JP2008304697A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチダウン現像方式の現像手段を備えた画像形成装置を用いた画像形成方法において、連続印字においても現像ローラ上にトナーの付着が発生せず、画像濃度の低下を防止することができる画像形成方法を提供することにある。
【解決手段】現像後のトナー担持体２上のトナー量を検知手段１４を用いて検知し、この検知結果に基づいて２成分現像剤担持体１と前記トナー担持体２に回収バイアス電圧を印加して前記トナー担持体２上のトナー５を前記２成分現像剤担持体１に回収する。
【選択図】図２

Description

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、該潜像を現像する画像形成方法に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置における、乾式トナーを用いる現像方式としては、１成分現像方式および２成分現像方式が知られている。
１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、１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２成分現像方式を採用する場合が多い。
２成分現像方式は、安定した帯電量が長期にわたって得られるため、長寿命化に適している。しかし、２成分現像方式は、上述の磁気ブラシによる影響のため、画質の点では不利である。

近年、これら現像方式のそれぞれの利点を活かすべく、長寿命化を考慮して帯電領域は２成分現像方式を採用し、高画質化を狙って現像領域は１成分現像方式を採用した所謂タッチダウン現像方式（ハイブリッド現像方式ともいわれる。）が注目されている。特に、高画質化および長寿命化が重視されるフルカラー画像形成装置においては、この現像方式の特徴が充分に発揮される。
タッチダウン現像方式は、トナーおよびキャリアを含有する２成分現像剤を磁気ローラの表面に担持させて磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシからトナーのみを現像ローラの表面に移送させてトナー層を形成し、該トナー層からトナーを、静電潜像が形成された感光体の表面に飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する方式である。

しかし、この現像方式では、特に高温環境下での使用を断続的に且つ現像ロール上のトナーを殆ど消費しない低印字率等の条件で使用される場合、現像ロール上のトナーを常に剥ぎ取りするシステムを備えても徐々に現像ロール上にトナーが固着してくるおそれがある。これは、連続するイメージとイメージの途中の紙間でトナーを回収するシステムであっても、または回収部材を設けているシステムであっても、連続印字等のジョブを中断できない場合には、トナー付着の虞が生じる。

特許文献１では、現像ロール上のトナー量を発光受光センサーで検知し、ドラム上のトナー量を同様に検知して、その関係から現像効率を求めてバイアス制御にフィードバックする提案がなされている。しかし、実際の現像ローラに付着するトナー量を正確に検知することは困難である。即ち、センサーの受光感度はトナー量の増加により非常に鈍くなりわずかなトナーの差が判断できないという問題がある。
特開平９−１１４２２２号公報

一方、トナー成分としては、トナーの定着性を考慮し、低融点樹脂の成分を所定割合含有させ熱に対して感度良く反応して瞬時に溶ける設計になっている場合が多い。一般的にその樹脂の溶け始めは厳密には５０℃弱から徐々に軟化し始めるものが大半である。従って、過度のプリンタの使用等で現像ロール上の温度が４５℃以上に達してくると、トナーの低融点成分が熱的に付着するおそれがある。そして一旦付着が始まると、その付着したトナーは通常の軟化点トナーを呼び込んで加速的に付着量が増大する。この付着のメカニズムは次の通りである。即ち、現像ロールには基本的にバイアスにより層形成された状態でトナーが積層されており、ある程度の帯電量で現像ロールとトナー間同士で付着している。この状態は、通常の剥ぎ取り作用をかければ直に引き剥がせる状態にあるが、現像ロール表層へ強固に付着してさらにその上に帯電付着し、徐々に熱が加わり軟化して強固な付着状態になると通常の剥ぎ取りでは、取れなくなってしまう。このような状態に達すると、現像ロールへは正常にトナー層が形成できなくなり、さらにトナーは現像ロールへ強固に付着しているために感光体へ現像できなくなる。結果として画像濃度が低下してしまうといった問題が生じる。
本発明の課題は、連続印字においても現像ローラ上にトナーの付着が発生せず、画像濃度の低下を防止することができるタッチダウン現像方式の画像形成方法を提供することにある。

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、トナー担持体上の付着トナーを検知する検知手段を用いて、前記付着トナーの付着レベルを判定し、該付着レベルに応じて印字ジョブを中断して前記トナー担持体上の付着トナーを２成分現像剤担持体に回収することにより、前記付着トナーを良好に剥がすことができる。その結果、連続印字においてもトナー担持体上にトナーの付着がなく画像濃度を良好に保つことができることを見出して、本発明を完成させるに至った。
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２成分現像剤を２成分現像剤担持体上に保持して、前記２成分現像剤担持体とトナー担持体にバイアスを印加し、磁気ブラシを介して前記トナーを前記トナー担持体上に薄層を形成し、前記トナー担持体および／または前記２成分現像剤担持体と静電潜像担持体間にバイアスを印加しトナーを潜像に飛翔させて現像し、現像後の前記トナー担持体上のトナーを前記２成分現像剤担持体に回収する現像装置を用いた画像形成方法であって、現像後の前記トナー担持体上のトナー量を検知手段を用いて検知し、この検知結果に基づいて前記２成分現像剤担持体と前記トナー担持体に回収バイアス電圧を印加して前記トナー担持体上のトナーを前記２成分現像剤担持体に回収することを特徴とする画像形成方法。
（２）前記検知手段により検知されたトナー量に応じてトナー付着レベルを判定し、前記トナー付着レベルが所定値以下である場合、印字を継続し、前記トナー付着レベルが所定値を超える場合は、印字を中断して前記２成分現像剤担持体と前記トナー担持体に回収バイアス電圧を印加することを特徴とする（１）に記載の画像形成方法。
（３）前記トナー付着レベルは、前記トナー担持体上のトナーを前記２成分現像剤担持体に回収した後の前記トナー担持体表面を前記検知手段を用いて検知し、その検知結果に基づいて判定されることを特徴とする（２）に記載の画像形成方法。
（４）前記トナー担持体上のトナーを前記２成分現像剤担持体に回収した後、少なくとも前記トナー担持体近傍の雰囲気温度が所定の温度以上である場合、冷却手段により前記トナー担持体を冷却することを特徴とする（２）または（３）に記載の画像形成方法。

本発明によれば、現像後のトナー担持体上の付着トナーを検知して前記付着トナーの付着レベルを判定し、所定の付着レベルを超えた場合、印字ジョブを中断し、２成分現像剤担持体と前記トナー担持体に回収バイアス電圧を印加して前記トナー担持体上の付着トナーを前記２成分現像剤担持体に回収するので、前記付着トナーを効率的に剥がすことができる。その結果、連続印字においても前記トナー担持体上でのトナーの付着が低減し画像濃度を良好に保つことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜画像形成装置＞
本発明に係る画像形成装置としては、図１に示すように、静電潜像担持体３（以下、感光体３という。）と、感光体３の表面を帯電させる帯電手段８と、感光体３の表面を露光して静電潜像を形成する露光手段１６と、静電潜像にトナー５を付着させて静電潜像をトナー像として現像する現像手段１８と、トナー像を感光体３から中間転写体２０上を移動する被転写体（図示せず）へ転写する転写手段２２と、感光体３の表面をクリーニングするクリーニング手段２４とを具備する画像形成装置が挙げられる。

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。

感光体３としては、正・負帯電用の特性をもった感光体３が挙げられるが、トナーの極性や帯電器から発生するオゾンの低減等の理由から好ましくは正帯電感光体が挙げられる。また、表面がセレン、アモルファスシリコン等の無機感光体、あるいは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等が挙げられるが、表面にアモルファスシリコン結晶体を有する硬質な特性を持つ感光体３を選ぶことが好ましく、これにより耐久性に優れた商品設計に対応することができる。
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。また露光手段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。転写手段２２は転写ローラ等、クリーニング手段２４としてはブレード等、いずれも公知のものを用いることができる。

現像手段１８は、図１、図２に示すように、内部に複数の固定磁石が配設されて該固定磁石の周囲を回転可能としたスリーブ状の現像剤担持体１（以下、磁気ローラ１という。）と、磁気ローラ１上に形成される磁気ブラシ６によってトナー薄層９を形成されるトナー担持体２（以下、現像ローラ２という。）と、磁気ローラ１へ交流（ＡＣ）バイアスを印加する電源１１ａと、現像ローラ２へ交流（ＡＣ）バイアスを印加する電源１２ａと、磁気ローラ１へ直流（ＤＣ）バイアスを印加する電源１１ｂと、現像ローラ２へ直流（ＤＣ）バイアスを印加する電源１２ｂと、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、トナー５が収納されたトナーコンテナ３８と、トナーコンテナ３８から供給されたトナー５を、キャリア４とともに撹拌し帯電させる撹拌ミキサー４０と、仕切板４２を通って撹拌ミキサー４０から供給された２成分現像剤を撹拌しながら磁気ローラ１へ供給するパドルミキサー４４と、磁気ローラ１、現像ローラ２、撹拌ミキサー４０およびパドルミキサー４４が収納された枠体４６とを具備するものである。

本発明に係る画像形成装置は、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。

＜現像方法＞
図２に本発明にかかる現像装置の一例を模式的に示す。以下に、現像方法について説明する。
図２に示すように、現像ローラ２には直流電圧（ＤＣ）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）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が形成され、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。前記磁気ブラシ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との間の電位差によって、搬送された磁気ブラシ６のトナー５が現像ローラ２に移動しトナー層９を形成する。そして、現像ローラ２上のトナー層９によって感光体３上の静電潜像が現像される。

現像が行われた後、現像ローラ２上の残トナー（未現像トナー）は現像ローラ２の交流バイアス１２ａを印加したまま、磁気ローラ１の直流電圧（ＤＣ）１１ｂを変化させることにより現像ローラ２と磁気ローラ１間に回収バイアス電圧を印加し、磁気ブラシ６を介して回収される。あるいは残トナーを有する現像ローラ２が磁気ブラシ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上の残トナーを掻き取り、回収してもよい。

トナー５は粉砕法または重合法のいずれの方法で作られたものでもよく、結着樹脂としてはポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂等を挙げることができる。また前記トナー５は正帯電を用いるのが好ましく、その帯電量は１０〜２０μＣ／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、またこれ以上よりも高いと現像ローラとの鏡像力が強くなり現像されにくくなる。

キャリア４は、公知のものを用いることができ、例えば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。該コーティング樹脂としては例えば正帯電用にはフッ素系樹脂を、負帯電用にはシリコン系樹脂を挙げることができる。さらに前記樹脂に導電性の添加剤等を添加しての抵抗の調整、あるいは帯電制御剤の添加による電荷制御をすることも可能である。キャリア４の粒径は３０〜９０μｍ、好ましくは３０〜６０μｍのものを用いるのがよい。これよりも小さいと現像剤の流動性が悪くなり、トナー５との攪拌混合時に均一分散が困難になり、またこれ以上に大きいと薄層形成が不均一になる。さらにキャリア４の飽和磁化は４０〜９０ｅｍｕ／ｇのものが好ましい。飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇより低いと顕著にキャリア４飛びが悪くなり、９０ｅｍｕ／ｇより高いと磁気ブラシ６が強くなり均一な薄層形成ができなくなる。
前記トナー５と前記キャリア４の混合比はキャリア４の粒径に応じて適正化する必要があるが、好ましくはトナー５の割合が４〜１２％であるのがよい。

磁気ローラ１と現像ローラ２のギャップは０．２〜０．６ｍｍであるのが好ましい。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。

現像ローラ２のスリーブの材質は安価なアルミニウムを用いて、外径精度を切削・研磨等で所望の値に仕上げることが可能である。また、耐磨耗性を考慮してＳＵＳ（ステンレススチール）等の金属を用いることができる。表面は粗くしないことが好ましい。トナー５の付着を防止するのにウレタン・シリコン等のコーティングを施すことも可能である。また、高圧印加による放電等の防止に絶縁処理としてアルマイト処理を施す方法があり、好ましくは１０〜３０μｍ程度の膜厚にすることでその効果が得られる。

現像バイアス条件は、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。フィードバック制御等を用いることで、トナー薄層９の層厚をある程度一定にすることが可能である。
交流条件は、磁気ローラ１にＶ_P-P（ピーク交流バイアス）＝３００〜５００Ｖ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝６０〜８０％を、現像ローラ２にはＶ_P-P＝１．０〜２．０ｋＶ、周波数＝２〜４ｋＨｚ、ＤＵＴＹ比＝２０〜４０％が好ましい。Ｖ_P-Pを高めると薄層形成がより瞬時に行われるが、反面リーク耐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。現像ローラ２のＤＵＴＹ比は、４０％よりも低くすることにより、薄層形成をしながら短時間に高い電位差でトナー５を磁気ブラシ６に回収する作用をもたらし、現像ローラ２へのトナー５の固着防止抑制の効果がある。
次に、現像ローラ２へトナー薄層９を形成した後、感光体３に現像する。感光体３の表面に帯電器８で＋３５０〜５００Ｖに帯電したところに、露光手段１６を用いて静電潜像を形成する。ＯＰＣ感光体を用いると、全露光で＋７０〜１２０Ｖが得られ、アモルファスシリコン感光体で１０〜５０Ｖの露光後電位となった。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。

以上は、作像時の適正な設定およびバイアス条件であるが、これを長期にわたって続けると次第に現像ローラ２へトナー５が固着してくる問題が生じる。これらを防止するには、ブレードやローラなどを現像ローラ２に接触させる方法により防止することができる。この場合、トナー薄層９を剥ぎ取る際にメカニカルなストレスがトナー５に与えられ、現像ローラ２にも同様に圧力がかかる。従って、耐久性を要求されるシステムには向かないといってよい。
一方、強固な付着とはいえ、剥ぎ取り作用をかけ続ければ大半は、その付着したトナー５を現像ローラ２から除去できることがわかっており、付着除去の時間を設ければ対処可能であるといえる。もしくは、現像ローラ２を冷却させれば、低融点成分の溶融による固着を低減でき、連続印字に問題なく使えるようになる。つまり、現像ローラ２にトナー５が付着しているか、いないかがわかれば、画像濃度低下の原因を断定できその対応をプリンタ単独で自動で行えることができる。
また、トナー５の付着はその有無だけでなく、画像濃度に問題のないトナー付着レベルとこのまま放置すると強固な付着が発生するといったトナー付着レベルに分けられる。このレベル差を検知すれば印字ジョブを続行するか、印字ジョブを中断して剥ぎ取り時間を設けるか、冷却時間を設けるかの判断をすることができる。なお、トナー付着レベルは使用するトナーの物性や現像ローラのスリーブの材質等、使用する画像形成装置により異なるので、個々の画像形成装置毎に定めるのが好ましい。

＜検知器＞
前記現像ローラ２上の付着トナーを検知するための検知手段１４としての発光受光センサーは、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の回転方向下流側または上流側で現像ローラ２上の対向する位置に備える。
前記発光受光センサーとしては、例えば反射型濃度センサーを用いることができる。図５に該反射型濃度センサーの概略図を示す。反射型濃度センサーは、発光素子として近赤外光のＬＥＤ、受光素子としてフォトダイオードを用いて、現像ローラ２上のトナーから得られる正反射光と乱反射光から濃度を検出するものである。その方法について以下に述べる。

反射型濃度センサーは、発光部としてのＬＥＤと、受光部としてのＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１、２、３と、ＢＳ（Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｅｒ）１、２とで構成される。ＬＥＤによる照射光は、ＢＳ１により、入射面に対して垂直方向に振動する成分（ｓ波光）、入射面に対して平行方向に振動する成分（ｐ波光）と、に分離される。ｓ波光はＬＥＤ付近のＰＤ１に、ｐ波光はトナー面に照射される。感光体３や中間転写体２０等の非画像域、本実施例では現像ローラ２上のトナー濃度を検知する際の下地となる面に入射したｐ波光は、ほぼ正反射して正反射光をｐ波としてＢＳ２を通過してＰＤ２に入射する。トナー面に照射されたｐ波光は乱反射して、一部がｓ波になり、ｐ波とｓ波に分かれる。
ＢＳ２を通過してｐ波はＰＤ２に入射し正反射光として、ｓ波はＰＤ３に入射し、乱反射光としてそれぞれ検出される。よって、ＰＤ２は、正反射光量検知手段、ＰＤ３は乱反射光量検知手段として機能する。実際にはＰＤ２にも乱反射成分が入射しているものと考えられる。そのため、ＰＤ２によるｐ波の出力から、ＰＤ３によるｓ波の出力にある補正係数を乗じたものを引くことにより、即ち、下記式（１）より真の正反射出力が得られる。補正係数としては、所定の固定値であることが多い。

このようにして検出したセンサ出力を予め設定されたトナー濃度とセンサ出力の関係からトナー濃度として検知する。

なお、前記発光受光センサーは現像ローラ２の表面にトナー５が無いもしくは薄っすら存在する状態の時に、発光した光が現像ローラ２表面のアルミニウムに反射して戻ってきた光を受光できる距離と光量に設定する必要がある。例えば受光できる距離は３〜１０ｍｍであるのがよい。発光部と受光部はトナー５の舞いによって汚れてしまうと感度がずれて、正確な判断ができなくなるのでクリーニングできる機構を設けるか、普段はシャッターで塞がれているが測定時だけシャッターが開く機構を設けておくのが好ましい。これにより常に汚れていない状態で測定が可能となる。

図４に示すフローチャートを参照して、前記検知手段１４を用いて現像ローラ２上へのトナー付着を防止するための画像形成方法を説明する。図４に示すように、印字中（プリント中）の紙間に前記発光受光センサー１４により現像ローラ２上のトナー付着を検知する。即ち、紙間では現像ローラ２上の残トナー（未現像トナー）を、現像ローラ２と磁気ローラ１間に回収バイアス電圧を印加することにより剥ぎ取り磁気ローラ１に回収するが、この剥ぎ取った部分のトナー付着量を発光受光センサー１４により検知する。そして検知したトナー量に対応したトナー付着レベルが所定値を超える場合（つまり、受光レベルが所定値未満の値が検知された場合）、トナー５が現像ローラ２上に存在すると判断して印字ジョブ中であれば印字ジョブを一旦中断する。そして現像ローラ２と磁気ローラ１のバイアスを逆転させて、現像ローラ２上のトナー５を現像ローラ２を回転させながら一定時間磁気ローラ１に回収する。付着トナーが回収できたかどうかは、受光センサーのレベルを検知しながら判断し、回収できたと判断されたとき、即ちトナー付着レベルが所定値以下となった場合（受光レベルが所定値以上のとき）に回転・バイアス印加を停止する。このとき印字ジョブが残っていれば、続けて印刷を開始するルーチンに入る。この際プリンタの内部温度を測るサーミスタにより雰囲気温度を測定し、所定の温度より高ければ、例えば冷却ファンを高速回転するか、もしくは予備のファンを始動させる等の処置を行い、所定以下の温度になった後、プリントを開始させるのが好ましい。冷却ファンはプリンター内部を冷却できるならば、配設する位置は特に限定されないが、現像装置部分にダクトを設けて配設するのが良い。

前記トナー５を回収するためのバイアスとしては、例えば磁気ローラ１に０Ｖを、現像ローラ２に＋１００Ｖを印加して、１００Ｖの電位差で現像ローラ２上のトナー５を磁気ブラシ６を介して回収することができる。電位差を強くすると回収力は増加するが、逆にマイナスに帯電したキャリア４が現像ローラ２側へ転移してしまう問題が生じる。電位差を小さくするとトナー５の回収が弱まり現像ローラ２にトナー５が付着しやすくなる。これは、キャリア４の粒径が小さくなるにつれて顕著である。
交流条件としては、Ｖ_P-P、ＤＵＴＹ比は前記作像時と同じであるのがよい。周波数については、回収時は作像時より高めることでキャリア４の現像ローラ２への転移を弱める効果がある。値としては５〜１０ｋＨｚが好ましく、キャリア４の粒径により設定するのが好ましい。

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。

以下に示す仕様により、図１に示す本発明に係る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１６ｍｍ
磁気ローラ１：外径１６ｍｍ
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、各ドラムの線速は下記の通りである。
感光体３：８４ｍｍ／ｓｅｃ
現像ローラ２：１２６ｍｍ／ｓｅｃ
磁気ローラ１：１８９ｍｍ／ｓｅｃ
また、付着トナー量の検知手段１４としては、オムロン、ニチコン、スタンレー社製等の濃度センサーがあるが本実施例ではスタンレー社製濃度センサーを用いた。該濃度センサーは感光体３と現像ローラ２の最近接位置から前記現像ローラ２の回転方向下流側で前記現像ローラ２から６ｍｍの距離に設置した。
雰囲気温度を測定するサーミスタは現像ローラ近傍に設置した。

上記で作製した画像形成装置を用いた画像形成時の条件を下記に示した。
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）：６．５μｍ
キャリア粒径（重量平均粒子径）：４５μｍ
磁気ローラと現像ローラ間距離：３５０μｍ
現像ローラ印加電圧：直流電圧＝１００Ｖ、Ｖ_P-P＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％
磁気ローラ印加電圧：直流電圧＝３００Ｖ、現像ローラと同周期で逆位相のＶ_P-P＝３００Ｖ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％
印刷速度：Ａ４縦（２９７ｍｍ）１４枚／分
＜付着トナー回収時＞
現像ローラ印加電圧：直流電圧＝１００Ｖ、Ｖ_P-P＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％
磁気ローラ印加電圧：直流電圧＝０Ｖ、現像ローラと同周期で逆位相のＶ_P-P＝３００Ｖ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％
冷却ファン作動温度＝４５℃以上

上記のように、現像後の現像ローラ２上のトナー量を検知し、この検知結果に基づいて磁気ローラと現像ローラに回収バイアス電圧を印加して現像ローラ上のトナーを磁気ローラに回収する画像形成装置を用いて、前記条件により画像形成を行ったところ、連続印字においても現像ローラ上にトナーの付着が発生せず、画像濃度の低下を抑制できることがわかった。

本発明では、上記したように連続印刷時のイメージ間でトナー薄層９を一旦磁気ブラシ６で回収するといった手法を用いている。即ち、この方法ではイメージ間でバイアスを切り替えて、現像ローラ２から磁気ローラ１へトナー５を回収することで、回収するタイミングや電位差によって回収強度を可変することができる。また、トナー５等に直接的なストレスを与えることがないので長寿命システムに適した手法といえる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、前記の例では付着トナーの検出に発光受光センサーを用いた説明をしたが、検出には付着トナー量が検出できるものであればよく、例えば表面電位センサー等を用いることもできる。また前記発光受光センサーは現像ローラの幅方向に複数個所設置してもよく、この場合より精度のよい検出が可能である。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

本発明に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 図１の現像手段の一部を示す概略構成図である。 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。 本発明の一実施形態における現像ローラ上へのトナー付着を防止するための画像形成方法を説明するフローチャート図である。 本発明の一実施形態におけるトナー濃度検知手段のトナー濃度を検知する方法の一例を説明する図である。

符号の説明

１ ２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 帯電器
９ トナー層
１１ａ 交流電源
１１ｂ 直流電源
１２ａ 交流電源
１２ｂ 直流電源
１４ トナー量検知手段

Claims (4)

1. キャリアとトナーからなる２成分現像剤を２成分現像剤担持体上に保持して、前記２成分現像剤担持体とトナー担持体にバイアスを印加し、磁気ブラシを介して前記トナーを前記トナー担持体上に薄層を形成し、前記トナー担持体および／または前記２成分現像剤担持体と静電潜像担持体間にバイアスを印加しトナーを潜像に飛翔させて現像し、現像後の前記トナー担持体上のトナーを前記２成分現像剤担持体に回収する現像装置を用いた画像形成方法であって、
   現像後の前記トナー担持体上のトナー量を検知手段を用いて検知し、この検知結果に基づいて前記２成分現像剤担持体と前記トナー担持体に回収バイアス電圧を印加して前記トナー担持体上のトナーを前記２成分現像剤担持体に回収することを特徴とする画像形成方法。
2. 前記検知手段により検知されたトナー量に応じてトナー付着レベルを判定し、前記トナー付着レベルが所定値以下である場合、印字を継続し、前記トナー付着レベルが所定値を超える場合は、印字を中断して前記２成分現像剤担持体と前記トナー担持体に回収バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
3. 前記トナー付着レベルは、前記トナー担持体上のトナーを前記２成分現像剤担持体に回収した後の前記トナー担持体表面を前記検知手段を用いて検知し、その検知結果に基づいて判定されることを特徴とする請求項２記載の画像形成方法。
4. 前記トナー担持体上のトナーを前記２成分現像剤担持体に回収した後、少なくとも前記トナー担持体近傍の雰囲気温度が所定の温度以上である場合、冷却手段により前記トナー担持体を冷却することを特徴とする請求項２または３記載の画像形成方法。

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