JP2012208199A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間に亘って動作が継続される場合であっても、現像ゴーストや補給かぶりの発生を防止することができる現像装置、及び当該現像装置を備えることで高い質の画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置は、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤を担持する磁気ローラー３２と、静電潜像が形成される感光ドラム２１に対向配置されて磁気ローラー３２から供給されるトナーで静電潜像を現像する現像ローラー３３と、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間に、直流電圧に交流電圧が重畳されたバイアス電圧を印加するバイアス印加部５１，５２と、トナー及びキャリアの少なくとも一方の劣化状況に応じてバイアス印加部５１，５２を制御し、バイアス電圧に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる制御部４０とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

周知の通り、複写機、プリンター、ファクシミリ、或いはこれら各機器の機能を複合化した複合機等の画像形成装置は、紙等の記録媒体上にトナーを定着させることによって画像を形成する。具体的に、画像形成装置は、感光体（像担持体）、現像装置、及び定着装置を備えており、感光体上に形成された静電潜像を現像装置でトナー像に現像し、このトナー像を記録媒体上に転写して定着装置で定着させることによって記録媒体上に画像を形成する。

ここで、上記の現像装置は、トナーだけを用いる一成分現像装置と、トナーに加えてキャリアを用いる二成分現像装置とに大別されるが、近年、双方の装置の利点を活かして長寿命化と高画質化とを両立させたタッチダウン現像装置が提案されている。このタッチダウン現像装置は、磁気ローラー（現像剤担持体）と現像ローラー（トナー担持体）とを備えており、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤を磁気ローラーの表面に担持させ、磁気ローラーから現像ローラーにトナーのみを移送させて現像ローラー上にトナー層を形成する。そして、現像ローラー上のトナー層を接触又は非接触により感光体に移送させることによって感光体上に形成された静電潜像を現像する。

以下の特許文献１には、従来のタッチダウン現像装置の一例が開示されている。この特許文献１に開示されたタッチダウン現像装置は、磁気ローラーに設けられている磁極（磁気ローラー磁極）とは極性が異なる磁極（現像ローラー磁極）が内蔵された現像ローラーを備えており、これらの磁極の間に形成される磁界によって、磁気ローラーの表面に現像剤で形成される磁気ブラシの拘束力を高めることにより、現像履歴現象（前回現像した像が現像ゴーストとして現れる現象）の発生を防止している。

特開２００５−２７４９２４号公報

ところで、上述したタッチダウン現像装置は、磁気ローラーから現像ローラーにトナーを移送し、且つ、現像ローラーから感光体にトナーを移送するために、磁気ローラー及び現像ローラーの双方にバイアス電圧が印加されている。ここで、現像ローラー上のトナー層を安定化するためには、現像ローラー上のトナー層と磁気ローラーの表面に形成される磁気ブラシとの間でトナーの入れ替わりが行われることが重要になる。このため、上記のバイアス電圧は、トナーの移送とトナーの入れ替わりとの双方を実現するために、直流電圧に交流電圧が重畳されたものとなっている。

しかしながら、上記のタッチダウン現像装置において、現像ローラーと磁気ローラーとの間におけるトナーの往復運動が長期に亘って行われるとトナーの劣化が早まってしまう。トナーの劣化が生ずると、新たなトナーが供給されたときに劣化したトナーが逆帯電を起こしてしまい、例えば本来白抜けとなるべき非画像部にトナーが付着して濃度が高くなる現象（所謂、補給かぶり）が生ずるという問題がある。

特に、上記の特許文献１に開示されたタッチダウン現像装置は、磁気ブラシの拘束力が高められているため、トナーの往復運動が繰り返されて補給かぶりが発生し易くなると考えられる。また、磁気ブラシの拘束力が高められていると、トナーに加えてキャリアも劣化し易くなる。すると、キャリアの抵抗が低下してトナーの往復運動が激しくなり、トナーの劣化が促進されるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、長時間に亘って動作が継続される場合であっても、現像ゴーストや補給かぶりの発生を防止することができる現像装置、及び当該現像装置を備えることで高い質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の現像装置は、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤を担持する磁気ローラーと、静電潜像が形成される像担持体に対向配置されて前記磁気ローラーから供給されるトナーで前記静電潜像を現像する現像ローラーとを備える現像装置において、前記磁気ローラーと前記現像ローラーとの間に、直流電圧に交流電圧が重畳されたバイアス電圧を印加するバイアス印加部と、前記トナー及び前記キャリアの少なくとも一方の劣化状況に応じて前記バイアス印加部を制御し、前記バイアス電圧に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる制御部とを備えることを特徴としている。
また、本発明の現像装置は、前記バイアス印加部が、前記磁気ローラー及び前記現像ローラーに対してそれぞれ個別に前記バイアス電圧を印加しており、前記制御部が、前記バイアス印加部を制御して、前記磁気ローラーに印加される前記バイアス電圧に重畳されている交流電圧の振幅を変化させることを特徴としている。
本発明の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体に形成すべき画像の静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された前記静電潜像をトナー像に現像する上記の現像装置と、前記現像装置で現像されて前記記録媒体上に転写された前記トナー像を定着させる定着装置とを備えることを特徴としている。
また、本発明の画像形成装置は、前記制御部が、画像の形成を行った記録媒体の数と、前記トナー及び前記キャリアの少なくとも一方の劣化状況との関係を示すテーブルを備えており、該テーブルを用いて、画像の形成が行われた記録媒体の数から前記トナー及び前記キャリアの少なくとも一方の劣化状況を把握することを特徴としている。
また、本発明の画像形成装置は、前記制御部が、前記記録媒体に形成すべき画像の印字率に応じて、前記交流電圧の振幅の変化量を変えることを特徴としている。
また、本発明の画像形成装置は、前記現像装置によって現像されるトナーの量を検出する検出器を備えており、前記制御部が、前記検出器の検出結果に応じて前記交流電圧の振幅を変化させることを特徴としている。

本発明によれば、トナーやキャリアの劣化状況に応じて磁気ローラーや現像ローラーに印加されるバイアス電圧に重畳されている交流電圧の振幅を変化させてトナーの往復運動を抑制しているため、長時間に亘って動作が継続される場合であっても、現像ゴーストや補給かぶりの発生を防止することができるという効果がある。

本発明の一実施形態による画像形成装置としてのカラープリンターの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における画像形成ユニットの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態による画像形成装置としてのカラープリンターの制御系の要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による現像装置に印加されるバイアス電圧の制御系の要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における現像装置に対するバイアス電圧の一例を示す図である。 本発明の一実施例等の評価結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による現像装置及び画像形成装置について詳細に説明する。尚、以下では、画像形成装置としてカラープリンターを例に挙げて説明するが、本発明は、モノクロのプリンターにも適用可能であり、更には、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター以外の画像形成装置にも適用することができる。

〔画像形成装置〕
図１は、本発明の一実施形態による画像形成装置としてのカラープリンターの構成を示す断面図である。図１に示す通り、カラープリンター１は、箱形形状の装置本体１ａ内に、給紙カセット１１、レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）１２、画像形成ユニット１３、中間転写ベルト１４、及び定着装置１５等を備えており、例えば外部から入力される印刷データに応じた画像を所定の印刷用紙（記録媒体）に印刷する。

給紙カセット１１は、上記の定型の印刷用紙を複数枚（例えば、数十枚程度）収容可能であり、装置本体１ａの正面から引き出し可能なように装置本体１ａの底部に配置されている。レーザースキャナーユニット１２は、例えば外部から入力される印刷データに応じて変調されたレーザー光を画像形成ユニット１３に供給する。具体的には、マゼンタ（Ｍ）の画像を形成するためのレーザー光、シアン（Ｃ）の画像を形成するためのレーザー光、イエロー（Ｙ）の画像を形成するためのレーザー光、及びブラック（Ｋ）の画像を形成するためのレーザー光の計４種類のレーザー光を画像形成ユニット１３に供給する。

画像形成ユニット１３は、レーザースキャナーユニット１２から供給されるレーザー光を用いて印刷用紙に転写すべきトナー像を形成する。具体的に、画像形成ユニット１３は、一定の間隔でタンデムに配置されたマゼンタ画像形成ユニット１３Ｍ、シアン画像形成ユニット１３Ｃ、イエロー画像形成ユニット１３Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１３Ｋを備えており、レーザースキャナーユニット１２から供給されるレーザー光を用いて、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、イエロー（Ｙ）のトナー像、及びブラック（Ｋ）のトナー像をそれぞれ形成する。尚、画像形成ユニット１３の詳細については後述する。

中間転写ベルト１４は、マゼンタ画像形成ユニット１３Ｍ、シアン画像形成ユニット１３Ｃ、イエロー画像形成ユニット１３Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１３Ｋの各々で形成されたトナー像が転写されるベルトであり、二次転写対向ローラー１４ａ、駆動ローラー１４ｂ、及びテンションローラー１４ｃによって張設されている。定着装置１５は、中間転写ベルト１４から印刷用紙上に転写されたトナー像（フルカラーのトナー像）を加熱及び加圧して印刷用紙に定着させる。尚、装置本体１ａの上部は画像が印刷された印刷用紙を載置する排紙トレイ１６とされており、装置本体１ａの側部には手差しトレイ１７が設けられている。

〔画像形成ユニット〕
次に、画像形成ユニット１３について詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態における画像形成ユニットの構成を示す断面図である。尚、画像形成ユニット１３が備えるマゼンタ画像形成ユニット１３Ｍ、シアン画像形成ユニット１３Ｃ、イエロー画像形成ユニット１３Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１３Ｋは同様の構成であるため、以下ではマゼンタ画像形成ユニット１３Ｍを例に挙げて説明し、シアン画像形成ユニット１３Ｃ、イエロー画像形成ユニット１３Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１３Ｋについての説明は省略する。

図２に示す通り、マゼンタ画像形成ユニット１３Ｍは、感光ドラム２１、帯電器２２、現像装置２３、転写ローラー２４、及びドラムクリーニング装置２５を備える構成である。かかる構成のマゼンタ画像形成ユニット１３Ｍは、レーザースキャナーユニット１２から供給されるレーザー光ＬＭ（マゼンタ（Ｍ）の画像を形成するためのレーザー光）を用いて中間転写ベルト１４上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する。

感光ドラム２１は、レーザースキャナーユニット１２からのレーザー光ＬＭが照射されることによってマゼンタ（Ｍ）の画像に応じた静電潜像が形成される円筒形の感光体である。この感光ドラム２１は、不図示のモータによって図示矢印方向（図２における反時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電器２２は、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。

現像装置２３は、マゼンタ（Ｍ）の現像剤を収容しており、感光ドラム２１上に形成された静電潜像にトナーを付着させることによってマゼンタ（Ｍ）のトナー像を現像するものである。ここで、現像装置２３が収容する現像剤は、トナーとキャリアとを有する二成分現像剤であり、トナーとしては磁性粉を含有する磁性トナーが用いられている。尚、現像装置２３の詳細については後述する。

転写ローラー２４は、感光ドラム２１とともに中間転写ベルト１４を挟むように配置されており、中間転写ベルト１４の一方の面（感光ドラム２１が配置されている側の面）を感光ドラム２１に当接させるために設けられる。ドラムクリーニング装置２５は、中間転写ベルト１４上に転写されずに感光ドラム２１上に残留しているトナーを除去するものである。

〔現像装置〕
次に、現像装置２３について詳細に説明する。図２に示す通り、現像装置２３は、現像容器３０内に、攪拌スクリュー３１ａ，３１ｂ、磁気ローラー３２、及び現像ローラー３３等を備えており、感光ドラム２１上に形成された静電潜像をトナー像に現像する。尚、現像容器３０の内部は、仕切壁３０ａによって収納室Ｒ１と収納室Ｒ２とに区画されている。

攪拌スクリュー３１ａ，３１ｂは、現像容器３０内に収容されるマゼンタ（Ｍ）の現像剤を攪拌するためのスパイラル状の羽根を持つ部材であり、その回転軸が図２の紙面垂直方向に沿うように、収納室Ｒ１，Ｒ２内に回転可能にそれぞれ配設されている。これら攪拌スクリュー３１ａ，３１ｂが回転すると、現像容器３０内の現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面垂直方向）に搬送され、仕切壁３０ａに形成された不図示の連通路を通過して収納室Ｒ１と収納室Ｒ２との間を循環することになる。

磁気ローラー３２は、現像剤担持体である円筒状の部材であり、現像容器３０内の攪拌スクリュー３１ａ，３１ｂの上方において回転可能に配設されている。具体的に、磁気ローラー３２は、複数の磁極（磁気ローラー磁極）を有する円筒状の固定マグネットローラー３２ａと、内部に固定マグネットローラー３２ａが設けられて非磁性体の円環状の部材である回転スリーブ３２ｂとを備える。尚、回転スリーブ３２ｂは、回転軸Ａ１を回転中心線として図２の矢印方向（時計回り方向）に回転駆動される。

固定マグネットローラー３２ａは、外周方向がＮ極となる３つの磁気ローラー磁極Ｎ１〜Ｎ３と、外周方向がＳ極となる２つの磁気ローラー磁極Ｓ１，Ｓ２とを有している。これら磁気ローラー磁極Ｎ１〜Ｎ３，Ｓ１，Ｓ２は、長手方向が回転スリーブ３２ｂの回転軸Ａ１の軸方向に延び、短手方向が固定マグネットローラー３２ａの径方向に延びる略直方体形状とされており、回転スリーブ３２ｂの回転方向において、磁気ローラー磁極Ｎ１，Ｎ２間に磁気ローラー磁極Ｓ１が配置され、磁気ローラー磁極Ｎ１，Ｎ３間に磁気ローラー磁極Ｓ２が配置されている。ここで、固定マグネットローラー３２ａは、回転スリーブ３２ｂが回転しても回転しないよう、回転スリーブ３２ｂの回転とは独立して設けられている。

現像ローラー３３は、トナー担持体である円筒状の部材であり、磁気ローラー３２の上方において磁気ローラー３２と対向した状態で回転可能に配設されている。尚、現像ローラー３３は、現像容器３０の開口部３０ｂから露出した状態で感光ドラム２１に所定のギャップを介して対向配置されている。具体的に、現像ローラー３３は、現像ローラー３３の表面部材をなす非磁性の円環状である回転スリーブ３３ａを備える。この回転スリーブ３３ａは、不図示の駆動源によって図２の矢印方向（時計回り方向）に回転駆動される回転軸Ａ２の回転に連動して、回転軸Ａ２の回転中心線回りに回転する。

また、回転スリーブ３３ａ内には、磁気ローラー３２と対向する位置に対向マグネット３３ｂが配置されている。この対向マグネット３３ｂは、長手方向が回転軸Ａ２の軸方向に延び、短手方向が回転スリーブ３３ａの径方向に延びる略直方体形状とされている。ここで、対向マグネット３３ｂは、回転スリーブ３３ａが回転しても回転しないよう、回転スリーブ３３ａの回転とは独立して設けられている。尚、対向マグネット３３ｂの形状は、扇形状の断面を有しており、回転スリーブ３３ａの回転軸Ａ２の軸方向（図２の紙面垂直方向）に延びる柱体状形状であってもよい。

また、現像容器３０には、トナー層厚規制部材としてのドクターブレード３４が回転スリーブ３２ｂの軸方向（図２の紙面垂直方向）に沿って取り付けられている。このドクターブレード３４は、回転スリーブ３２ｂの回転方向（図２の矢印方向）において、回転スリープ３２ｂ及び回転スリーブ３３ａの対向位置よりも上流側に配置され、その先端と回転スリーブ３３ａの表面との間には所定の微小ギャップが形成されている。

〔画像形成装置の制御系〕
図３は、本発明の一実施形態による画像形成装置としてのカラープリンターの制御系の要部構成を示すブロック図である。図３に示す通り、カラープリンター１は、制御部４０、操作表示部４１、通信Ｉ／Ｆ部４２、画像データ記憶部４３、画像処理部４４、用紙搬送部４５、画像形成部４６、及び各種センサー群４７を備える。

制御部４０は、各種センサー群４７から出力される各種検出信号を参照しつつ、操作表示部４１から入力される操作指示、又は通信Ｉ／Ｆ部４２から入力される各種指示に応じてカラープリンター１の動作を制御する。例えば、通信Ｉ／Ｆ部４２で受信された画像データを画像データ記憶部４３に記憶させ、この画像データ記憶部３３に記憶された画像データを印刷する制御を行う。また、詳細は後述するが、制御部４０は、現像装置２３が備える磁気ローラー３２及び現像ローラー３３に印加するバイアス電圧の制御も行う。

操作表示部４１は、タッチパネル及び各種操作キーを備えており、操作キーの操作内容を制御部４０に出力するとともに、制御部４０の制御の下でタッチパネルに種々の情報を表示する。通信Ｉ／Ｆ部４２は、クライアントコンピュータ（図示省略）やローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等のネットワーク（図示省略）に接続され、このクライアントコンピュータやネットワークとの間で各種信号の送受信を行う。

画像データ記憶部４３は、通信Ｉ／Ｆ部４２がクライアントコンピュータ（図示省略）やネットワーク（図示省略）から受信するプリント画像データ等の画像データ、或いは画像処理部４４で画像処理が行われた画像データを一時的に記憶する。画像処理部４４は、画像データ記憶部４３に記憶された画像データに対して各種の画像処理を行う、例えば、画像データの圧縮・伸張処理や画像データの印字率の算出処理等を行う。ここで、印字率とは、印刷用紙全体の面積に対して印字される領域の面積を示す指標であり、印刷用紙全体に所定の解像度で印字可能なドット数と、その印刷用紙に印字されるプリント要求された画像の総ドット数の比率で算出される。

用紙搬送部４５は、搬送ローラー、搬送ローラー駆動用のモータ等を備えており、給紙カセット１１（図１参照）に収納されている印刷用紙を画像形成部４６に搬送するとともに、画像形成部４６で画像形成処理が行われた印刷用紙を排紙トレイ１６に搬送する。画像形成部４６は、制御部４０の制御の下で、画像データ記憶部４３に記憶されているプリント画像データ等の画像データを用いて画像形成処理を行う。具体的には、上記の各種画像データに応じて画像形成ユニット１３によって中間転写ベルト１４上に形成されたトナー像を用紙搬送部４５から搬送される印刷用紙に転写し、定着装置１５によってそのトナー像の定着処理を行う。

各種センサー群４７は、用紙切れ検出センサー、用紙詰まり検出センサー、用紙位置検出センサー、温度センサー等の画像形成動作に必要な各種センサーであり、それぞれのセンサーで検出した各種の情報を検出信号として制御部４０に出力する。また、この各種センサー群４７には、現像装置２３によって現像されるトナーの量を検出する濃度センサー（検出器）も含まれている。この濃度センサーは、中間転写ベルト１４の近傍に配設されており、中間転写ベルト１４に転写されたトナーの濃度を検出することにより、現像装置２３によって現像されるトナーの量（濃度）を検出する。

〔バイアス電圧の制御系〕
図４は、本発明の一実施形態による現像装置に印加されるバイアス電圧の制御系の要部構成を示すブロック図である。図４に示す通り、現像装置２３に対するバイアス電圧の制御系は、図３に示す制御部４０とバイアス印加部５１，５２とからなる。バイアス印加部５１は、制御部４０の制御の下で磁気ローラー３２に対してバイアス電圧Ｂ１を印加する。同様に、バイアス印加部５２は、制御部４０の制御の下で現像ローラー３３に対してバイアス電圧Ｂ２を印加する。これらバイアス印加部５１，５２は、図３中の画像形成部４６に設けられ、制御部４０の制御の下でバイアス電圧Ｂ１，Ｂ２を個別に印加する。

ここで、磁気ローラー３２に印加されるバイアス電圧Ｂ１及び現像ローラー３３に印加されるバイアス電圧Ｂ２は、直流電圧（直流バイアス）に交流電圧（交流バイアス）が重畳されたものである。図５は、本発明の一実施形態における現像装置に対するバイアス電圧の一例を示す図である。図５に示す例において、磁気ローラー３２に印加されるバイアス電圧Ｂ１は直流電圧Ｖ１に対して振幅がΔ１である矩形形状の交流電圧が重畳されたものであり、現像ローラー３３に印加されたるバイアス電圧Ｂ２は直流電圧Ｖ２に対して振幅がΔ２である矩形形状の交流電圧が重畳されたものである。

上記のバイアス電圧Ｂ１は、例えば直流電圧Ｖ１が３００［Ｖ］であり、交流電圧の振幅Δ１のピーク・トゥ・ピーク値（Ｐ−Ｐ値）が０．９［ｋＶ］であってデューティー比が４０％である。また、上記のバイアス電圧Ｂ２は、例えば直流電圧Ｖ２が１００［Ｖ］であり、交流電圧の振幅Δ２のＰ−Ｐ値が１．６［ｋＶ］であってデューティー比が６０％である。これら、バイアス電圧Ｂ１，Ｂ２の交流電圧は、周波数が数ｋＨｚ程度であって、位相関係が互いに逆となるように設定されている。

このようなバイアス電圧Ｂ１，Ｂ２が磁気ローラー３２及び現像ローラー３３にそれぞれ印加された場合には、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差は図５に示すものになる。つまり、直流電圧については現像ローラー３３に印加される直流電圧Ｖ２から磁気ローラー３２に印加される直流電圧Ｖ１を減じた値になり、交流電圧については振幅が現像ローラー３３に印加される交流電圧の振幅Δ１と磁気ローラー３２に印加される交流電圧の振幅Δ２とを加算した値になる。

制御部４０は、画像データ記憶部３３に記憶された画像データの印刷制御に加えて、磁気ローラー３２に印加されるバイアス電圧Ｂ１及び現像ローラー３３に印加されるバイアス電圧Ｂ２の制御を行う。具体的に、制御部４０は、トナー及びキャリアの少なくとも一方の劣化状況に応じてバイアス印加部５１，５２を制御し、バイアス電圧Ｂ１，Ｂ２に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる。

ここで、トナーやキャリアは、印刷枚数（印刷が行われた印刷用紙の数）の増加に伴って劣化する傾向がある。制御部４０は、予め実験等を行って得られた印刷枚数とトナーやキャリアの劣化状況との関係を示すテーブルＴを備えており、このテーブルＴを用いて印刷枚数からトナーやキャリアの劣化状況を把握する。尚、印刷枚数は、制御部４０が常時把握しているため、テーブルＴからトナーやキャリアの劣化状況を把握することが可能である。

また、印刷枚数が同じであっても、印字率の高低に応じてトナーやキャリアの劣化状況が変動する。このため、制御部４０は、画像処理部４４で得られた印字率に応じてバイアス電圧Ｂ１，Ｂ２に重畳されている交流電圧の振幅の変化量を変える。例えば、印字率が６％以下である場合には、印字率が６％よりも大である場合に比べて、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差（交流成分）がより小さくなるようにバイアス電圧Ｂ１，Ｂ２に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる。

或いは、制御部４０は、各種センサー群４７（図３参照）に設けられた濃度センサーの検出結果に応じてバイアス電圧Ｂ１，Ｂ２に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる。つまり、濃度センサーの検出結果は、現像装置２３によって中間転写ベルト１４に転写されるトナー像の濃度（現像装置２３の現像ローラー３３に形成されるトナー層の厚み）を示すものであり、この検出結果によってキャリアの抵抗低下を知ることができるものである。よって、制御部４０は、濃度センサーの検出結果に基づいて所望の濃度が得られるように、バイアス電圧Ｂ１，Ｂ２に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる。

〔画像形成装置の動作〕
次に、上記構成におけるカラープリンター１を用いて画像を印刷する際に行われる動作について説明する。印刷用紙に印刷すべき画像を示す印刷データが外部から入力されると、通信Ｉ／Ｆ部４２で受信されて画像データ記憶部４３に一時的に記憶される。この印刷データは画像処理部４４に読み出されて伸張処理等の画像処理が行われ、画像処理が行われた印刷データが画像データ記憶部４３に記憶される。尚、画像処理部４４では、印刷データの印字率を算出する処理も行われる。

画像データ記憶部４３に記憶された印刷データは制御部４０に読み出され、制御部４０の制御の下でその印刷データに応じた画像形成が画像形成部４６で行われるとともに、印刷用紙の搬送が用紙搬送部４５で行われる。具体的には、マゼンタ画像形成ユニット１３Ｍ、シアン画像形成ユニット１３Ｃ、イエロー画像形成ユニット１３Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１３Ｋの各々に設けられた感光ドラム２１が図２の矢印方向（反時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２１は、帯電器２２によって一様に帯電される。

また、レーザースキャナーユニット１２からは、上記の印刷データに応じて変調された色毎のレーザー光（マゼンタ（Ｍ）の画像を形成するためのレーザー光、シアン（Ｃ）の画像を形成するためのレーザー光、イエロー（Ｙ）の画像を形成するためのレーザー光、及びブラック（Ｋ）の画像を形成するためのレーザー光）が射出される。そして、これらのレーザー光は、マゼンタ画像形成ユニット１３Ｍ、シアン画像形成ユニット１３Ｃ、イエロー画像形成ユニット１３Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１３Ｋの各々に設けられた感光ドラム２１に照射され、これによって各感光ドラム２１には各色毎の静電潜像がそれぞれ形成される。

マゼンタ画像形成ユニット１３Ｍの感光ドラム２１上に形成された静電潜像は、現像装置２３によって現像され、これによって感光ドラム２１上にマゼンタトナー像が形成される。具体的に、現像装置２３に設けられた攪拌スクリュー３１ａ，３１ｂによって二成分現像剤が攪拌されることによってマゼンタトナーが帯電し、攪拌スクリュー３１ｂ上の二成分現像剤が磁気ローラー３２によって吸引搬送される。そして、磁気ローラー３２上には、磁気ローラー磁極Ｓ２による磁気ブラシが形成されて、ドクターブレード３４によって層厚が規制される。

層厚が規制された二成分現像剤は、回転スリーブ３２ｂの回転によって現像ローラー３３と対向する位置に搬送され、磁気ローラー磁極Ｎ１によって二成分現像剤からなる磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差によって、磁気ブラシに含まれるトナーが現像ローラー３３上に移送され、現像ローラー３３上にはトナー層が形成される。この現像ローラー３３に形成されたトナー層が感光ドラム２１に移相されることによって、感光ドラム２１上に静電潜像に応じたマゼンタトナー像が形成される。

感光ドラム２１上に形成されたマゼンタトナー像は、感光ドラム２１と転写ローラー２４とによって図１の矢印方向に周回駆動されている中間転写ベルト１４上に一次転写される。このようにして中間転写ベルト１４上に一次転写されたマゼンタトナー像は、シアン画像形成ユニット１３Ｃに移動する。そして、シアン画像形成ユニット１３Ｃにおいても同様に、シアン画像形成ユニット１３Ｃの感光ドラム２１上に形成された静電潜像が現像装置２３によって現像され、感光ドラム２１上に形成されたシアントナー像が中間転写ベルト１４上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト１４上に重畳転写されたマゼンタトナー像及びシアントナー像の上に、イエロー画像形成ユニット１３Ｙの感光ドラム２１上に形成されたイエロートナー像と、ブラック画像形成ユニット１３Ｋの感光ドラム２１上に形成されたブラックトナー像とが順次重ね合わされる。これにより、中間転写ベルト１４上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト１４上に転写されずに画像形成ユニット１３の各々に設けられる感光ドラム２１上に残留する残トナーは、画像形成ユニット１３の各々に設けられるドラムクリーニング装置２５によって除去される。

中間転写ベルト１４上に形成されたフルカラーのトナー像の先端が二次転写対向ローラー１４ａに達するタイミングに合わせて、給紙カセット１１又は手差しトレイ１７から用紙搬送部４５により搬送されてきた印刷用紙も二次転写対向ローラー１４ａに搬送される。そして、中間転写ベルト１４に形成されたフルカラーのトナー像が、中間転写ベルト１４から搬送されてきた印刷用紙に転写される。このようにして、フルカラーのトナー像が転写された印刷用紙は、定着装置１５へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて印刷用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙が排紙トレイ１６上に排出されて一連の動作が完了する。

ここで、以上の動作が繰り返されて印刷枚数が増加すると、制御部４０は、印刷枚数に応じてテーブルＴを用いてバイアス電圧Ｂ１に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる制御を行う。かかる制御を行うことにより、現像装置２３に設けられた現像ローラー３３と磁気ローラー３２との間におけるトナーの過剰な往復運動が抑制されるため、トナーの劣化を防止することができ、この結果として現像ゴーストや補給かぶりの発生を防止することができる。

また、制御部４０は、画像処理部４４で算出された印字率が低い場合（例えば、６％以下である場合）には、印字率が６％よりも大である場合に比べて、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差（交流成分）がより小さくなるようにバイアス電圧Ｂ１に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる制御を行う。かかる制御を行うことにより、現像剤の劣化が抑制され、この結果として現像ゴーストや補給かぶりの発生をより確実に防止することができる。

或いは、制御部４０は、各種センサー群４７（図３参照）に設けられた濃度センサーの検出結果に基づいて所望の濃度が得られるように、バイアス電圧Ｂ１，Ｂ２に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる制御を行う。かかる制御を行うことにより、キャリアの抵抗低下をトナー層の厚みから検出することができるため、キャリアの劣化を抑制しながら現像ゴーストや補給かぶりの発生を防止することができる。

出願人は、以下に示す仕様の現像装置を用いて、バイアス電圧Ｂ１，Ｂ２の制御を実施した。
磁気ローラー：直径２０［ｍｍ］、回転数７００［ｒｐｍ］
現像ローラー：直径２０［ｍｍ］、回転数８７８［ｒｐｍ］
感光ドラムと現像ローラーとの間隔（ＤＳギャップ）：１１０［μｍ］
磁気ローラーと現像ローラーとの間隔（ＭＳギャップ）：３００［μｍ］
トナー：６．８［μｍ］
キャリア：３５［μｍ］
トナー／キャリア重量比率：１１［％］

具体的には、以下の実施例１〜３に示す通り、バイアス電圧Ｂ１，Ｂ２の制御を実施した。
（１）実施例１
テーブルＴを用い、印刷枚数に応じてバイアス電圧Ｂ１に重畳された交流電圧を変化させることにより、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差（交流成分）を例えば以下の通り変化させた。
０枚（初期） ：２．５［ｋＶ］
５万枚（５０ｋ枚） ：２．０［ｋＶ］
２０万枚（２００ｋ枚）：１．８［ｋＶ］

（２）実施例２
印字率が６％を超える場合には実施例１と同様に変化させ、印字率が６％以下である場合には、バイアス電圧Ｂ１に重畳された交流電圧を変化させることにより、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差（交流成分）を例えば以下の通り変化させた。
０枚（初期） ：２．５［ｋＶ］
５万枚（５０ｋ枚） ：１．８［ｋＶ］
２０万枚（２００ｋ枚）：１．５［ｋＶ］

（３）実施例３
バイアス電圧Ｂ１，Ｂ２の各々に重畳される交流電圧の値を変化させながら濃度センサーの検出を取得し、印刷枚数に応じて一定以上の濃度が得られる電圧を例えば以下の通り設定した。
０枚（初期） ：２．３［ｋＶ］
５万枚（５０ｋ枚） ：１．９［ｋＶ］
２０万枚（２００ｋ枚）：１．７［ｋＶ］
４０万枚（４００ｋ枚）：１．６［ｋＶ］

また、出願人は、以上の実施例１〜３に対する比較例として、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差（交流成分）を以下の通りに固定した比較例１〜３を実施した。
（４）比較例１
２．５［ｋＶ］固定
（５）比較例２
２．０［ｋＶ］固定
（６）比較例３
１．８［ｋＶ］固定

図６は、本発明の一実施例等の評価結果を示す図であって、（ａ）は補給かぶりの評価結果であり、（ｂ）は現像ゴーストの評価結果を示す図である。尚、図６中における記号「○」は目視で補給かぶりや現像ゴーストが確認できないことを意味しており、記号「×」は目視で補給かぶりや現像ゴーストが確認できることを意味している。

図６（ａ）を参照すると、実施例１において印刷枚数が５０万枚を超えた場合に、補給かぶりが確認されているものの、実施例１〜３においては殆ど補給かぶりが確認されていないことが分かる。これに対し、比較例１，２を参照すると、実施例１〜３よりも少ない印刷枚数で補給かぶりが確認できているのが分かる。また、図６（ｂ）を参照すると、実施例１〜３では現像ゴーストが全く確認されていないのに対し、比較例２，３では印刷枚数が少ない場合（初期又は１０万枚以下の場合）に現像ゴーストが確認できているのが分かる。以上から、実施例１〜３は、比較例１〜３に比べて現像ゴーストや補給かぶりの発生を防止できているのが分かる。このように、本実施形態では、３０万枚以上に対応できる長寿命の現像装置を実現できる。

以上、本発明の一実施形態による現像装置及び画像形成装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間のインピーダンスを検出してキャリアの抵抗を検出し、この検出結果に基づいて磁気ローラー３２と現像ローラー３３との間の電位差（交流成分）を制御してもよい。

１ カラープリンター
１５ 定着装置
２１ 感光ドラム
２３ 現像装置
３２ 磁気ローラー
３３ 現像ローラー
４０ 制御部
５１，５２ バイアス印加部
Ｔ テーブル

Claims (6)

1. トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤を担持する磁気ローラーと、静電潜像が形成される像担持体に対向配置されて前記磁気ローラーから供給されるトナーで前記静電潜像を現像する現像ローラーとを備える現像装置において、
   前記磁気ローラーと前記現像ローラーとの間に、直流電圧に交流電圧が重畳されたバイアス電圧を印加するバイアス印加部と、
   前記トナー及び前記キャリアの少なくとも一方の劣化状況に応じて前記バイアス印加部を制御し、前記バイアス電圧に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる制御部と
   を備えることを特徴とする現像装置。
2. 前記バイアス印加部は、前記磁気ローラー及び前記現像ローラーに対してそれぞれ個別に前記バイアス電圧を印加しており、
   前記制御部は、前記バイアス印加部を制御して、前記磁気ローラーに印加される前記バイアス電圧に重畳されている交流電圧の振幅を変化させる
   ことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
   前記記録媒体に形成すべき画像の静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に形成された前記静電潜像をトナー像に現像する請求項１又は請求項２記載の現像装置と、
   前記現像装置で現像されて前記記録媒体上に転写された前記トナー像を定着させる定着装置と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御部は、画像の形成を行った記録媒体の数と、前記トナー及び前記キャリアの少なくとも一方の劣化状況との関係を示すテーブルを備えており、該テーブルを用いて、画像の形成が行われた記録媒体の数から前記トナー及び前記キャリアの少なくとも一方の劣化状況を把握することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記記録媒体に形成すべき画像の印字率に応じて、前記交流電圧の振幅の変化量を変えることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記現像装置によって現像されるトナーの量を検出する検出器を備えており、
   前記制御部は、前記検出器の検出結果に応じて前記交流電圧の振幅を変化させることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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