に比例する。
【０１０２】
図３から分かるとうり、トナー量は周回を重ねるごとに増加していき、最終的に現像剤担持体印加電圧Ｖｓと略同電位になったところ（図中Ｐ：非画像部繰り返し後）で供給が停止する。トナーの供給はトナー担持体表面と現像剤担持体の間の電位差があることで行われるため、供給トナー量の増加によってトナー層表面電位が現像剤担持体の電位Ｖｓを超えることはない。
【０１０３】
図４には、トナー担持体表面Ｓ上の現像残トナー層Ｔに生じたトナー量の差が１回のトナー供給では埋めきれないことを模式図で示す。
【０１０４】
オフィスのドキュメント出力用途に代表される電子写真で一般的に印刷される画像では画像部比率は低く、大半が非画像部であるため、現像残トナー層はほとんどの部分（トナー層Ｔｗ）で非画像部繰り返し後のトナー層表面電位となっており、トナー量は飽和状態にある。その中に画像部でトナーを現像に使われた部分（トナー層Ｔｋ）が一部生じると、現像残トナーはそこだけ画像部直後（黒後）のトナー量に減少してしまう（図４（ａ）参照）。
【０１０５】
この黒後のトナー層は１周のみ供給するだけでは非画像部繰り返し後（連続白後）と同等のトナー量を供給することができないため、次の供給後のトナー層において白後（トナー層Ｔｗ）と黒後（トナー層Ｔｋ）のトナー量にコントラストＣｔができてしまう（図４（ｂ）参照）。
【０１０６】
このときのトナー量のコントラストを以下「最大コントラスト」と呼ぶ。このトナー層が現像に供されることによって白後と黒後の現像特性に違いが生じ、現像履歴（ゴースト）となって画像上に現れることになる。
【０１０７】
以下では本実施の形態における均し部材の作用について、さらに詳細に説明する。なお、トナーの極性についてはマイナスとして記述するが、バイアスの方向などを反転させることでプラストナーについてもまったく同様に考えることができ、本発明の範囲をマイナストナーに限定するものではない。
【０１０８】
図４上段で示したように、現像部通過後のトナー担持体上トナー層には白後と黒後でトナー層の高さに差が生じている。
【０１０９】
すなわち、図３を用いて説明したように、白後のトナー層はその表面電位が現像剤担持体印加電圧と電位が等しくなる分のトナー量となっており、一方黒後のトナー層はトナーが現像に使われた結果トナーがないか非常に少ない状態となっている。
【０１１０】
このときの最大コントラストは、ほぼ連続白後のトナー量となり、非常に大きい。均し部材は、このコントラストを小さくして次の供給後のトナー層におけるコントラストの低減に繋げ、ゴーストの抑制を実現する。
【０１１１】
＜均し部材によるコントラスト低減効果＞
均し部材によるコントラスト低減効果について図５、図６を用いて説明する。
【０１１２】
図５は均し部材を設置しない場合における、また図６は均し部材を設置した場合における、均し部材近傍での白後、黒後それぞれでの、トナー担持体、現像剤担持体、均し部材の電位関係を、トナー層電位を含めて模式的に表した図である。
【０１１３】
水平方向の破線はトナー担持体、現像剤担持体にそれぞれバイアス電源から印加する電圧（Ｖｂ及びＶｓ）を示し、水平方向の実線は均し部材にバイアス電源から印加する電圧（Ｖｄ）を示してある。
【０１１４】
ここではトナー極性をマイナスとして説明しているため、印加するバイアス電圧の相対位置は次のようになる。トナー担持体と現像剤担持体の電位の大小関係については、トナー供給の要請からトナー担持体Ｖｂ＞現像剤担持体Ｖｓとなっている。また、均し部材Ｖｄはその間に位置するような相対関係となっている。
【０１１５】
白抜き矢印はトナー層がトナー担持体上あるいは均し部材上にそれぞれ形成する電位（Ｖｔｂ及びＶｔｓ）を表す。
【０１１６】
白後のトナー担持体上ではトナー層が、その表面電位が現像剤担持体印加電圧Ｖｓと等しくなるように形成されている。
【０１１７】
均し部材は初期的にはその表面にトナーを持たないが、均し部材に印加するバイアス電圧Ｖｄは連続白後のトナー担持体表面電位＝現像剤担持体電位Ｖｓよりもプラス側に設定されているため、その表面にトナーを持たない状態では連続白後のトナー層からのトナー回収を行う。その後短時間の内に、破線の白矢印Ｖｔｄで示すようにその表面にトナー層が、その表面電位が現像剤担持体印加電圧と等しくなるように保持され、通常はその状態で画像形成が行われる。
【０１１８】
さて、この状態で現像残トナー層が均し部材を通過する際、白後部についてはトナー担持体と均し部材の表面電位が等しくなっているため、両者の間でトナーのやり取りは行われない。一方黒後では均し部材の表面電位Ｖｔｄ＜トナー担持体の表面電位Ｖｂとなっており、その関係に従って均し部材からトナー担持体へのトナー移動が発生する。
【０１１９】
その結果、均し部材通過後では黒後にも一定のトナー層高さが形成され、均し部材がない図５の場合と比べると、均し部材を設置した図６では連続白後とのトナー層高さの差である最大コントラストＣｔが低減されていることが分かる。
【０１２０】
なお、ここでは連続白後と黒後に着目して説明したが、それら以外の場合、例えば白後だが図３で連続白後の飽和状態には至っていない状態も存在する。そのような場合でもトナー担持体と均し部材の表面電位の相対関係に従ってトナーが移動するという上記の考え方に基づいてコントラストの低減が行われる。
【０１２１】
現像履歴（ゴースト）は最大コントラストのときがもっとも目立つことからこれを低減させることが重要であり、その点に着目してここでは説明した。
【０１２２】
＜均し部材への印加電圧設定＞
続いて、均し部材に印加する電圧の設定について、図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、均し部材に印加する電圧を現像剤担持体印加電圧〜トナー担持体印加電圧の間で変えたときの最大コントラストについて示した模式図である。
【０１２３】
まず、均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体Ｖｓ寄りに設定した図７（ａ）の場合、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｂ−Ｖｔｂ（＝Ｖｓ）の差が小さいため、均し部材上に保持されるトナー層Ｖｔｄの量が小さい。そのため黒後のトナー担持体上に供給できるトナー量は、それによって制限される。
【０１２４】
次に均し部材の電位Ｖｄをトナー担持体Ｖｂ寄りに設定した図７（ｂ）の場合、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｂ−Ｖｔｂ（＝Ｖｓ）の差は大きいので、均し部材上に保持されるトナー層Ｖｔｄの量は先ほどの場合と比較して大きくなる。しかしながら、均し部材印加電圧Ｖｄとトナー担持体印加電圧Ｖｂの電位差が小さいため、黒後のトナー担持体上に供給できるトナー量は、それによって制限される。
【０１２５】
最後に均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体印加電圧Ｖｓとトナー担持体印加電圧Ｖｂのほぼ中央に設定した図７（ｃ）の場合、先の２つと比較して、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｂ−Ｖｔｂ（＝Ｖｓ）の差と、均し部材印加電圧Ｖｄとトナー担持体印加電圧Ｖｂの電位差とのバランスがよく、均し部材からトナー担持体へのトナー移動を阻害する２つの要因をともに抑えられるため、最大コントラストＣｔを小さくできる。
【０１２６】
従って、均し部材に印加する電圧Ｖｄは、あまり現像剤担持体Ｖｓやトナー担持体Ｖｂ寄りにすることなく、それらの中央付近に設定する方が均し部材の効果を十分に発揮できる。
【０１２７】
（第２の実施形態）
（第１の実施形態と異なる構成と動作について）
本発明の第２の実施形態について図８を用いて説明する。図８に本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す。
【０１２８】
図８に示す第２の実施形態において、図１に示した第１の実施形態の場合と同様の機能を有する部材には図１と同じ番号を付し、詳細説明は省略する。
【０１２９】
なお、以下の説明においてはトナーの極性をマイナスとして記述するが、バイアスの方向などを反転させることでプラストナーについてもまったく同様に考えることができ、本発明の範囲をマイナストナーに限定するものではない。
【０１３０】
図８に示した画像形成装置において用いる現像装置２には、現像後のトナー担持体７に対向させてトナー層検知手段２７を設置してある。
【０１３１】
トナー層検知手段２７は、例えば表面電位計や光学式の濃度検出装置などであり、トナー担持体７上のトナー層のトナー量を検出する目的で設置しているものである。
【０１３２】
図９には、トナー層のトナー量を検知して均し部材印加電圧に反映するための回路（電圧制御手段）を示す。
【０１３３】
トナー層検知手段２７及び均し部材バイアス電源２６は、図９に示すようにそれぞれ均し部材バイアス制御回路３１及びトナー層検知手段制御回路３２に接続されており、均し部材バイアス制御回路３１及びトナー層検知手段制御回路３２はその先で、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどからなる演算部３５に接続されている。
【０１３４】
本実施形態では、この回路（電圧制御手段）によって、トナー層検知手段２７からの検知結果に基づき均し部材１２に印加するバイアス電圧を制御できるよう構成されている。
【０１３５】
このような構成は、例えば環境変動や現像剤の劣化などの要因によって現像残トナー状態が時間的に変化する場合に特に有効な方法である。例えば、通常であればトナー担持体上にほとんど残らない黒後トナー量が、上記要因によって適正な均し部材電位に影響を与えるほどに残留する場合が一例として考えられる。
【０１３６】
この場合の制御について、図１０（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を用いて説明する。
【０１３７】
＜均し部材の印加電圧設定制御＞
図１０（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、現像部通過後に黒後トナーが残留している場合について、均し部材に印加する電圧Ｖｄを現像剤担持体印加電圧Ｖｓ〜トナー担持体印加電圧Ｖｂの間で変えたときの最大コントラストＣｔについて示した模式図である。
【０１３８】
これらの図では、図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）と比較して、黒後のトナー担持体表面にトナー層が存在しているため、黒後のトナー層表面電位Ｖｔｋがトナー担持体印加電圧Ｖｂよりマイナス側に発生している。このような場合に均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体印加電圧Ｖｓから黒後のトナー層表面電位Ｖｔｋまでで変えた場合について説明する。
【０１３９】
まず、均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体Ｖｓ寄りに設定した図１０（ａ）の場合、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｔｗ（＝Ｖｓ）の差が小さいため、均し部材上に保持されるトナー層の量Ｖｔｄが小さい。そのため黒後のトナー担持体上に供給できるトナー量は、それによって制限される。
【０１４０】
次に均し部材の電位Ｖｄをトナー担持体Ｖｂ寄りに設定した図１０（ｂ）の場合、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｔｗ（＝Ｖｓ）の差は大きいので、均し部材上に保持されるトナー層の量Ｖｔｄは先ほどの場合と比較して大きくなる。しかしながら、均し部材印加電圧Ｖｄと黒後トナー担持体表面電位Ｖｔｋとの電位差が小さいため、黒後のトナー担持体上に供給できるトナー量は、それによって制限される。
【０１４１】
最後に均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体印加電圧Ｖｓと黒後トナー担持体表面電位Ｖｔｋのほぼ中央に設定した図１０（ｃ）の場合、先の２つと比較して、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｔｗ（＝Ｖｓ）の差と、均し部材印加電圧Ｖｄと黒後トナー担持体表面電位Ｖｔｋの電位差とのバランスがよく、均し部材からトナー担持体へのトナー移動を阻害する要因を抑えられるため、最大コントラストＣｔを小さくできる。
【０１４２】
従って、均し部材に印加する電圧Ｖｄは、あまり現像剤担持体Ｖｓや黒後トナー担持体表面電位Ｖｔｋ寄りにすることなく、中央付近に設定する方が均し部材の効果を十分に発揮できる。
【０１４３】
＜トナー層のトナー量検知による均し部材バイアス電圧の設定フロー＞
環境変動や現像剤の劣化などの要因によって黒後の現像残トナー量が変動した場合、均し部材に印加する電圧の適正値が変わる。
【０１４４】
本実施形態ではトナー層検知手段によって黒後、白後のトナー層のトナー量を検知することができるため、その検知結果に応じて均し部材に印加する電圧の適正値を計算し、それを均し部材印加バイアスにフィードバックすることができる。
【０１４５】
以下、その均し部材バイアス電圧の制御方法について、図１１を用いて説明する。図１１は、トナー層のトナー量を検知して均し部材バイアス電圧の設定に反映する手順を示すフローチャートである。
【０１４６】
電源がオンされてスタートすると、均し部材に印加する電圧の設定は、一旦予め設定された初期設定値に設定される（Ｓ１）。
【０１４７】
次にＳ２において十分な長さの連続非画像部（連続白部）とその後に形成される画像部（黒部）を含むテストパターンを像担持体上に印刷する。
【０１４８】
そしてＳ３において、テストパターン中の連続白部現像後の現像残トナー層と黒部現像後の現像残トナー層をトナー層検知手段によってそれぞれ検出する。検出結果はＲＡＭに一旦保存される。
【０１４９】
Ｓ４においては、Ｓ３で検出された検知結果に基づいて、均し部材に印加する電圧の適正値Ｖ１を計算する。
【０１５０】
Ｓ５では、テストパターン印刷時に印加された均し部材バイアス電圧とＳ４で算出した均し部材バイアス電圧Ｖ１とを比較し、もし両者が同じならそのままＳ７に進む。
【０１５１】
両者が異なるときは、Ｓ６で均し部材に印加する電圧の設定を、Ｓ４で算出したバイアス電圧の適正値Ｖ１に再設定した上で、Ｓ７に進む。
【０１５２】
Ｓ７では、ユーザからの指令に基づき、予め設定した枚数、時間などのスパンで印刷動作を行う。
【０１５３】
一定スパンごとに、Ｓ８にて、これも予め設定した均し部材バイアス調整タイミングに達していないかをチェックし、達していない場合は引き続きＳ７へ戻ってプリント動作を継続する。
【０１５４】
均し部材バイアス調整タイミングに達している場合には、再度均し部材バイアス電圧の設定調整を行うためＳ２に戻る。
【０１５５】
（第３の実施形態）
（第１及び第２の実施形態と異なる構成と動作について）
本発明の第３の実施形態について説明する。
【０１５６】
本実施形態で用いる現像装置の構成は、図１（第１の実施形態）あるいは図８（第２の実施形態）に用いた構成と同じである。図１あるいは図８と同様の機能を有する部材には図１、図８と同じ番号を付し、詳細説明は省略する。
【０１５７】
なお、以下の説明においてはトナーの極性をマイナスとして記述するが、バイアスの方向などを反転させることでプラストナーについてもまったく同様に考えることができ、本発明の範囲をマイナストナーに限定するものではない。
【０１５８】
オフィスのドキュメント出力用途のように電子写真で一般的に印刷される画像では画像部比率（印字比率）が低いため、ここまでは画像部比率の低い画像を念頭においた構成について説明してきた。しかし、グラフィック用途などに本発明を用いる場合には、画像比率（印字比率）が高い画像を比較的多く出力する用途も考えられる。そのような場合には、以下のように画像部比率に応じて均し部材に印加する電圧を制御する実施形態が有効である。
【０１５９】
＜均し部材の印加電圧設定制御＞
このことを、図１２を用いて説明する。図１２は、画像部比率に応じて均し部材に印加する電圧の適切な設定が異なることを示す模式図である。
【０１６０】
画像部比率が高い画像においては、現像残トナー層においてトナー量が少ない黒後部の比率が増すため、白後トナー層から均し部材に回収されるトナー量が減少し、均し部材上に常に非画像部繰り返し後のトナー担持体表面電位となるようなトナー量を維持することができなくなる。そのため、回収したトナーを効率よく黒後のトナー担持体に供給することが重要になる。
【０１６１】
図１２（ａ）のように、均し部材に印加する電圧Ｖｄを不適切に設定すると、均し部材上のトナーＶｔｄを黒後すべての領域に供給することができず、均し部材からのトナーの供給を受けられなかった部分と白後部分で、均し部材をつけたにもかかわらず結局最大コントラストＣｔが大きくなってしまう。
【０１６２】
そのため、図１２（ｂ）に示すように、白後で均し部材上に回収したトナーＶｔｄが黒後全域にいきわたるよう、均し部材に印加する電圧Ｖｄをややトナー担持体印加電圧Ｖｂ寄りに設定しなければならない。
【０１６３】
一方、画像部比率が低い画像と判断した場合には、第１や第２の実施形態で示した方法に基づいて均し部材の電圧を制御すればよい。
【０１６４】
＜画像部比率に応じた均し部材バイアス電圧の設定フロー＞
以下、その均し部材バイアス電圧Ｖｄの制御方法について図１３、１４を用いて説明する。
【０１６５】
図１３には、画像部比率に応じて均し部材印加電圧を制御するための回路（電圧制御手段）を示す。図９と異なるのは、画像データ入力部からの信号を受けて画像部比率（印字比率）を計算する画像部比率計算手段３３が設けられていることである。
【０１６６】
図１４は、画像部比率に応じて均し部材バイアス電圧Ｖｄを設定する手順を示すフローチャートである。
【０１６７】
電源がオンされてスタート後、Ｓ１１において画像データが入力されると、Ｓ１２において画像部比率計算手段によって該画像データの画像部比率が計算される。
【０１６８】
次にＳ１３において、Ｓ１２において算出された画像部比率に基づいて、均し部材に印加する電圧Ｖｄの適正値Ｖ１が演算部にて計算される。
【０１６９】
Ｓ１４では、直前の印刷時に印加された均し部材バイアス電圧とＳ１３で算出した均し部材バイアス電圧Ｖ１とを比較し、もし両者が同じならそのままＳ１６に進む。
【０１７０】
両者が異なるときは、Ｓ１５で均し部材に印加する電圧の設定を、Ｓ１３で算出したバイアス電圧の適正値Ｖ１に再設定した上で、Ｓ１６に進んで実際のプリント動作を行う。
【０１７１】
一定期間のプリント動作（例えばページごとなど）が終了したら次の画像データの入力に戻る。
【０１７２】
以上は、例えばページごとなどの一定期間の画像部比率に基づき均し部材電圧を制御する方法について記述したが、この期間をさらに短くすることで、より期間ごとに正確に適切な均し部材電圧を設定することができるようになり本発明の効果が高まる。
【０１７３】
この考え方をさらに進めて、均し部材の電圧を連続的に制御する構成も本発明の一実施形態として可能である。また本第３の実施形態に、トナー層検知手段を持たせてその検知結果に応じて制御する第２の実施形態の方式を組み合わせて構成することも可能である。
【０１７４】
上述してきたように、本発明の実施形態に係る現像装置及び画像形成装置によれば、ハイブリッド現像方式において、トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材を有し、トナー担持体に印加される電圧と、現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧を均し部材に印加する。
【０１７５】
これにより、現像残トナーのコントラストを低減し、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制しつつ、必要以上に現像剤の劣化を生じさせず、長期に渡って高画質な画像形成を可能にすることができる。
【０１７６】
なお、上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７７】
１ 像担持体
２ 現像装置
３ 帯電部材
４ 転写ローラ
５ クリーニングブレード
６ 露光装置
７ トナー担持体
１２ 均し部材
１３ 現像剤担持体
２３ 現像剤
２４ 現像剤担持体バイアス電源
２５ トナー担持体バイアス電源
２６ 均し部材バイアス電源
２７ トナー層検知手段
３１ 均し部材バイアス制御回路
３２ トナー層検知手段制御回路
３３ 画像部比率計算手段
３５ 演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に担持搬送するトナーで像担持体上に形成された潜像を現像するトナー担持体と、表面に現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体に前記現像剤中のトナーを供給する現像剤担持体とを有する現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置として、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像法及びトナーとキャリヤを用いる二成分現像法が知られている。
【０００３】
一成分現像法では一般的にトナーをトナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を得ることができるため、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。
【０００４】
一方で、規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナーへの電荷付与部材である規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下する。そのため、トナー帯電量がより低下し、かぶり等の問題を引き起こすなど、現像装置の寿命が短い。
【０００５】
比較すると、二成分現像法ではトナーをキャリヤと混合し、摩擦帯電で帯電するためストレスが小さく、さらに、キャリヤ表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、長寿命に有利である。
【０００６】
しかしながら、二成分現像法では像担持体上の静電潜像を現像する際に、現像剤により形成される磁気ブラシによって像担持体表面を摺擦するため、現像された像に磁気ブラシ痕が発生するという課題を有している。さらに、像担持体にキャリヤが付着しやすく、画像欠陥となる課題を有している。
【０００７】
二成分現像剤を用いた二成分現像法の長寿命の特長を有しながら、画像欠陥の問題を解決し、一成分現像法なみの高画質を実現する現像方式として、現像剤担持体上に二成分現像剤を担持し二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体に供給して現像に用いる、所謂ハイブリッド現像方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド現像方式では、以下のような現像履歴（ゴースト）の課題があった。
【０００９】
現像履歴（ゴースト）の問題とは、ハイブリッド現像方式が一般的に抱える課題であり、トナー担持体上の現像に使用されなかった現像残トナーのパターンが、次の現像工程において現像履歴（ゴースト）として画像上に現れる現象である。
【００１０】
ハイブリッド現像では、現像剤担持体とトナー担持体の対向部（トナー供給領域）において、トナーを供給するためのバイアス電圧をトナー担持体に印加してトナーを供給している。
【００１１】
トナー担持体上には、現像にトナーが使用され、現像残トナーがない、あるいは少なくなった部分と、トナー層が現像に使用されず繰り返し重ねて供給されたそれ以外の部分とが生じるが、現像残トナー層で発生する両者のトナー量の差は、次の１回のトナー供給では埋めきることができない。
【００１２】
そのため、トナー消費が行われなかった部分と現像でトナー消費が行われた部分とでは次の現像時にトナー量に差が生じてしまう。現像履歴（ゴースト）とはそのトナー量の差が現像工程に影響し、画像上に濃度のコントラストとして現れてしまう問題である。
【００１３】
代表的なゴーストの画像の例を図２に示す。
【００１４】
この現像履歴（ゴースト）の課題を解決する方法として、従来、トナー担持体の現像部下流側でかつ供給部上流側の領域に対向して、現像残トナーを電気的に全面的に回収するクリーニングローラを設ける技術が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平５−１５０６３６号公報
【特許文献２】特開２００１−２６５１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ハイブリッド現像方式の課題である現像履歴（ゴースト）を解決する方法として、特許文献２に記載のように、現像残トナーを回収するクリーニングローラを設ける技術が提案されている。
【００１７】
しかしながら、このようにクリーニングローラを設けて現像残トナーを回収することで現像履歴（ゴースト）の問題は改善されるものの、短期間の内にクリーニングローラの表面に多量のトナーが付着し、クリーニングローラ表面電位が上昇してしまうため、回収能力が持続しない。
【００１８】
従って、この方法ではクリーニングローラからのトナー除去のためにスクレーパ等のトナー除去手段を設けることが必須である。
【００１９】
しかしながら、スクレーパ等を設けると、これによるストレスが著しいトナー劣化を引き起こしてしまう。そのためトナーに対するストレスが少ないというハイブリッド現像のメリットを活かすことができず、実用的ではない。
【００２０】
このほかにも現像残トナーのコントラストを低減する方法としては、トナー担持体に直接スクレーパを設けたり、ブラシを接触させたりする方式も考えられるが、何れもストレスの問題があり実用に適したものとはなっていない。
【００２１】
本発明は、上記の技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、ハイブリッド現像方式において、現像残トナーのコントラストを低減し、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制しつつ、必要以上に現像剤の劣化を生じさせず、長期に渡って高画質な画像形成を可能にした現像装置及び該現像装置を用いた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】
【００２２】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
【００２３】
１．表面にトナーを担持搬送し、対向する像担持体上に形成された静電潜像を前記トナーで現像するトナー担持体と、
前記トナーを現像に供するために、前記トナー担持体に電圧を印加するトナー担持体バイアス電源と、
表面にトナーとキャリヤからなる現像剤を担持搬送し、対向する前記トナー担持体に前記現像剤中のトナーを供給する現像剤担持体と、
前記トナーを供給するために、前記現像剤担持体に電圧を印加する現像剤担持体バイアス電源と、を有する現像装置において、
前記トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材と、
前記均し部材に電圧を印加する均し部材バイアス電源と、を有し、
前記均し部材は、
前記トナー担持体と前記像担持体の対向部より前記トナー担持体の回転方向下流側で、
かつ前記トナー担持体と前記現像剤担持体の対向部より前記トナー担持体の回転方向上流側に、
前記トナー担持体に対向して配設され、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧は、
前記トナー担持体バイアス電源により前記トナー担持体に印加される電圧と、
前記現像剤担持体バイアス電源により前記現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧である
ことを特徴とする現像装置。
【００２４】
２．前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧は、
前記トナー担持体バイアス電源により前記トナー担持体に印加される電圧と、
前記現像剤担持体バイアス電源により前記現像剤担持体に印加される電圧との中間の電圧である
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００２５】
３．前記トナー担持体上のトナー層のトナー量を検知するトナー層検知手段と、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、前記トナー層検知手段の検知結果に基づいて制御する電圧制御手段と、を有する
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００２６】
４．前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、出力する画像データの印字比率に基づいて制御する電圧制御手段を有する
ことを特徴とする前記１に記載の現像装置。
【００２７】
５．像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記現像装置は前記１または２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。
【００２８】
６．前記１に記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記トナー担持体上のトナー層のトナー量を検知するトナー層検知手段と、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、前記トナー層検知手段の検知結果に基づいて制御する電圧制御手段と、を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【００２９】
７．前記１に記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、出力する画像データの印字比率に基づいて制御する電圧制御手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る現像装置及び画像形成装置によれば、ハイブリッド現像方式において、トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材を有し、トナー担持体に印加される電圧と、現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧を均し部材に印加する。
【００３１】
これにより、現像残トナーのコントラストを低減し、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制しつつ、必要以上に現像剤の劣化を生じさせず、長期に渡って高画質な画像形成を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す図である。
【図２】代表的なゴーストの画像の例を示す図である。
【図３】均し部材を設けていない現像装置におけるトナー担持体上のトナー量の推移をプロットした図である。
【図４】トナー担持体上の現像残トナー層に生じたトナー量の差が１回のトナー供給では埋めきれないことを示す模式図である。
【図５】均し部材を設置しない場合の、各部材の電位関係を表した模式図である。
【図６】均し部材を設置した場合の、各部材の電位関係を表した模式図である。
【図７】均し部材印加電圧を現像剤担持体印加電圧〜トナー担持体印加電圧の間で変えたときの最大コントラストについて示した模式図である。
【図８】第２の実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す図である。
【図９】トナー層のトナー量を検知して均し部材印加電圧に反映するための回路（電圧制御手段）を示す。
【図１０】現像部通過後に黒後トナーが残留している場合について、均し部材印加電圧を現像剤担持体印加電圧〜トナー担持体印加電圧の間で変えたときの最大コントラストについて示した模式図である。
【図１１】トナー層のトナー量を検知して均し部材バイアス電圧の設定に反映する手順を示すフローチャートである。
【図１２】画像部比率に応じて均し部材に印加する電圧の適切な設定が異なることを示す模式図である。
【図１３】画像部比率に応じて均し部材印加電圧を制御するための回路（電圧制御手段）を示す。
【図１４】画像部比率に応じて均し部材バイアス電圧を設定する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施の一形態について図面を用いて説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
（画像形成装置の構成と動作）
図１に本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す。図１を用いて本実施形態に係る画像形成装置の概略構成と動作を説明する。
【００３５】
この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体（感光体）１に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うプリンターである。
【００３６】
この画像形成装置は画像を担持するための像担持体１を有しており、像担持体１の周囲には、像担持体１を帯電するための帯電手段としての帯電部材３、像担持体１上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像装置２、像担持体１上のトナー像を転写するための転写ローラ４、及び像担持体１上の残留トナー除去用のクリーニングブレード５が、像担持体１の回転方向Ａに沿って順に配置されている。
【００３７】
像担持体１は、帯電部材３で帯電された後に、レーザ発光器などを備えた露光装置６により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２は、この静電潜像を現像し、トナー像を形成する。転写ローラ４は、この像担持体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した後、図中の矢印Ｃ方向に排出する。クリーニングブレード５は、転写後の像担持体１上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。
【００３８】
画像形成装置に用いられる像担持体１、帯電部材３、露光装置６、転写ローラ４、クリーニングブレード５等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電手段として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。
【００３９】
本実施形態に係るハイブリッド現像方式の現像装置２の基本部の構成を説明する。
【００４０】
現像装置２は、以下の構成要素を備える。すなわち、キャリヤとトナーを含む現像剤２３を収容する現像剤槽１７、現像剤槽１７から供給された現像剤２３を表面に担持して搬送する現像剤担持体１３、現像剤担持体１３からトナーのみが供給され、前記像担持体１上に形成された静電潜像を現像するトナー担持体７、トナー担持体の現像領域１０の回転下流側に非接触で設置され、トナー担持体上の現像残トナー量に応じてトナー担持体へのトナーの供給あるいはトナー担持体からの回収を行う均し部材１２、及び現像剤担持体、トナー担持体、均し部材のそれぞれに電圧を印加するための現像剤担持体バイアス電源２４、トナー担持体バイアス電源２５、均し部材バイアス電源２６を備える。
【００４１】
現像装置２の詳細な構成と動作については、後述する。
【００４２】
（現像剤の構成）
本実施形態に係る現像装置において使用する現像剤の構成について説明する。
【００４３】
本実施形態において使用する現像剤２３はトナーと該トナーを帯電するためのキャリヤを含んでなるものである。
【００４４】
＜トナー＞
トナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や、必要に応じて荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、３〜１５μｍ程度が好ましい。
【００４５】
このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができる。例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。
【００４６】
トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）やポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲のものを、またガラス転移点が５０〜７５℃の範囲のものを用いることが好ましい。
【００４７】
また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して２〜２０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００４８】
また、上記の荷電制御剤としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の荷電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カリックスアレーン化合物などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００４９】
また、上記の離型剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは２種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００５０】
また、上記の外添剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコーンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナー１００質量部に対して０．１〜５質量部の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００５１】
さらに上記外添剤として、トナーと逆極性の荷電性を有する逆極性粒子を使用してもよい。好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。
【００５２】
例えば、トナーがキャリヤによって負に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で正に帯電されている正帯電性粒子である。また例えば、トナーがキャリヤによって正に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で負に帯電されている負帯電性粒子である。逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ耐久に伴い現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤のキャリヤへのスペント等によりキャリヤの荷電性が低下しても、逆極性粒子もトナーを正規極性に荷電し得るため、キャリヤの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリヤの劣化を抑制できる。
【００５３】
トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させる、あるいは含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。
【００５４】
上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、４級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール等を使用することができる。
【００５５】
一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させる、あるいは含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。上記の負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用することができる。
【００５６】
また、逆極性粒子の帯電性及び疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましく、また負帯電性を付与する場合には、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。
【００５７】
逆極性粒子の個数平均粒径は、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。トナー１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で添加させて用いるようにする。
【００５８】
＜キャリヤ＞
キャリヤとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリヤを使用することができ、バインダー型キャリヤやコート型キャリヤなどが使用できる。キャリヤ粒径としてはこれに限定されるものではないが、１５〜１００μｍが好ましい。
【００５９】
バインダー型キャリヤは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けたりすることもできる。バインダー型キャリヤの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御することができる。
【００６０】
バインダー型キャリヤに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００６１】
バインダー型キャリヤの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。その形状は粒状、球状、針状の何れであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリヤを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリヤ中に５０〜９０質量％の量で添加することが適当である。
【００６２】
バインダー型キャリヤの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、これらの樹脂を表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。
【００６３】
バインダー型キャリヤの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリヤと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリヤの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリヤ中に打ち込むようにして固定することにより行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリヤ中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリヤ表面から突き出すようにして固定される。
【００６４】
帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂及びこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用いることができ、帯電レベル及び極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電及び極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。
【００６５】
一方、コート型キャリヤは磁性体からなるキャリヤコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリヤであり、コート型キャリヤにおいてもバインダー型キャリヤ同様、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。コート型キャリヤの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子により制御することができ、バインダー型キャリヤと同様の材料を用いることができる。特にコート樹脂はバインダー型キャリヤのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００６６】
トナーとキャリヤの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されればよく、トナー混合比はトナーとキャリヤとの合計量に対して３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％が適している。
【００６７】
（現像装置２の構成と動作）
図１を参照して本実施形態に係る現像装置２の詳細な構成例と動作例を説明する。
【００６８】
＜装置構成＞
現像装置２において使用する現像剤２３は、既述したようにトナーとキャリヤからなり、現像剤槽１７に収容される。
【００６９】
現像剤槽１７は、ケーシング２０により形成されており、通常は内部に混合撹拌部材１８、１９を収納している。混合撹拌部材１８、１９は、現像剤２３を混合・撹拌し、現像剤担持体１３へ現像剤２３を供給する。ケーシング２０の混合撹拌部材１９に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のＡＴＤＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｎｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサ２１が配設されている。
【００７０】
現像装置２は通常、像担持体１へと消費される分のトナーを現像剤槽１７内に補給するための補給部１５を有している。補給部１５において、補給トナーを収納した図示しないホッパから送られた補給トナー２２が現像剤槽１７内へ補給される。
【００７１】
現像装置２はまた、現像剤担持体１３上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材１６を有している。
【００７２】
現像剤担持体１３は通常、固定配置された磁石ローラ（磁石体）８と、これを内包する回転自在なスリーブローラ９とから構成され、画像形成時にはトナー担持体７へとトナーを供給するためのトナー供給バイアス電圧が印加される。
【００７３】
トナー担持体７は現像剤担持体１３及び像担持体１にそれぞれ対向するように配され、像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアス電圧が印加される。
【００７４】
トナー担持体７は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてもよい。例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。その他アルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。
【００７５】
さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、４級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
【００７６】
＜装置の動作＞
図１に示す現像装置２の動作例について詳しく説明する。
【００７７】
現像剤槽１７内の現像剤２３は、混合撹拌部材１８、１９の回転により混合撹拌され、摩擦帯電すると同時に現像剤槽１７内で循環搬送され、現像剤担持体１３表面のスリーブローラ９へと供給される。
【００７８】
この現像剤２３は、現像剤担持体１３内部の磁石ローラ８の磁力によってスリーブローラ９の表面側に保持され、スリーブローラ９とともに回転移動して、現像剤担持体１３に対向して設けられた規制部材１６で通過量を規制される。
【００７９】
その後、現像剤２３は、現像剤担持体１３がトナー担持体７と対向する供給ニップ部へと搬送される。
【００８０】
図１では、供給ニップ部においてトナー担持体７と現像剤担持体１３はお互いに表面が逆方向に移動するような回転方向（カウンタ方向）に設定されているが、順方向に移動するような回転方向（ウィズ方向）に設定してもよい。
【００８１】
トナー担持体７と現像剤担持体１３の対向部の、トナー供給領域１１では、トナー担持体７に印加された現像バイアス電圧と現像剤担持体１３に印加されたトナー供給バイアス電圧の電位差に基づき形成された電界がトナーに与える力により、現像剤２３中のトナーがトナー担持体７側へ供給される。
【００８２】
通常、トナー担持体７には直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられ、現像剤担持体１３には直流電圧のみ、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられ、トナー供給領域１１には直流電界に交番電界が重畳された電界が形成される。
【００８３】
トナー供給領域１１でトナー担持体７上に現像剤担持体１３から供給されたトナー層は、トナー担持体７の回転に伴って現像領域１０へと搬送され、トナー担持体７に印加された現像バイアス電圧と像担持体１上の潜像電位とによって形成される電界により現像に使われる。
【００８４】
現像領域１０では、トナー担持体７と像担持体１の間に設けられた現像間隔中を電界によってトナーが移動することで現像が行われる。
【００８５】
現像バイアス電圧としては公知の種々のバイアスが適用可能であるが、通常は直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられる。その後、現像領域１０でトナーを一部消費したトナー層（現像残トナー）は、トナー担持体７の回転に伴ってトナー担持体７と均し部材１２との対向部に搬送される。
【００８６】
＜均し部材の構成と動作＞
均し部材１２はトナー担持体７と所定の間隙で設置された少なくともその一部が導電性のローラである。均し部材１２はバイアス電圧印加によってトナー担持体７との対向部に電界を形成する。
【００８７】
均し部材１２は上記電圧を印加可能でその表面にトナーを担持できるものである限りいかなる材料からなっていてもよく、例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。
【００８８】
その他アルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。
【００８９】
さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。
【００９０】
電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、４級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
【００９１】
均し部材１２の回転方向は特に限定されず、トナー担持体に対してウィズ方向でもカウンタ方向でもよい。
【００９２】
均し部材１２に印加するバイアスの電圧は、トナー担持体７のバイアス電圧と現像剤担持体１３に印加するバイアス電圧の間の任意の電圧に設定される。
【００９３】
トナー担持体７あるいは現像剤担持体１３に印加されるバイアス電圧は、直流電圧のみでなく直流電圧に各種の交流電圧を重畳した電圧も用いられるが、この場合は１周期の平均電位をそれぞれの電位として考えて、前述の関係を満たすように設定される。
【００９４】
なお、均し部材１２に印加する電圧についても直流電圧のみでなく直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を用いてもよい。交流電圧の波形はサイン波、矩形波、のこぎり波など各種の波形が利用可能である。矩形波ではＤｕｔｙ比が５０％の対称波形でもよいし、非対称の波形でもよい。その場合も同様に１周期の平均電位を均し部材１２のバイアス電位として、前述の大小関係を満たせばよい。
【００９５】
トナー担持体７と均し部材１２との対向部に搬送されてくるトナー層は一部を現像に使われた現像残トナー層であり、現像に使われた部分（以下「黒後」と呼ぶ）と現像に使われなかった部分（以下「白後」と呼ぶ）とでトナー層に高さの差が生じている。
【００９６】
均し部材１２は、「黒後」部分にはトナーを供給し、「白後」部分からはトナーを回収するかそのまま供給も回収も行わず通過させ、現像後に生じた「黒後」と「白後」のトナー量のコントラストを低減させる（トナー層を均す）ように作用する。この作用の詳細については後述する。
【００９７】
均し部材１２との対向部を通過したトナー層は、トナー担持体７の回転に伴ってトナー供給領域１１へと戻される。
【００９８】
一方、トナー供給領域１１を通過した現像剤２３は、スリーブの回転とともに現像剤槽１７に向けて搬送され、磁石ローラ８に現像剤回収領域１４に対応する位置に設けられた反発磁界によって現像剤担持体１３上から剥離され、現像剤槽１７内へと回収される。
【００９９】
補給部１５に設けられた不図示の補給制御部は、ＡＴＤＣセンサ２１の出力値から現像剤２３中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、不図示のトナー補給手段によってホッパ内に貯蔵された補給トナー２２がトナー補給部１５を介して現像剤槽１７内へ供給される。
【０１００】
（均し部材による現像履歴の抑制効果）
＜現像履歴（ゴースト）の発生メカニズム＞
まず現像履歴の発生メカニズムについて説明する。
【０１０１】
図３は、均し部材を設けていない現像装置におけるトナー担持体上のトナー量の推移を、横軸をトナー担持体回転回数とし、縦軸をトナー担持体の表面電位としてプロットしたものである。縦軸のトナー担持体の表面電位はトナー担持体の導電性基体をゼロとして、トナー層の上から測定した表面電位（トナー層表面電位）であり、概ね供給されたトナー量に比例する。
【０１０２】
図３から分かるとうり、トナー量は周回を重ねるごとに増加していき、最終的に現像剤担持体印加電圧Ｖｓと略同電位になったところ（図中Ｐ：非画像部繰り返し後）で供給が停止する。トナーの供給はトナー担持体表面と現像剤担持体の間の電位差があることで行われるため、供給トナー量の増加によってトナー層表面電位が現像剤担持体の電位Ｖｓを超えることはない。
【０１０３】
図４には、トナー担持体表面Ｓ上の現像残トナー層Ｔに生じたトナー量の差が１回のトナー供給では埋めきれないことを模式図で示す。
【０１０４】
オフィスのドキュメント出力用途に代表される電子写真で一般的に印刷される画像では画像部比率は低く、大半が非画像部であるため、現像残トナー層はほとんどの部分（トナー層Ｔｗ）で非画像部繰り返し後のトナー層表面電位となっており、トナー量は飽和状態にある。その中に画像部でトナーを現像に使われた部分（トナー層Ｔｋ）が一部生じると、現像残トナーはそこだけ画像部直後（黒後）のトナー量に減少してしまう（図４（ａ）参照）。
【０１０５】
この黒後のトナー層は１周のみ供給するだけでは非画像部繰り返し後（連続白後）と同等のトナー量を供給することができないため、次の供給後のトナー層において白後（トナー層Ｔｗ）と黒後（トナー層Ｔｋ）のトナー量にコントラストＣｔができてしまう（図４（ｂ）参照）。
【０１０６】
このときのトナー量のコントラストを以下「最大コントラスト」と呼ぶ。このトナー層が現像に供されることによって白後と黒後の現像特性に違いが生じ、現像履歴（ゴースト）となって画像上に現れることになる。
【０１０７】
以下では本実施の形態における均し部材の作用について、さらに詳細に説明する。なお、トナーの極性についてはマイナスとして記述するが、バイアスの方向などを反転させることでプラストナーについてもまったく同様に考えることができ、本発明の範囲をマイナストナーに限定するものではない。
【０１０８】
図４上段で示したように、現像部通過後のトナー担持体上トナー層には白後と黒後でトナー層の高さに差が生じている。
【０１０９】
すなわち、図３を用いて説明したように、白後のトナー層はその表面電位が現像剤担持体印加電圧と電位が等しくなる分のトナー量となっており、一方黒後のトナー層はトナーが現像に使われた結果トナーがないか非常に少ない状態となっている。
【０１１０】
このときの最大コントラストは、ほぼ連続白後のトナー量となり、非常に大きい。均し部材は、このコントラストを小さくして次の供給後のトナー層におけるコントラストの低減に繋げ、ゴーストの抑制を実現する。
【０１１１】
＜均し部材によるコントラスト低減効果＞
均し部材によるコントラスト低減効果について図５、図６を用いて説明する。
【０１１２】
図５は均し部材を設置しない場合における、また図６は均し部材を設置した場合における、均し部材近傍での白後、黒後それぞれでの、トナー担持体、現像剤担持体、均し部材の電位関係を、トナー層電位を含めて模式的に表した図である。
【０１１３】
水平方向の破線はトナー担持体、現像剤担持体にそれぞれバイアス電源から印加する電圧（Ｖｂ及びＶｓ）を示し、水平方向の実線は均し部材にバイアス電源から印加する電圧（Ｖｄ）を示してある。
【０１１４】
ここではトナー極性をマイナスとして説明しているため、印加するバイアス電圧の相対位置は次のようになる。トナー担持体と現像剤担持体の電位の大小関係については、トナー供給の要請からトナー担持体Ｖｂ＞現像剤担持体Ｖｓとなっている。また、均し部材Ｖｄはその間に位置するような相対関係となっている。
【０１１５】
白抜き矢印はトナー層がトナー担持体上あるいは均し部材上にそれぞれ形成する電位（Ｖｔｂ及びＶｔｓ）を表す。
【０１１６】
白後のトナー担持体上ではトナー層が、その表面電位が現像剤担持体印加電圧Ｖｓと等しくなるように形成されている。
【０１１７】
均し部材は初期的にはその表面にトナーを持たないが、均し部材に印加するバイアス電圧Ｖｄは連続白後のトナー担持体表面電位＝現像剤担持体電位Ｖｓよりもプラス側に設定されているため、その表面にトナーを持たない状態では連続白後のトナー層からのトナー回収を行う。その後短時間の内に、破線の白矢印Ｖｔｄで示すようにその表面にトナー層が、その表面電位が現像剤担持体印加電圧と等しくなるように保持され、通常はその状態で画像形成が行われる。
【０１１８】
さて、この状態で現像残トナー層が均し部材を通過する際、白後部についてはトナー担持体と均し部材の表面電位が等しくなっているため、両者の間でトナーのやり取りは行われない。一方黒後では均し部材の表面電位Ｖｔｄ＜トナー担持体の表面電位Ｖｂとなっており、その関係に従って均し部材からトナー担持体へのトナー移動が発生する。
【０１１９】
その結果、均し部材通過後では黒後にも一定のトナー層高さが形成され、均し部材がない図５の場合と比べると、均し部材を設置した図６では連続白後とのトナー層高さの差である最大コントラストＣｔが低減されていることが分かる。
【０１２０】
なお、ここでは連続白後と黒後に着目して説明したが、それら以外の場合、例えば白後だが図３で連続白後の飽和状態には至っていない状態も存在する。そのような場合でもトナー担持体と均し部材の表面電位の相対関係に従ってトナーが移動するという上記の考え方に基づいてコントラストの低減が行われる。
【０１２１】
現像履歴（ゴースト）は最大コントラストのときがもっとも目立つことからこれを低減させることが重要であり、その点に着目してここでは説明した。
【０１２２】
＜均し部材への印加電圧設定＞
続いて、均し部材に印加する電圧の設定について、図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、均し部材に印加する電圧を現像剤担持体印加電圧〜トナー担持体印加電圧の間で変えたときの最大コントラストについて示した模式図である。
【０１２３】
まず、均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体Ｖｓ寄りに設定した図７（ａ）の場合、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｂ−Ｖｔｂ（＝Ｖｓ）の差が小さいため、均し部材上に保持されるトナー層Ｖｔｄの量が小さい。そのため黒後のトナー担持体上に供給できるトナー量は、それによって制限される。
【０１２４】
次に均し部材の電位Ｖｄをトナー担持体Ｖｂ寄りに設定した図７（ｂ）の場合、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｂ−Ｖｔｂ（＝Ｖｓ）の差は大きいので、均し部材上に保持されるトナー層Ｖｔｄの量は先ほどの場合と比較して大きくなる。しかしながら、均し部材印加電圧Ｖｄとトナー担持体印加電圧Ｖｂの電位差が小さいため、黒後のトナー担持体上に供給できるトナー量は、それによって制限される。
【０１２５】
最後に均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体印加電圧Ｖｓとトナー担持体印加電圧Ｖｂのほぼ中央に設定した図７（ｃ）の場合、先の２つと比較して、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｂ−Ｖｔｂ（＝Ｖｓ）の差と、均し部材印加電圧Ｖｄとトナー担持体印加電圧Ｖｂの電位差とのバランスがよく、均し部材からトナー担持体へのトナー移動を阻害する２つの要因をともに抑えられるため、最大コントラストＣｔを小さくできる。
【０１２６】
従って、均し部材に印加する電圧Ｖｄは、あまり現像剤担持体Ｖｓやトナー担持体Ｖｂ寄りにすることなく、それらの中央付近に設定する方が均し部材の効果を十分に発揮できる。
【０１２７】
（第２の実施形態）
（第１の実施形態と異なる構成と動作について）
本発明の第２の実施形態について図８を用いて説明する。図８に本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の主要部の構成例を示す。
【０１２８】
図８に示す第２の実施形態において、図１に示した第１の実施形態の場合と同様の機能を有する部材には図１と同じ番号を付し、詳細説明は省略する。
【０１２９】
なお、以下の説明においてはトナーの極性をマイナスとして記述するが、バイアスの方向などを反転させることでプラストナーについてもまったく同様に考えることができ、本発明の範囲をマイナストナーに限定するものではない。
【０１３０】
図８に示した画像形成装置において用いる現像装置２には、現像後のトナー担持体７に対向させてトナー層検知手段２７を設置してある。
【０１３１】
トナー層検知手段２７は、例えば表面電位計や光学式の濃度検出装置などであり、トナー担持体７上のトナー層のトナー量を検出する目的で設置しているものである。
【０１３２】
図９には、トナー層のトナー量を検知して均し部材印加電圧に反映するための回路（電圧制御手段）を示す。
【０１３３】
トナー層検知手段２７及び均し部材バイアス電源２６は、図９に示すようにそれぞれ均し部材バイアス制御回路３１及びトナー層検知手段制御回路３２に接続されており、均し部材バイアス制御回路３１及びトナー層検知手段制御回路３２はその先で、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどからなる演算部３５に接続されている。
【０１３４】
本実施形態では、この回路（電圧制御手段）によって、トナー層検知手段２７からの検知結果に基づき均し部材１２に印加するバイアス電圧を制御できるよう構成されている。
【０１３５】
このような構成は、例えば環境変動や現像剤の劣化などの要因によって現像残トナー状態が時間的に変化する場合に特に有効な方法である。例えば、通常であればトナー担持体上にほとんど残らない黒後トナー量が、上記要因によって適正な均し部材電位に影響を与えるほどに残留する場合が一例として考えられる。
【０１３６】
この場合の制御について、図１０（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を用いて説明する。
【０１３７】
＜均し部材の印加電圧設定制御＞
図１０（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、現像部通過後に黒後トナーが残留している場合について、均し部材に印加する電圧Ｖｄを現像剤担持体印加電圧Ｖｓ〜トナー担持体印加電圧Ｖｂの間で変えたときの最大コントラストＣｔについて示した模式図である。
【０１３８】
これらの図では、図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）と比較して、黒後のトナー担持体表面にトナー層が存在しているため、黒後のトナー層表面電位Ｖｔｋがトナー担持体印加電圧Ｖｂよりマイナス側に発生している。このような場合に均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体印加電圧Ｖｓから黒後のトナー層表面電位Ｖｔｋまでで変えた場合について説明する。
【０１３９】
まず、均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体Ｖｓ寄りに設定した図１０（ａ）の場合、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｔｗ（＝Ｖｓ）の差が小さいため、均し部材上に保持されるトナー層の量Ｖｔｄが小さい。そのため黒後のトナー担持体上に供給できるトナー量は、それによって制限される。
【０１４０】
次に均し部材の電位Ｖｄをトナー担持体Ｖｂ寄りに設定した図１０（ｂ）の場合、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｔｗ（＝Ｖｓ）の差は大きいので、均し部材上に保持されるトナー層の量Ｖｔｄは先ほどの場合と比較して大きくなる。しかしながら、均し部材印加電圧Ｖｄと黒後トナー担持体表面電位Ｖｔｋとの電位差が小さいため、黒後のトナー担持体上に供給できるトナー量は、それによって制限される。
【０１４１】
最後に均し部材の電位Ｖｄを現像剤担持体印加電圧Ｖｓと黒後トナー担持体表面電位Ｖｔｋのほぼ中央に設定した図１０（ｃ）の場合、先の２つと比較して、均し部材印加電圧Ｖｄと白後のトナー層表面電位Ｖｔｗ（＝Ｖｓ）の差と、均し部材印加電圧Ｖｄと黒後トナー担持体表面電位Ｖｔｋの電位差とのバランスがよく、均し部材からトナー担持体へのトナー移動を阻害する要因を抑えられるため、最大コントラストＣｔを小さくできる。
【０１４２】
従って、均し部材に印加する電圧Ｖｄは、あまり現像剤担持体Ｖｓや黒後トナー担持体表面電位Ｖｔｋ寄りにすることなく、中央付近に設定する方が均し部材の効果を十分に発揮できる。
【０１４３】
＜トナー層のトナー量検知による均し部材バイアス電圧の設定フロー＞
環境変動や現像剤の劣化などの要因によって黒後の現像残トナー量が変動した場合、均し部材に印加する電圧の適正値が変わる。
【０１４４】
本実施形態ではトナー層検知手段によって黒後、白後のトナー層のトナー量を検知することができるため、その検知結果に応じて均し部材に印加する電圧の適正値を計算し、それを均し部材印加バイアスにフィードバックすることができる。
【０１４５】
以下、その均し部材バイアス電圧の制御方法について、図１１を用いて説明する。図１１は、トナー層のトナー量を検知して均し部材バイアス電圧の設定に反映する手順を示すフローチャートである。
【０１４６】
電源がオンされてスタートすると、均し部材に印加する電圧の設定は、一旦予め設定された初期設定値に設定される（Ｓ１）。
【０１４７】
次にＳ２において十分な長さの連続非画像部（連続白部）とその後に形成される画像部（黒部）を含むテストパターンを像担持体上に印刷する。
【０１４８】
そしてＳ３において、テストパターン中の連続白部現像後の現像残トナー層と黒部現像後の現像残トナー層をトナー層検知手段によってそれぞれ検出する。検出結果はＲＡＭに一旦保存される。
【０１４９】
Ｓ４においては、Ｓ３で検出された検知結果に基づいて、均し部材に印加する電圧の適正値Ｖ１を計算する。
【０１５０】
Ｓ５では、テストパターン印刷時に印加された均し部材バイアス電圧とＳ４で算出した均し部材バイアス電圧Ｖ１とを比較し、もし両者が同じならそのままＳ７に進む。
【０１５１】
両者が異なるときは、Ｓ６で均し部材に印加する電圧の設定を、Ｓ４で算出したバイアス電圧の適正値Ｖ１に再設定した上で、Ｓ７に進む。
【０１５２】
Ｓ７では、ユーザからの指令に基づき、予め設定した枚数、時間などのスパンで印刷動作を行う。
【０１５３】
一定スパンごとに、Ｓ８にて、これも予め設定した均し部材バイアス調整タイミングに達していないかをチェックし、達していない場合は引き続きＳ７へ戻ってプリント動作を継続する。
【０１５４】
均し部材バイアス調整タイミングに達している場合には、再度均し部材バイアス電圧の設定調整を行うためＳ２に戻る。
【０１５５】
（第３の実施形態）
（第１及び第２の実施形態と異なる構成と動作について）
本発明の第３の実施形態について説明する。
【０１５６】
本実施形態で用いる現像装置の構成は、図１（第１の実施形態）あるいは図８（第２の実施形態）に用いた構成と同じである。図１あるいは図８と同様の機能を有する部材には図１、図８と同じ番号を付し、詳細説明は省略する。
【０１５７】
なお、以下の説明においてはトナーの極性をマイナスとして記述するが、バイアスの方向などを反転させることでプラストナーについてもまったく同様に考えることができ、本発明の範囲をマイナストナーに限定するものではない。
【０１５８】
オフィスのドキュメント出力用途のように電子写真で一般的に印刷される画像では画像部比率（印字比率）が低いため、ここまでは画像部比率の低い画像を念頭においた構成について説明してきた。しかし、グラフィック用途などに本発明を用いる場合には、画像比率（印字比率）が高い画像を比較的多く出力する用途も考えられる。そのような場合には、以下のように画像部比率に応じて均し部材に印加する電圧を制御する実施形態が有効である。
【０１５９】
＜均し部材の印加電圧設定制御＞
このことを、図１２を用いて説明する。図１２は、画像部比率に応じて均し部材に印加する電圧の適切な設定が異なることを示す模式図である。
【０１６０】
画像部比率が高い画像においては、現像残トナー層においてトナー量が少ない黒後部の比率が増すため、白後トナー層から均し部材に回収されるトナー量が減少し、均し部材上に常に非画像部繰り返し後のトナー担持体表面電位となるようなトナー量を維持することができなくなる。そのため、回収したトナーを効率よく黒後のトナー担持体に供給することが重要になる。
【０１６１】
図１２（ａ）のように、均し部材に印加する電圧Ｖｄを不適切に設定すると、均し部材上のトナーＶｔｄを黒後すべての領域に供給することができず、均し部材からのトナーの供給を受けられなかった部分と白後部分で、均し部材をつけたにもかかわらず結局最大コントラストＣｔが大きくなってしまう。
【０１６２】
そのため、図１２（ｂ）に示すように、白後で均し部材上に回収したトナーＶｔｄが黒後全域にいきわたるよう、均し部材に印加する電圧Ｖｄをややトナー担持体印加電圧Ｖｂ寄りに設定しなければならない。
【０１６３】
一方、画像部比率が低い画像と判断した場合には、第１や第２の実施形態で示した方法に基づいて均し部材の電圧を制御すればよい。
【０１６４】
＜画像部比率に応じた均し部材バイアス電圧の設定フロー＞
以下、その均し部材バイアス電圧Ｖｄの制御方法について図１３、１４を用いて説明する。
【０１６５】
図１３には、画像部比率に応じて均し部材印加電圧を制御するための回路（電圧制御手段）を示す。図９と異なるのは、画像データ入力部からの信号を受けて画像部比率（印字比率）を計算する画像部比率計算手段３３が設けられていることである。
【０１６６】
図１４は、画像部比率に応じて均し部材バイアス電圧Ｖｄを設定する手順を示すフローチャートである。
【０１６７】
電源がオンされてスタート後、Ｓ１１において画像データが入力されると、Ｓ１２において画像部比率計算手段によって該画像データの画像部比率が計算される。
【０１６８】
次にＳ１３において、Ｓ１２において算出された画像部比率に基づいて、均し部材に印加する電圧Ｖｄの適正値Ｖ１が演算部にて計算される。
【０１６９】
Ｓ１４では、直前の印刷時に印加された均し部材バイアス電圧とＳ１３で算出した均し部材バイアス電圧Ｖ１とを比較し、もし両者が同じならそのままＳ１６に進む。
【０１７０】
両者が異なるときは、Ｓ１５で均し部材に印加する電圧の設定を、Ｓ１３で算出したバイアス電圧の適正値Ｖ１に再設定した上で、Ｓ１６に進んで実際のプリント動作を行う。
【０１７１】
一定期間のプリント動作（例えばページごとなど）が終了したら次の画像データの入力に戻る。
【０１７２】
以上は、例えばページごとなどの一定期間の画像部比率に基づき均し部材電圧を制御する方法について記述したが、この期間をさらに短くすることで、より期間ごとに正確に適切な均し部材電圧を設定することができるようになり本発明の効果が高まる。
【０１７３】
この考え方をさらに進めて、均し部材の電圧を連続的に制御する構成も本発明の一実施形態として可能である。また本第３の実施形態に、トナー層検知手段を持たせてその検知結果に応じて制御する第２の実施形態の方式を組み合わせて構成することも可能である。
【０１７４】
上述してきたように、本発明の実施形態に係る現像装置及び画像形成装置によれば、ハイブリッド現像方式において、トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材を有し、トナー担持体に印加される電圧と、現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧を均し部材に印加する。
【０１７５】
これにより、現像残トナーのコントラストを低減し、現像履歴（ゴースト）の発生を抑制しつつ、必要以上に現像剤の劣化を生じさせず、長期に渡って高画質な画像形成を可能にすることができる。
【０１７６】
なお、上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７７】
１ 像担持体
２ 現像装置
３ 帯電部材
４ 転写ローラ
５ クリーニングブレード
６ 露光装置
７ トナー担持体
１２ 均し部材
１３ 現像剤担持体
２３ 現像剤
２４ 現像剤担持体バイアス電源
２５ トナー担持体バイアス電源
２６ 均し部材バイアス電源
２７ トナー層検知手段
３１ 均し部材バイアス制御回路
３２ トナー層検知手段制御回路
３３ 画像部比率計算手段
３５ 演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナーを担持搬送し、対向する像担持体上に形成された静電潜像を前記トナーで現像するトナー担持体と、
前記トナーを現像に供するために、前記トナー担持体に電圧を印加するトナー担持体バイアス電源と、
表面にトナーとキャリヤからなる現像剤を担持搬送し、対向する前記トナー担持体に前記現像剤中のトナーを供給する現像剤担持体と、
前記トナーを供給するために、前記現像剤担持体に電圧を印加する現像剤担持体バイアス電源と、を有する現像装置において、
前記トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材と、
前記均し部材に電圧を印加する均し部材バイアス電源と、を有し、
前記均し部材は、
前記トナー担持体と前記像担持体の対向部より前記トナー担持体の回転方向下流側で、
かつ前記トナー担持体と前記現像剤担持体の対向部より前記トナー担持体の回転方向上流側に、
前記トナー担持体に対向して配設され、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧は、
前記トナー担持体バイアス電源により前記トナー担持体に印加される電圧と、
前記現像剤担持体バイアス電源により前記現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧である
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧は、
前記トナー担持体バイアス電源により前記トナー担持体に印加される電圧と、
前記現像剤担持体バイアス電源により前記現像剤担持体に印加される電圧との中間の電圧である
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー担持体上のトナー層のトナー量を検知するトナー層検知手段と、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、前記トナー層検知手段の検知結果に基づいて制御する電圧制御手段と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、出力する画像データの印字比率に基づいて制御する電圧制御手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記現像装置は請求項１または２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。
【請求項６】
請求項１に記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記トナー担持体上のトナー層のトナー量を検知するトナー層検知手段と、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、前記トナー層検知手段の検知結果に基づいて制御する電圧制御手段と、を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１に記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、出力する画像データの印字比率に基づいて制御する電圧制御手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
表面にトナーを担持搬送し、対向する像担持体上に形成された静電潜像を前記トナーで現像するトナー担持体と、
前記トナーを現像に供するために、前記トナー担持体に電圧を印加するトナー担持体バイアス電源と、
表面にトナーとキャリヤからなる現像剤を担持搬送し、対向する前記トナー担持体に前記現像剤中のトナーを供給する現像剤担持体と、
前記トナーを供給するために、前記現像剤担持体に電圧を印加する現像剤担持体バイアス電源と、を有する現像装置において、
前記トナー担持体の表面の現像残トナーを均すための均し部材と、
前記均し部材に電圧を印加する均し部材バイアス電源と、を有し、
前記均し部材は、
前記トナー担持体と前記像担持体の対向部より前記トナー担持体の回転方向下流側で、
かつ前記トナー担持体と前記現像剤担持体の対向部より前記トナー担持体の回転方向上流側に、
前記トナー担持体に対向して配設され、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧は、
前記トナー担持体バイアス電源により前記トナー担持体に印加される電圧と、
前記現像剤担持体バイアス電源により前記現像剤担持体に印加される電圧との間に位置する電圧である
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧は、
前記トナー担持体バイアス電源により前記トナー担持体に印加される電圧と、
前記現像剤担持体バイアス電源により前記現像剤担持体に印加される電圧との中間の電圧である
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー担持体上のトナー層のトナー量を検知するトナー層検知手段と、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、前記トナー層検知手段の検知結果に基づいて制御する電圧制御手段と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、出力する画像データの印字比率に基づいて制御する電圧制御手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記現像装置は請求項１または２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。
【請求項６】
請求項１に記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記トナー担持体上のトナー層のトナー量を検知するトナー層検知手段と、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、前記トナー層検知手段の検知結果に基づいて制御する電圧制御手段と、を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１に記載の現像装置を備えた画像形成装置であって、
前記均し部材バイアス電源により前記均し部材に印加される電圧を、出力する画像データの印字比率に基づいて制御する電圧制御手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−７００３８（Ｐ２０１１−７００３８Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２１７０７（Ｐ２００９−２２１７０７）
【出願日】平成２１年９月２６日（２００９．９．２６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２６日（２００９．９．２６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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