JP2015155941A - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波の交番電圧を用いた現像を行う場合において、粒状性の向上を可能にする画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体２に対して対向配置される現像ローラ４２Ａ、４２Ｂと、感光体２と現像ローラ４２Ａ、４２Ｂとが対向する現像領域に、トナーを往復運動させながら現像ローラ側から感光体側へ移動させる交番電界を形成するために、現像ローラ４２Ａ、４２Ｂに交番電圧を印加する電源部５１０とを有する現像装置４において、交番電圧の周波数の切り替えと、前記周波数に応じて前記Ｄｕｔｙ比の切り替えとを行う制御ボックス５１２を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、トナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる交番電界を現像領域に形成して現像処理を行う現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、潜像担持体の表面を帯電装置によって一様に帯電した後、潜像担持体の表面に像光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像してトナー像を形成している。このトナー像は、転写装置によって用紙等の記録媒体や中間転写体上に転写され、さらに紙面上へ転写される。これまで、現像方式については種々の方法が検討されてきた。具体的には、直流電圧現像方式、交番電圧現像方式があり、直流、交流それぞれで発揮される現像剤特性の違いを利用し、高画質を目指してきた。また、使用される現像剤の種類にも一成分、二成分があり、現像領域で現像剤を潜像担持体表面に接触させるか非接触にするかの違いもある。それ以外にも、潜像担持体、現像剤担持体に特徴を持たせ、新規な現像方式を開発し、それら現像剤特性などと現像方式を組み合わせることで、複写機、プリンタの性能を充足させる機能を持たせてきた。この中でも特に、現像方式として用いられてきた交番電圧現像方式には、以下のような技術が知らされている。

特許文献１には、現像スリーブに印加する交番電圧の振幅を５００[Ｖ]から１０００[Ｖ]とし、周波数を１［ｋＨｚ］から２．５［ｋＨｚ］、Ｄｕｔｙ比を４０[％]から６０[％]の範囲で制御することで、地カブリを抑え、かつ、色相を安定させることができる現像装置が開示されている。交番電圧の振幅、周波数、およびＤｕｔｙ比の制御は、温度、湿度の環境変化に追随して随時設定値を変化させる制御ではなく、所定の範囲内に収まるようにする制御であるために、簡単な制御系により達成することが可能であり、装置の構造を簡単にすることができるとしている。

特許文献２には、二成分現像方式において、現像スリーブに印加する交番電圧の振幅を５００［Ｖ］から１．１［ｋＶ］とし、周波数を５［ｋＨｚ］以上１２［ｋＨｚ］以下、Ｄｕｔｙ比を３０[％]から４０[％]に設定することで、キャリア付着を防止し、かつ、ベタ画像隣接部のハーフトーン白抜けも防止できる画像形成装置が開示されている。

本出願人は、交番電圧現像方式を採用した画像形成装置における画質改善の研究過程において、エッジ再現性が悪化するという問題に直面した。エッジ再現性の悪化とは、非潜像部分と隣接する潜像部分のエッジ箇所で、トナーが付着せずに現像されない部分が発生してしまい、エッジ箇所が正確に再現されない画像が形成されることをいう。このエッジ再現性が悪化する要因として、交番電界が形成される現像領域内でトナーが往復運動することによるスキャベンジ（潜像に一旦は付着したトナーが現像材担持体側に回収されてしまう現象）の発生が影響していることを見出した。

また、本出願人は、交番電圧を用いる現像方式でスキャベンジの発生を抑えるには、従来技術よりも高い周波数領域とすることが効果的であることを見出した。従来、交番電圧現像方式のメリットを得るためには、現像剤担持体に印加する交番電圧の周波数をある程度大きくすることが必要であることは知られていた。しかしながら、その上限はせいぜい１５［ｋＨｚ］程度であり、それ以上に周波数を上げても何かメリットがあるとは考えられていなかった。本出願人は、特願２０１３−０４７８６３号（以下「先願」という）において、ピークツウピーク電圧が３００［Ｖ］以上の交番電圧で、周波数を２０［ｋＨｚ］よりも大きく６０［ｋＨｚ］以下という高い周波数に設定する現像装置を提案した。この現像装置では、ベタ埋まりや輝度につき直流電圧現像方式に対するメリットを維持しつつ、トナーの往復運動の振幅を小さくしてスキャベンジの発生を抑制し、エッジ再現性の悪化を改善できる。

しかしながら、本出願人は、さらなる画質改善の研究過程において、先願の現像条件で粒状性があまり良くないケースが出てくるという問題に直面した。鋭意研究を重ねた結果、エッジ再現性の向上や、色ムラの安定性の向上などの目的により、高周波の交番電圧を用いる現像において、粒状性の向上には、周波数に対してＤｕｔｙ比を切り替えることが有効であることを見出した。

本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、高周波の交番電圧を用いた現像を行う場合において、粒状性の向上を可能にする画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体に対して対向配置される現像剤担持体と、前記潜像担持体と前記現像剤担持体とが対向する現像領域に、トナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる交番電界を形成するために、前記現像剤担持体に交番電圧を印加する交番電圧印加手段とを有する現像装置において、交番電圧の周波数の切り替えと、前記周波数に応じての前記Ｄｕｔｙ比の切り替えとを行う制御部とを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、高周波の交番電圧を用いた現像を行う場合において、粒状性の向上を可能にするという優れた効果が得られる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 同画像形成装置における現像装置の概略構成図。 同現像装置の電源部の斜視図。 同現像装置と同電源部の接触箇所の拡大図 同現像装置における交番電圧の波形例を示すグラフ。 同交番電圧の他の波形例を示すグラフ。 同交番電圧の他の波形例を示すグラフ。 同交番電圧の他の波形例を示すグラフ。 同交番電圧の他の波形例を示すグラフ。

以下、本発明を、画像形成装置としての複写機に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の複写機５００の概略構成図である。
複写機５００は、複写装置本体（以下「プリンタ部」という。）１００、給紙テーブル（以下「給紙部」という。）２００及びプリンタ部１００上に取り付けるスキャナ（以下「スキャナ部」という。）３００から構成される。

プリンタ部１００は、４つのプロセスユニットとしてのプロセスカートリッジ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、複数の張架ローラに張架されて図１中の矢印Ａ方向に移動する中間転写体としての中間転写ベルト７、露光手段としての露光装置６、定着手段としての定着装置１２等を備えている。４つのプロセスカートリッジ１の、符号の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋという添字は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒用の仕様であることを示している。４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、以下、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃという添字を省略して説明する。

プロセスカートリッジ１は、潜像担持体である感光体２、帯電手段である帯電部材３、現像手段である現像装置４、及び、クリーニング手段である感光体クリーニング装置５を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ１は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、複写機５００本体に対して着脱可能となっている。

感光体２は、図中の矢印で示すように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を帯電する。本実施形態のプロセスカートリッジ１は、帯電手段として、感光体２の表面に接触するローラ状の帯電部材３を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いてもよい。

露光装置６は、潜像形成手段として機能し、スキャナ部３００で読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、感光体２の表面に対して露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ部１００が備える露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。感光体クリーニング装置５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行う。

４つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を感光体２上に形成する。４つのプロセスカートリッジ１は、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。

図１において、各感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には一次転写手段としての一次転写ローラ８が配置されている。一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの１つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印Ａ方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。

４つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、張架ローラの１つである二次転写対向ローラ９ａに対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に二次転写ローラ９が配置され、中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成する。給紙部２００から給紙され、図１中の矢印Ｓ方向に搬送される記録材である記録紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７の表面上に形成されたフルカラー画像が、二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に形成された二次転写電界によって記録紙Ｐに転写される。

二次転写ニップに対して記録紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した記録紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧によって記録紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された記録紙Ｐは複写機５００の装置外に出力される。一方、二次転写ニップで記録紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。

図１に示すように、中間転写ベルト７の上方には、各色トナーを収容するトナーボトル４００Ｙ，４００Ｍ，４００Ｃ，４００Ｋが複写機５００本体に対して着脱可能に配置されている。各色トナーボトル４００に収容されたトナーは、各色に対応する不図示のトナー補給装置によって、各色の現像装置４に供給される。

図２は、本実施形態の現像装置４の概略構成を示す図であり、図１中の紙面奥側から見た断面図である。現像装置４には、現像剤担持体としての２つの現像ローラ４２Ａ，４２Ｂと、ドクタブレード４５、攪拌パドル４６、搬送スクリュー４８、トナー濃度センサ４９等が設けられている。これらの構成部材を収容する現像ケース４１は、感光体２と対向する箇所が開口しており、その開口を介して、感光体２の表面と２つの現像ローラ４２Ａ，４２Ｂとが対向するように構成されている。現像ケース４１内に収容されている現像剤４３として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いているが、トナーからなる一成分現像剤を用いてもよい。現像ケース４１内の現像剤４３は、攪拌パドル４６や搬送スクリュー４８によって攪拌される。

図３は、現像装置４と複写機５００本体に設けられる電源部５１０とを示す斜視図である。現像ケース４１内の現像剤４３は、現像ローラ４２Ａ，４２Ｂの内部に設置されている磁界発生手段としてのマグネットローラの磁力によって表面に担持され、各現像ローラ４２Ａ，４２Ｂの回転駆動により、各現像ローラと感光体２とが対向して現像処理が行われるそれぞれの現像領域へ搬送される。第１現像ローラ４２Ａ上の現像剤４３は、ドクタブレード４５によって所定量に規制された後に第１現像領域へ搬送され、現像処理に用いられる。その後、現像領域を通過した第１現像ローラ４２Ａ上の現像剤４３は、第１現像ローラ４２Ａと第２現像ローラ４２Ｂとが対向する箇所で第２現像ローラ４２Ｂ側へ受け渡される。そして、第２現像ローラ４２Ｂの回転駆動により第２現像領域へ搬送され、再び現像処理に用いられる。

図３に示すように、電源部５１０にはＡＣ電源５１５が接続されており、ＡＣ電源５１５には制御ボックス５１６が付加されている。制御ボックス５１６では、交番電圧の周波数の切り替え信号を受けて周波数を切り替えるとともに、切り替え後の周波数に応じて交番電圧のＤｕｔｙ比が最適になるようにＤｕｔｙ比も切り替える制御を行う。周波数の切り替えは、例えば、画像形成モードが速度を優先するモードか、あるいは画質を優先するモードを使用する際に、感光体２の線速が異なり画像形成スピードが互いに異なる画像形成モードの切り替えに応じて自動で行ってもよいし、速度優先モードと画質優先モードの組み合わせを実施するために、操作パネルの操作により手動で行ってもよい。制御ボックス５１６から出力される制御信号により、ＡＣ電源５１５から出力される交流電圧の波形を変化させ、所望の交番電圧の波形とすることができる。

図４は、図３中符号Ａで示す現像装置４と電源部５１０との接続箇所を拡大した拡大視図である。プロセスカートリッジ１の複写機５００本体への装着に伴い、そのプロセスカートリッジ１内の現像装置４の電源入力端子４４Ａ，４４Ｂは、複写機５００本体における電源部５１０の各端子孔５１１Ａ，５１１Ｂに挿入される。これにより、現像装置４の電源入力端子４４Ａ，４４Ｂは、複写機５００本体の電源部５１０の電源出力端子５１２に接触し、電気的に接続される。この電源出力端子５１２には、電源ケーブル５１３を介して、直流電圧印加用のＤＣ電源５１４及び交流電圧印加用のＡＣ電源５１５が接続されている。

印加する交番電圧において、Ｄｕｔｙ比の切り替えは、具体的には、周波数が１０[ｋHz]以上２０[ｋHz]未満のときはＤｕｔｙ比が４[％]以上８[％]未満、周波数２０[ｋHz]以上４０[ｋHz]未満のときはＤｕｔｙ比が８[％]以上１５[％]未満、周波数４０[ｋHz]以上６０[ｋHz]未満のときはＤｕｔｙ比が１６[％]以上３０[％]未満、周波数６０[ｋHz]以上８０[ｋHz]未満のときはＤｕｔｙ比が３１[％]以上４５[％]未満、周波数８０[ｋHz]のときはＤｕｔｙ比が４５[％]以上７１[％]未満の範囲となるようにする。

［実験例]
交番電圧の周波数に応じて、Ｄｕｔｙ比を最適範囲となるように切り替えることが、粒状性の向上には有効であることを確認した実験について説明する。
この実験では図３の装置を用いた。制御ボックス５１６としては、任意の周波数と波形を持った交流電圧信号を生成することのできる電気計測器を用いた。ここでは、振幅はいずれも１０００[Ｖ]に固定している。
本実験における、現像条件と評価結果を表１に示す。

表１中の実施条件１〜１０は、周波数に応じてＤｕｔｙ比を最適化した現像条件である。また、比較条件１〜１０は、実施条件１〜１０との比較のための現像条件である。それぞれの現像条件について、感光体上に直径４０μｍのドットを、４０μｍの等間隔で縦に１０列、横に１０列、合計１００個のパターンで現像した。現像した画像は、顕微鏡を用いた解析によりその画質を評価した。
粒状性は、小径のドット形状が揃っているか否かによって判断できることから、円形度、ドット面積標準偏差、地汚れの３つのパラメータを代替特性として評価することができる。また、濃度ムラ（同じ色で塗るべきところに濃淡が出る現象）は、一律に同じ大きさでドットが現像されていれば、ハーフトーンなどで濃度ムラが発生しないが、ドットの大きさが異なると濃度ムラが発生することから、ドット面積標準偏差を代替特性として評価することができる。加えて、ドット面積標準偏差が良好で、かつ、円形度が良好であれば、エッジ再現性についても凡そ良好であると判断することができる。よって、本実験では、表１中にある円形度、ドット面積標準偏差、地汚れの各パラメータについて画像解析を行い、それらの結果について総合評価を行った。評価における判断基準は次のとおりである。

円形度は、物体の形状の複雑さを示す値であり、例えば、１であれば真円、０．７９であれば正方形、０．６であれば正三角形、０．３５であれば長方形である。表１において円形度の評価基準として、円形度の平均値が０．６以上であれば良好として「○」、０．３５以上０．６未満であれば実使用可能として「△」、０．３５未満であれば使用不可能として「×」とした。

ドット面積標準偏差は、感光体上に現像されたドット面積の標準偏差である。ドット面積標準偏差の評価基準として、ドット面積標準偏差が２５０[μｍ^２]以下であれば良好として「○」、２５０を超えて３５０[μｍ^２]以下であれば実使用可能として「△」、３５０[μｍ^２]を超える場合は実使用不可能として「×」とした。

地汚れは、ドットの現像されていない領域に付着したトナーの数である。表１において地汚れの評価基準として、ドットが現像されていない領域１[ｍｍ^２]中に、付着したトナーの数が１０個未満であれば良好として「○」、１０個以上、２０個未満であれば実使用可能として「△」、２０個以上であれば紙面上で目視観察可能なレベルで実使用不可能として「×」とした。

総合評価は、評価パラメータのうち○が二つ以上であれば「◎」、評価パラメータのいずれか一つが△で残り二つが○であれば「○」、評価パラメータのいずれか一つが○で残り二つが△であれば「△」、評価パラメータの１つでも×がある場合は「×」とした。

表１中の実施条件１と実施条件２、および比較条件１と比較条件２は、交番電圧の周波数１０[ｋHz]について評価したものである。Ｄｕｔｙ比については、実施条件１では４[％]、実験条件２では７[％]、比較条件１では３[％]、比較条件２では８[％]に設定した。
図５に、実施条件１における交番電圧の波形を例として示す。ＤＣ電源５１４及びＡＣ電源５１５によって印加される交番電圧の周波数は１０[ｋＨｚ]、振幅１０００[Ｖ]、Ｄｕｔｙ比４[％]である。図中、０[s]から９６[μｓ]までは交番電圧は−５００［Ｖ］であり、この間に現像が行わる。また、９６[μｓ]から１００[μｓ]までは交番電圧は＋５００[Ｖ]であり、この間はトナーは感光体から現像ローラ側に移動し現像は行われない状態（以下、非現像と呼ぶ）となる。以降、これが繰り返される。

表１中の実施条件１と実験条件２、および比較条件１と比較条件２の評価結果は次のとおりである。
Ｄｕｔｙ比を４[％]に設定した実施条件１では、円形度が△、ドット面積標準偏差が○、地汚れが△で、総合評価が△となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を３[％]に設定した比較条件１では、円形度が×、ドット面積標準偏差が△、地汚れが×で、総合評価が×となった。
また、Ｄｕｔｙ比を７[％]に設定した実施条件２では、円形度が△、ドット面積標準偏差が○、地汚れが△で、総合評価が△となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を８[％]に設定した比較条件２では、円形度が×、ドット面積標準偏差が△、地汚れが×で、総合評価が×となった。

表１中の実施条件３と実施条件４、および比較条件３と比較条件４は、交番電圧の周波数２０[ｋHz]について評価したものである。Ｄｕｔｙ比については、実施条件３では８[％]、実験条件４では１５[％]、比較条件３では７[％]、比較条件４では１６[％]に設定した。
図６に、実験条件３における交番電圧の波形を例として示す。ＤＣ電源５１４及びＡＣ電源５１５によって印加される交番電圧の周波数は２０[ｋＨｚ]、振幅１０００[Ｖ]、Ｄｕｔｙ比８[％]である。図中、０[s]から約４６[μｓ]までは交番電圧は−５００［Ｖ］であり、この間に現像が行わる。また、約４６[μｓ]から約５０[μｓ]までは交番電圧は＋５００[Ｖ]であり、この間は非現像となる。以降、これが繰り返される。

表１中の実施条件３と実験条件４、および比較条件３と比較条件４の評価結果は次のとおりである。
Ｄｕｔｙ比を８[％]に設定した実施条件３では、円形度が○、ドット面積標準偏差が○、地汚れが○で、総合評価が◎となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を７[％]に設定した比較条件３では、円形度が△、ドット面積標準偏差が○、地汚れが×で、総合評価が×となった。
また、Ｄｕｔｙ比を１５[％]に設定した実施条件４では、円形度が○、ドット面積標準偏差が○、地汚れが○で、総合評価が◎となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を１６[％]に設定した比較条件４では、円形度が△、ドット面積標準偏差が○、地汚れが×で、総合評価が×となった。

表１中の実施条件５と実験条件６、および比較条件５と比較条件６は、交番電圧の周波数４０[ｋHz]について評価したものである。Ｄｕｔｙ比については、実施条件５では１６[％]、実験条件６では３０[％]、比較条件５では１５[％]、比較条件６では３１[％]に設定した。
図７に、実験条件５における交番電圧の波形を例として示す。ＤＣ電源５１４及びＡＣ電源５１５によって印加される交番電圧の周波数は４０[ｋＨｚ]、振幅１０００[Ｖ]、Ｄｕｔｙ比１６[％]である。図中、０[s]から約２１[μｓ]までは交番電圧は−５００［Ｖ］であり、この間に現像が行わる。また、約２１[μｓ]から約２５[μｓ]までは交番電圧は＋５００[Ｖ]であり、この間は非現像となる。以降、これが繰り返される。

表１中の実施条件５と実験条件６、および比較条件５と比較条件６の評価結果は次のとおりである。
Ｄｕｔｙ比を１６[％]に設定した実施条件５では、円形度が○、ドット面積標準偏差が○、地汚れが○で、総合評価が◎となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比は１５[％]に設定した比較条件５では、円形度が△、ドット面積標準偏差が○、地汚れが×で、総合評価が×となった。
また、Ｄｕｔｙ比を３０[％]に設定した実施条件６では、円形度が○、ドット面積標準偏差が○、地汚れが○で、総合評価が◎となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を３１[％]に設定した比較条件６では、円形度が△、ドット面積標準偏差が○、地汚れが×で、総合評価が×となった。

表１中の実施条件７と実験条件８、および比較条件７と比較条件８は、交番電圧の周波数６０[ｋHz]について評価したものである。Ｄｕｔｙ比については、実施条件７では３１[％]、実験条件８では４５[％]、比較条件７では３０[％]、比較条件８では４６[％]に設定した。
図８に、実験条件７における交番電圧の波形を例として示す。ＤＣ電源５１４及びＡＣ電源５１５によって印加される交番電圧の周波数は６０[ｋＨｚ]、振幅１０００[Ｖ]、Ｄｕｔｙ比３１[％]である。図中、０[s]から約１２[μｓ]までは交番電圧は−５００［Ｖ］であり、この間に現像が行わる。また、約１２[μｓ]から約１７[μｓ]までは交番電圧は＋５００[Ｖ]であり、この間は非現像となる。以降、これが繰り返される。

表１中の実施条件７と実験条件８、および比較条件７と比較条件８の評価結果は次のとおりである。
Ｄｕｔｙ比を３１[％]に設定した実施条件７では、円形度が△、ドット面積標準偏差が○、地汚れが○で、総合評価が○となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を３０[％]に設定した比較条件７では、円形度が×、ドット面積標準偏差が△、地汚れが×で、総合評価が×となった。
また、Ｄｕｔｙ比を４５[％]に設定した実施条件８では、円形度が△、ドット面積標準偏差が○、地汚れが○で、総合評価が○となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を４６[％]に設定した比較条件８では、円形度が×、ドット面積標準偏差が△、地汚れが×で、総合評価が×となった。

表１中の実施条件９と実施条件１０、および比較条件９と比較条件１０は、交番電圧の周波数８０[ｋHz]について評価したものである。Ｄｕｔｙ比については、実施条件９では４６[％]、実験条件１０では７０[％]、比較条件９では４５[％]、比較条件１０では７１[％]に設定した。
図９に、実験条件９における交番電圧の波形を例として示す。ＤＣ電源５１４及びＡＣ電源５１５によって印加される交番電圧の周波数は８０[ｋＨｚ]、振幅１０００[Ｖ]、Ｄｕｔｙ比４６[％]である。図中、０[s]から約７[μｓ]までは交番電圧は−５００［Ｖ］であり、この間に現像が行わる。また、約７[μｓ]から約１３[μｓ]までは交番電圧は＋５００[Ｖ]であり、この間は非現像となる。以降、これが繰り返される。

表１中の実施条件９と実験条件１０、および比較条件９と比較条件１０の評価結果は次のとおりである。
Ｄｕｔｙ比を４６[％]に設定した実施条件９では、円形度が△、ドット面積標準偏差が△、地汚れが○で、総合評価は△となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を４５[％]に設定した比較条件９では、円形度が×、ドット面積標準偏差が△、地汚れが×で、総合評価が×となった。
また、Ｄｕｔｙ比を７０[％]に設定した実施条件１０では、円形度が△、ドット面積標準偏差が△、地汚れが○で、総合評価が△となった。これに対し、Ｄｕｔｙ比を７１[％]に設定した比較条件１０では、円形度が×、ドット面積標準偏差が×、地汚れが×で、総合評価が×となった。

上述の評価結果より、交番電圧の周波数に応じて、Ｄｕｔｙ比を最適範囲となるように切り替えることが、粒状性の向上、濃度ムラ発生の抑制には有効であることが確認された。
また、交番電圧の周波数に対してＤｕｔｙ比を、
周波数１０[ｋHz]以上２０[ｋHz]未満ではＤｕｔｙ比を４[％]以上８[％]未満、
周波数２０[ｋHz]以上４０[ｋHz]未満ではＤｕｔｙ比を８[％]以上１５[％]未満、
周波数４０[ｋHz]以上６０[ｋHz]未満ではＤｕｔｙ比を１６[％]以上３０[％]未満、
周波数６０[ｋHz]以上８０[ｋHz]未満ではＤｕｔｙ比を３１[％]以上４５[％]未満、
周波数８０[ｋHz]ではＤｕｔｙ比を４５[％]以上７１[％]未満、
の範囲で切り替えることが好ましいことが分かった。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
感光体２等の潜像担持体に対して対向配置される現像ローラ４２Ａ、４２Ｂ等の現像剤担持体と、前記潜像担持体と前記現像剤担持体とが対向する現像領域に、トナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる交番電界を形成するために、前記現像剤担持体に交番電圧を印加する電源部５１０等の交番電圧印加手段とを有する現像装置４において、交番電圧の周波数の切り替えと、前記周波数に応じて前記Ｄｕｔｙ比の切り替えとを行う制御ボックス５１６等の制御部を備えたことを特徴とする。
これによれば、高周波の交番電圧を用いた現像を行う場合において、粒状性の向上、濃度ムラ発生の抑制を可能にするという効果が得られる。

（態様２）
前記態様１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が１０[ｋＨｚ]以上２０[ｋＨｚ]未満では、Ｄｕｔｙ比が４[％]以上８[％]未満であることを特徴とする。
これによれば、周波数を多少高くした範囲（１０[ｋＨｚ]以上２０[ｋＨｚ]未満の範囲）でも、粒状性の向上、濃度ムラ発生の抑制を可能にするという効果が得られる。

（態様３）
前記態様１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が２０[ｋＨｚ]以上４０[ｋＨｚ]未満では、Ｄｕｔｙ比が４[％]以上８[％]未満であることを特徴とする。
これによれば、周波数を多少高くした範囲（２０[ｋＨｚ]以上４０[ｋＨｚ]未満の範囲）でも、粒状性の向上、濃度ムラ発生の抑制を可能にするという効果が得られる。

（態様４）
前記態様１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が４０[ｋＨｚ]以上６０[ｋＨｚ]未満では、Ｄｕｔｙ比が１６[％]以上３１[％]未満であることを特徴とする。
これによれば、周波数を多少高くした範囲（４０[ｋＨｚ]以上６０[ｋＨｚ]未満の範囲）でも、粒状性の向上、濃度ムラ発生の抑制を可能にするという効果が得られる。

（態様５）
前記態様１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が６０[ｋＨｚ]以上８０[ｋＨｚ]未満では、Ｄｕｔｙが３１[％]以上４６[％]未満であることを特徴とする。
これによれば、周波数を多少高くした範囲（６０[ｋＨｚ]以上８０[ｋＨｚ]未満の範囲）でも、粒状性の向上、濃度ムラ発生の抑制を可能にするという効果が得られる。

（態様６）
前記態様１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が８０[ｋＨｚ]では、Ｄｕｔｙが４６[％]以上７０[％]以下であることを特徴とする。
これによれば、周波数８０[ｋＨｚ]の範囲でも、粒状性の向上、濃度ムラ発生の抑制を可能にするという効果が得られる。

（態様７）
潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させる現像処理を行う現像手段とを有し、該現像処理によって該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、前記現像手段として、前記態様１〜７のいずれかの態様に係る現像装置４を用いたことを特徴とする。
これによれば、粒状性を向上し、濃度ムラ発生を抑制した良好な画像の形成を可能にするという効果が得られる。

１ プロセスカートリッジ
２ 感光体
３ 帯電部材
４ 現像装置
５ 感光体クリーニング装置
６ 露光装置
７ 中間転写ベルト
８ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
１２ 定着装置
４１ 現像ケース
４２Ａ，４２Ｂ，６４２ 現像ローラ
４３ 現像剤
４４Ａ，４４Ｂ 電源入力端子
１００ プリンタ部
２００ 給紙部
３００ スキャナ部
４００ トナーボトル
５００ 複写機
５１０ 電源部
５１１Ａ，５１１Ｂ 端子孔
５１２ 電源出力端子
５１３ 電源ケーブル
５１４ ＤＣ電源
５１５ ＡＣ電源
５１６ 制御ボックス

特開平１１−６５２７０号公報 特開２００４−１０１６４０号公報

Claims (7)

1. 潜像担持体に対して対向配置される現像剤担持体と、
   前記潜像担持体と前記現像剤担持体とが対向する現像領域に、トナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる交番電界を形成するために、前記現像剤担持体に交番電圧を印加する交番電圧印加手段とを有する現像装置において、
   交番電圧の周波数の切り替えと、前記周波数に応じて前記Ｄｕｔｙ比の切り替えとを行う制御部を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が１０[ｋＨｚ]以上２０[ｋＨｚ]未満では、Ｄｕｔｙ比が４[％]以上８[％]未満であることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が２０[ｋＨｚ]以上４０[ｋＨｚ]未満では、Ｄｕｔｙ比が８[％]以上１６[％]未満であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が４０[ｋＨｚ]以上６０[ｋＨｚ]未満では、Ｄｕｔｙ比が１６[％]以上３１[％]未満であることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が６０[ｋＨｚ]以上８０[ｋＨｚ]未満では、Ｄｕｔｙが３１[％]以上４６[％]未満であることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１の現像装置において、前記交番電圧は、周波数が８０[ｋＨｚ]では、Ｄｕｔｙが４６[％]以上７０[％]以下であることを特徴とする現像装置。
7. 潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させる現像処理を行う現像手段とを有し、該現像処理によって該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
   前記現像手段として、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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