CN101551617B - 显影装置以及具有该显影装置的图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供显影装置以及具有该显影装置的图像形成装置。在显影辊(22)上施加第一偏置(Vslv)，并在磁辊(23)上施加第二偏置(Vmag)来进行显影，在显影结束后，不改变第一偏置(Vslv)的设定，并使第二偏置(Vmag)的交流分量(Vpp2)中与调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值(Vpp2(max))从显影时的值减小以回收显影辊(22)上的显影残留调色剂，由此防止不显影时在感光鼓(1a～1d)上产生的横纹。

Description

显影装置以及具有该显影装置的图像形成装置

技术领域

本发明涉及显影装置以及具有该显影装置的复印机、传真机、打印机等图像形成装置，所述显影装置使用由磁性载体和调色剂组成的双成分显影剂，并可使显影辊仅保持带电的调色剂以非接触方式对载像体上的静电潜像进行显影。

背景技术

以往，作为在利用电照相处理的图像形成装置中使用干式调色剂的显影方式，已知有不使用载体的单成分显影方式以及双成分显影方式，所述双成分显影方式使用利用磁性载体使非磁性调色剂带电的双成分显影剂，并通过由形成在显影辊上的调色剂以及载体构成的磁刷来使静电潜像承载体(感光体)上的静电潜像显影。

单成分显影方式不会由于磁刷而使静电潜像承载体上的静电潜像紊乱，适于提高图像质量。但另一方面，由于用弹性限制刮板来限制显影辊上的调色剂的层厚并使调色剂带电，因此调色剂会附着到限制刮板上，无法均匀地形成调色剂层，从而会导致图像缺陷。并且，难以稳定地维持调色剂的带电。

另外，已开发出了在感光体上依次形成多个颜色图像的单鼓叠色方式，该方式可通过在感光体上正确地重合调色剂来形成色位移少的彩色图像，从而能够对应于彩色图像的图像质量的提高。另外，近年来还开发出了串列方式，该串列方式使用与调色剂的颜色相对应的多个感光体，使与转印部件的运送同步地在该感光体上形成彩色图像，并在转印部件上进行颜色重合。

串列方式虽然高速性能优异，但另一面由于需要排列配置各种颜色的电照相处理部件，因此有可能导致装置尺寸变大。为了避免所述尺寸变大，提出了一种串列式图像形成装置，该串列式图像形成装置配置有通过缩小感光体之间的间隙而减小了尺寸的图像形成单元。在如此进行颜色重合的彩色印刷中由于要求彩色调色剂具有透过性，因此该彩色调色剂必须是非磁性调色剂。

因此，在全彩色图像形成装置中，采用利用载体使调色剂带电并运送该调色剂的双成分显影方式的时候较多。但是，双成分显影方式虽然能够长期维持稳定的带电量并适于延长调色剂的使用寿命，但另一方面有时上述的磁刷会影响图像质量。

作为解决上述问题的手段之一，提出了如下的显影方式，即：使用磁辊使显影剂转移到相对于感光体以非接触方式设置的显影辊上，使调色剂转移到该显影辊上并用非磁性调色剂形成薄层，然后通过交流电场使调色剂飞到感光体上的潜像处以形成调色剂图像。

根据该技术，由于在调色剂带电区域考虑延长调色剂的使用寿命而采用了上述的双成分显影方式，之后在显影区域以提高图像质量为目标而采用了使调色剂以非接触的方式飞到感光体上的单成分显影方式，因此能够有效地利用单成分显影方式和双成分显影方式各自的优点。

但是，在上述的显影方式中，有时会产生图像密度缺陷或图像不均匀这样的显影缺陷。因此，着眼于显影装置内的调色剂的粒度分布，提出了防止显影性下降并防止图像质量下降的方法。

例如，在专利文献1中公开了一种显影装置内的调色剂粒度调节方法，其中包括：第一工序，在向磁辊和显影辊之间施加偏置的情况下使非磁性调色剂从磁辊转移到显影辊，并在显影辊上形成调色剂层；第二工序，在施加与第一工序相反方向的偏置的情况下，从显影辊上的调色剂层将容易转移的大粒径的调色剂送回到磁辊上；以及第三工序，在向显影辊和静电潜像保持体之间施加偏置的情况下，使残留在显影辊上的小粒径的调色剂转移到静电潜像保持体上。

由此，能够从显影辊上的调色剂层去除大粒径的调色剂，以在显影辊表面上形成仅由较小粒径的调色剂构成的调色剂层，并能够使残留在该显影辊上的小粒径的调色剂转移到静电潜像保持体(感光体)后去除该小粒径的调色剂。由此，能够大致均等地维持显影像装置内的调色剂的粒度分布，并能够维持初始的显影性以防止图像质量下降。

专利文献1：日本专利文献特开平6-295123号公报。

发明内容

但是，在专利文献1的方法中，在第一至第三工序之间每次都要切换偏置，很麻烦。另外，在显影结束后，如果在不显影时改变向磁辊或显影辊施加显影偏置，显影辊和感光体之间的电位差有时就会发生变动。如果由于上述电位差的变动而残留在显影辊上的调色剂飞到感光体上，有时会在感光体上显影形成横纹，该横纹被转印到记录介质上，从而在图像上产生横纹的图像缺陷。

鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种可防止在不显影时调色剂从显影辊飞到感光体上进而防止图像质量下降的显影装置以及具有该显影装置的图像形成装置。

为了实现上述目的，本发明是一种显影装置，其包括：调色剂承载体，与载像体相对配置，并显影所述载像体表面的静电潜像；调色剂供应部件，使用磁刷在所述调色剂承载体上形成调色剂层；第一偏置施加装置，向所述调色剂承载体施加包括直流分量及交流分量的第一偏置；以及第二偏置施加装置，向所述调色剂供应部件施加包括直流分量及交流分量并可与所述第一偏置独立设定的第二偏置，其中，所述显影装置使用至少包含载体和调色剂的双成分显影剂，并通过所述第一及第二偏置施加装置向所述调色剂承载体和所述调色剂供应部件施加作为显影偏置的所述第一及第二偏置，由此从所述调色剂承载体对所述载像体表面的静电潜像进行显影，并且在不显影时，所述第一偏置施加装置不使所述第一偏置从显影时的值可改，所述第二偏置施加装置使与所述第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值从显影时的值减小，由此将所述调色剂承载体的显影残留调色剂回收至所述调色剂供给部件。

根据该结构，在使用双成分显影剂并向调色剂承载体和调色剂供应部件施加可分别独立设定的显影偏置来从调色剂承载体对载像体表面的静电潜像进行显影的显影装置中，在显影时和不显影时不改变第一偏置，并使第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值从显影时的值减小，由此将调色剂承载体上的显影残留调色剂回收至调色剂供应部件。

由此，在显影结束后，当回收调色剂承载体上的残留调色剂时，不会由于从显影时向不显影时进行切换而第一偏置发生变动，因此调色剂承载体和载像体之间的电位差不发生变动，从而在进行所述切换时，能够防止调色剂从调色剂承载体飞到载像体上。因此，能够防止不显影时在载像体上产生横纹，进而能够防止图像质量下降。

另外，本发明在如上构成的显影装置中具有以下特征：所述第二偏置施加装置与所述第一偏置施加装置电连接在共同的地上，并将第二偏置重叠在所述第一偏置上施加给所述调色剂供应部件。

根据该结构，通过将第二偏置施加装置与第一偏置施加装置电连接在共同的地上，并将第二偏置重叠在第一偏置上施加给调色剂供应部，能够互不影响地独立设定第一偏置和第二偏置。由此第一及第二偏置的设定变得容易。

另外，本发明在上述结构的显影装置中具有以下特征：当将所述调色剂承载体上的显影时的调色剂量设为第一调色剂量、将不显影时的显影残留调色剂被回收之后的调色剂量设为第二调色剂量时，将所述第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相反的极性侧的峰值电压值维持在不超过所述调色剂供应部件和所述调色剂承载体之间的泄漏电压的范围内，并调节与所述调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值，以使第二调色剂量对所述第一调色剂量的比率在规定值以下。

根据该结构，通过将第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相反的极性侧的峰值电压值维持在不超过调色剂供应部和调色剂承载体之间的泄漏电压的范围内，并调节与调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值以使第二调色剂量对第一调色剂量的比率在规定值以下，能够在调色剂承载体上稳定地形成调色剂层，并能够从调色剂承载体充分回收调色剂来防止耐印稳定性下降。

将所述第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相反的极性侧的峰值电压值维持在不超过所述调色剂供应部件和所述调色剂承载体之间的泄漏电压的最大值。

根据该结构，通过将第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相反的极性侧的峰值电压值维持在不超过所述调色剂供应部件和所述调色剂承载体之间的泄漏电压的最大值，能够容易地使调色剂从调色剂承载体返回到调色剂供应部件上。

另外，本发明是具有如上构成的显影装置的图像形成装置。

根据该结构，通过形成为具有如上构成的显影装置的图像形成装置，能够进行防止产生横纹等图像缺陷的图像形成。

附图说明

图1是示出图像形成装置的整体结构的概要图，本发明实施方式的显影装置被安装在该图像形成装置上；

图2是示出本实施方式的显影装置的结构的侧面截面图；

图3是示出本实施方式的显影装置中的第一及第二电源的连接状态的示意图；

图4A是示出施加在用于本实施方式的显影辊及磁辊上的第一及第二偏置的各个波形的示意图；

图4B是示出向用于本实施方式的显影辊及磁辊施加的第一及第二偏置的合成波形的示意图；

图5是示出将施加了第一偏置时的显影辊和施加了第二偏置时的磁辊的合成波形的示意图；

图6是示出将显影辊及磁辊电连接在不同的地上的状态的示意图；

图7A是示出向电连接至不同的地时的显影辊及磁辊施加的第一及第二偏置的波形的示意图；

图7B是示出向电连接至不同的地时的显影辊及磁辊施加的第一及第二偏置的合成波形的示意图。

具体实施方式

下面，参考附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出图像形成装置的概要截面图，本实施方式的显影装置被安装在该图像形成装置上，这里示出了串列方式的彩色图像形成装置。在彩色图像形成装置100的主体内，四个图像形成部Pa、Pb、Pc以及Pd从运送方向的上游侧(图1中的右侧)依次配置。这些图像形成部Pa～Pd与不同的四种颜色(青色、品红色、黄色以及黑色)的图像相对应地设置，并分别通过带电、曝光、显影、以及转印等各个工序依次形成青色、品红色、黄色及黑色的图像。

该图像形成部Pa～Pb配置有承载各种颜色的可视图像(调色剂图像)的感光鼓1a、1b、1c以及1d，并被如下构成：形成在这些感光鼓1a～1d上的调色剂图像通过驱动装置(图中没有示出)在图1中顺时针旋转，并依次转印到邻接各个图像形成部而移动的中间转印带8上，之后在二次转印辊9上初次转印到转印纸P上，进而在定影部7中定影在转印纸P上，然后从装置主体排出。另外，一面使感光鼓1a～1d在图1中逆时针旋转，一面执行针对各个感光鼓1a～1d的图像形成处理。

要转印调色剂图像的转印纸P被容纳在装置下部的纸盒16内，并经由供纸辊12a和校准辊对12b被运送至二次转印辊9。中间转印带8可采用使用电介质树脂制的片材并将其两端部彼此重叠接合而做成环形的带或者没有接头(无接缝)的带。另外，在二次转印辊9的下游侧配置有刀片形的带清洁器19，用于去除残留在中间转印带8表面上的调色剂。

接着，对图像形成装置Pa～Pd进行说明。在旋转自如地配置的感光鼓1a～1d的周围和下方设置有：使感光鼓1a～1d带电的带电器2a、2b、2c及2d；在各个感光鼓1a～1d上对图像信息进行曝光的曝光单元4；在感光鼓1a～1d上形成调色剂图像的显影装置3a、3b、3c及3d；以及去除残留在感光鼓1a～1d上的显影剂(调色剂)的清洁部5a、5b、5c及5d。

当由用户输入了图像形成开始时，首先，通过带电器2a～2d使感光鼓1a～1d的表面均匀带电，接着通过曝光单元4照射光，从而在各个感光鼓1a～1d上形成与图像信号相应的静电潜像。在显影装置3a～3d中分别通过补给装置(图中没有示出)填充有规定量的青色、品红色、黄色以及黑色各种颜色的调色剂。该调色剂通过显影装置3a～3d被供应到感光鼓1a～1d上并静电附着，由此形成与通过曝光单元4的曝光而形成的静电潜像相对应的调色剂图像。

并且，在向中间转印带8以规定的转印电压施加电场后，感光鼓1a～1d上的青色、品红色、黄色以及黑色的调色剂图像通过中间转印辊(初次转印辊)6a～6d而被转印到中间转印带8上。这四种颜色的图像为了形成规定的全彩色图像而以预先确定的规定的位置关系形成。之后，为接着进行的新静电潜像的形成作准备，通过清洁部5a～5d去除残留在感光鼓1a～1d的表面上的调色剂。对于感光鼓1a～1d，将在后面进行说明。

中间转印带8卷挂在上游侧的运送辊10和下游侧的驱动辊11上，当中间转印带8随着基于驱动马达(图中没有示出)的驱动辊的旋转而开始了顺时针旋转时，转印纸P从校准辊对12b在规定的定时被运送到与中间转印带8邻接设置的二次转印辊9上，并被转印全彩色图像。转印了调色剂图像的转印纸P被运送至定影部7。

运送至定影部7的转印纸P通过定影辊对13被加热和加压，从而调色剂图像被定影在转印纸P的表面上，由此形成规定的全彩色图像。形成了全彩色图像的转印纸P通过向多个方向分岔的分岔部14被分到运送方向上。当仅在转印纸P的单面形成图像时，直接通过排纸辊15被排出到排纸盘17中。

另一方面，在转印纸P的双面上形成图像时，通过了定影部7的转印纸P在分歧部14被分到纸张运送路径18上，并以翻转图像面的状态重新被运送至二次转印辊9。并且，形成在中间转印带8上的下一个图像通过二次转印辊9被转印到转印纸P的没有形成图像的面上，被运送到定影部7中定影调色剂图像，然后被排出到排纸盘17中。

感光鼓1a～1d可使用α-Si感光体、OPC等。当使用α-Si感光体作为感光鼓1a～1d的感光材料时，具有其表面曝光后的电位为20V以下非常低的特点，但如果弄薄其膜厚，饱和带电电位就会下降，从而达到绝缘破坏的耐电压也下降。另一方面，形成了潜影时的感光鼓1a～1d表面的电荷密度上升，从而显影性具有上升的倾向。

在将介电常数高至约10左右的α-Si感光体的膜厚设为25μm以下，进而优选设为20μm以下的情况下，该特点尤为显著。另外，当使用带正电的OPC作为感光鼓1a时，带正电的OPC(正OPC)很少发生臭氧等，因此带电稳定。特别是单层结构的正OPC即使在由于长期使用而膜厚发生变化的情况下，感光特性也很少发生变化，图像质量稳定，因此适于使用寿命长的系统。

并且，由于为延长正OPC的使用寿命而需要使剩余电位在100V以下，因此将感光层的膜厚设定为25μm以上并增加电荷产生材料的添加量是尤为重要的。特别是对于单层结构的OPC来说，通过向感光层中添加电荷产生材料，即使感光层的膜变薄灵敏度的变化也小，因此是有利的。

另外，当将感光鼓1a～1d的周速设为180mm/sec以上时，对感光鼓1a～1d的带电、曝光、显影以及消电等的处理时间变短，图像形成装置能够高速地进行印刷。但是，由于显影间隙压印(nip)时间变短，因此需要进一步提高显影性，并且重要的是降低调色剂26向显影辊22的附着力。

图2是示出本实施方式的显影装置中的结构的侧面截面图。这里，对配置在图1的图像形成部Pa中的显影装置3a进行说明，由于配置在图像形成部Pb～Pd中的显影装置3b～3d的结构也基本相同，因此省略说明。

如图2所示，显影装置3a具有容纳双成分显影剂(下面简称为显影剂)的显影容器20，显影容器20通过间隙壁20a被划分为第一及第二搅拌室20b、20c，在第一及第二搅拌室20b、20c中可旋转地配置有第一搅拌螺旋21a和第二搅拌螺旋21b，该第一搅拌螺旋21a和第二搅拌螺旋21b用于将从图中没有示出的调色剂容器供应而来的调色剂(正带电性调色剂)与载体进行混合搅拌，并使搅拌后的调色剂和载体带电。

显影剂通过第一搅拌螺旋21a和第二搅拌螺旋21b而搅拌并在轴向上被运送，然后经由形成在间隙壁20a中的显影剂通路(图中没有示出)在第一及第二搅拌室20b、20c之间循环。在图2中，显影容器3a向左斜上方延伸，在显影容器20中的位于第一搅拌螺旋21a上方的位置配置有磁辊23(调色剂供应部件)。

在磁辊23的左斜上方与磁辊23相对配置有显影辊22(调色剂承载体)，显影辊22在显影容器20的开口侧(图2的左侧)与感光鼓1a相对。显影辊22和磁辊23在图中顺时针旋转。在显影容器中20中面对第二搅拌螺旋21b而配置有调色剂传感器(图中没有示出)，根据由调色剂传感器检测出的调色剂浓度，从调色剂容器经由调色剂补给口20d向显影容器20中补给调色剂。

图3是示出本实施方式的显影装置中的第一及第二电源的连接状态的示意图。另外，图4A是施加在用于本实施方式的显影辊及磁辊上的第一及第二偏置的波形，图4B是示出上述第一及第二偏置的合成波形的示意图。下面使用图3、图4A及图4B对显影装置进行详细的说明。

为了避免选择性显影，重要的是要规定调色剂26的粒度分布。通常，调色剂26的粒度分布的宽度例如通过如MultisizerIII(Beckman Coulter公司制造)的粒度分布测定仪以例如孔径100μm(测定范围2.0μm～60μm)来测定。该粒度分布的宽度用其体积分布平均粒径与个数分布平均粒径之比来表现。为了防止选择性显影，重要的是减小该比率。如果分布很宽，在连续印刷时粒度较小的调色剂26就会堆积在显影辊22上，从而降低显影性。

另外，通常熟知为了提高图像质量而减小调色剂体积平均粒子直径。另一方面，也已知如果减小调色剂体积平均粒子直径，范德华(van derWaals)力的影响就会变大，因此难以将调色剂26从载体27分离，或者从显影辊22的表面剥离。因此，优选将调色剂26的体积平均粒子直径Dt规定在4.0μm≤Dt≤7.0μm的范围内。

如果Dt小于4.0μm，则附着力过强，从而显影性以及从显影辊22回收调色剂的回收能力有可能下降。相反地，如果Dt大于7μm，则1点的再现性难以实现，因此难以达到高的图像质量。另外，优选使调色剂26的个数粒度分布中的CV值为25.0％以下。如果CV值超过25.0％，则粒子直径的分布宽度就会变大，选择性显影特性变得显著。

载体27具有回收显影辊22上的显影残留调色剂和之后供应调色剂的作用。载体27可使用磁铁矿、Mn系铁素体、Mn-Mg系铁素体、Cu-Zn系铁素体、以及在树脂中分散了磁性物质的树脂载体等。另外，也可以对载体表面在不超过适当的电阻值的范围内进行表面处理后使用。

为了用磁刷28剥下牢固地静电附着在显影辊22和磁辊23之间的调色剂26并供应显影所需的调色剂26，优选使用体积固有电阻率在10⁶Ωcm～10¹³Ωcm的范围的载体27。另外，通过使用重量平均粒径为50μm以下的载体27，能够增大载体27的表面积以增加其与调色剂的接触点。

显影辊22承载由从磁刷28供应而来的调色剂26形成的调色剂层29，并使调色剂26从调色剂层29飞出并对感光鼓1a上的静电潜像进行显影。显影辊22的表面由套筒构成，该套筒由导电性均匀的铝、不锈钢(SUS)、或被覆导电树脂等构成。

另外，在显影辊22的表面涂以树脂，调节电阻值，由此能够保证漏电裕度。作为该树脂，可涂覆与调色剂26的分离性好的氟树脂或聚氨酯系树脂。由此，即使在使用膜厚为20μm以下的薄膜的α-Si感光鼓1a的情况下，也能抑制漏电，从而能够抑制感光鼓1a的黑点等问题。

另外，特别是在调色剂26为带正电性调色剂的情况下，通过使用同极性的例如硅改性聚氨酯树脂等聚氨酯系树脂，能够降低调色剂附着性。由此，调色剂26容易从显影辊22飞出，能够提高显影性。并且能够提高调色剂从显影辊22向磁辊23的剥离性(回收能力)。但是，涂敷材料和涂敷条件能够根据调色剂特性等进行适当地设定，不被特别限制。

将施加在显影辊22上的偏置设为第一偏置，将施加在磁辊23上的偏置设为第二偏置。由直流电源30a和交流电源30b构成的第一电源30连接在显影辊22的轴部，由此向该轴部施加第一偏置。

磁辊23通过非磁性金属材料形成为可旋转的圆筒形状，并在内部配置有多个固定磁铁，由该磁铁产生基于调色剂26和载体27的磁刷28。磁刷28的层厚通过毛刺切除刮板25限制。并且，在该轴部，除第一电源30外还连接有第二电源31，该第二电源31电连接在与第一电源30共同的地上，并由直流电源31a和交流电源31b构成。由此，该轴部还被施加与第一偏置重叠的第二偏置。将在后面对第一偏置和第二偏置进行详细说明。

并且，从调色剂容器供应而来的调色剂通过显影容器20内的第一及第二搅拌螺旋21a、21b而与载体搅拌并在显影容器20内循环，调色剂通过调色剂和载体的摩擦而带电，然后由第二搅拌螺旋21b向磁辊23运送显影剂。

由上述显影剂在磁辊23上形成磁刷28，该磁刷28的层厚通过毛刺切除板25被限制。一定厚度的磁刷28接近显影辊22或与其接触，并通过由第一及第二偏置在磁辊23和显影辊22之间形成的电位差而在显影辊22上形成调色剂层(调色剂薄层)。另外，通过显影辊22和磁辊23的电位差，来在显影辊22上形成调色剂层29以及将显影辊22上的未显影调色剂回收到磁辊23中。

显影辊22上的调色剂层29的层厚根据调色剂的阻抗、以及显影辊22与磁辊23的旋转速度差等而变化，但也可以通过显影辊22和磁辊23的电位差ΔV来控制。调色剂层29具有随着ΔV变大而变厚并随着ΔV变小而变薄的趋势。因此可考虑上述情况来设定上述调色剂层29的层厚。

根据通过施加第一偏置而在显影辊22和感光鼓1a之间形成的电位差，显影辊22上的调色剂飞到感光鼓1a上，并被承载于鼓表面上所形成的静电潜像上，从而形成调色剂图像。另外，为了防止调色剂飞散，优选在即将显影之前施加来自第一交流电源30b的交流电压。

残留在显影辊22上的显影残留调色剂也可以不设置刮取板等特别的装置，而是通过磁辊23上的磁刷28与显影辊22上的调色剂层29接触，并利用由磁辊23和显影辊22的周速差产生的电刷效应来回收。第一搅拌螺旋21a(参考图2)对回收的调色剂26进行搅拌以促进调色剂26的更新。

此时，由于磁刷28的宽度相当于显影辊22上的回收调色剂26的宽度，因此通过使显影辊22的宽度短于磁刷28的宽度，能够可靠地去除调色剂26的未回收区域。由此，附着在显影辊22的套筒上的磁刷28区域之外的调色剂26消失，能够消除显影辊22的两端部上的调色剂飞散。

作为用于促进调色剂的更新的方法，将磁辊23的旋转速度设定为显影辊22的速度的1.0～2.0倍，由此能够回收显影辊22上的调色剂26，并能够将设定为适当浓度的调色剂供应给显影辊22。由此，能够形成均匀的调色剂层29。

另外，在使用α-Si作为感光鼓1a的感光材料的情况下，根据上述的α-Si感光体的特性，能够将感光体的膜厚设置在25μm以下，优选设置在20μm以下。此时，例如能够将第一偏置的Vdc1设定为150V以下，将Vpp1设定为200～2000V，并将频率设定为1～5kHz来进行显影。另外，在使用正OPC作为感光材料的情况下，为了防止在调色剂上形成强电场，可以将第一偏置的Vdc1设定为400V以下，优选设定为300V以下。另外，为了防止漏电，优选以与感光鼓1a的电位差不超过1500V的程度来设定Vdc1、Vpp1。

如图4A所示，第一偏置具有在第一直流电源30a的直流电压Vdc1上重叠了由第一交流电源30b的峰谷间电压(交流电压)Vpp1、占空比Dslv以及频率f构成的矩形波而成的合成波形Vslv(实线)。另外，第二偏置具有在第二直流电源31a的直流电压Vdc2上重叠由第二交流电源31b的峰谷间电压(交流电压)Vpp2、占空比Dmag以及频率f2构成的矩形波而成的合成波形Vmag(虚线)。

另外，占空比Dslv表示使调色剂26从显影辊22飞向感光鼓1a的极性侧(与调色剂的极性相同的极性侧)的占空比，占空比Dmag表示使调色剂26从磁辊23飞向显影辊22的极性侧(与调色剂的极性相同的极性侧)的占空比。接着，对该占空比进行说明。

图5示出了例如在使用正带电性调色剂并将图的上方设为正电位、将下方设为负电位的情况下施加第一偏置时的显影辊22或者施加第二偏置时的磁辊23的合成波形。此时，如果将施加使调色剂从显影辊22或磁辊23飞出的电场的时间设为a，将施加将调色剂拉回显影辊22或磁辊23的电场的时间设为b，则占空比Dp可用Dp＝{a/(a+b)}×100来表示。即，用施加正电位的时间在整个施加时间中所占的百分比来表示。在使用负带电性调色剂的情况下，占空比为Dp＝{b/(a+b)}×100。

接着，使用图3和图4对第一及第二偏压的调节方法进行说明。如上所述，第一偏置是直流电压为Vdc1、交流电压为Vpp1、占空比为Dslv、频率为f的合成波形Vslv。另外，第二偏置是直流电压为Vdc2、交流电压为Vpp2、占空比为Dmag、频率为f的合成波形Vmag。另外，第二偏置的交流分量被设定为与第一偏置的交流分量同频率、反相位，并且占空比大于第一偏置的占空比。

另外，第一偏置的频率f例如可被设定为1～5kHz，例如可以与第二交流偏置的频率相等。但是，占空比和频率并不特别限定，只要根据显影辊22上的调色剂层29的形成状态、感光鼓1a上的静电潜像的显影状态等来适当地进行设定即可。

如图3所示，第一偏置施加给显影辊22。另外，第二偏置重叠在第一偏置上施加给磁辊23，因此施加到磁辊23上的合成波形Vmag-Vslv具有如图4B所示的V(max)和V(min)。但是，由于在显影辊22和磁辊23之间的电场中第一偏置被抵消，因此成为仅施加第二偏置的状态。此时，在显影辊22和感光鼓1a之间变为仅施加第一偏置的状态。

由此，即使在第一电源30和第二电源31之间偏置的周期和占空比不同，在显影辊22和磁辊23之间形成的偏置的合成波形也不会受第一电源30的第一偏置的影响。

另一方面，也可一对第二电源31重叠第一电源30。但是，在该结构中，显影辊22和磁辊23之间的电场由于第二偏置被抵消因而成为仅施加第一偏置的状态，但向显影辊22和感光鼓1a之间施加第一偏置和第二偏置。由此，难以独立地设定第一及第二偏置，从而难以均化显影性。

由此，优选将显影辊22的第一电源30与磁辊23的第二电源电连接至共同的地、并在磁辊23上重叠第一电源30和第二电源31的连接结构。

另外，如图6所示，也可以将施加在显影辊22和磁辊23上的第一及第二偏置电连接至不同的地。图6是示出将显影辊及磁辊电连接在不同的地上的状态的示意图。另外，图7A是向电连接在不同的地上的情况下的显影辊及磁辊施加的第一及第二偏置的波形，图7B是示出该第一及第二偏置的合成波形的示意图。在图7A中，假设第一电源30的Vslv(实线)和第二电源31的Vmag(虚线)的占空比不同，并在Vmax上施加与Vslv同周期、同频率且反相位的交流偏置。

但是，在该结构中，当将Dmag与Dslv设为不同时，显影辊22和磁辊23之间的合成波形如图7B所示，在Vmax和Vmin之间出现电压Vi。由此，Vmax和Vmin的施加时间缩短与Vi的施加时间相当的时间，在显影辊22上形成调色剂薄层的时间变短，同时从显影辊22回收未显影调色剂的时间也变短，因此效率变差。

另外，当改变了第一偏置的Vpp1或第二偏置的Vpp2的设定时，Vpp2不可避免地被施加在显影辊22上，Vpp1不可避免地被施加在磁辊23上，因此当分别独立地改变了Vpp1和Vpp2时，由于彼此产生影响，因而偏置的设定变得困难。

在本实施方式中，通过将第一电源30的偏置施加给显影辊22，将第二电源31的偏置重叠在第一电源30的偏置上施加给磁辊23，在显影辊22和磁辊23之间形成的偏置的合成波形与第二电源31的偏置相等，而且不会受施加在显影辊22上的第一电源31的偏置的影响。

另外，形成在显影辊22和感光鼓1a之间的第一偏置也不受第二电源31的偏置的影响，可以只用第一电源30的偏置来进行控制，第一及第二偏置能够彼此独立地设定各偏置的电压和占空比等。此时，从显影辊22向磁辊23的未显影调色剂的回收仅依赖于第二偏置。

如上所述，通过将第二电源31重叠在第一电源30上，能够独立地设定第一偏置和第二偏置，因此可根据调色剂层29的形成状态来进行更详细的设定。

因此，能够将第一偏置的电压和占空比设定得较大来提高显影性，另外，能够设定第二偏置的电压和占空比来良好地维持显影辊22上的调色剂层29的形成以及从显影辊22的调色剂的回收。由此，能够容易地在显影辊22和感光鼓1a之间以及显影辊22和磁辊23之间取偏置平衡。

另外，当将第一电源30和第二电源31电连接在共同的地上时，与如上述图7B所示的那样电连接至不同的地上的时候不同，Vpp2不被施加到第一偏置上。因此，与图7B的时候相比，Vmax和Vmin的绝对值变小，使调色剂移动的电场变弱。因此，当电连接在共同的地上时，相比于电连接在不同的地上的时候，优选增大第一偏置Vpp1。

另一方面，如果延长每单位时间内向显影辊22施加的时间，则有时磁辊23难以回收调色剂。因此，如上所述，优选在显影辊22的表面例如涂敷硅改性聚氨酯树脂。

并且，在不显影时，不改变向显影辊22施加的第一偏置的设定而使其维持显影时的设定，并在此情况下将显影辊22上的显影残留调色剂回收到磁辊23上。在显影结束后，当从显影辊22回收调色剂时，如果从显影时的设定改变第一偏置的设定，则在所述切换期间，显影辊22和感光鼓1a之间的电位差就会发生变动。如果发生所述电位差的变动，调色剂有可能从显影辊22飞向感光鼓1a，从而在感光鼓1a上形成横纹的调色剂图像，导致图像缺陷。

因此，在显影时和不显影时不改变第一偏置的设定的情况下，对显影辊22上的残留调色剂进行回收。但是，当在显影时和不显影时不改变向磁辊23施加的第二偏置的设定时，由于不能从显影辊22充分回收调色剂，因此在不显影时使施加在磁辊23上的第二偏置的交流电压Vpp2的交流分量中与调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值Vpp2(max)从显影时的峰值电压值Vpp2(max)减小。

由此，能够防止在显影时和不显影时显影辊22和感光鼓1a之间的电位差的变动，因此能够防止在不显影时调色剂从显影辊22飞向感光鼓1a，从而能够防止产生横纹。不显影时，除一连串打印动作结束时的显影结束之后的时期以外，还包括在连续打印的中途暂停显影并待机至重启显影的时候。

从显影辊22向磁辊23的显影残留调色剂的回收受到施加在磁辊23上的第二偏置的交流分量中的、与调色剂的极性相同的极性侧(从磁辊23向显影辊22的一侧)的峰值电压值Vpp2(max)和与调色剂的极性相反的极性侧(从显影辊22向磁辊23返回的一侧)的峰值电压值Vpp2(min)之间的平衡的影响。因此，如上所述，即使在显影时和不显影时固定第一偏置来防止产生横纹，根据施加到磁辊23上的第二偏置的设定，有时也有何能无法充分回收显影辊22上的调色剂。

当不能充分回收调色剂时，调色剂附着在显影辊22上，并且所附着的调色剂通过摩擦等而被充电，从而可能会产生图像不均匀等图像缺陷。另外，根据第二偏置的设定，也有可能在磁辊23和显影辊22之间产生漏电。因此，通过改变Vpp2(max)来将上述的平衡设定在适于从显影辊22向磁辊23回收的水平。

在第二偏置Vpp2的与调色剂的极性相同的极性侧的最大电压(峰值电压)Vpp2(max)和与调色剂的极性相反的极性侧的最小电压(峰值电压)Vpp2(min)中，如果Vpp2(min)变小，则调色剂容易从显影辊22向磁辊23返回，另一方面，也容易发生漏电。相反地，如果Vpp2(min)变大，则不依赖于Vpp2(max)而在磁辊23和显影辊22之间难以产生漏电，另一方面，调色剂也难以从显影辊22返回到磁辊23。因此，Vpp2(min)优选设为不超过显影辊22和感光鼓1a之间的泄漏电压的最大电压。

由于显影辊22和磁辊23之间的泄漏电压根据显影辊22和磁辊23的表面特性、载体阻抗、显影辊22和磁辊23之间的间隙等而发生变化，因此例如可考虑这些来设定泄漏电压。另外，Vpp2(min)考虑电压变动而优选设为在不超过泄漏电压的范围内与泄漏电压留有一定余裕的值。

另一方面，如果回收调色剂时Vpp2(min)变大，如上所述，调色剂就难以从显影辊22返回到磁辊23，从而不显影时的显影残留调色剂被回收后的显影辊22上的调色剂量(第二调色剂量)相对于显影时的显影辊22上的调色剂量(第一调色剂量)的比率(调色剂未回收率)就会变大。如果调色剂未回收率变大，调色剂就会附着在显影辊22上，并且所附着的调色剂通过摩擦等而被充电，从而有可能产生图像缺陷。另外，如果Vpp2(max)变大，调色剂就容易从磁辊23飞向显影辊22，从而有调色剂未回收率变大的趋势。

因此，优选将Vpp2(min)维持在不超过泄漏电压的最大的值上，并设定Vpp2(max)以缩小调色剂未回收率。由此，能够在防止发生漏电的同时充分地回收显影辊22上的显影残留调色剂。该调色剂未回收率可通过预先进行实验等并根据图像密度、显影辊22的材质、印刷速度等来适当地进行设定，例如可设定为0.2％以下。此时，通过设定Vpp2来使调色剂未回收率在0.2％以下，由此能够充分地防止调色剂向显影辊22附着。

如上锁定Vpp2的条件，并设定Vpp2(min)和Vpp2(max)的范围，由此即使Vpp2(min)和Vpp2(max)在该范围内发生变化，也能够同时实现防止漏电和耐印稳定性。由此，能够在显影时和回收调色剂时根据带电量或间隙等的变动在上述范围内调节第二偏置的Vpp2(max)，从而能够灵活地应对。

这里，由于将第一偏置和第二偏置电连接在共同的地上，并将第二偏置重叠在第一偏置上施加给磁辊2，因此，在使施加到显影辊22上的第一偏置在显影时和不显影时保持固定的情况下，容易改变施加到磁辊23上的第二偏置的设定。

另外，上述的显影条件只是一个例子，可根据图像形成装置的规格来适当地设定处理速度、显影辊直径及磁辊直径、显影辊22的材质、以及形成在磁辊23上的载体的阻抗等。

接着，使用图3和图4对本发明显影装置的动作进行说明。由图3所示的包括带电的调色剂26和载体27的显影剂在磁辊23上形成磁刷28，磁刷28的层通过毛刺切除板25被限制，施加图4A所示的第二偏置的合成波形Vmag，从而通过磁辊23和显影辊22之间的电位差而在显影辊22上形成仅由调色剂26构成的调色剂层29。

接着，施加图4A所示的第一偏置的合成波形Vslv，调色剂26飞到感光鼓1a上，由此对通过曝光而形成在感光鼓1a上的潜像进行显影，从而在感光鼓1a上形成调色剂图像。并且，感光鼓1a的调色剂图像被初次转印到中间转印带8上，之后调色剂图像被二次转印到运送至中间转印带8的转印纸P上，并在定影部7定影后排纸。

之后，不改变施加在显影辊22上的第一偏置的设定使其保持显影时的设定，并如上改变图4B所示的第一偏置的合成波形Vmag的交流分量Vpp2，由此剥下显影辊22上的显影残留调色剂回收到磁辊23上。

除此以外，本发明不限于上述实施方式，可在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变更。例如，在上述实施方式中，以使用带电方向为正(正侧)的正带电性调色剂的显影装置为例进行了说明，但也完全能够同样地应用于使用了带电方向为负(负侧)的负带电性调色剂的显影装置。此时，只要使用负带电性树脂作为涂层材料即可。

此时，可以将Vpp2(max)设定在不超过上述泄漏电压的范围内，并设定用于保证良好的耐印稳定性的Vpp2(min)的范围。

另外，这里以使用中间转印带的串列式彩色图像形成装置为例进行了说明，但本发明只要是具有可使调色剂飞行来显影的显影单元的图像形成装置，也完全能够同样地应用于直接转印到运送带上的记录介质上的串列式彩色图像形成装置、数码复合机、模拟方式的单色图像形成装置、或者传真机、打印机等其他的图像形成装置。

下面，通过实施例和比较例对本发明进行更详细的说明。

【实施例】

在图1所示的串列式彩色图像形成装置中安装了上述实施方式的显影装置3a～3d(参考图1、图2)，并在下述的条件下，在显影辊22上形成调色剂层29，在感光鼓1a上进行显影，之后向转印纸P进行了转印。

另外，将调色剂的个数平均粒径设为6μm，将载体的重量平均粒径设为35μm，将调色剂带电量设为15μC/g，使用α-Si作为感光鼓1a，将其表面电位设为350V，将感光鼓1a和显影辊22之间的间隙设为200μm，将磁辊23和显影辊22之间的间隙设为320μm。

【实施例1】

将显影时的第一偏置Vs1的设定设为如下：占空比为45％、频率为4.5kHz、Vdc1为200V、Vpp1(max)为1100V、Vpp1(min)为-700V(Vpp1＝1800V)，将施加在磁辊23上的第二偏置的设定设为如下：占空比为70％、频率为4.5kHz、Vdc2为200V、Vpp2为180V，并将交流分量设为与第一偏置同周期、同频率且反相位的量。

并且，根据上述设定进行显影，在显影结束后，不改变设定而以显影时的设定施加第一及第二偏置，并在此情况下从显影辊22向磁辊23回收了调色剂。其结果是，在不显影时，在感光鼓1a上没有发现横纹。即，没有发现由于从显影时向不显影时进行切换而调色剂从显影辊22飞向感光鼓1a的现象。

【比较例】

在与实施例相同的条件下进行显影，在显影结束后，从上述显影时的设定，将第一偏置的Vpp1(max)变更为700V，将Vpp1(min)变更为-400V，不改变第二偏置，并在此条件下对显影辊22上的调色剂进行了回收，此时在不显影时发现了横纹。即发现了由于从显影时向不显影时进行切换而调色剂从显影辊22飞向感光鼓1a的现象。

从实施例1和比较例可知，通过在显影时和不显影时不使施加在显影辊22上的第一偏置发生变化的情况下将显影辊22上的残留调色剂回收到磁辊23上，能够防止在感光鼓1a上产生横纹，从而能够防止图像缺陷。

但是，当在显影时和不显影时不改变施加在磁辊23上的第二偏置的设定时，无法从显影辊22充分回收调色剂。因此，使得施加在磁辊23上的第二偏置的交流电压Vpp2中与调色剂的极性相同的极性侧的交流分量Vpp2(max)在显影时和不显影时发生变化。

【实施例2】

示出了将施加在磁辊23上的第二偏置的Vpp2(min)设定在不超过磁辊23和显影辊22之间的泄漏电压的范围内的一个例子。将第一偏置的设定设为如下：在显影时和不显影时使占空比为45％、频率为4.5kHz、Vdc1为100V、Vpp1为1.8kV(使Vpp1(max)为1000V、Vpp1(min)为-800V)。

另一方面，将第二偏置的设定设为如下：在显影时使占空比为70％、频率为4.5kHz、Vdc2为200V、Vpp2为1.8kV(使Vpp2(max)为1100V、Vpp2(min)为-700V)，并在此情况下进行了显影。在显影结束后，当回收调色剂时，如表1所示，使Vpp2(min)在-400V～-1400V之间发生变化，即分别取为-400V、-600V、-800V、-1000V、-1200V、-1400V，并且使Vpp2(max)在200V～1000V之间发生变化，即分别取为200V、400V、600V、800V、1000V。

对此时的显影辊22上的显影残留调色剂被回收时在磁辊23和显影辊22之间发生漏电的状况进行了调查，并得到了表1的结果。表1中“○”表示没有发生漏电，“×”表示发生了漏电。

【表1】

其结果是，当Vpp2(min)为-1200V以下时在磁辊23和显影辊22之间发生了漏电，与此相对，当Vpp2(min)为-1000以上时，与Vpp2(max)无关地都没有发现漏电。另外，也没有发现横纹。由此可知，在上述偏置设定条件下，只要将Vpp2(min)设定在-1000V以上的范围内即可。

【实施例3】

示出了对施加在磁辊23上的第二偏置Vpp2(min)进行设定的一个例子。在与实施例2相同的偏置条件下，从磁辊23向显影辊22上形成调色剂层29，对形成在感光鼓1a上的静电潜像进行显影，并在显影结束后回收了显影辊22上的显影残留调色剂量。

并且，根据显影时的第一调色剂量A1和在显影结束后对显影残留调色剂进行回收后的第二调色剂量A2，对调色剂未回收率＝A2/A1×100(％)进行了调查，并得到了表2的结果。当调色剂未回收率超过0.2％时，调色剂附着在显影辊22上，有可能影响耐印稳定性，因此优选调色剂未回收率为0.2％以下。将结果示于表2中。

【表2】

其结果是，当Vpp2(min)为-800V以上时，不依赖于Vpp2(max)，调色剂未回收率都在0.30％以上。另一方面，当Vpp2(min)-1200V以下时，，不依赖于Vpp2(max)，调色剂未回收率都在0.12％以下。并且，当Vpp2(min)为-1000V且Vpp2(max)为800V以下时，调色剂未回收率在0.19％以下，当Vpp2(min)为-1000V且Vpp(max)为1000V时，调色剂未回收率为0.33％。另外，在不显影时，在显影辊22上没有产生横纹。

由此可知，在Vpp2(min)为-1200V以下、或者Vpp2(min)为-1000V且Vpp2(max)为800V以下时，调色剂未回收率在0.2％以下，能够防止调色剂附着向显影辊22上附着，不会影响耐印稳定性。

因此，当结合实施例2和实施例3的结果时，不产生漏电的最大Vpp2(min)为-1000V，调色剂未回收率为0.2％以下的Vpp2(max)为800V以下的范围。由此可知，在上述偏置设定条件下，通过将Vpp2(min)设为-1000V、将Vpp2(max)设定为800V以下，能够同时实现防止漏电和耐印稳定性。

在实施例3中，以每200V的间隔改变Vpp2(min)而得到了表2的结果，但是，在以-1000V为中心的大于-1200V且小于-800V的范围内，Vpp2(min)有时也存在使调色剂未回收率为0.2％以下的值。另外，从实施例2的表1可知，在该范围内不存在发生漏电的可能。因此，当存在以-1000V为中心的使调色剂未回收率为0.2％以下的范围时，也可以在该范围内根据需要适当地改变Vpp2(min)。

根据本发明，在显影结束后，当回收调色剂承载体上的残留调色剂时，不会由于从显影时向不显影时进行切换而第一偏置发生变动，因此调色剂承载体和载像体之间的电位差不发生变动，从而在进行所述切换时，能够防止调色剂从调色剂承载体飞到载像体上。因此，能够防止在不显影时在载像体上产生横纹，进而能够防止图像质量下降。

另外，将第二偏置施加装置与第一偏置施加装置电连接在共同的地上，并将第二偏置重叠在第一偏置上施加给调色剂供应部，由此能够互不影响地独立设定第一偏置和第二偏置，因此第一及第二偏置的设定变得容易。

另外，通过将第二偏置的交流分量中与调色剂相的极性相反的极性侧的峰值电压值维持在不超过调色剂供应部和调色剂承载体之间的泄漏电压的范围内，并调节与调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值以使第二调色剂量对第一调色剂量的比率在规定值以下，由此能够在调色剂承载体上稳定地形成调色剂层，并能够从调色剂承载体充分回收调色剂来防止耐印稳定性下降。

通过将第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相反的极性侧的峰值电压值维持在不超过所述调色剂供应部件和所述调色剂承载体之间的泄漏电压的最大值，能够容易地使调色剂从调色剂承载体返回至调色剂供应部件。另外，通过构成为具有上述显影装置的图像形成装置，能够进行防止产生横纹等图像缺陷的图像形成。

Claims (3)

1.一种显影装置，包括：

调色剂承载体，与载像体相对配置，并显影所述载像体表面的静电潜像；

调色剂供应部件，使用磁刷在所述调色剂承载体上形成调色剂层；

第一偏置施加装置，向所述调色剂承载体施加包括直流分量及交流分量的第一偏置；以及

第二偏置施加装置，向所述调色剂供应部件施加包括直流分量及交流分量并可与所述第一偏置独立设定的第二偏置，

其中，所述第二偏置施加装置与所述第一偏置施加装置电连接在共同的地上，并将第二偏置重叠在所述第一偏置上施加给所述调色剂供应部件，并且，

所述显影装置使用至少包含载体和调色剂的双成分显影剂，并通过所述第一及第二偏置施加装置向所述调色剂承载体和所述调色剂供应部件施加作为显影偏置的所述第一及第二偏置，由此从所述调色剂承载体对所述载像体表面的静电潜像进行显影，

在不显影时，所述第一偏置施加装置不使所述第一偏置从显影时的值可变，当将所述调色剂承载体上的显影时的调色剂量设为第一调色剂量、将不显影时的回收显影残留调色剂之后的调色剂量设为第二调色剂量时，所述第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相反的极性侧的峰值电压值被维持在不超过所述调色剂供应部件和所述调色剂承载体之间的泄漏电压的范围内，并与所述调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值被调节成使得第二调色剂量对所述第一调色剂量的比例在规定值以下，

所述第二偏置施加装置使所述第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值从显影时的值减小，由此将所述调色剂承载体的显影残留调色剂回收至所述调色剂供应部件。

2.一种显影装置，包括：

调色剂承载体，与载像体相对配置，并显影所述载像体表面的静电潜像；

调色剂供应部件，使用磁刷在所述调色剂承载体上形成调色剂层；

第一偏置施加装置，向所述调色剂承载体施加包括直流分量及交流分量的第一偏置；以及

第二偏置施加装置，向所述调色剂供应部件施加包括直流分量及交流分量并可与所述第一偏置独立设定的第二偏置，

其中，所述第二偏置施加装置与所述第一偏置施加装置电连接在共同的地上，并将第二偏置重叠在所述第一偏置上施加给所述调色剂供应部件，并且，

所述显影装置使用至少包含载体和调色剂的双成分显影剂，并通过所述第一及第二偏置施加装置向所述调色剂承载体和所述调色剂供应部件施加作为显影偏置的所述第一及第二偏置，由此从所述调色剂承载体对所述载像体表面的静电潜像进行显影，

在不显影时，所述第一偏置施加装置不使所述第一偏置从显影时的值可变，所述第二偏置的交流分量中的与调色剂的极性相反的极性侧的峰值电压值被维持在不超过所述调色剂供应部件和所述调色剂承载体之间的泄漏电压的最大值，

所述第二偏置施加装置使所述第二偏置的交流分量中与调色剂的极性相同的极性侧的峰值电压值从显影时的值减小，由此将所述调色剂承载体的显影残留调色剂回收至所述调色剂供应部件。

3.一种图像形成装置，具有权利要求1或2所述的显影装置。

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