JP2009008834A

JP2009008834A - 画像形成方法

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Publication number: JP2009008834A
Application number: JP2007169251A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hamakawa; 博幸濱川
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【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、高画質を維持すると共に画像出力の生産性を確保できる画像形成方法を提供することにある。
【解決手段】トナー担持体の表面にトナー薄層を形成する際、前記トナー担持体上のトナー層厚をトナー層厚検知手段により検出し、該検出したトナー層厚の情報から前記搬送バイアスを変化させて、前記トナー担持体上のトナー薄層を所定の層厚に制御する。
【選択図】図１

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、該潜像を現像するようにした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。

二成分現像方式を用いた画像形成方法として、二成分現像剤を担持する現像剤担持体上に形成された磁気ブラシで、トナー担持体上にトナー薄層を形成させ、トナー担持体上のトナー薄層により静電潜像担持体上の静電潜像を現像して可視化する、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。しかし、この現像方式は、トナー担持体上のトナー薄層が変動すると静電潜像担持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。
特開２００５−５５８４１号公報

しかしながら、この方法では前記トナー層厚のコントロールを画像形成装置の電源投入後や、画像出力時の紙間等、画像形成時以外のタイミングで行う必要があるため、画像形成装置が出力可能になるまでに時間がかかり、あるいは紙間を長くとる必要があるため、プリント処理枚数が少なくなり画像出力の生産性に影響を及ぼすといった欠点があった。また、感光体ドラムにトナーを現像してそのトナー濃度を測定するため、無駄なトナーを消費する等の問題があった。

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、高画質を維持すると共に画像出力の生産性を確保できる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、トナー担持体の表面にトナー薄層を形成する際、トナー層厚検知手段を用いて前記トナー担持体上のトナー層厚を測定し、このトナー層厚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、前記トナー担持体上のトナー層厚を所定の層厚に制御することにより、高画質を維持すると共に画像出力の生産性を確保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。

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、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う画像形成方法であって、前記トナー担持体の表面にトナー薄層を形成する際、前記トナー担持体上のトナー層厚をトナー層厚検知手段により検出し、該検出したトナー層厚の情報から前記搬送バイアスを変化させて、前記トナー担持体上のトナー薄層を所定の層厚に制御することを特徴とする画像形成方法。
（２）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う画像形成方法であって、前記トナー担持体の表面にトナー薄層を形成する際、前記トナー担持体上のトナー層厚をトナー層厚検知手段により検出し、該検出したトナー層厚の情報から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の回転数を変化させて、前記トナー担持体上のトナー薄層を所定の層厚に制御することを特徴とする画像形成方法。
（３）前記トナー層厚検知手段はトナー濃度センサまたは表面電位センサであることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成方法。

本発明によれば、トナー担持体の表面にトナー薄層を形成する際、トナー層厚検知手段を用いてトナー担持体上のトナー層厚を検知し、この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に印加する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層厚を所定の層厚に維持することができ、その結果高画質を維持することができる。さらに前記トナー層厚検知手段によりトナー層厚を直接検知できるので、トナー層厚の制御を迅速に行うことが可能となり画像出力の生産性を確保することができる。

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。

（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。

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。

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方式等が挙げられ、それぞれ公知のものを用いることができる。

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上のトナー層厚を検知するトナー層厚検知手段２９を備えている。

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。

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。

（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。

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のトナー５が現像ローラ２に移動しトナー薄層９を形成する。搬送バイアスΔＶは、例えば、ΔＶを大きくすると現像ローラ２上のトナー薄層９が厚くなり、ΔＶを小さくすると、トナー薄層９が薄くなる。そして、感光体３と現像ローラ２との電位差に応じて、現像ローラ２上のトナー薄層９からトナーが感光体３上に形成された静電潜像に飛翔して現像が行われる。

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、トナー層厚検知手段２９を用いて磁気ローラ１に印加する直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ１）１１ｂおよび／または現像ローラ２に印加する直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ２）１２ｂを制御し、前記現像ローラ２と前記磁気ローラ１の搬送バイアスΔＶを変化させる。即ち、前記直流電圧１１ｂ，１２ｂの制御は、前記トナー層厚検知手段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の層厚を検知し、該トナー層厚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を制御するので、トナー薄層９の適正な制御を迅速に行うことでき、これにより現像可能になるまでの時間が短くなる、あるいは紙間を短くとることができるので、画像出力の生産性を向上できる。

前記現像ローラ２上のトナー層厚を検知するためのトナー層厚検知手段２９としては、例えば反射型濃度センサを用いることができる。該反射型濃度センサは、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。
図４に反射型濃度センサの概略図を示す。反射型濃度センサは、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。

反射型濃度センサは、発光部としてのＬＥＤと、受光部としてのＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｅｔｅｃｔｏｒ）１、２、３と、ＢＳ（ＢｅａｍＳｐｌｉｔｅｒ）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量とセンサ出力の関係からトナー量として検知する。

本発明では、図５に示したフロー図に従い、現像ローラ２上のトナー量を濃度センサ２９で検知してトナー層厚を制御する。すなわち、まずステップ１で電源がＯＮされ、ステップ２で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。印字枚数等が少なく前記設定条件に満たない場合、層厚の制御は不要としステップ７に進む。前記設定条件に到達した場合、層厚の制御が必要となりステップ３に進む。

ステップ３では、前記したように現像ローラ２上のトナー薄層９からトナーを感光体３上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行うが、この現像を行う前のタイミングで前記濃度センサ２９により前記現像ローラ２上に形成されたトナー薄層９表面の所定の位置でのトナー量を検知する。該濃度センサ２９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の回転方向上流側で現像ローラ２上の対向する位置に備えるのが好ましく、これによりトナー層厚をより早く検知することができ、現像するタイミングを速めることができる。また、トナー量の検知は周方向に等間隔で２〜６０箇所の位置で行い、その平均値をトナー量としてもよい。

ステップ４で、濃度センサ２９からの出力信号によってトナー層厚が適正かどうかを判断し、適正な場合はステップ７に進み、適正でない場合はステップ５に進む。
ステップ５では、現像ローラ２上のトナー薄層９の厚さが適正な（所定の）層厚になるよう磁気ローラ１に印加する直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ１）１１ａの値を調整して搬送バイアスΔＶを設定する。そして、ステップ６に進み、設定された搬送バイアスΔＶにより層厚調整を行う。この層厚調整後、ステップ３に戻り濃度センサ２９により検知し、所定の層厚に達したかどうかが判定される。所定の層厚が得られなかった場合は再びステップ５に進み、搬送バイアスΔＶを変化させて層厚の調整が行われる。なお、上記一連のステップにおける濃度センサの検知および搬送バイアス印加による層厚調整のタイミングは図示しない制御装置により制御される。

このようにして現像ローラ２上のトナー層厚を制御することで、印刷濃度を制御すれば常に一定した印刷濃度が得られることになり、次のステップ７で現像可の信号が出力されて終了する。なおこの制御は、ステップ２に示したよう、印刷枚数と印字率の積算値、すなわち一定の印字率に達したときにするのが好ましい。

なお、搬送バイアスΔＶの調整は、現像ローラ２に印加する直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ２）１２ｂおよび磁気ローラ１に印加する直流電圧（ＤＣ：Ｖｄｃ１）１１ｂのいずれかを変化させてもよく、あるいはそれぞれ同時に変化させることにより行ってもよい。

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。

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。

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Ｖ_P-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。

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現像剤層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との間に形成される電位差ΔＶ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側に供給されることになる。

現像終了時には現像ローラ２に交流電圧１２ａを印加したまま、磁気ローラ１に印加する直流電圧（Ｖｄｃ１）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を出し入れ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。

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、ＭＯＤＥＬ２１０ＨＳ）で測定することができる。

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出来なくなる。
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。

磁気ローラ１と現像ローラ２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。

本発明では、前記トナー層厚検知手段２９として、表面電位センサを用いてもよい。該表面電位センサを用いて、現像ローラ２表面の電位を測定し、予め分かっている現像ローラ２の静電容量から現像ローラ２上のトナー電荷量が求まる。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、所定の電荷量（つまり所定のトナー層厚）になるよう搬送バイアスΔＶが決定される。

（他の実施形態）
現像ローラ２上のトナー層厚を所定の層厚に維持するために、前記一実施形態における前記現像ローラ２と前記磁気ローラ１間の搬送バイアスΔＶによる制御に代えて、現像ローラ２および磁気ローラ１の回転数（回転速度）を制御してもよい。即ち、前記トナー層厚検知手段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のトナー層厚を検知し、該トナー層厚に応じて予め用意されているトナー層厚と現像ローラ２および磁気ローラ１の回転数の関係を示すデータテーブルを参照し、回転数を調整してトナー層厚を一定に保つ制御を行う。この制御は、磁気ローラ１の回転数を一定にして現像ローラ２の回転数を補正する、現像ローラ２の回転数を一定にして磁気ローラ１の回転数を補正する、あるいは磁気ローラ１および現像ローラ２の回転数をそれぞれ補正する等、により行うことができる。例えば、現像ローラ２の回転数を磁気ローラ１の回転数よりも相対的に速める制御がなされると、磁気ローラ１から搬送される現像ローラ２上のトナー量は少なくなってトナー薄層９は薄くなり、逆に現像ローラ２の回転数を遅くすると、トナー薄層９は厚くなる。

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
また、トナー濃度検知手段２９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が挙げられるが、本実施例ではスタンレー社製濃度センサを用いた。前記濃度センサの出力値（出力換算値）と現像ローラ２上のトナー量（層厚）との関係を示すグラフおよびトナー量（層厚）と搬送バイアスΔＶとの関係を示すグラフをそれぞれ図６（ａ）および（ｂ）に示した。

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、連続画像出力を行った。
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）：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：Ｖｄｃ２＝１００Ｖ、Ｖ_P-P＝１．６ｋＶ，周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％
磁気ローラ印加電圧：Ｖｄｃ１＝２５０Ｖ（層厚制御時の可変幅±５０Ｖ）、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％

上記のように、トナー層厚検知手段を用いて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てトナー担持体上のトナー薄層を所定の層厚に制御することにより、高画質の画像が得られると共に画像出力の生産性を確保することができた。

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、トナー濃度検知手段によりトナー濃度を検知する方法の一例を説明する図である。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。（ａ）濃度センサの出力換算値とトナー量との関係を示すグラフ、（ｂ）トナー量と搬送バイアスΔＶとの関係を示すグラフである。

符号の説明

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トナー層厚検知手段

Claims

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う画像形成方法であって、
前記トナー担持体の表面にトナー薄層を形成する際、前記トナー担持体上のトナー層厚をトナー層厚検知手段により検出し、該検出したトナー層厚の情報から前記搬送バイアスを変化させて、前記トナー担持体上のトナー薄層を所定の層厚に制御することを特徴とする画像形成方法。
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う画像形成方法であって、
前記トナー担持体の表面にトナー薄層を形成する際、前記トナー担持体上のトナー層厚をトナー層厚検知手段により検出し、該検出したトナー層厚の情報から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の回転数を変化させて、前記トナー担持体上のトナー薄層を所定の層厚に制御することを特徴とする画像形成方法。
前記トナー層厚検知手段はトナー濃度センサまたは表面電位センサであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成方法。