画像形成方法
【課題】タッチダウン現像方式の現像装置を具備する画像形成装置を用いた画像形成方法において、トナー担持体上のトナー薄層を所定の厚さに制御して、長期の印刷においても安定した画像濃度が得られる画像形成方法を提供する。
【解決手段】電荷量検知手段２９を用いてトナー担持体２上のトナー電荷量を測定し、前記トナー担持体２上に強く付着し、現像に寄与しないトナー電荷量に基づいて前記トナー担持体２と、二成分現像剤担持体１間の搬送バイアスを変化させることにより、前記トナー担持体２上のトナー層厚を所定の厚さに制御する。
【解決手段】電荷量検知手段２９を用いてトナー担持体２上のトナー電荷量を測定し、前記トナー担持体２上に強く付着し、現像に寄与しないトナー電荷量に基づいて前記トナー担持体２と、二成分現像剤担持体１間の搬送バイアスを変化させることにより、前記トナー担持体２上のトナー層厚を所定の厚さに制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置を用いた画像形成方法に関し、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、磁気ブラシを形成し、磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成させ、トナー薄層のトナーを静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、乾式トナーを用いる現像方式としては、一成分現像方式および二成分現像方式が知られている。
一成分現像方式は、キャリアを含まないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって感光体の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
【０００３】
二成分現像方式を用いた画像形成方法としては、従来の接触現像方式による画像形成方法と非接触現像方式による所謂タッチダウン現像（ハイブリッド現像ともいわれる。）による画像形成方法が知られている。従来の現像方式では、二成分現像剤をマグローラにより搬送し、現像バイアスによって感光体を現像する。この方式では、現像バイアスによって感光体へのトナー供給量が決まってくる。これは一定のトナー濃度を持つ現像剤が常にマグローラ上に搬送され、現像剤の供給元はマグローラに搬送される量に比べて多量に存在しているためである。
【０００４】
一方、タッチダウン現像方式では、二成分現像剤を担持する磁気ローラからその表面に形成された磁気ブラシを介して、トナーを搬送し現像ローラ上にトナー薄層を形成させる。そして、このトナー薄層からトナーを飛翔させて感光体上の静電潜像を現像して可視化する。したがって、この方式では、感光体へのトナー供給量は現像ローラ上のトナー薄層（トナー量）への依存性が高くなる。また、現像ローラ上にかかる現像バイアスに加えて、トナーが帯びている電荷量から発生する電圧(トナー層電圧)が存在し、このトナー層電圧が大きいと、つまりトナー層厚が厚いと現像性能は高くなる。このことから、タッチダウン現像では現像ローラにかかる現像バイアス電圧よりも、トナー層厚で現像性能が決まるともいえる。したがって、現像ローラ上のトナー薄層が変動すると感光体上の現像量が変動し、その結果画質に影響を及ぼし、例えばトナー薄層のトナー量が少ない場合には画像濃度不良等が発生するといった問題があった。
このため、例えば特許文献１では、感光体ドラム上の現像量が適切な現像量になるように、感光体ドラム面上や転写ベルト上に濃度パッチを現像し、この濃度パッチの濃度をＩＤセンサー等で読み取って、その濃度に応じて現像ローラと磁気ローラ間の電位差を調整して現像ローラ上のトナー層厚をコントロールすることが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−５５８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、現像ローラ上のトナー薄層には現像ローラと感光体ドラムの間に発生する電界に影響されにくいトナーが存在する。このようなトナーは現像ローラへの付着性が非常に強く、感光体ドラムへの現像のみならず、非印字時において磁気ローラに存在する現像剤に回収する際にもその回収が阻害されることになる。特に低印字率の原稿を頻繁に出力するときや、高温環境下での出力時などでは、そのような付着性の強いトナーの存在が次第に多くなる傾向がある。さらに、このトナーは強い電荷を帯びており、現像ローラの現像バイアスに加えて強い電荷から形成される電圧が存在するため、本来感光体ドラムへ現像すべきトナーの量が少なくなり、画像濃度不良や画像欠損が生じるといった問題があった。
本発明の課題は、タッチダウン現像方式の画像形成装置を用いた画像形成方法において、トナー担持体上のトナー層厚を所定の厚さに制御して、長期の印刷においても安定した画像濃度を維持できる画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、電荷量検知手段を用いてトナー担持体上のトナー電荷量を測定し、前記トナー担持体上のトナー薄層が二成分現像剤担持体に回収された後の状態の前記トナー担持体表面の電荷量も測定することにより、前記トナー担持体上に強く付着し現像に寄与しないトナーの電荷量を考慮することができ、この現像に寄与しないトナーの電荷量を除いたトナー電荷量に基づいて前記トナー担持体と二成分現像剤担持体間の搬送バイアスを変化させることにより、前記トナー担持体上のトナー層厚を所定の厚さに制御することができ、長期の印刷においても安定した画像濃度を維持できるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の画像形成方法は、以下の構成を有する。
（１）キャリアとトナーからなる現像剤を担持し、表面に磁気ブラシを形成した二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体と近接して配設されたトナー担持体とを用いて、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体との間に搬送バイアスを印加し該二成分現像剤担持体の磁気ブラシを介して前記トナーを移送して前記トナー担持体の表面にトナー薄層を形成して、前記トナー担持体および／または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加し、前記トナー担持体上のトナー薄層からトナーを飛翔させて、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像の現像を行い、現像後前記トナー担持体上のトナー薄層を二成分現像剤担持体に回収する画像形成方法であって、電荷量検知手段を用いて、初期状態において前記トナー担持体上にトナー薄層が形成されていない状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第１工程と、所定のタイミングで、前記トナー担持体上のトナー薄層が前記二成分現像剤担持体に回収された後の状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第２工程と、トナー薄層を形成した状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第３工程と、前記第１、第２及び第３工程で得られた電荷量の差に基づいて前記搬送バイアスを決定する第４工程と、を含む画像形成方法。
（２）前記電荷量検知手段は表面電位センサーであることを特徴とする（１）に記載の画像形成方法。
（３）前記電荷量検知手段は前記トナー担持体と接地点の間に設けたコンデンサを含み、前記トナー担持体表面の電荷量を測定する際、前記トナー担持体に接続されたバイアス電圧を供給する電源を切り離し、前記トナー担持体を前記コンデンサに接続して前記トナー担持体の電荷量を測定することを特徴とする（１）に記載の画像形成方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電荷量検知手段を用いてトナー担持体上のトナー電荷量を検知し、前記トナー担持体表面に強く付着し現像に寄与しないトナーの電荷量を考慮したトナー電荷量検知情報に基づいて前記トナー担持体と二成分現像剤担持体間の搬送バイアスを変化させるので、前記トナー担持体上のトナー薄層を適正な厚さに維持することができる。その結果長期の印刷においても安定した画像濃度を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。図２は図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。図３は図１に示す現像手段を用いたタンデム式カラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【００１０】
（画像形成装置）
本発明の画像形成装置は、磁性キャリア４とトナー５からなる二成分現像剤を用いて磁気ローラ１上に担持された二成分現像剤により現像ローラ２上にトナー薄層９を形成し、トナー薄層９からトナー５を飛翔させて、感光体３（静電潜像担持体）上に形成された静電潜像を現像する、所謂タッチダウン現像方式による画像形成装置である。図１に示すように、該画像形成装置は、前記感光体３を備え、この感光体３の周囲には帯電手段８、露光手段１６、現像手段１８、一次転写手段２２、二次転写手段２５、定着手段２６およびクリーニング手段２４等が配置されている。
【００１１】
前記画像形成装置による画像形成は以下のようにして行われる。即ち、前記感光体３の表面が帯電手段８により均一に帯電され、この帯電された表面を露光手段１６により露光して静電潜像が形成される。得られた静電潜像には現像手段１８からトナー５を付着させることによりトナー像として現像される。このトナー像は一次転写手段としての一次転写ローラ２２によって、中間転写体（中間転写ベルト）２０上に感光体３から転写される。そして、複数色のトナー像を中間転写体２０上に重ねて転写した後、二次転写手段としての二次転写ローラ２５により、給紙カセット２７から二次転写位置に搬送された被転写体にトナー像を転写する。この被転写体は定着手段としての定着ローラ２６に搬送されて、ここでトナー像が被転写体上に定着された後、例えば、排紙トレー（不図示）に排紙される。転写後に感光体３表面に残った未現像のトナーはクリーニング手段２４により除去される。
【００１２】
感光体３としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体（ＯＰＣ）等が挙げられる。帯電手段８としては、スコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。露光手段１６は、露光光としてＬＥＤまたは半導体レーザー等が挙げられる。また、クリーニング手段２４としては例えばドクターブレード式等が挙げられ、それぞれ公知のものを用いることができる。
【００１３】
現像手段１８は、内部に複数の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の磁気ローラ１（二成分現像剤担持体）と、内部に前記磁気ローラ１とは異極の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の現像ローラ２（トナー担持体）と、前記磁気ローラ１と前記現像ローラ２の互いに異なる磁極の磁力により磁界が形成され、この磁界により磁気ローラ１上に形成された磁気ブラシ６の高さを一定に保つための規制ブレード７とから構成されている。さらに、磁気ローラ１に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１１ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ１）バイアス電源１１ｂからなるバイアス電源１１と、現像ローラ２に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１２ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ２）バイアス電源１２ｂからなるバイアス電源１２とを備えている。そして、本発明に係る前記現像ローラ２上のトナー電荷量を検知する電荷量検知手段２９を備えている。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置は、トナー５が収納されたトナーコンテナ(不図示)と、該トナーコンテナから二成分現像剤を収容する二成分現像剤収容部４５に供給されたトナー５を、キャリア４とともに攪拌し帯電させる攪拌スクリュー４０と攪拌スクリュー４４を有し、仕切板４２の両端部で連通し、その一端側を通って攪拌スクリュー４０から攪拌スクリュー４４に供給された二成分現像剤を磁気ローラ１へ供給し、攪拌スクリュー４４は前記一端とは他端側から攪拌スクリュー４０側へと二成分現像剤を循環してなる、磁気ローラ１、現像ローラ２、攪拌スクリュー４０および攪拌スクリュー４４が収納されたハウジング４６とを備えている。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、図３に示すように、４つの感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが中間転写体２０上に配列されたタンデム式（間接転写タンデム方式）のカラー画像形成装置に好適に用いることができる。そこでは、上記した現像手段１８を用いて、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各トナーをそれぞれ収容した現像装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄにより前記感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ上の静電潜像が可視像化されトナー像がそれぞれ形成される。そして中間転写体２０の表面に、前記感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ上に可視像化されたトナー像が、上流側の感光体３Ａから順に転写される。この中間転写体２０上に転写されたフルカラー画像は、給紙カセット２７から搬送されてきた被転写体に二次転写ローラ２５により転写され、次いで定着ローラ２６で定着された後、この被転写体が排出される。
【００１６】
（現像方法）
図２に本発明にかかる現像手段の一部を模式的に示し、それを参照しながら、現像方法について説明する。
磁気ローラ１に内包されている固定マグネットで磁気的に拘束されているキャリア４（磁性体粒子）と、その表面と帯電保持しているトナー５とからなる磁気ブラシ６が、磁気ローラ１表面を回動し現像ローラ２へ搬送される。磁気ローラ１の表面はブラスト処理や溝加工を施したものを用いることで磁気ブラシ６の搬送をよりスムーズに行える。
【００１７】
図２に示すように、現像ローラ２には直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ２）１２ｂに交流電圧（ＡＣ）１２ａを重畳させた現像バイアス電圧１２が印加され、磁気ローラ１には直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ１）１１ｂに交流電圧（ＡＣ）１１ａを重畳させた現像バイアス電圧１１が印加される。そして、磁気ローラ１上には前記磁気ブラシ６が形成され、磁気ローラ１上の磁気ブラシ６は規制ブレード７によって層規制されて、磁気ローラ１と現像ローラ２との間の電位差（搬送バイアス）ΔＶ（＝｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ２｜）によって、搬送された磁気ブラシ６を介してトナー５が現像ローラ２に移動しトナー薄層９を形成する。そして、感光体３と現像ローラ２間に現像バイアスをかけることにより、現像ローラ２上のトナー薄層９からトナー５を飛翔させて、感光体３上の静電潜像を現像する。
【００１８】
現像が行われた後、残留トナー層を有する現像ローラ２はその対向位置において磁気ブラシ６を有する磁気ローラ１と最接近し、この対向位置で磁気ブラシ６による機械的な力によって、現像ローラ２上のトナー薄層９が掻き取られ、回収される。それと同時に、磁気ローラ１と現像ローラ２との間に印加される搬送バイアスに応じて磁気ローラ１上の現像剤層からトナー５が現像ローラ２側に供給され、新たなトナー薄層９が形成されることになる。
【００１９】
現像終了時に交流バイアス１２ａを印加したまま、直流バイアス（Ｖｄｃ２）１１ｂを変化させて現像ローラ２上のトナー薄層９を磁気ブラシ６に回収してもよい。この場合、回収中は磁気ローラ１上の現像剤層からトナー５を現像ローラ２側に供給することはできない。現像終了ごとに現像ローラ２からトナー５を剥ぎ取れば常にリフレッシュされるが、再度安定なトナー薄層９を形成するのに時間を要し、十分な印刷速度を達成できない。良好な印刷速度を維持するためには、用紙間隔を調整して一定期間に現像ローラ２上のトナー薄層９を剥離・形成する時間を調整すればよい。用紙間隔を大きくしないで感光体ドラム３上の潜像に十分なトナーを供給するためには、感光体ドラム３に対して現像ローラ２の周速を１．５倍以上に設定すると、短時間にトナーの出し入れが可能になる。また、磁気ローラ１を現像ローラ２に対して１倍を超え２倍以下の速度に設定すると、トナー薄層９の入れ替えが促進される。この時、磁気ローラ１の回転方向が現像ローラ２に対して逆方向であることが好ましい。
【００２０】
本発明では、前記現像ローラ２上のトナー層厚を所定の厚さにするために、電荷量検知手段２９を用いて磁気ローラ１に印加するバイアス電圧１１および／または現像ローラ２に印加するバイアス電圧１２を制御し、前記現像ローラ２と前記磁気ローラ１の電位差、つまり搬送バイアスを変化させる。即ち、前記バイアス電圧１１，１２の制御は、前記電荷量検知手段２９により前記現像ローラ上２上に形成されたトナー薄層９のトナー電荷量を検知し、該トナー電荷量に応じて前記磁気ローラ１と前記現像ローラ２間の搬送バイアスΔＶを制御するものである。特に、後述するように、前記現像ローラ２上のトナー薄層９が磁気ローラ１に回収された後の電荷量を測定することにより、前記現像ローラ２表面に強固に付着したトナーを考慮することができる。つまり、現像ローラ２に固着したトナーの電荷量を全体の電荷量から差し引くことにより、現像に実際に寄与するトナー層厚を評価することができる。
【００２１】
前記電荷量検知手段２９としては、例えば表面電位センサを用いることができる。該表面電位センサは感光体３と現像ローラ２の最近接位置から前記現像ローラ２の回転方向上流側または下流側で現像ローラ２上の対向する位置に備える。好ましくは前記現像ローラ２の回転方向上流側に配置するのがよい。これによりトナー薄層９が形成された後の層厚を常に検知することができる。該表面電位センサ２９により測定される現像ローラ２表面の電位と、予め分かっている現像ローラ２の静電容量とから電荷量が求まる。そして、予め設定された電荷量と搬送バイアスΔＶとの関係から、測定された電荷量に対応して所定の電荷量になるよう補正された搬送バイアスΔＶが決定される。
【００２２】
図４に搬送バイアスΔＶの制御の一例を、磁気ローラ１に印加するバイアス電圧を変化させた場合についてフローチャートに示した。まず、電源をＯＮにした後の初期状態で、現像ローラ２にトナー薄層９を形成していない状態で表面電位センサ２９により現像ローラ２表面の電位を測定し、そのときの電荷量（１）を求める(第１工程)。次に印字がはじまり、所定条件に到達したとき、例えば印刷枚数あるいは印字率等の設定条件と比較して、現像ローラ２上のトナー層厚の制御が必要かどうかを判断する。トナー層厚の制御が必要な場合、紙間等の非印字時において、現像ローラ２上のトナー薄層９が磁気ブラシ６を介して磁気ローラ１に回収され、表面のトナー薄層９が剥離された状態で現像ローラ２表面の電位を測定し、そのときの電荷量（２）を求める(第２工程)。この電荷量（２）の測定により、トナー薄層９を剥離・回収した後も回収されずに現像ローラ２に付着しているトナーの電荷量を知ることができる。次いで、トナー薄層９が形成された後の状態で現像ローラ２表面の電位を測定し、そのときの電荷量（３）を求める(第３工程)。そして、得られた電荷量の差[（３）−（２）−（１）]と予め設定した電荷量との間に差がある場合、現像ローラ２の直流バイアスＶｄｃ２を固定したまま、磁気ローラ１の直流バイアスＶｄｃ１を変化させることにより、現像ローラ２と磁気ローラ１間の搬送バイアスΔＶを補正する(第４工程)。これより現像に実際に寄与する、現像ローラ２上のトナー層厚が適正に調整される。
【００２３】
なお、前記搬送バイアスΔＶの補正は、磁気ローラ１の直流バイアスＶｄｃ１を固定し、現像ローラ２の直流バイアスＶｄｃ２を変化させる、あるいは磁気ローラ１の直流バイアスＶｄｃ１および現像ローラ２の直流バイアスＶｄｃ２を同時に変化させてもよい。また、前記搬送バイアスΔＶの補正は、前記所定の印刷枚数に到達したときに行うのがよく、所定枚数としては５０〜２００枚であるのがよい。
【００２４】
感光体３上の前記静電潜像は、感光体３の表面に帯電手段８により＋２５０〜８００Ｖに帯電したところへ、露光手段１６を用いて形成することができる。ＯＰＣ感光体を用いると、全露光で＋７０〜２２０Ｖが得られ、アモルファスシリコン感光体では１０〜５０Ｖの露光後電位が得られる。露光には、半導体レーザーおよびＬＥＤのどちらも用いることができる。
【００２５】
現像時、現像バイアス条件は、例えばトナーに正規の正帯電トナーを用いた場合、磁気ローラ１に＋３００〜５００Ｖを、現像ローラ２に＋１００Ｖを印加するのがよい。薄層形成の電位差としては、２００〜４００Ｖが適正でトナー５の帯電量とのバランスで調整すればよい。
【００２６】
交流条件は、磁気ローラ１に現像ローラ２と同周波数、同周期で逆位相のＶP-P（ピーク交流バイアス）＝０．１〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝６０〜８０％を、現像ローラ２にはＶP-P＝１．０〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝２０〜４０％が好ましい。ＶP-Pを高めると薄層形成がより瞬時に行われるが、反面耐リーク性が弱くなりノイズの発生原因になる。これらの点については、磁気ローラ１や現像ローラ２の表面にアルマイト処理等で絶縁性を高めることはマージンが広がるので好ましい。周波数については、トナー５の帯電量で調整すればよい。
【００２７】
トナー５は、正帯電トナーおよび負帯電トナーのいずれも用いることができる。トナー５の体積平均粒子径は４．０〜７．５μｍであるのがよい。４．０μｍ未満では非静電的な付着力の影響が大きくなり現像性、回収性が低下し、７．５μｍより大きいと画質の滑らかさなど高画質な画像が得られにくい。また、トナー５の帯電量は６〜３０μＣ／ｇ程度が好ましい。これよりも低い帯電量では、磁気ブラシ６からトナー５が舞って周辺を汚してしまい、またこれよりも高いと薄層形成が弱くなる。
トナー体積平均粒子径はマルチサイザーIII（ベックマン・コールター社製）を用い、アパチャー径１００μｍ（測定範囲２．０〜６０μｍ）で測定することができる。
また、トナー帯電量は、ＱＭメータ（ＴＲＥＫ社製、ＭＯＤＥＬ ２１０ＨＳ）で測定することができる。
【００２８】
キャリア４は、公知のものを用いることができるが、好ましくはフェライトのコアを用いて表面に樹脂のコーティングを施したものを用いるのがよい。コーティング樹脂はシリコーン、フッ素エポキシ、フッ素シリコーン、ポリアミド、ポリアミドイミドなど既知のものでよい。また、キャリア粒子径（重量平均粒子径）は２５〜５０μｍのものを用いるのが好ましい。２５μｍ未満であると磁力による保持力が弱まるため、現像ローラ２へキャリア４が移行してしまうキャリア飛び等が発生し、５０μｍを超えると、磁気ブラシ６の密さが適度でなく、またトナー薄層９の形成が滑らかではなく、比表面積が小さいためトナー５の回収性も低下する。さらにキャリア４の飽和磁化は３５〜９０ｅｍｕ／ｇのものが好ましい。飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇより低いと顕著にキャリア飛びが悪くなり、９０ｅｍｕ／ｇより高いと磁気ブラシ６が疎になり均一な薄層形成ができなくなる。
キャリア４の飽和磁化は、ＴＯＥＩ社製「ＶＳＭ−Ｐ７」を用いて、磁場７９．６ｋＡ／ｍ（１ｋＯｅ）で測定することができる。
【００２９】
磁気ローラ１と現像ローラ２間のギャップは２００〜６００μｍ、好ましくは３００〜４００μｍである。ギャップは薄層形成を瞬時に行うために最も効果的な因子である。その幅が広いとその効率が低下し、現像ゴースト等の問題が生じる。また狭いとブレードギャップを通過する磁気ブラシ６がギャップを通過できずにトナー薄層９を乱してしまう等の問題が生じる。
【００３０】
（他の実施形態）
前記一実施形態における電荷量検知手段としての前記表面電位センサ２９に代えて、コンデンサを含む電荷量検知手段２９’を用いてもよい。すなわち、図２に示すように、該電荷量検知手段２９’は現像ローラ２と接地点の間にコンデンサＣを設け、前記現像ローラ２の電位を測定する際、前記現像ローラ２にバイアス電圧を供給する電源１２を現像ローラ２から切り離し、該現像ローラ２を前記コンデンサＣに接続してなる。そして、充電されるコンデンサＣの電位とコンデンサＣの静電容量から現像ローラ２の電荷量が得られる。
【００３１】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００３２】
以下に示す仕様により、図１に示す本発明の画像形成装置を作製した。感光体３、現像ローラ２、磁気ローラ１の各スリーブの寸法は、下記の通りである。
感光体３：外径３０ｍｍ
現像ローラ２：外径２０ｍｍ
磁気ローラ１：外径２５ｍｍ
感光体３ドラムにはアモルファスシリコンを使用し、各ローラのスリーブには、それぞれアルミニウムを使用した
また、各ドラムの周速は下記の通りである
感光体３：３００ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラ２：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
磁気ローラ１：６７５ｍｍ／ｓｅｃ
電荷量検知手段２９としては、Ｔｒｅｋ社製の表面電位センサまたは静電容量１μＦのコンデンサＣを用いた。
【００３３】
上記で作製した画像形成装置を用いて下記画像形成時の条件により、連続印字動作における画像性能確認試験を行った。
感光体表面電位：＋３１０Ｖ
現像剤中のトナーのＱ／ｍ：２０μＣ／ｇ
トナー粒径（体積平均粒子径）：６．７μｍ
キャリア粒径（重量平均粒子径）：３５μｍ
磁気ローラと現像ローラ間距離：３５０μｍ
現像ローラ印加電圧：Ｖｄｃ２＝１００Ｖ、ＶP-P＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝３．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％
磁気ローラ印加電圧：Ｖｄｃ１＝３００Ｖ（層厚制御時の可変幅±５０Ｖ）、現像ローラと同周期で逆位相のＶP-P＝３００Ｖ，周波数ｆ＝３．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％
【００３４】
上記確認試験では、現像ローラ２表面から１〜４ｍｍ離れた位置に表面電位センサ２９を設け、現像ローラ２上のトナー薄層９から発生する電圧を測定したケースを実施例１とした。また、現像ローラ２と接地点との間にコンデンサＣを設けた場合を実施例２とし、搬送バイアスΔＶの補正動作時に、現像ローラ２上に印加される直流バイアスの電源１２ｂを開放し、コンデンサＣにかかる電圧を測定した。実施例１，２共に搬送バイアスΔＶの補正動作は所定枚数（１００枚）ごとに行った。比較例として、電荷量検知手段を用いない以外は実施例と同様の条件とした。結果を表１に示した。
なお、画像濃度は、グレタグマクベス社製分光光度計ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅを用いて測定を行った
【表１】
【００３５】
表１に示すように、電荷量検知手段２９，２９’を用いてトナー層厚を制御した実施例１，２は５０００枚印刷後および２万枚印刷後においても良好な画像濃度を示し、長時間の印字にわたって画像濃度が安定するという結果が得られた。これに対して、電荷量検知手段を用いない比較例１では、５０００枚印刷後は良好な画像濃度を維持できたが、２万枚印刷後では画像濃度は大きく低下し画像濃度不良となった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。
【図３】図１に示す現像手段を用いたタンデム式カラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】現像ローラ上のトナー層厚を制御するための制御方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１ 二成分現像剤担持体（磁気ローラ）
２ トナー担持体（現像ローラ）
３ 静電潜像担持体（感光体）
４ キャリア
５ トナー
６ 磁気ブラシ
７ 規制ブレード
８ 帯電手段
９ トナー薄層
１１ａ 交流電源
１１ｂ 直流電源
１２ａ 交流電源
１２ｂ 直流電源
１６ 露光手段
２２ 一次転写手段
２４ クリーニング手段
２５ 二次転写手段
２６ 定着手段
２９，２９’ 電荷量検知手段
Ｃ コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置を用いた画像形成方法に関し、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、磁気ブラシを形成し、磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成させ、トナー薄層のトナーを静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、乾式トナーを用いる現像方式としては、一成分現像方式および二成分現像方式が知られている。
一成分現像方式は、キャリアを含まないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって感光体の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
【０００３】
二成分現像方式を用いた画像形成方法としては、従来の接触現像方式による画像形成方法と非接触現像方式による所謂タッチダウン現像（ハイブリッド現像ともいわれる。）による画像形成方法が知られている。従来の現像方式では、二成分現像剤をマグローラにより搬送し、現像バイアスによって感光体を現像する。この方式では、現像バイアスによって感光体へのトナー供給量が決まってくる。これは一定のトナー濃度を持つ現像剤が常にマグローラ上に搬送され、現像剤の供給元はマグローラに搬送される量に比べて多量に存在しているためである。
【０００４】
一方、タッチダウン現像方式では、二成分現像剤を担持する磁気ローラからその表面に形成された磁気ブラシを介して、トナーを搬送し現像ローラ上にトナー薄層を形成させる。そして、このトナー薄層からトナーを飛翔させて感光体上の静電潜像を現像して可視化する。したがって、この方式では、感光体へのトナー供給量は現像ローラ上のトナー薄層（トナー量）への依存性が高くなる。また、現像ローラ上にかかる現像バイアスに加えて、トナーが帯びている電荷量から発生する電圧(トナー層電圧)が存在し、このトナー層電圧が大きいと、つまりトナー層厚が厚いと現像性能は高くなる。このことから、タッチダウン現像では現像ローラにかかる現像バイアス電圧よりも、トナー層厚で現像性能が決まるともいえる。したがって、現像ローラ上のトナー薄層が変動すると感光体上の現像量が変動し、その結果画質に影響を及ぼし、例えばトナー薄層のトナー量が少ない場合には画像濃度不良等が発生するといった問題があった。
このため、例えば特許文献１では、感光体ドラム上の現像量が適切な現像量になるように、感光体ドラム面上や転写ベルト上に濃度パッチを現像し、この濃度パッチの濃度をＩＤセンサー等で読み取って、その濃度に応じて現像ローラと磁気ローラ間の電位差を調整して現像ローラ上のトナー層厚をコントロールすることが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−５５８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、現像ローラ上のトナー薄層には現像ローラと感光体ドラムの間に発生する電界に影響されにくいトナーが存在する。このようなトナーは現像ローラへの付着性が非常に強く、感光体ドラムへの現像のみならず、非印字時において磁気ローラに存在する現像剤に回収する際にもその回収が阻害されることになる。特に低印字率の原稿を頻繁に出力するときや、高温環境下での出力時などでは、そのような付着性の強いトナーの存在が次第に多くなる傾向がある。さらに、このトナーは強い電荷を帯びており、現像ローラの現像バイアスに加えて強い電荷から形成される電圧が存在するため、本来感光体ドラムへ現像すべきトナーの量が少なくなり、画像濃度不良や画像欠損が生じるといった問題があった。
本発明の課題は、タッチダウン現像方式の画像形成装置を用いた画像形成方法において、トナー担持体上のトナー層厚を所定の厚さに制御して、長期の印刷においても安定した画像濃度を維持できる画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、電荷量検知手段を用いてトナー担持体上のトナー電荷量を測定し、前記トナー担持体上のトナー薄層が二成分現像剤担持体に回収された後の状態の前記トナー担持体表面の電荷量も測定することにより、前記トナー担持体上に強く付着し現像に寄与しないトナーの電荷量を考慮することができ、この現像に寄与しないトナーの電荷量を除いたトナー電荷量に基づいて前記トナー担持体と二成分現像剤担持体間の搬送バイアスを変化させることにより、前記トナー担持体上のトナー層厚を所定の厚さに制御することができ、長期の印刷においても安定した画像濃度を維持できるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の画像形成方法は、以下の構成を有する。
（１）キャリアとトナーからなる現像剤を担持し、表面に磁気ブラシを形成した二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体と近接して配設されたトナー担持体とを用いて、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体との間に搬送バイアスを印加し該二成分現像剤担持体の磁気ブラシを介して前記トナーを移送して前記トナー担持体の表面にトナー薄層を形成して、前記トナー担持体および／または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加し、前記トナー担持体上のトナー薄層からトナーを飛翔させて、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像の現像を行い、現像後前記トナー担持体上のトナー薄層を二成分現像剤担持体に回収する画像形成方法であって、電荷量検知手段を用いて、初期状態において前記トナー担持体上にトナー薄層が形成されていない状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第１工程と、所定のタイミングで、前記トナー担持体上のトナー薄層が前記二成分現像剤担持体に回収された後の状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第２工程と、トナー薄層を形成した状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第３工程と、前記第１、第２及び第３工程で得られた電荷量の差に基づいて前記搬送バイアスを決定する第４工程と、を含む画像形成方法。
（２）前記電荷量検知手段は表面電位センサーであることを特徴とする（１）に記載の画像形成方法。
（３）前記電荷量検知手段は前記トナー担持体と接地点の間に設けたコンデンサを含み、前記トナー担持体表面の電荷量を測定する際、前記トナー担持体に接続されたバイアス電圧を供給する電源を切り離し、前記トナー担持体を前記コンデンサに接続して前記トナー担持体の電荷量を測定することを特徴とする（１）に記載の画像形成方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電荷量検知手段を用いてトナー担持体上のトナー電荷量を検知し、前記トナー担持体表面に強く付着し現像に寄与しないトナーの電荷量を考慮したトナー電荷量検知情報に基づいて前記トナー担持体と二成分現像剤担持体間の搬送バイアスを変化させるので、前記トナー担持体上のトナー薄層を適正な厚さに維持することができる。その結果長期の印刷においても安定した画像濃度を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。図２は図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。図３は図１に示す現像手段を用いたタンデム式カラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【００１０】
（画像形成装置）
本発明の画像形成装置は、磁性キャリア４とトナー５からなる二成分現像剤を用いて磁気ローラ１上に担持された二成分現像剤により現像ローラ２上にトナー薄層９を形成し、トナー薄層９からトナー５を飛翔させて、感光体３（静電潜像担持体）上に形成された静電潜像を現像する、所謂タッチダウン現像方式による画像形成装置である。図１に示すように、該画像形成装置は、前記感光体３を備え、この感光体３の周囲には帯電手段８、露光手段１６、現像手段１８、一次転写手段２２、二次転写手段２５、定着手段２６およびクリーニング手段２４等が配置されている。
【００１１】
前記画像形成装置による画像形成は以下のようにして行われる。即ち、前記感光体３の表面が帯電手段８により均一に帯電され、この帯電された表面を露光手段１６により露光して静電潜像が形成される。得られた静電潜像には現像手段１８からトナー５を付着させることによりトナー像として現像される。このトナー像は一次転写手段としての一次転写ローラ２２によって、中間転写体（中間転写ベルト）２０上に感光体３から転写される。そして、複数色のトナー像を中間転写体２０上に重ねて転写した後、二次転写手段としての二次転写ローラ２５により、給紙カセット２７から二次転写位置に搬送された被転写体にトナー像を転写する。この被転写体は定着手段としての定着ローラ２６に搬送されて、ここでトナー像が被転写体上に定着された後、例えば、排紙トレー（不図示）に排紙される。転写後に感光体３表面に残った未現像のトナーはクリーニング手段２４により除去される。
【００１２】
感光体３としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体（ＯＰＣ）等が挙げられる。帯電手段８としては、スコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。露光手段１６は、露光光としてＬＥＤまたは半導体レーザー等が挙げられる。また、クリーニング手段２４としては例えばドクターブレード式等が挙げられ、それぞれ公知のものを用いることができる。
【００１３】
現像手段１８は、内部に複数の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の磁気ローラ１（二成分現像剤担持体）と、内部に前記磁気ローラ１とは異極の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の現像ローラ２（トナー担持体）と、前記磁気ローラ１と前記現像ローラ２の互いに異なる磁極の磁力により磁界が形成され、この磁界により磁気ローラ１上に形成された磁気ブラシ６の高さを一定に保つための規制ブレード７とから構成されている。さらに、磁気ローラ１に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１１ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ１）バイアス電源１１ｂからなるバイアス電源１１と、現像ローラ２に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源１２ａおよび直流（ＤＣ：Ｖｄｃ２）バイアス電源１２ｂからなるバイアス電源１２とを備えている。そして、本発明に係る前記現像ローラ２上のトナー電荷量を検知する電荷量検知手段２９を備えている。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置は、トナー５が収納されたトナーコンテナ(不図示)と、該トナーコンテナから二成分現像剤を収容する二成分現像剤収容部４５に供給されたトナー５を、キャリア４とともに攪拌し帯電させる攪拌スクリュー４０と攪拌スクリュー４４を有し、仕切板４２の両端部で連通し、その一端側を通って攪拌スクリュー４０から攪拌スクリュー４４に供給された二成分現像剤を磁気ローラ１へ供給し、攪拌スクリュー４４は前記一端とは他端側から攪拌スクリュー４０側へと二成分現像剤を循環してなる、磁気ローラ１、現像ローラ２、攪拌スクリュー４０および攪拌スクリュー４４が収納されたハウジング４６とを備えている。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、図３に示すように、４つの感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが中間転写体２０上に配列されたタンデム式（間接転写タンデム方式）のカラー画像形成装置に好適に用いることができる。そこでは、上記した現像手段１８を用いて、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各トナーをそれぞれ収容した現像装置１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄにより前記感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ上の静電潜像が可視像化されトナー像がそれぞれ形成される。そして中間転写体２０の表面に、前記感光体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ上に可視像化されたトナー像が、上流側の感光体３Ａから順に転写される。この中間転写体２０上に転写されたフルカラー画像は、給紙カセット２７から搬送されてきた被転写体に二次転写ローラ２５により転写され、次いで定着ローラ２６で定着された後、この被転写体が排出される。
【００１６】
（現像方法）
図２に本発明にかかる現像手段の一部を模式的に示し、それを参照しながら、現像方法について説明する。
磁気ローラ１に内包されている固定マグネットで磁気的に拘束されているキャリア４（磁性体粒子）と、その表面と帯電保持しているトナー５とからなる磁気ブラシ６が、磁気ローラ１表面を回動し現像ローラ２へ搬送される。磁気ローラ１の表面はブラスト処理や溝加工を施したものを用いることで磁気ブラシ６の搬送をよりスムーズに行える。
【００１７】
図２に示すように、現像ローラ２には直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ２）１２ｂに交流電圧（ＡＣ）１２ａを重畳させた現像バイアス電圧１２が印加され、磁気ローラ１には直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ１）１１ｂに交流電圧（ＡＣ）１１ａを重畳させた現像バイアス電圧１１が印加される。そして、磁気ローラ１上には前記磁気ブラシ６が形成され、磁気ローラ１上の磁気ブラシ６は規制ブレード７によって層規制されて、磁気ローラ１と現像ローラ２との間の電位差（搬送バイアス）ΔＶ（＝｜Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ２｜）によって、搬送された磁気ブラシ６を介してトナー５が現像ローラ２に移動しトナー薄層９を形成する。そして、感光体３と現像ローラ２間に現像バイアスをかけることにより、現像ローラ２上のトナー薄層９からトナー５を飛翔させて、感光体３上の静電潜像を現像する。
【００１８】
現像が行われた後、残留トナー層を有する現像ローラ２はその対向位置において磁気ブラシ６を有する磁気ローラ１と最接近し、この対向位置で磁気ブラシ６による機械的な力によって、現像ローラ２上のトナー薄層９が掻き取られ、回収される。それと同時に、磁気ローラ１と現像ローラ２との間に印加される搬送バイアスに応じて磁気ローラ１上の現像剤層からトナー５が現像ローラ２側に供給され、新たなトナー薄層９が形成されることになる。
【００１９】
現像終了時に交流バイアス１２ａを印加したまま、直流バイアス（Ｖｄｃ２）１１ｂを変化させて現像ローラ２上のトナー薄層９を磁気ブラシ６に回収してもよい。この場合、回収中は磁気ローラ１上の現像剤層からトナー５を現像ローラ２側に供給することはできない。現像終了ごとに現像ローラ２からトナー５を剥ぎ取れば常にリフレッシュされるが、再度安定なトナー薄層９を形成するのに時間を要し、十分な印刷速度を達成できない。良好な印刷速度を維持するためには、用紙間隔を調整して一定期間に現像ローラ２上のトナー薄層９を剥離・形成する時間を調整すればよい。用紙間隔を大きくしないで感光体ドラム３上の潜像に十分なトナーを供給するためには、感光体ドラム３に対して現像ローラ２の周速を１．５倍以上に設定すると、短時間にトナーの出し入れが可能になる。また、磁気ローラ１を現像ローラ２に対して１倍を超え２倍以下の速度に設定すると、トナー薄層９の入れ替えが促進される。この時、磁気ローラ１の回転方向が現像ローラ２に対して逆方向であることが好ましい。
【００２０】
本発明では、前記現像ローラ２上のトナー層厚を所定の厚さにするために、電荷量検知手段２９を用いて磁気ローラ１に印加するバイアス電圧１１および／または現像ローラ２に印加するバイアス電圧１２を制御し、前記現像ローラ２と前記磁気ローラ１の電位差、つまり搬送バイアスを変化させる。即ち、前記バイアス電圧１１，１２の制御は、前記電荷量検知手段２９により前記現像ローラ上２上に形成されたトナー薄層９のトナー電荷量を検知し、該トナー電荷量に応じて前記磁気ローラ１と前記現像ローラ２間の搬送バイアスΔＶを制御するものである。特に、後述するように、前記現像ローラ２上のトナー薄層９が磁気ローラ１に回収された後の電荷量を測定することにより、前記現像ローラ２表面に強固に付着したトナーを考慮することができる。つまり、現像ローラ２に固着したトナーの電荷量を全体の電荷量から差し引くことにより、現像に実際に寄与するトナー層厚を評価することができる。
【００２１】
前記電荷量検知手段２９としては、例えば表面電位センサを用いることができる。該表面電位センサは感光体３と現像ローラ２の最近接位置から前記現像ローラ２の回転方向上流側または下流側で現像ローラ２上の対向する位置に備える。好ましくは前記現像ローラ２の回転方向上流側に配置するのがよい。これによりトナー薄層９が形成された後の層厚を常に検知することができる。該表面電位センサ２９により測定される現像ローラ２表面の電位と、予め分かっている現像ローラ２の静電容量とから電荷量が求まる。そして、予め設定された電荷量と搬送バイアスΔＶとの関係から、測定された電荷量に対応して所定の電荷量になるよう補正された搬送バイアスΔＶが決定される。
【００２２】
図４に搬送バイアスΔＶの制御の一例を、磁気ローラ１に印加するバイアス電圧を変化させた場合についてフローチャートに示した。まず、電源をＯＮにした後の初期状態で、現像ローラ２にトナー薄層９を形成していない状態で表面電位センサ２９により現像ローラ２表面の電位を測定し、そのときの電荷量（１）を求める(第１工程)。次に印字がはじまり、所定条件に到達したとき、例えば印刷枚数あるいは印字率等の設定条件と比較して、現像ローラ２上のトナー層厚の制御が必要かどうかを判断する。トナー層厚の制御が必要な場合、紙間等の非印字時において、現像ローラ２上のトナー薄層９が磁気ブラシ６を介して磁気ローラ１に回収され、表面のトナー薄層９が剥離された状態で現像ローラ２表面の電位を測定し、そのときの電荷量（２）を求める(第２工程)。この電荷量（２）の測定により、トナー薄層９を剥離・回収した後も回収されずに現像ローラ２に付着しているトナーの電荷量を知ることができる。次いで、トナー薄層９が形成された後の状態で現像ローラ２表面の電位を測定し、そのときの電荷量（３）を求める(第３工程)。そして、得られた電荷量の差[（３）−（２）−（１）]と予め設定した電荷量との間に差がある場合、現像ローラ２の直流バイアスＶｄｃ２を固定したまま、磁気ローラ１の直流バイアスＶｄｃ１を変化させることにより、現像ローラ２と磁気ローラ１間の搬送バイアスΔＶを補正する(第４工程)。これより現像に実際に寄与する、現像ローラ２上のトナー層厚が適正に調整される。
【００２３】
なお、前記搬送バイアスΔＶの補正は、磁気ローラ１の直流バイアスＶｄｃ１を固定し、現像ローラ２の直流バイアスＶｄｃ２を変化させる、あるいは磁気ローラ１の直流バイアスＶｄｃ１および現像ローラ２の直流バイアスＶｄｃ２を同時に変化させてもよい。また、前記搬送バイアスΔＶの補正は、前記所定の印刷枚数に到達したときに行うのがよく、所定枚数としては５０〜２００枚であるのがよい。
【００２４】
感光体３上の前記静電潜像は、感光体３の表面に帯電手段８により＋２５０〜８００Ｖに帯電したところへ、露光手段１６を用いて形成することができる。ＯＰＣ感光体を用いると、全露光で＋７０〜２２０Ｖが得られ、アモルファスシリコン感光体では１０〜５０Ｖの露光後電位が得られる。露光には、半導体レーザーおよびＬＥＤのどちらも用いることができる。
【００２５】
現像時、現像バイアス条件は、例えばトナーに正規の正帯電トナーを用いた場合、磁気ローラ１に＋３００〜５００Ｖを、現像ローラ２に＋１００Ｖを印加するのがよい。薄層形成の電位差としては、２００〜４００Ｖが適正でトナー５の帯電量とのバランスで調整すればよい。
【００２６】
交流条件は、磁気ローラ１に現像ローラ２と同周波数、同周期で逆位相のＶP-P（ピーク交流バイアス）＝０．１〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝６０〜８０％を、現像ローラ２にはＶP-P＝１．０〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝２０〜４０％が好ましい。ＶP-Pを高めると薄層形成がより瞬時に行われるが、反面耐リーク性が弱くなりノイズの発生原因になる。これらの点については、磁気ローラ１や現像ローラ２の表面にアルマイト処理等で絶縁性を高めることはマージンが広がるので好ましい。周波数については、トナー５の帯電量で調整すればよい。
【００２７】
トナー５は、正帯電トナーおよび負帯電トナーのいずれも用いることができる。トナー５の体積平均粒子径は４．０〜７．５μｍであるのがよい。４．０μｍ未満では非静電的な付着力の影響が大きくなり現像性、回収性が低下し、７．５μｍより大きいと画質の滑らかさなど高画質な画像が得られにくい。また、トナー５の帯電量は６〜３０μＣ／ｇ程度が好ましい。これよりも低い帯電量では、磁気ブラシ６からトナー５が舞って周辺を汚してしまい、またこれよりも高いと薄層形成が弱くなる。
トナー体積平均粒子径はマルチサイザーIII（ベックマン・コールター社製）を用い、アパチャー径１００μｍ（測定範囲２．０〜６０μｍ）で測定することができる。
また、トナー帯電量は、ＱＭメータ（ＴＲＥＫ社製、ＭＯＤＥＬ ２１０ＨＳ）で測定することができる。
【００２８】
キャリア４は、公知のものを用いることができるが、好ましくはフェライトのコアを用いて表面に樹脂のコーティングを施したものを用いるのがよい。コーティング樹脂はシリコーン、フッ素エポキシ、フッ素シリコーン、ポリアミド、ポリアミドイミドなど既知のものでよい。また、キャリア粒子径（重量平均粒子径）は２５〜５０μｍのものを用いるのが好ましい。２５μｍ未満であると磁力による保持力が弱まるため、現像ローラ２へキャリア４が移行してしまうキャリア飛び等が発生し、５０μｍを超えると、磁気ブラシ６の密さが適度でなく、またトナー薄層９の形成が滑らかではなく、比表面積が小さいためトナー５の回収性も低下する。さらにキャリア４の飽和磁化は３５〜９０ｅｍｕ／ｇのものが好ましい。飽和磁化が３５ｅｍｕ／ｇより低いと顕著にキャリア飛びが悪くなり、９０ｅｍｕ／ｇより高いと磁気ブラシ６が疎になり均一な薄層形成ができなくなる。
キャリア４の飽和磁化は、ＴＯＥＩ社製「ＶＳＭ−Ｐ７」を用いて、磁場７９．６ｋＡ／ｍ（１ｋＯｅ）で測定することができる。
【００２９】
磁気ローラ１と現像ローラ２間のギャップは２００〜６００μｍ、好ましくは３００〜４００μｍである。ギャップは薄層形成を瞬時に行うために最も効果的な因子である。その幅が広いとその効率が低下し、現像ゴースト等の問題が生じる。また狭いとブレードギャップを通過する磁気ブラシ６がギャップを通過できずにトナー薄層９を乱してしまう等の問題が生じる。
【００３０】
（他の実施形態）
前記一実施形態における電荷量検知手段としての前記表面電位センサ２９に代えて、コンデンサを含む電荷量検知手段２９’を用いてもよい。すなわち、図２に示すように、該電荷量検知手段２９’は現像ローラ２と接地点の間にコンデンサＣを設け、前記現像ローラ２の電位を測定する際、前記現像ローラ２にバイアス電圧を供給する電源１２を現像ローラ２から切り離し、該現像ローラ２を前記コンデンサＣに接続してなる。そして、充電されるコンデンサＣの電位とコンデンサＣの静電容量から現像ローラ２の電荷量が得られる。
【００３１】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００３２】
以下に示す仕様により、図１に示す本発明の画像形成装置を作製した。感光体３、現像ローラ２、磁気ローラ１の各スリーブの寸法は、下記の通りである。
感光体３：外径３０ｍｍ
現像ローラ２：外径２０ｍｍ
磁気ローラ１：外径２５ｍｍ
感光体３ドラムにはアモルファスシリコンを使用し、各ローラのスリーブには、それぞれアルミニウムを使用した
また、各ドラムの周速は下記の通りである
感光体３：３００ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラ２：４５０ｍｍ／ｓｅｃ
磁気ローラ１：６７５ｍｍ／ｓｅｃ
電荷量検知手段２９としては、Ｔｒｅｋ社製の表面電位センサまたは静電容量１μＦのコンデンサＣを用いた。
【００３３】
上記で作製した画像形成装置を用いて下記画像形成時の条件により、連続印字動作における画像性能確認試験を行った。
感光体表面電位：＋３１０Ｖ
現像剤中のトナーのＱ／ｍ：２０μＣ／ｇ
トナー粒径（体積平均粒子径）：６．７μｍ
キャリア粒径（重量平均粒子径）：３５μｍ
磁気ローラと現像ローラ間距離：３５０μｍ
現像ローラ印加電圧：Ｖｄｃ２＝１００Ｖ、ＶP-P＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝３．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％
磁気ローラ印加電圧：Ｖｄｃ１＝３００Ｖ（層厚制御時の可変幅±５０Ｖ）、現像ローラと同周期で逆位相のＶP-P＝３００Ｖ，周波数ｆ＝３．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％
【００３４】
上記確認試験では、現像ローラ２表面から１〜４ｍｍ離れた位置に表面電位センサ２９を設け、現像ローラ２上のトナー薄層９から発生する電圧を測定したケースを実施例１とした。また、現像ローラ２と接地点との間にコンデンサＣを設けた場合を実施例２とし、搬送バイアスΔＶの補正動作時に、現像ローラ２上に印加される直流バイアスの電源１２ｂを開放し、コンデンサＣにかかる電圧を測定した。実施例１，２共に搬送バイアスΔＶの補正動作は所定枚数（１００枚）ごとに行った。比較例として、電荷量検知手段を用いない以外は実施例と同様の条件とした。結果を表１に示した。
なお、画像濃度は、グレタグマクベス社製分光光度計ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅを用いて測定を行った
【表１】
【００３５】
表１に示すように、電荷量検知手段２９，２９’を用いてトナー層厚を制御した実施例１，２は５０００枚印刷後および２万枚印刷後においても良好な画像濃度を示し、長時間の印字にわたって画像濃度が安定するという結果が得られた。これに対して、電荷量検知手段を用いない比較例１では、５０００枚印刷後は良好な画像濃度を維持できたが、２万枚印刷後では画像濃度は大きく低下し画像濃度不良となった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。
【図３】図１に示す現像手段を用いたタンデム式カラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】現像ローラ上のトナー層厚を制御するための制御方法の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１ 二成分現像剤担持体（磁気ローラ）
２ トナー担持体（現像ローラ）
３ 静電潜像担持体（感光体）
４ キャリア
５ トナー
６ 磁気ブラシ
７ 規制ブレード
８ 帯電手段
９ トナー薄層
１１ａ 交流電源
１１ｂ 直流電源
１２ａ 交流電源
１２ｂ 直流電源
１６ 露光手段
２２ 一次転写手段
２４ クリーニング手段
２５ 二次転写手段
２６ 定着手段
２９，２９’ 電荷量検知手段
Ｃ コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーからなる現像剤を担持し、表面に磁気ブラシを形成した二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体と近接して配設されたトナー担持体とを用いて、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体との間に搬送バイアスを印加し該二成分現像剤担持体の磁気ブラシを介して前記トナーを移送して前記トナー担持体の表面にトナー薄層を形成し、前記トナー担持体および／または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加し、前記トナー担持体上のトナー薄層からトナーを飛翔させて、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像の現像を行い、現像後前記トナー担持体上のトナー薄層を前記二成分現像剤担持体に回収する画像形成方法であって、
電荷量検知手段を用いて、初期状態において前記トナー担持体上にトナー薄層が形成されていない状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第１工程と、所定のタイミングで、前記トナー担持体上のトナー薄層が前記二成分現像剤担持体に回収された後の状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第２工程と、トナー薄層を形成した状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第３工程と、前記第１、第２及び第３工程で得られた電荷量の差に基づいて前記搬送バイアスを決定する第４工程と、を含む画像形成方法。
【請求項２】
前記電荷量検知手段は表面電位センサーであることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記電荷量検知手段は前記トナー担持体と接地点の間に設けたコンデンサを含み、前記トナー担持体表面の電荷量を測定する際、前記トナー担持体に接続されたバイアス電圧を供給する電源を切り離し、前記トナー担持体を前記コンデンサに接続して前記トナー担持体の電荷量を測定することを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【請求項１】
キャリアとトナーからなる現像剤を担持し、表面に磁気ブラシを形成した二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体と近接して配設されたトナー担持体とを用いて、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体との間に搬送バイアスを印加し該二成分現像剤担持体の磁気ブラシを介して前記トナーを移送して前記トナー担持体の表面にトナー薄層を形成し、前記トナー担持体および／または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加し、前記トナー担持体上のトナー薄層からトナーを飛翔させて、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像の現像を行い、現像後前記トナー担持体上のトナー薄層を前記二成分現像剤担持体に回収する画像形成方法であって、
電荷量検知手段を用いて、初期状態において前記トナー担持体上にトナー薄層が形成されていない状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第１工程と、所定のタイミングで、前記トナー担持体上のトナー薄層が前記二成分現像剤担持体に回収された後の状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第２工程と、トナー薄層を形成した状態の前記トナー担持体表面の電荷量を測定する第３工程と、前記第１、第２及び第３工程で得られた電荷量の差に基づいて前記搬送バイアスを決定する第４工程と、を含む画像形成方法。
【請求項２】
前記電荷量検知手段は表面電位センサーであることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記電荷量検知手段は前記トナー担持体と接地点の間に設けたコンデンサを含み、前記トナー担持体表面の電荷量を測定する際、前記トナー担持体に接続されたバイアス電圧を供給する電源を切り離し、前記トナー担持体を前記コンデンサに接続して前記トナー担持体の電荷量を測定することを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−８８３３（Ｐ２００９−８８３３Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６９２５０（Ｐ２００７−１６９２５０）
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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