JP2009139594A - 画像形成装置における現像方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチダウン現像装置において画質の向上を目指してトナーを小粒径化し、現像性を高めるために感光体と現像ローラとの間隔を狭めた場合でも、感光体と現像ローラの間でリークを起こさず、かつ、ゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着、画像濃度の低下等を防止して、常に綺麗な画像が得られるようにした、画像形成装置における現像方法及び装置を提供することが課題である。
【解決手段】感光体と現像ローラ間にリークを起こさない交流現像バイアスを設定する第１のステップと、該第１のステップにより変化した交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差、及び交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差のそれぞれを、第１のステップを実施する前における差と同一以上となるよう交流トナー薄層形成バイアスを設定する第２のステップとで補償して現像するようにした。
【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における現像方法及び装置に係り、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２成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみを現像ローラ上に均一に薄層形成した後、このトナーを現像ローラから感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像し、画像形成する画像形成装置における現像方法及び装置に関するものである。

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における、乾式トナーを用いた現像方式としては、トナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる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用いないため、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静電潜像担持体（以下、感光体と称する）上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は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。しかし二成分現像方式は、前記した磁気ブラシによる影響のため、画質の点では不利である。そこでこれら２つの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二成分現像方式を採用し、現像領域は高画質化を狙って一成分現像方式を採用したタッチダウン現像方式、あるいはハイブリッド現像方式と呼ばれる現像方式が注目されている。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。

この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二成分現像剤により現像剤担持体（以下、磁気ローラと称する）表面に磁気ブラシを形成させ、その磁気ブラシからトナーのみをトナー担持体（以下、現像ローラとも称する）の表面に移送させてトナーの薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体の表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。

一方近年、カラー画像形成装置においてもパーソナル化に伴って低価格化、高精細化が要求され、トナーの小粒径化が検討されている。しかしながらトナーの小粒径化は画質の向上（解像度の高い画像）をもたらす半面、現像ローラから感光体へのトナーの飛翔性（現像性）が弱いため、タッチダウン現像方式においては画像濃度が出にくくなり、ゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着等の問題がある。

すなわち、現像ローラ上のトナー薄層から感光体へのトナーの移動は、単位体積当たりの帯電量が相対的に低い比較的大きい粒径の飛翔しやすいトナーからおこなわれるため、特に飛翔性が低い帯電量の高い小粒径トナーは現像に用いられにくくなり、選択現像が起こって連続印刷（耐刷）を行ったとき、現像ローラへの微粉トナーの付着や、消費されにくく現像性の低い微粉トナーが現像装置内に増加し、画質が低下するといった不具合が生じる。

また、タッチダウン現像方式における現像ローラ上の現像に用いられなかった残トナーは、磁気ローラの磁気ブラシによって剥ぎ取り、同時に、磁気ブラシから現像ローラへ新たなトナーを供給するが、残トナーの剥ぎ取りが不充分であったり現像ローラへのトナー供給が不充分である場合、現像ローラから感光体へトナーが飛翔した後の残像が２周目にも現れる現像ゴースト（履歴現象）現象が生じる。

そのため小粒径トナーも感光体に充分飛翔させるよう、現像ローラと感光体間のギャップを狭くしたり、現像ローラへ印加する現像バイアスを高電圧とすることが行われているが、その結果、現像ローラと感光体間にリークが発生して画像品質を落とすという新たな問題が発生している。こういったリークを防ぐためには、現像ローラ表面を例えば２０μｍ程度のアルマイト表面処理し、現像ローラ表面を高抵抗化することも一つの手段であるが、それでもリークを完全に防ぐことはできず、これ以上の表面処理はコスト的、技術的に難しい。

こういったリークの問題を解決する先行技術としては、特許文献１にトナー担持体と像担持体との間に直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアス電圧を印加し、現像を行う現像装置において、像担持体とトナー担持体との間に印加させるリーク検知電圧を変化させ、像担持体とトナー担持体との間にリークを発生させるリーク発生手段と、像担持体とトナー担持体との間に流れる電流に基づいてリークを検知するリーク検知手段とを設け、リーク電圧を検出してリークが発生しないようにした現像装置が示されている。

しかしながらこの特許文献１に示された方法では、一旦リークと検知された検知点においてリーク電圧が低下してしまう不具合が見出され、リークの発生が検知不能になってしまうことが生じたため、特許文献２には、リーク検知電圧の電圧値Ｖｐｐを１検知ステップにおいて電圧値Ｖｐｐ’に一時的に低下させるようにした現像装置が示されている。

また、この特許文献３に示された方法でも、電圧をステップ状に変化させてリーク電圧を検知するため時間がかかるため、特許文献３には、現像領域のインピーダンスを測定するインピーダンス測定回路と、現像領域３を流れるリーク電流に基づいてリークを検知するためのリーク電流検知回路を備え、インピーダンス測定回路による測定値に基づいてリーク発生電圧を予測し、現像バイアス電圧を定めるようにした画像形成装置が示されている。

特開２００３−２８７９４２号公報 特開２００４−０９３７０１号公報 特開２００５−０７８０１５号公報

しかしながらこれら特許文献１乃至３に示された現像装置は、いずれもリーク発生手段とリーク検知手段とを別途設ける必要があり、コストアップにつながる。また、これら特許文献１乃至３に示された現像装置は１成分現像剤を用いた現像装置であり、現像ローラに印加する交流バイアス電圧におけるピーク・ピーク値を調節することで、現像ローラと感光体との間にリークが発生しないようにすることは開示されているが、それによって変化する現像性と変化した現像性に対処する方法については何も触れられていない。

すなわち、タッチダウン現像方式は、前記したようにトナーおよびキャリアからなる二成分現像剤により磁気ローラに磁気ブラシを形成し、磁気ローラに印加したバイアス電圧により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、薄層を形成した後、現像ローラに印加される現像バイアスで静電潜像が形成された感光体の表面にトナーを飛翔させて現像する方式であるが、現像ローラと感光体との間の交流バイアス電圧におけるピーク・ピーク値を単純に変化させると、現像ローラと感光体との間の電位差と現像ローラと磁気ローラとの間の電位差が変化する。

現像ローラと磁気ローラとの間の電位差が変化すると、前記したように、現像ローラ上の現像に用いられなかった残トナーの磁気ローラに形成された磁気ブラシによる剥ぎ取り、磁気ブラシから現像ローラへのトナーの供給が不充分となる場合があり、現像ゴースト発生の要因となる。また、現像ローラと感光体との間の電位差が変化すると、これも前記したように、現像ローラ上のトナー薄層から感光体へのトナーの移動が、単位体積当たりの帯電量が相対的に低い比較的大きい粒径の飛翔しやすいトナーからおこなわれるため、帯電量の高い小粒径トナーは飛翔性が低くて現像に用いられにくくなって、選択現像が起こって連続印刷（耐刷）を行ったとき、現像ローラへの微粉トナーの付着や、消費されにくく現像性の低い微粉トナーが現像装置内に増加し、画質が低下するといった不具合が生じる要因となる。

そのため本発明においては、タッチダウン現像装置において画質の向上を目指してトナーを小粒径化し、現像性を高めるために感光体と現像ローラとの間隔を狭めた場合でも、感光体と現像ローラの間でリークを起こさず、かつ、ゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着、画像濃度の低下等を防止して、常に綺麗な画像が得られるようにした、画像形成装置における現像方法及び装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加された磁気ローラ上にトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシから、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加された現像ローラ上にトナー薄層を形成した後、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記感光体と現像ローラ間にリークを起こさない交流現像バイアスを設定する第１のステップと、該第１のステップにより変化した、前記交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差、及び交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差のそれぞれを、前記第１のステップを実施する前の差と同一以上となるよう前記交流トナー薄層形成バイアスを設定する第２のステップとからなり、
前記第１のステップで変化した交流現像バイアスと交流トナー薄層形成バイアスとの電圧差を、第２のステップにおいて交流トナー薄層形成バイアスを変化させて補償し、現像することを特徴とする。

そしてこの現像方法を実施する画像形成装置における現像装置は、
磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加され、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシを形成する磁気ローラと、直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加されて前記磁気ブラシによりトナー薄層が形成され、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に前記トナー薄層からトナーを飛翔させて現像する現像ローラとを有する画像形成装置における現像装置において、
前記交流現像バイアスにおける交流バイアスのピーク値を制御する現像ローラバイアス電源制御装置と、前記交流トナー薄層形成バイアスにおける交流バイアスのピーク値を制御する磁気ローラバイアス電源制御装置と、前記交流現像バイアスにおける前記感光体と現像ローラ間にリークを起こさないピーク値を前記現像ローラバイアス電源制御装置に指示し、併せ、リークを起こさない前記交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差、及びリークを起こさない前記交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差のそれぞれを、前記交流現像バイアスにおけるリークを起こさないピーク値に変更する前のピーク値との差と同等以上となる前記交流トナー薄層形成バイアスを、前記磁気ローラバイアス電源制御装置に指示する制御装置とからなることを特徴とする画像形成装置における現像装置。

このように感光体と現像ローラ間にリークを起こさない交流現像バイアスを設定し、その設定によって変化した交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差、及び交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差のそれぞれを、リークを起こさない交流現像バイアス設定前の差と同一以上となるよう交流トナー薄層形成バイアスを設定することで、交流現像バイアスのピーク値は小さくなるが、現像ローラ上に薄層を形成する交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差、及び現像ローラ上の現像に用いられなかったトナーを磁気ローラに引き戻す交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差は交流現像バイアス設定前と同じとなり、それによってゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着、画像濃度の低下等を防止し、常に綺麗な画像が得られる画像形成装置における現像方法及び装置を提供することができる。

そして、感光体と現像ローラ間にリークを起こさない交流現像バイアスを設定するため、予め、環境温度と湿度を変化させ、それぞれの環境温度と湿度に対応して前記第１のステップで設定する交流現像バイアスと、該交流現像バイアスに対応して第２のステップで設定する交流トナー薄層形成バイアスとを調べてテーブル化し、画像形成時における環境温度と湿度に対応する前記テーブルの交流現像バイアスと交流トナー薄層形成バイアスとを読み出し、前記第１と第２のステップを実施し、そのため、前記制御装置は、複数の環境温度と湿度のそれぞれに対応し、前記交流現像バイアスにおけるリークを起こさないピーク値と、該ピーク値に対応した前記交流トナー薄層形成バイアスとを記憶したテーブルと、環境温度と湿度の検出手段とを有し、該環境温度と湿度の検出手段の検出結果に基づき、前記テーブルから前記交流現像バイアスにおけるリークを起こさないピーク値と、該ピーク値に対応した前記交流トナー薄層形成バイアスとを読み出し、前記現像ローラバイアス電源制御装置と磁気ローラバイアス電源制御装置とを制御することで、簡単な構成で交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差、及び交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差のそれぞれを、リークを起こさない交流現像バイアス設定前の差と同一以上となるよう交流トナー薄層形成バイアスを設定することができる。

また、前記画像形成装置は、前記交流現像バイアスと交流トナー薄層形成バイアスを変化させて実施するベタパッチ印字による画像濃度調節のためのキャリブレーションモードを有し、前記第１のステップを、前記キャリブレーションモードにおいて変化させる前記交流現像バイアスに基づいて実施し、そのため、前記画像形成装置は、前記交流現像バイアスと交流トナー薄層形成バイアスを変化させて実施するベタパッチ印字による画像濃度調節のためのキャリブレーションモードを有し、前記制御装置は、前記キャリブレーションモードにおいて変化させる前記交流現像バイアスによりリークを起こさないピーク値を決定し、前記現像ローラバイアス電源制御装置と磁気ローラバイアス電源制御装置とを制御することで、キャリブレーションモードは従来から備わっていたものであるから、簡単にリークを起こさず、かつ、ゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着、画像濃度の低下等を防止し、常に綺麗な画像が得られる画像形成装置における現像方法及び装置を提供することができる。

以上記載のごとく本発明になる画像形成装置における現像方法及び装置は、現像ローラ上に薄層を形成する交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差、及び現像ローラ上の現像に用いられなかったトナーを磁気ローラに引き戻す交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差が交流現像バイアス変化前と同じとなり、それによってゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着、画像濃度の低下等を防止し、常に綺麗な画像が得られる画像形成装置における現像方法及び装置とすることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

最初に図３を用い、本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する、タッチダウン方式現像装置の構成概略を説明する。図中１０は感光体ドラム（静電潜像担持体）で、材料としてはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体、有機感光体（ＯＰＣ）などを用いることができる。１１はトナーの薄層１２が形成され、直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加されるバイアス電圧により、感光体ドラム１０に電子写真方式で形成された静電潜像にトナーを飛翔させて現像を行う現像ローラ、１５は非磁性金属材料で円筒状に形成され、内部に複数の固定磁石が配設された回転可能なスリーブを有し、非磁性トナー１６とキャリア１７とからなる２成分現像剤の磁気ブラシ１８が形成されて、直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加されるバイアス電圧により、現像ローラ１１上にトナーの薄層１２を形成する磁気ローラ、２１は磁気ローラ１５上の磁気ブラシ１８の高さを一定に保つための穂切りブレードである。

２２は現像ローラ１１の直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４の電圧を制御する現像ローラバイアス電源制御装置、２３は磁気ローラ１５の直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０を制御する磁気ローラバイアス電源制御装置、２４は現像装置を制御し、現像ローラバイアス電源制御装置２１、磁気ローラバイアス電源制御装置２２に電圧指示などを与える制御装置、２５は温度・湿度センサ２６の検知温度、湿度に対応した交流現像バイアス電圧、磁気ローラバイアス電圧をテーブルとして記憶している記憶装置である。

現像ローラ１１の最表面は、均一な導電性のアルミニウム、ＳＵＳ、導電樹脂被覆などからなるスリーブで構成し、リークを防ぐため、例えば２０μｍ程度のアルマイト処理して抵抗値を高めることが好ましい。そしてそのシャフト部には、直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４を接続し、回転する現像ローラ１１と感光体ドラム１０、及び磁気ローラ１５との間にこの直流と交流を重畳した現像バイアス電圧が作用するようにする。交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４が供給する交流成分は、例えばデューティ（Ｄｕｔｙ）比を５０％以下の矩形波で構成する。

トナー１６は、形成画像の高精細化のため、例えば１０^１３〜１０^１４Ωで６．８μｍ程度の６μｍ台の小粒径化トナーを用いる。前記した選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要であり、一般的にトナーの粒度分布の広がりはコールターカウンターで測定され、粒度分布の広がりは、その体積分布平均粒径と個数分布平均粒径の比でもって表現される。分布が広いと連続印刷時に、現像ローラ１１に比較的粒度の小さなトナーが堆積し、現像性を低下させる。本発明においては、正帯電のトナーを用いる場合を一例として説明するが、バイアス電圧との関係を逆にすることで、負帯電のトナーを用いた場合でも同様に構成できることは自明である。

キャリア１７としては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトなどを用いることができ、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。本発明では一例として、体積固有抵抗が１０^８Ωｃｍ^３にシリコーン樹脂被覆をし、飽和磁化が４０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを用いた。平均粒度が５０μｍを超えるとキャリアのストレスが増大すると共にトナー濃度を上げられず、現像ローラ１１へのトナー供給量が減少する。

またトナー１６とキャリア１７の混合割合は、キャリア１７およびトナー１６の合計量に対しトナー１６を５〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％とする。トナー１６の混合割合が５重量％未満であると、トナーの帯電量が高くなって十分な画像濃度が得られなくなり、２０重量％を超えると今度は十分な帯電量が得られなくなるため、トナー１６が現像器から飛散して画像形成装置内を汚染したり、画像上にトナーカブリが生じる。

このように構成した現像装置において、画像形成の指示がくると、まず、図示していない帯電手段によって感光体ドラム１０の表面が帯電され（帯電工程）、ついでこれも図示していない露光手段によって感光体ドラム１０の表面が露光されて、静電潜像が形成される（露光工程）。一方、磁気ローラ１５上にはトナー１６、キャリア１７からなる二成分現像剤の磁気ブラシ１８が、穂切りブレード２１で高さが一定に保たれたながら形成され、直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４によって現像ローラ１１へ、及び、直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０によって磁気ローラ１５に、それぞれ与えられる直流に交流を重畳したバイアス電圧により、まず、磁気ブラシ１８からトナーのみが現像ローラ１１の表面に移送され、トナー薄層１２が形成される。

そして、直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４によって現像ローラ１１に与えられる現像バイアス電圧により、トナー薄層１２からトナーが感光体ドラム１０上の静電潜像に飛翔し、この静電潜像をトナー像として現像する（現像工程）。また、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーは、磁気ローラ１５上に形成されている磁気ブラシ１８と、前記したバイアス電圧により剥ぎ取られ、さらに新たなトナー薄層１２が形成されて次の現像に備えられる。また、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、図示していない用紙搬送装置などで運ばれてくる用紙、または中間転写体に転写され（転写工程）、感光体ドラム１０の表面に残った残トナーは、図示していないクリーニング手段によってクリーニングされて次の画像形成に備えられる。

次に、本発明の概略を簡単に説明すると、本発明においては、このように構成されたタッチダウン現像装置において、前記したように画質の向上を目指してトナーを例えば６．８μｍと、６μｍ台に小粒径化する。そして現像ローラ１１から感光体ドラム１０へのトナーの飛翔性（現像性）の低下に起因する、画像濃度の低下、ゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着等の問題を、まず、従来は２４０μｍ程度とした現像ローラ１１と感光体ドラム１０間のギャップを、例えば１６０μｍと狭くして現像ローラ１１と感光体ドラム１０間の電界を大きくすることで防止する。

そしてその結果、現像ローラ１１と感光体ドラム１０間に発生するリークにより画像品質が低下する新たな問題を、前記したように現像ローラ１１の表面を例えば２０μｍ程度のアルマイト表面処理し、現像ローラ１１の表面を高抵抗化することで少なくする。但し、現像ローラ１１表面のこれ以上の高抵抗化はコスト的、技術的に難しく、リークを完全に防ぐことはできないので、前記した特許文献１乃至３と同様、感光体ドラム１０と現像ローラ１１間に印加する交流現像バイアスにおけるピーク間電圧を調節することで防ぐ。

しかしこの場合、単純に感光体ドラム１０と現像ローラ１１間に印加する交流現像バイアスにおけるピーク間電圧を調節すると、今度は現像ローラ１１に印加する交流現像バイアス電圧と磁気ローラ１５に印加する交流トナー薄層形成バイアス電圧との電圧差が小さくなり、現像ローラ１１上の現像に用いられなかった残トナーの磁気ブラシ１８による剥ぎ取り不足、磁気ブラシ１８から現像ローラ１１へのトナーの供給不充分などで現像ゴーストが、また、選択現像による現像ローラ１１への微粉トナーの付着、現像性の低い微粉トナーの現像装置内への増加など、現像性の変化による画質低下などが生じる。

そのため本願では、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差、すなわち現像ローラ１１へ交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスのピーク値と、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスのミニマム値（最少ピーク値）との差、及び、磁気ローラ１５上の磁気ブラシ１８から現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差、すなわち、現像ローラ１１に印加する交流現像バイアスのミニマム値と、磁気ローラ１５に印加する交流トナー薄層形成バイアスのピーク値との差が、現像ローラ１１に印加する交流現像バイアスにおけるピーク間電圧を調節する前と後で、それぞれ同一以上となるようにするものである。

なお、リーク電圧は環境温度、湿度で変化するため、予め環境温度、湿度、及び、現像ローラ１１へ印加する交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）、磁気ローラ１５へ印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）を変化させ、それぞれの温度、湿度で現像ローラ１１と感光体ドラム１０の間でリークが発生する電圧と発生を防止できる電圧、及び、現像ゴースト、選択現像による現像ローラ１１への微粉トナーの付着、現像性の低い微粉トナーの現像装置内への増加による画質低下などを生じない電圧などを調べ、それを予めテーブルとして記憶装置に記憶させる。

そして画像形成に際し、環境温度、湿度を調べて対応する交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）、交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）をそのテーブルから読み出し、その電圧で画像形成するようにする。また、カラー画像形成装置においては、キャリブレーションモードと称して画像濃度を一定に保つため、現像ローラ１１や磁気ローラ１５へ印加するバイアス電圧を変化させてベタパッチを印字し、その濃度を読んで目標とする画像濃度を出すためのバイアス電圧を調整することが行われているが、このキャリブレーションモードにおいて交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）を変化させ、リークの起きる電圧を検出して、それによって前記テーブルから交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）、交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）を読み出す、或いはテーブルを用いずに算出して調節するようにしても良い。

図４は、現像ローラ１１へ供給される直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）と、磁気ローラ１５へ供給される直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）との差ΔＶにより、現像ローラ上のトナー量（Ａ）、感光体上のベタトナー量（Ｂ）、現像効率（Ｃ）がそれぞれどのように推移するかを調べたグラフである。この図４における各グラフの横軸は、直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３から現像ローラ１１へ供給される直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）であり、（Ａ）は縦軸を現像ローラ１１上のトナー量（ｍｇ／ｃｍ^２）、（Ｂ）は縦軸を感光体ドラム１０上のベタトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ^２）、（Ｃ）は縦軸を現像ローラ１１上のトナーがどのくらい感光体ドラム１０に飛翔したか、すなわち、感光体ドラム１０上のベタトナー量と現像ローラ１１上のトナー量との比に、現像ローラ１１の周速と感光体ドラム１０の周速との比を乗じ、現像ローラ１１上に形成されたトナー薄層１２のトナー量と、感光体ドラム１０上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比で表される現像効率（％）としてある。

この調査に用いた画像形成装置は、京セラミタ製のタッチダウン現像方式を用いた改造実験機であり、用いた感光体ドラム１０は外形φ３０ｍｍで周速が１６８．２ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ１は外形φ１６ｍｍで周速が２６９．１ｍｍ／ｓｅｃ、磁気ローラ１５は外形φ１６ｍｍで周速が４１９．８ｍｍ／ｓｅｃである。また、磁気ローラ１５と穂切りブレード２１とのブレードギャップを０．３５ｍｍ、磁気ローラ１５と現像ローラ１１とのＭ／Ｓギャップを０．３５ｍｍ、現像ローラ１１と感光体ドラム１０とのＤ／Ｓギャップを０．１６ｍｍとし、現像ローラ１１の周速と感光体ドラム１０の周速との比（Ｓ／Ｄ）を約１．６として、現像剤は黒（ＢＫ）の平均粒径６．８μｍの小粒径化トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた。

まず、図４（Ａ）の「現像ローラトナー薄層量」として示したグラフは、現像ローラ用直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）と磁気ローラ直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）との差ΔＶを、４００Ｖ（◆）、３２０Ｖ（▲）、２４０Ｖ（■）とした場合である。この図４（Ａ）のグラフから、現像ローラ１１上に形成されるトナー薄層１２のトナー量は、少なくとも直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）の２０Ｖから１８０Ｖ程度の範囲で、直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）の値には無関係に、磁気ローラ直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）との電圧差ΔＶの値が大きくなるほど多くなることがわかる。

次の図４（Ｂ）の「ドラム上ベタトナー量」として示したグラフからは、感光体ドラム１０上のベタトナー量が、直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）、及び直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）と直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）との電圧差ΔＶのそれぞれが、大きくなるほど感光体ドラム１０上のベタトナー量が増えることを示している。

そして図４（Ｃ）の「現像効率（Ｄｒｕｍトナー量／Ｓｌｖトナー量×Ｓ／Ｄ比）」として示したグラフからは、いずれのΔＶの場合も、直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）に比例して上昇しているが、ΔＶが一番小さい２４０Ｖの場合の上昇率が最も大きく、かつ、最大現像効率も直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）が約１８０Ｖの近辺において一番大きくなっている。従って、この図４（Ｃ）のグラフからは、直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）を高く、及び直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）と直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）との電圧差ΔＶを小さくしたとき、大きな現像効率が得られることがわかる。

これらの結果をまとめると、現像ローラ１０上のトナー薄層１２のトナー量は、現像ローラ用直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）と磁気ローラ用直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）との差ΔＶに依存し、ΔＶが一定であれば感光体ドラム１０上のベタトナー量は、現像ローラ用直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）に比例している。また、ΔＶが一定であれば現像効率は、現像ローラ用直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）に比例すると共にその傾きは、ΔＶ２４０Ｖ（■）＞ΔＶ３２０Ｖ（▲）＞ΔＶ４００Ｖ（◆）となり、現像ローラ用直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）と磁気ローラ用直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）との差ΔＶを小さくすることで、現像ローラ１１上のトナー薄層１２のトナー量は少なくなり、ΔＶを小さく（現像ローラ１１上のトナー薄層１２のトナー量少）して現像ローラ用直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）を上げることで、現像効率を大きくできることがわかる。

すなわちこれらの事実から、前記したように、タッチダウン現像装置において小粒径化したトナーを用い、現像性を高めるために感光体ドラム１０と現像ローラ１１との間隔を狭めたことにより生じるリークを、現像ローラ１１と磁気ローラ１５に印加する直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）と直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）とを変えることなく、感光体ドラム１０と現像ローラ１１間に印加する交流現像バイアスにおけるピーク間電圧を調節することにより防止し、かつ、現像ローラ１１に印加する交流現像バイアスのピーク値と磁気ローラ１５に印加する交流トナー薄層形成バイアスのミニマム値との差、及び、現像ローラ１１に印加する交流現像バイアスのミニマム値と磁気ローラ１５に印加する交流トナー薄層形成バイアスのピーク値との差を、感光体ドラム１０と現像ローラ１１間に印加する交流現像バイアスにおけるピーク間電圧を調節する前と後とで、それぞれ同一、または同一以上となるようにすれば、現像性を維持してゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ１１表面へのトナー付着、画像濃度の低下等のない、常に綺麗な画像が得られる現像方法及び装置とすることができるわけである。

図１は、このような考え方に従って現像ローラ１１へ直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する現像バイアス電圧と、磁気ローラ１５へ直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加するバイアス電圧を模式的に示した図である。図中、横軸は時間であり、縦軸は電圧（Ｖ）を示す。なお、この結果を得た際の温度は２５℃、湿度は６０％であった。

３０、３２は、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）、３１、３３は、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）で、このうち実線３０は前記本発明の概略で説明した、リークを防止するためピーク間電圧を調節した交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）で、破線３１はそれに対応させて変化させた交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）である。また一点鎖線３２は、ピーク間電圧を調節する前の従来の交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）、二点鎖線３３は同じく交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）である。

太い実線で示した３４は、感光体ドラム１０における露光電位ＤｒｕｍＶＬを示し、これは１００Ｖである。同じく太い破線３５は、現像ローラ１１へ直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３から印加する直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）であり、太い一点鎖線３６は、磁気ローラ１５へ直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９から印加する直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）である。

図２は、この図１に示した現像ローラ１１へ直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する現像バイアス電圧と、磁気ローラ１５へ直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加するバイアス電圧を色々変化させ、感光体ドラム１０と現像ローラ１１の間におけるリークの発生状況、ゴースト画像の発生状況、トナーの飛翔性を調べた結果を表としたものである。この調査に用いた画像形成装置は、前記した京セラミタ製のタッチダウン現像方式を用いた改造実験機であり、スペックは同一なので省略する。

この図２に示した表における最左欄の「ｖｓｌｖｄｃ（３５）」は、現像ローラ１１に直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３から印加する直流現像バイアスＶｓｌｖ（ＤＣ）、「ｖｍａｇｄｃ（３６）」は、磁気ローラ１５に直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９から印加する直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＤＣ）、「ｖｓｌｖｐｐ（３０、３２）」は、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）３０、３２におけるピーク間電圧で、３０は本発明の実施例、３２は従来例を示す。「ｖｍａｇｐｐ（３１、３３）」は、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）３１、３３におけるピーク間電圧で、３１は本発明の実施例、３３は従来例、「ｄｕｔｙ」は、交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）３０、３２、交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）３１、３３におけるデューティ比、「ＤｒｕｍＶＬ（３４）」は感光体ドラム１０における露光電位である。

さらに「Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ（３０、３２）」は、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値、「Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ（３０、３２）」は同じくｍｉｎｉｍａｍ値、「Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３１、３３）」は、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍａｘ値、「Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３１、３３）」は同じくｍｉｎｉｍａｍ値、「Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）」は、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値から、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍｉｎｉｍａｍ値を減じた値、「Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）」は同じく交流現像バイアスＶｓｌｖのｍｉｎｉｍａｍ値から交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍａｘ値を減じた値、「Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬ（３９）」は、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値から、感光体ドラム１０における露光電位を減じた値である。

このうち、「Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）」は、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差であり、「Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）」は同じく磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８により現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差である。従って、これらの値が小さくなると、ゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ１１表面へのトナー付着、画像濃度の低下等が発生する。また、「Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬ（３９）」は、この電位差が大きいほど現像ローラ１１と感光体ドラム１０との間にリークが発生し、現像ローラ１１と感光体ドラム１０間のトナーの飛翔性が良くなる。

その下の、「現像ローラ／感光体間のリーク発生」、「ゴースト画像の発生」、「現像ローラ／感光体間のトナーの飛翔性」は、それぞれ前記したリークが発生したか否か、ゴーストが発生したか否か、トナーの飛翔性に問題がないか否かの欄で、それぞれの記号は○○は非常に良好、○は良好、△は多少問題あり、×は問題あり、××は非常に問題がある、である。

この表中、ｖｓｌｖｄｃ（３５）は２００Ｖ、ｖｍａｇｄｃ（３６）は４００Ｖ、「ｄｕｔｙ」は２７、「ＤｒｕｍＶＬ（３４）」は１００Ｖで、すべと同じとし、上欄の「従来例」は、リークが発生する従来のｖｓｌｖｐｐ３２が１６００Ｖ、ｖｍａｇｐｐ３３が４００Ｖを用いた場合で、「実施例」はリーク、現像ゴーストが発生せず、トナーの飛翔性も良好であったｖｓｌｖｐｐ３０が１４００Ｖ、ｖｍａｇｐｐ３１が６００Ｖを用いた場合、「比較例１」はリーク発生しなかったがゴースト画像が発生した、ｖｓｌｖｐｐ３０が１４００Ｖ、ｖｍａｇｐｐ３１が４００Ｖを用いた例、「比較例２」はリークが発生したｖｓｌｖｐｐ３０が１５００Ｖ、ｖｍａｇｐｐ３１が５００Ｖを用いた例、「比較例３」はトナーの飛翔性に多少問題があったｖｓｌｖｐｐ３０が１３００Ｖ、ｖｍａｇｐｐ３１が７００Ｖを用いた場合である。

まず「従来例」は、図１に３２で示した交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）のｖｓｌｖｐｐ３２が１６００Ｖ、３３で示した交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）のｖｍａｇｐｐ３３が４００Ｖであり、この場合、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ（３２）は１３６８Ｖ、ｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ（３２）は−２３２Ｖ、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍａｘ値Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３３）は５０８Ｖ、同じくｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３３）は１０８Ｖとなる。

そのため、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値から、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍｉｎｉｍａｍ値を減じた値、すなわち、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）は１２６０Ｖ、同じく交流現像バイアスＶｓｌｖのｍｉｎｉｍａｍ値から交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍａｘ値を減じた値、すなわち、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８により現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）は−７４０Ｖ、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値から、感光体ドラム１０における露光電位ＤｒｕｍＶＬを減じた値、すなわち、現像ローラ１１と感光体ドラム１０間のリーク発生に関与すると共に、現像ローラ１１と感光体ドラム１０との間のトナーの飛翔性を示す、Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬ（３９）は１２６８Ｖである。

この従来例では、Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬ（３９）が１２６８Ｖと大きいため、現像ローラ１１と感光体ドラム１０との間に大きなリークが発生しているが、現像ゴーストは良好であり、トナーの飛翔性も非常に良好である。

それに対して「実施例」では、図１に３０で示した交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）のｖｓｌｖｐｐ３０が１４００Ｖで従来例より２００Ｖ低く、３１で示した交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）のｖｍａｇｐｐ３１は６００Ｖと、従来例より２００Ｖ高くしている。従って、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ（３０）は１２２２Ｖ、ｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ（３０）は−１７８Ｖ、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍａｘ値Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３１）は５６２Ｖ、同じくｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３３）は−３８Ｖとなる。

そのため、現像ローラ１１と感光体ドラム１０間のリーク発生に関与すると共に、現像ローラ１１と感光体ドラム１０との間のトナーの飛翔性を示すＶｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬ（３９）は、１１２２Ｖと低くなってリークが防止され、しかも、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）は１２６０Ｖ、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８により現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）は−７４０Ｖと、従来例の場合と同一である。従って、現像ゴースト、トナーの飛翔性も共に良好となっている。

次に比較例１では、交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）のｖｓｌｖｐｐが実施例の３０と同じ１４００Ｖで従来例より２００Ｖ低くなっているが、交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）のｖｍａｇｐｐが３３で示した従来の４００Ｖと同一であり、そのため、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ、及び、ｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎは１２２２Ｖと−１７８Ｖと実施例と同一、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍａｘ値Ｖｍａｇｐｐｍａｘは５０８Ｖ、同じくｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｍａｇｐｐｍｉｎは１０８Ｖとなって従来例と同一となる。

そのため、現像ローラ１１と感光体ドラム１０間のリーク発生に関与すると共に、現像ローラ１１と感光体ドラム１０との間のトナーの飛翔性を示すＶｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬ（３９）は、実施例と同様１１２２Ｖと低くなってリークが防止されると共にトナーの飛翔性も良好となっている。しかし、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）は１１１４Ｖと低く、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８により現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）も−６８６Ｖと従来例より小さいため、現像ゴーストが発生している。

比較例２では、交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）のｖｓｌｖｐｐが実施例と従来例の中間の１５００Ｖで従来例より１００Ｖ低く、実施例より１００Ｖ高くなっており、交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）のｖｍａｇｐｐが５００Ｖとこれも従来例より１００Ｖ高く、実施例より１００Ｖ低くなっている。そのため、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ、及び、ｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎは１２９５Ｖと−２０５Ｖと、実施例よりは大きく、従来例よりは小さくなっており、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍａｘ値Ｖｍａｇｐｐｍａｘは５３５Ｖ、ｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｍａｇｐｐｍｉｎは３５Ｖとなって同じように中間の値となる。

そのため、現像ローラ１１と感光体ドラム１０間のリーク発生に関与すると共に、現像ローラ１１と感光体ドラム１０との間のトナーの飛翔性を示すＶｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬ（３９）は、１１９５Ｖと高くなってリークが発生し、トナーの飛翔性は良好となっている。しかし、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）は１２６０Ｖと実施例、従来例と同じであり、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８により現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）も−７４０Ｖと実施例、従来例と同じため、現像ゴーストは発生していない。

最後の比較例３は、交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）のｖｓｌｖｐｐが１３００Ｖと実施例より１００Ｖ低く、交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）のｖｍａｇｐｐが７００Ｖと実施例よりさらに１００Ｖ高くなっている。従って、現像ローラ１１に交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流現像バイアスＶｓｌｖのｍａｘ値Ｖｓｌｖｐｐｍａｘは１１４９Ｖと実施例より低く、ｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎは−１５１Ｖと実施例より低く、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇのｍａｘ値Ｖｍａｇｐｐｍａｘは５８９Ｖと実施例より高く、同じくｍｉｎｉｍａｍ値Ｖｍａｇｐｐｍｉｎは−１１１Ｖと実施例より低くなっている。

そのため、現像ローラ１１と感光体ドラム１０間のリーク発生に関与すると共に、現像ローラ１１と感光体ドラム１０との間のトナーの飛翔性を示すＶｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬ（３９）は、１０４９Ｖと低くなってリークは発生しないが、トナーの飛翔性は多少問題ありとなっている。しかし、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）は１２６０Ｖと実施例、従来例と同じであり、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８により現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）も−７４０Ｖと実施例、従来例と同じため、現像ゴーストは発生していない。

再度図１に戻って、以上説明してきたことをこの図１で再確認すると、３２で示した従来の交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）のｖｓｌｖｐｐ３２が１６００Ｖ、３３で示した従来の交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）のｖｍａｇｐｐ３３が４００Ｖの従来例では、Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ（３２）が１３６８Ｖ、Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ（３２）が−２３２Ｖ、Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３３）が５０８Ｖ、Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３３）が１０８Ｖであるため、３９（従）として示したＶｓｌｖｐｐｍａｘとＤｒｕｍＶＬの差、Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬが１２６８Ｖとなってリークが発生するが、トナーの飛翔性は非常に良好である。

しかし３７（従）として示した、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差、Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）は１２６０Ｖであり、また、３８（従）として示した、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８により現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差、Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）は７４０Ｖのため、現像ゴーストは発生しない。

それに対し、交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）のｖｓｌｖｐｐ３０が１４００Ｖで従来例より２００Ｖ低く、３１で示した交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）のｖｍａｇｐｐ３１は６００Ｖと、従来例より２００Ｖ高くしている「実施例」では、Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ（３０）が１２２２Ｖ、Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ（３０）が−１７８Ｖ、Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３１）が５６２Ｖ、Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３１）が−３８Ｖであるため、３９（実）として示したＶｓｌｖｐｐｍａｘとＤｒｕｍＶＬの差、Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−ＤｒｕｍＶＬが１１２２Ｖとなってリークの発生が押さえられ、トナーの飛翔性も良好である。

また、３７（実）として示した、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーを磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８で引き剥がすための電位差、Ｖｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ（３７）は１２６０Ｖで従来例と同じであり、また、３８（実）として示した、磁気ローラ１５の磁気ブラシ１８により現像ローラ１１上にトナー薄層１２を形成するための電位差、Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）も従来例と同じ７４０Ｖのため、現像ゴーストは発生しない。

しかし、比較例１のように交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）のｖｍａｇｐｐを４００Ｖのままにすると、４０で示したように、Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘ（３８）が−６８６Ｖと小さくなり、この場合は現像ゴーストが発生する。

以上の結果から、前記概略で記したように、感光体ドラム１０と現像ローラ１１間に印加する交流現像バイアスにおけるピーク間電圧を調節することでリークを防ぎ、それによって小さくなり、現像ローラ１１上の現像に用いられなかった残トナーの磁気ブラシ１８による剥ぎ取り不足、磁気ブラシ１８から現像ローラ１１へのトナーの供給不充分などで生じる、現像ゴースト、選択現像による現像ローラ１１への微粉トナーの付着、現像性の低い微粉トナーの現像装置内への増加による画質低下などを、現像ローラ１１へ交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する交流バイアスのピーク値と、磁気ローラ１５に交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加する交流バイアスのミニマム値との差、及び、現像ローラ１１に印加する交流バイアスのミニマム値と磁気ローラ１５に印加する交流バイアスのピーク値との差を、感光体ドラム１０と現像ローラ間１１に印加する交流現像バイアスにおけるピーク間電圧を調節する前と後で、それぞれ同一以上とすることで防ぐことが可能であることがわかる。

再度図３に戻り、本発明になる画像形成装置における現像方法及び装置を説明する。前記したようにリーク発生電圧は、環境温度、湿度によって変化する。そのためこれも前記したように、予め、環境温度、湿度、及び、現像ローラ１１へ印加する交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）を変化させ、それぞれの温度、湿度で現像ローラ１１と感光体ドラム１０の間でリークが発生する電圧と発生を防止できる電圧を調べる。それがわかったら、リークを起こさないそれぞれの交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）で、磁気ローラ１５へ印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）を変化させて、現像ゴースト、選択現像による現像ローラ１１への微粉トナーの付着、現像性の低い微粉トナーの現像装置内への増加による画質低下などを生じない電圧を調べ、それぞれの値を予めテーブルとして記憶装置２５に記憶させる。

そして前記したように画像形成指示が来たら制御装置２４は、温度・湿度センサ２６からの信号で、記憶装置２５に記憶されたテーブルから現在の環境温度、湿度に対応した、前記図２に実施例として示したような現像ローラ１１へ印加する交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）、磁気ローラ１５へ印加する交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）を読み出す。読み出されたそれぞれの値は、現像ローラバイアス電源制御装置２２、磁気ローラバイアス電源制御装置２３に与えられ、直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から指定されたバイアス電圧を現像ローラ１１に、直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から指定されたバイアス電圧を磁気ローラ１５に与える。

そして前記したように画像形成の指示がくると、まず、図示していない帯電手段によって感光体ドラム１０の表面が帯電され（帯電工程）、次にこれも図示していない露光手段により、感光体ドラム１０の表面が露光されて静電潜像が形成される（露光工程）。一方、磁気ローラ１５上には、トナー１６、キャリア１７からなる二成分現像剤の磁気ブラシ１８が穂切りブレード２１で高さが一定に保たれたながら形成され、現像ローラ１１に直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４からの与えられるバイアス電圧と、磁気ローラ１５に直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から与えられるバイアス電圧により、まず、磁気ブラシ１８からトナーのみが現像ローラ１１の表面に移送され、現像ローラ１１の表面にトナー薄層１２が形成される。

さらにそのトナー薄層１２からは、現像ローラ１１に与えられる現像バイアス電圧によって感光体ドラム１０上の静電潜像にトナーが飛翔し、現像されてトナー像が形成される（現像工程）。また、現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナーは、磁気ローラ１５上に形成されている磁気ブラシ１８と、前記したバイアス電圧によって剥ぎ取られ、さらに新たなトナー薄層１２が形成されて次の現像に備えられる。また、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、図示していない用紙搬送装置などで運ばれてくる用紙、または中間転写体に転写され（転写工程）、感光体ドラム１０の表面に残った残トナーは、図示していないクリーニング手段によってクリーニングされて次の画像形成に備えられる。

なお、以上の説明では、リークの起こさないバイアス電圧を予め環境湿度、温度毎に調べ、テーブル化しておいて実際の環境湿度、温度でテーブルから対応する電圧を読み出すと説明したが、前記したようにカラー画像形成装置においては、キャリブレーションモードと称して画像濃度を一定に保つため、現像ローラ１１や磁気ローラ１５へ印加するバイアス電圧を変化させてベタパッチを印字し、その濃度を読んで目標とする画像濃度を出すためのバイアス電圧を調整することが行われている。

そのため、このキャリブレーションモード時における交流現像バイアスＶｓｌｖ（ＡＣ）の変化を、リークが起きる電圧の検出にも利用してリークの起きない電圧を求めると共に、このときの交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０のピーク間電圧の変化により、前記したＶｓｌｖｐｐｍａｘ−Ｖｍａｇｐｐｍｉｎ、Ｖｓｌｖｐｐｍｉｎ−Ｖｍａｇｐｐｍａｘの変化量を算出し、その値が変化前の値以上になるように交流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ（ＡＣ）を変化させ、現像を行うようにしても良い。

以上種々述べてきたように本発明によれば、タッチダウン現像装置において画質の向上を目指してトナーを小粒径化し、現像性を高めるために感光体と現像ローラとの間隔を狭めた場合でも、感光体と現像ローラの間でリークを起こさず、かつ、ゴースト画像の発生、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着、画像濃度の低下等を防止して、常に綺麗な画像が得られるようにした、画像形成装置における現像方法及び装置を提供することができる。

本発明によれば、感光体と現像ローラの間で生じるリーク、ゴースト画像の発生を抑え、選択現像による現像ローラ表面へのトナー付着、画像濃度の低下等を防止して、常に綺麗な画像が得られる現像方法及び装置を提供することができる。

現像ローラ１１へ直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する現像バイアス電圧と、磁気ローラ１５へ直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加するバイアス電圧を模式的に示した図である。 現像ローラ１１へ直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、交流現像バイアス電源（ＡＣ１）１４から印加する現像バイアス電圧と、磁気ローラ１５へ直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９、交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）２０から印加するバイアス電圧を色々変化させ、感光体ドラム１０と現像ローラ１１の間のリークの発生状況、ゴースト画像の発生状況、トナーの飛翔性を調べた結果を表としたものである。 本発明になる画像形成装置における現像方法を実施する、タッチダウン方式現像装置の構成概略を示した図である。 それぞれ横軸を現像ローラ用直流バイアス電源から現像ローラへ供給される現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとし、（Ａ）は縦軸を現像ローラ上のトナー量（ｍｇ／ｃｍ^２）、（Ｂ）は縦軸を感光体上のベタトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ^２）、（Ｃ）は縦軸を現像ローラ上のトナーがどのくらい感光体に飛翔したかという現像効率（％）として、現像ローラ用直流現像バイアス電圧Ｖｓｌｖと、磁気ローラへ供給される直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの差、ΔＶにより、現像ローラ上のトナー量（Ａ）、感光体上のベタトナー量（Ｂ）、現像効率（Ｃ）がそれぞれどのように推移するかを調べたグラフである。

符号の説明

１０ 感光体ドラム
１１ 現像ローラ
１２ トナー薄層
１３ 直流現像バイアス電源（ＤＣ１）
１４ 交流現像バイアス電源（ＡＣ１）
１５ 磁気ローラ
１６ トナー
１７ キャリア
１８ 磁気ブラシ
１９ 直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）
２０ 交流トナー薄層形成バイアス電源（ＡＣ２）
２１ 穂切りブレード
２２ 現像ローラバイアス電源制御装置
２３ 磁気ローラバイアス電源制御装置
２４ 制御装置
２５ 記憶装置
２６ 温度・湿度センサ

Claims (6)

1. 磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加された磁気ローラ上にトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシから、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加された現像ローラ上にトナー薄層を形成した後、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
   前記感光体と現像ローラ間にリークを起こさない交流現像バイアスを設定する第１のステップと、該第１のステップにより変化した、前記交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差、及び交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差のそれぞれを、前記第１のステップを実施する前の差と同一以上となるよう前記交流トナー薄層形成バイアスを設定する第２のステップとからなり、
   前記第１のステップで変化した交流現像バイアスと交流トナー薄層形成バイアスとの電圧差を、第２のステップにおいて交流トナー薄層形成バイアスを変化させて補償し、現像することを特徴とする画像形成装置における現像方法。
2. 予め、環境温度と湿度を変化させ、それぞれの環境温度と湿度に対応して前記第１のステップで設定する交流現像バイアスと、該交流現像バイアスに対応して第２のステップで設定する交流トナー薄層形成バイアスとを調べてテーブル化し、画像形成時における環境温度と湿度に対応する前記テーブルの交流現像バイアスと交流トナー薄層形成バイアスとを読み出し、前記第１と第２のステップを実施することを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像方法。
3. 前記画像形成装置は、前記交流現像バイアスと交流トナー薄層形成バイアスを変化させて実施するベタパッチ印字による画像濃度調節のためのキャリブレーションモードを有し、前記第１のステップを、前記キャリブレーションモードにおいて変化させる前記交流現像バイアスに基づいて実施することを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像方法。
4. 磁石を内包して直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加され、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシを形成する磁気ローラと、直流に交流を重畳したトナー薄層形成バイアスを印加されて前記磁気ブラシによりトナー薄層が形成され、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に前記トナー薄層からトナーを飛翔させて現像する現像ローラとを有する画像形成装置における現像装置において、
   前記交流現像バイアスにおける交流バイアスのピーク値を制御する現像ローラバイアス電源制御装置と、前記交流トナー薄層形成バイアスにおける交流バイアスのピーク値を制御する磁気ローラバイアス電源制御装置と、前記交流現像バイアスにおける前記感光体と現像ローラ間にリークを起こさないピーク値を前記現像ローラバイアス電源制御装置に指示し、併せ、リークを起こさない前記交流現像バイアスにおけるピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおける最少ピーク電圧との差、及びリークを起こさない前記交流現像バイアスにおける最少ピーク電圧と交流トナー薄層形成バイアスにおけるピーク電圧との差のそれぞれを、前記交流現像バイアスにおけるリークを起こさないピーク値に変更する前のピーク値との差と同等以上となる前記交流トナー薄層形成バイアスを、前記磁気ローラバイアス電源制御装置に指示する制御装置とからなることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
5. 前記制御装置は、複数の環境温度と湿度のそれぞれに対応し、前記交流現像バイアスにおけるリークを起こさないピーク値と、該ピーク値に対応した前記交流トナー薄層形成バイアスとを記憶したテーブルと、環境温度と湿度の検出手段とを有し、該環境温度と湿度の検出手段の検出結果に基づき、前記テーブルから前記交流現像バイアスにおけるリークを起こさないピーク値と、該ピーク値に対応した前記交流トナー薄層形成バイアスとを読み出し、前記現像ローラバイアス電源制御装置と磁気ローラバイアス電源制御装置とを制御することを特徴とする請求項４に記載した画像形成装置における現像装置。
6. 前記画像形成装置は、前記交流現像バイアスと交流トナー薄層形成バイアスを変化させて実施するベタパッチ印字による画像濃度調節のためのキャリブレーションモードを有し、前記制御装置は、前記キャリブレーションモードにおいて変化させる前記交流現像バイアスによりリークを起こさないピーク値を決定し、前記現像ローラバイアス電源制御装置と磁気ローラバイアス電源制御装置とを制御することを特徴とする請求項４に記載した画像形成装置における現像装置。

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