JP2003015380A

JP2003015380A - タンデム型画像形成装置における制御方法

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Publication number: JP2003015380A
Application number: JP2001202996A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ozawa; 義夫小沢; Eiji Ochiai; 英司落合; Shoichi Sakata; 昌一坂田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP3791834B2

Abstract

(57)【要約】【課題】現像装置を複雑にすることなく連続現像時の
残像（ゴースト）の発生を防ぐと共に、トナー帯電量の
上昇による現像量の変化を防止し、長期にわたって安定
した画像品質が得られると共に小型のプロセスユニット
を構成できるタンデム型画像形成装置における制御方法
を提供することが課題である。【解決手段】各プロセスユニットにおける非画像形成
期間、又は画像形成開始前に前記現像ロールと磁気ロー
ルを回転させたまま両ロール間の電位を等電位状態に
し、等電位状態で現像ロール上の残存トナーを磁気ロー
ル上の磁気ブラシで回収し、また、トナー消費量が所定
量を下回る場合に強制的にトナーをプロセスユニットか
ら記録媒体、または中間転写体に排出させるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方法を利
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係り、特に、各色のトナーに対
応した複数の感光体を有するプロセスユニットを用い、
記録媒体、または転写部材の送りに同期させてカラ−画
像を形成して記録媒体、または転写部材上で色重ねを行
うタンデム型画像形成装置において、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、現像ロール上に帯電されたトナーのみを保持させて
静電潜像担持体（感光体）上の静電潜像に飛翔させ、該
潜像を現像する非接触現像方法に供されるべきタンデム
型画像形成装置における制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、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、現像ロール上
に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像担持体
（感光体）上の静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像する
非接触現像方法は、非接触の１成分現像の手段として検
討されてきたが、近年、高速画像形成が可能な現像方法
として、特に静電潜像担持体（感光体）上に複数のカラ
−画像を順次形成する１ドラム色重ね方法用としても検
討されてきた。この方法では、静電潜像担持体（感光
体）上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカ
ラ−画像形成が可能であり、カラ−の高画質化に対応す
る技術として注目されている。

【０００３】こういった技術に関する従来技術として
は、米国特許第３，８６６，５７４号公報に、静電潜像
担持体（感光体）に対して非接触に設置したドナーロー
ル（現像ロール）上に非磁性トナーで薄層を形成し、交
流電界によって静電潜像担持体（感光体）上の潜像に該
トナーを飛翔させる提案がなされている。また米国特許
第３，９２９，０９８号公報には、磁気ロールを用いて
現像剤をドナーロールに進ませ、このドナーロール上に
トナーを転移させてトナー層を形成する現像装置が示さ
れている。

【０００４】しかしながらこれらの提案では、二成分現
像剤を採用してドナーロール上への薄層形成は可能なも
のの、トナーの帯電が高くなった場合にドナーロール上
のトナーの分離が困難になり、強い交流電界が必要とさ
れる。この電界が静電潜像担持体（感光体）上のトナー
層を乱してしまうので、色重ねなどには間題を有してい
た。そのため特開平３−１１３４７４号公報には、ドナ
ーロールと静電潜像担持体（感光体）の間にワイヤから
なる補助電極を設け、この補助電極に弱い交流電界を印
加して現像されたトナーを乱さないようにした、いわゆ
るパウダ−クラウド現像法が提案されている。

【０００５】さらにこの種の技術においては、現像ロー
ル上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、そ
のロール上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差
にばらつきが生じる関係から、前の現像画像の一部が次
の現像時に残像（ゴースト）として現れる現象、いわゆ
る履歴現象が発生するが、これを防止するために複雑な
機構が必要で、小型の電子写真プロセスには実用化され
ていなかった。これを防止するため特開平１１−２３１
６５２号公報には、現像ロール上の現像残トナーを掻き
取るための部材と掻き取られたトナーの回収装置に関し
ての提案がなされている。また、特開平７−７２７３３
号公報（ＵＳＰ５，４２０，３７５号公報）には、コピ
ーとコピーの間や紙間を利用して電位差で現像ロール上
のトナーを磁気ロールに回収し、トナーの帯電を安定さ
せる方法が提案され、さらに磁気ブラシを用いた履歴現
象の対応策として特開平７−１２８９８３号公報に、磁
気ロールの磁束密度の半値幅領域を広く設定することに
より、現像ロール上のトナーの回収と供給を図る提案が
なされている。

【０００６】そして理論面では、電子写真学会誌第１９
巻第２号（１９８１）に東芝（株）から、二成分現像剤
を用いた現像ロール上のトナー層の形成についての報告
がなされ、特開昭５９−１２１０７７号公報に特許とし
ての出願がある。また、現像ロール上のトナーを確実に
回収する方法として、特開２０００−８１７８８号公報
に専用の回収ロールを用いる提案がなされている。

【０００７】また、近年高速化のため、トナーの色に対
応した複数の感光体を用い、転写部材の送りに同期させ
てカラ−画像を形成して転写部材上で色重ねを行うタン
デム方式が注目されてきている。この方式では高速性に
優れている利点があるものの、各色の電子写真プロセス
部材を並べて配置しなければならないため、大型化する
欠点を有していた。この対策として、感光体同志の間隔
を狭くし、小型化した画像形成ユニットを配置した小型
タンデム型画像形成装置が提案されている。

【０００８】そしてこのように構成された小型のタンデ
ム型画像形成装置においては、画像形成ユニットの幅方
向のサイズを極小にするため、現像器を縦型とすること
が有利である。すなわち、感光体の上部方向に現像器を
配置することがレイアウト上望ましい。しかしながら従
来の２成分現像方式では、このように現像器を縦型に配
置した方式の場合、現像剤の還流、すなわち現像剤攪拌
部から感光体に近接した現像部材への供給が複雑にな
り、装置の小型化に限界が生じると共に感光体へのキャ
リアの付着、トナーの飛散が避けられないという問題が
あった。

【０００９】他の方法として、キャリアを用いない１成
分現像方式も提案されているが、現像ロールを感光体に
接触する方式では感光体のトルク変動をきたし、タンデ
ム型の弱点である色ずれを助長させてしまう欠点があっ
た。また、感光体に非接触な方式では、トナーをチャ−
ジロールで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ロール上
の層厚を規制していたため、トナーの添加剤がチャ−ジ
ロールに付着して帯電能力が低下したり、規制ブレード
にトナーが付着し層形成が不均一になってしまい、画像
欠陥をきたすことがあった。

【００１０】また、タンデム型の現像器の制御方法とし
て特開昭６３−２４９１６４号公報には、転写工程を行
っている画像形成部以外の画像形成部における現像器の
動作を停止させ、現像剤の劣化を防ぐようにした出願が
なされている。

【００１１】また一般に１成分現像装置においては、画
像形成を繰り返し行うことにより粒径の小さなトナーが
現像ロール表面に高い帯電量による鏡映力のために付着
し、他のトナー粒子が現像ロールとの間で摩擦帯電する
ことを阻害し、現像ロール上で均一な帯電が行われない
まま静電潜像部まで搬送されることにより、画像濃度低
下やカブリといった問題を引き起こすことがある。

【００１２】このような現象は、特に画像上の原稿印字
率が低い場合に、現像ロールから静電潜像部（感光体）
に飛翔するトナーが少ないため、トナー粒子が現像ロー
ル上に残りやすいため促進され、画像濃度低下やカブリ
が発生する。このような場合には、ベタ黒等の原稿印字
率が高いパターンにより現像ロールからトナーを感光体
側に多量のトナーを飛翔させ、該トナーを記録媒体に転
写させてトナーを消費することにより緩和することが可
能ではあるが、長期にわたりトナーの消費が行われない
まま放置した後に、ベタ黒パターンを印字しない場合に
は現像ロール表面にトナー粒子が湿度等の影響により固
着され、回復しないこともある。そして、環境条件とし
ては、低湿環境で特に現れやすい。

【００１３】したがって、印字率が低い場合、すなわ
ち、１枚の画面において印字ドットが少ない場合は、画
像形成後に前記現像ロールのトナーを消費するように前
記現像ロールに交番電界の印加を行うことによって、前
記現像ロール表面はリフレッシュされ、画像の劣化を防
げることができる。

【００１４】しかしながら、現像ロール上に多量のトナ
ーが付着して、長期間放置した状態では、現像ロール上
からのはぎ取りに対して表層から順次剥がれていくため
交番電界印加時間を長くしないと効果が出ないという欠
点があり、トナー消費量が多くなり、非効率的且つ非経
済的である。

【００１５】またこのような現像ロールのリフレッシュ
時、現像ロールと静電潜像担持体（感光体）にリフレッ
シュ用交番電界をかけるが、このために通常のバイアス
を印加した状態でも画像形成時の現像バイアスでは供さ
れない現像器内で発生した逆極性チャージトナーが記録
媒体やトナー像担持体に転写されずに転写部に付着し、
印字用紙の裏を汚染してしまうことがあった。また、帯
電電圧が低下する高湿環境下では、正規帯電トナー中に
逆極性トナーが混在することがあるがこれも同様な問題
を生じさせる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記特開
平３−１１３４７４号公報に記載されたパウダークラウ
ド現像法は、補助電極のワイヤ−が非常に汚れやすく、
また、振動による画像劣化等が発生するため、あまり一
般的な方法とはなっていない。さらに特開平１１−２３
１６５２号公報、特開平７−７２７３３号公報（ＵＳＰ
５，４２０，３７５号公報）、特開平７−１２８９８３
号公報、特開昭５９−１２１０７７号公報、特開２００
０−８１７８８号公報などに示された装置も、トナーの
掻き取り装置や特別な回収バイアスの印加などによって
トナーのストレスが増し、トナーの耐久性能劣化の要因
になっていた。また長期使用時に、キャリアの耐久性能
劣化によってトナーの帯電性が変化し、現像ロール上の
トナーの帯電特性が大きく変化して補給トナーや回収ト
ナーの帯電の分布が広くなり、帯電不良によるトナーの
飛散やカブリの原因になっていた。さらに劣化したキャ
リア交換の煩わしさがあり、実用にはいたっていないの
が実情である。

【００１７】また従来技術では、トナーの極性に負帯電
のものを用いていたため、特に低温低湿環境では現像部
と非現像部とでトナーの帯電電位差が大きくなり、現像
残像（ゴースト）が顕著になる傾向があった。これはト
ナー材料が一般的には負に帯電しやすく、繰り返し高い
電界に曝されると現像ロール上のトナー層の電位が上昇
するようになるためである。

【００１８】また、カブリを防止する技術としては特開
平６−１８６８１１号公報などに紹介されたものがある
が、これは透明導電性の支持体上に光導電層を設けた感
光体の支持体側から露光して画像を形成する画像形成装
置において、帯電ローラで感光体を帯電すると共に、現
像剤を高抵抗キャリアと低抵抗キャリアと絶縁性磁性ト
ナーにより構成して磁気ブラシを形成し、低抵抗キャリ
アで感光体の光導電層への電荷注入を行い、高抵抗キャ
リアをトナーと逆極性に帯電させてトナーの保持と現像
性の向上を図り、絶縁性磁性トナーで電荷の減衰を少な
くして高効率で転写を行うことができるようにし、転写
時に残ったトナーは帯電ローラで帯電して現像器で回収
することで、転写性と現像性の向上を図った像形成装置
が示されている。

【００１９】しかしながらこの特開平６−１８６８１１
号公報に示された装置は、静電潜像担持体（感光体）の
裏側から露光するようにした画像形成装置において、低
抵抗キャリアで感光体の光導電層への電荷注入を行うこ
とでカブリ現象を低減させることが目的であり、裏側か
ら露光するための複雑な機構を必要とし、タンデム型の
画像形成装置には使用できない。

【００２０】また特開昭６３−２４９１６４号公報に記
載された制御方法は、転写工程を行っている画像形成部
以外の画像形成部における現像器の動作を停止させるた
めに複雑な制御を必要とし、また、タンデム型ではある
が現像器を感光体の横に並べた従来の形のもので、小型
化が難しいという欠点がある。

【００２１】本発明は上記の事情に鑑み、現像装置を複
雑にすることなく連続現像時の残像の発生を防ぎ、確実
に帯電されたトナーを現像ロールに供給し、長期にわた
って安定した画像品質が得られると共に小型のプロセス
ユニットを構成できるタンデム型画像形成装置における
制御方法を提供し、それによってタンデム画像形成装置
を小型に構成することが課題である。

【００２２】又、極端に印字率が低い画像を連続印刷す
る場合や特定の色のみを印刷する場合、現像剤の帯電が
上昇してトナーの現像量が変化することがあるが、本発
明においては、画像変化をきたす前に劣化トナーをプロ
セスユニットから排出して、常に安定したカラ−画像が
得られるようにすることも課題である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載した発明は方法発明であって、電子写真
現像法により感光体上に形成された潜像を現像するため
前記感光体に対面配置した現像ロールと、該現像ロール
に２成分現像剤で形成した磁気ブラシからトナーを供給
して薄層を形成する磁気ロールとを配したプロセスユニ
ットを複数色分有し、該各プロセスユニットからの各色
の画像を記録媒体、または中間転写体に転写して画像形
成するタンデム型画像形成装置における制御方法におい
て、前記各プロセスユニットにおける非画像形成期間、
又は画像形成開始前に前記現像ロールと磁気ロールを回
転させたまま両ロール間の電位を等しくした等電位状態
にし、該等電位状態で前記現像ロール上の残存トナーを
前記磁気ブラシで回収することを特徴とする。

【００２４】このように非画像形成期間、又は画像形成
開始前に前記現像ロールと磁気ロールを回転させたまま
両ロール間の電位を等しくした等電位状態にさせること
で、磁気ロール上に形成した磁気ブラシが現像ロール上
のトナーを全て回収し、現像ロール上の現像履歴を解消
して残像やカブリの発生を抑えるため、確実に帯電され
たトナーを現像ロールに供給でき、長期にわたって安定
した画像品質が得られると共にプロセスユニットを小型
に構成でき、それによってタンデム画像形成装置そのも
のを小型に構成することができる。

【００２５】そして請求項２に記載した発明は、前記各
プロセスユニットにおける現像に際し、トナー消費量が
所定量を下回る場合に強制的にトナーをプロセスユニッ
トから記録媒体、または中間転写体に排出させることを
特長とする。

【００２６】このように各プロセスユニットにおけるト
ナー消費量が、所定量を下回る場合に強制的にトナーを
プロセスユニットから記録媒体、または中間転写体に排
出させることにより、極端に印字率が低い画像を連続印
刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、現像剤の帯
電が上昇してトナーの現像量が変化することを防止し、
画像変化をきたす前に劣化トナーをプロセスユニットか
ら排出して、常に安定したカラ−画像が得られるように
なり、長期にわたって安定した画像品質が得られると共
にプロセスユニットを小型に構成でき、それによってタ
ンデム画像形成装置そのものを小型に構成することがで
きる。

【００２７】そして請求項３に記載した発明は、前記ト
ナーの消費量を印字する画像データのドット量から推測
し、該トナー消費量に対してトナー透磁率センサーの値
が一定値以下の値を示したとき、トナー帯電量が上昇し
たとして強制的にトナーをプロセスユニットから記録媒
体、または中間転写体に排出させることを特長とする。

【００２８】このようにすることにより、極端に印字率
が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷す
る場合、トナーの帯電（以下Ｑ／Ｍと称する）が上昇し
てキャリア４の表面にタイトに静電付着し、トナー濃度
（Ｔ／Ｃ）センサーによる現像剤の透磁率出力値が下が
って実際のトナー使用量より少なく見積もられ、トナー
が補給されないといったことが防止され、長期にわたっ
て安定した画像品質が得られると共にプロセスユニット
を小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装置
そのものを小型に構成することができる。

【００２９】そしてこれらの制御は、請求項４、及び５
に記載したように、前記記録媒体または中間転写体に排
出したトナー量をそれぞれの色毎に現像量検出手段で測
定を行うことを特徴とする。また、前記所定のトナー消
費量を下回るプロセスユニットが複数有る場合、記録媒
体、または中間転写体上の非通紙部の同一部分に色重ね
した状態で転写するようにしたことを特徴とする。

【００３０】このようにすることにより、排出したトナ
ー量が常に把握できると共に、複数のプロセスユニット
からトナーを排出する場合でも、短時間でこの制御を行
うことができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例に過ぎない。

【００３２】図１は本発明になるタンデム型画像形成装
置に用いるプロセスユニットにおける現像装置を説明す
るための図であり、図２は、本発明に用いる静電潜像担
持体（感光体）のａ−Ｓｉの基本的な層構成モデルを示
したもの、図３は本発明になる画像形成装置における現
像装置に印加するバイアス電圧の適正な現像領域を説明
するための図、図４は高抵抗キャリアと低抵抗キャリア
の含有比率で生じる残像（ゴースト）の発生を説明する
ための図、図５、図６は本発明になる制御方法を実施す
るタンデム型画像形成装置の一実施例であり、図５は静
電潜像担持体（感光体）に形成されたトナー像を直接記
録媒体に転写する場合、図６は静電潜像担持体（感光
体）に形成されたトナー像を一度中間転写体に転写した
後、記録媒体に転写する場合の構成例である。

【００３３】図１において、１は内部に配設された磁石
によって現像剤に含まれるキャリア４による磁気ブラシ
１０を発生させる磁気ロール、２は磁気ブラシ１０から
供給されたトナー５によるトナー薄層６を担持して静電
潜像担持体３上の静電潜像を現像する現像ロール、４は
トナーのキャリアで、このうち４−１は低抵抗キャリ
ア、４−２は高抵抗キャリア、５はトナー、６は現像ロ
ール２上のトナー薄層、７は静電潜像担持体（感光体）
３と現像ロール２との間に現像バイアスを印加する現像
バイアス電源で、７ａは直流（ＤＣ）バイアス（Ｖ
_ｄｃ１）電源、７ｂは交流（ＡＣ）バイアス電源、８は
磁気ロール１の直流（ＤＣ）バイアス（Ｖ_ｄｃ _２）電
源、９は磁気ロール１上の磁気ブラシ１０の厚さを規制
する規制ブレードである。

【００３４】図２において２０は静電潜像担持体（感光
体）３における基材、２１は阻止層、２２はａ−Ｓｉで
構成した感光層、２３は表面保護層である。なお、以下
の説明において、ａ−Ｓｉ静電潜像担持体（感光体）３
の「厚さ」と表現した場合には、静電潜像担持体（感光
体）３における基材２０の表面から、基材と反対側の静
電潜像担持体（感光体）３の表面までの距離を意味す
る。したがって図２に示すように、静電潜像担持体（感
光体）３が阻止層２１と感光層２２、及び表面保護層２
３とから構成されている場合には、感光層の厚さは、そ
れぞれの層の厚さを合算した値となる。

【００３５】図５、図６において５０は現像剤容器、５
１は前記図１に１で示した磁気ロール、５２は同じく図
１に２で示した現像ロール、５３は記録媒体を収容した
給紙カセット、５４は記録媒体の搬送ベルト、５５は図
１に３で示した静電潜像担持体（以下感光体と略称す
る）、５６は感光体を帯電させるための帯電器、５７は
画像を感光体５５に露光する露光器、５８は感光体５５
上のトナー像を記録媒体に転写するための転写バイアス
を印加するための転写装置、５９は記録媒体に転写され
たトナー像を定着する定着装置、図６において６０は各
感光体５５に形成されたトナー像を重ねて転写する中間
転写体、６１は感光体５５上のトナー像を中間転写体６
０に転写するための転写ローラ、６２は中間転写体６０
上のトナー像を記録媒体に転写するための２次転写ロー
ラ、６３は中間転写体のクリーナー、６４は現像量検出
手段であり、このうち感光体５５、現像ロール５２、磁
気ロール５１、帯電器５６、露光器５７などにより、プ
ロセスユニットが構成される。

【００３６】最初にこれらタンデム型画像形成装置の動
作を説明しておくと、図５に示した感光体５５に形成さ
れたトナー像を直接記録媒体に転写する形式のタンデム
型画像形成装置においては、現像剤容器５０（５０_４〜
５０_１）に収容されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブ
ラックなどのそれぞれの色に対応したトナーとキャリア
からなる現像剤によって磁気ロール５１（５１_４〜５１
_１）上に磁気ブラシが形成され、その磁気ブラシによっ
て現像ロール５２（５２_４〜５２_１）上にトナーの薄層
が形成される。そして図示していない制御回路からプリ
ント開始の信号が来ると、給紙カセット５３から記録媒
体が送り出されて搬送ベルト５４に送られ、その記録媒
体が各色の感光体５５（５５_４〜５５_１）に達するタイ
ミングに合うように、帯電器５６（５６_４〜５６_１）に
よる感光体５５（５５_４〜５５_１）の帯電、露光器５７
（５７_４〜５７_１）に送られた画像信号による感光体５
５（５５_４〜５５_１）への露光と潜像の形成、現像ロー
ル５２（５２_４〜５２_１）上のトナーによる該潜像の現
像が行われ、記録媒体が感光体５５（５５_４〜５５ _１）
に達すると、転写装置５８（５８_４〜５８_１）による転
写バイアスが印加されて記録媒体にトナー像が転写され
る。そしてこの工程が、各感光体５５_４〜５５_１で順次
繰り返され、各色の画像が記録媒体に順次転写されて定
着装置５９で定着され、排紙される。

【００３７】また、図６に示した感光体５５に形成され
たトナー像を一度中間転写体６０に転写した後記録媒体
に転写する形式のタンデム型画像形成装置においては、
図５の場合と同様現像剤容器５０（５０_１〜５０_４）に
収容されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなど
のそれぞれの色に対応したトナーとキャリアからなる現
像剤によって磁気ロール５１（５１_１〜５１_４）上に磁
気ブラシが形成され、その磁気ブラシによって現像ロー
ル５２（５２_１〜５２_２）上にトナーの薄層が形成され
る。そして図示していない制御回路からプリント開始の
信号が来ると、中間転写ベルトなどで構成された中間転
写体６０上に各感光体５５_１から５５_４上に形成された
トナー像が重なるよう帯電器５６（５６_４〜５６_１）に
よる感光体５５（５５_１〜５５_４）の帯電、露光器５７
（５７_１〜５７_４）に送られた画像信号による感光体５
５（５５_１〜５５_４）への露光と潜像の形成、現像ロー
ル５２（５２_１〜５０_４）上のトナーによる該潜像の現
像、転写ローラ６１（６１ _１〜６１_４）による中間転写
体６０へのトナー像の転写が行われ、全てのトナー像が
中間転写体６０に転写されると、給紙カセット５３から
記録媒体が送り出されて中間転写体６０との２次転写位
置に送られ、２次転写ローラ６２に転写バイアスが印加
されて記録媒体にトナー像が転写される。そして定着装
置５９で定着され、排紙される。

【００３８】そしてこのように構成した本発明になるタ
ンデム型画像形成装置にけるプロセスユニットにおいて
は、磁気ロール１に図示していない現像剤容器からトナ
ー５が供給され、トナー５、低抵抗キャリア４−１、高
抵抗キャリア４−２で構成された２成分現像剤が磁気ブ
ラシ１０を形成して撹拌によってトナー５を正帯電する
と共に、規制ブレード９で層厚規制がなされる。そして
この帯電されたトナー５は、磁気ロール１と現像ロール
２間の電位差で現像ロール２側に移って現像ロール２上
にトナーのみの薄層６を形成し、さらにこのトナー薄層
６のトナー５は、静電潜像担持体（感光体）３との間に
印加された直流（ＤＣ）バイアス７ａ（Ｖ_ｄｃ１）、交
流（ＡＣ）バイアス７ｂの重畳されたバイアスにより、
静電潜像担持体（感光体）３上に形成された静電潜像に
飛翔し、現像が行われる。現像後に現像ロール２上に残
ったトナー薄層６のトナー５は、磁気ロール１上の磁気
ブラシ１０が現像ロール２上のトナー薄層６に接触し、
各ロールの周速差によるブラシ効果のみで、掻き取りブ
レードなどの特別な装置を設けることなく容易にトナー
の回収と入れ替えを可能にする。

【００３９】低抵抗キャリア４−１は、現像ロール２上
に残った残留トナーを回収するためのもので、本発明に
おいては、体積固有抵抗が１０^６Ωｃｍ、飽和磁化が７
０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリア
を用いた。すなわち、現像ロールから現像残のトナーを
回収するためには、１０^８ΩＣｍ以下の低抵抗のキャリ
アを用い、現像ロールと磁気ロール間のニップで強固に
静電的に付着したトナーを磁気ブラシで引き剥がす必要
がある。そして、この現像ロールと磁気ロール間のニッ
プに形成される磁気ブラシの電極効果による引き剥がし
性を高めるには、低抵抗キャリアの飽和磁化を６７ｅｍ
ｕ／ｇ以上の高い磁力に設定すると効果的である。低抵
抗キャリアの飽和磁化が６７ｅｍｕ／ｇを下回ると、回
収時の電極効果、磁気ブラシによる掻き取り効果が低下
し、十分な効果が得られない。この時、トナーとの接点
を増やすためには４０μｍ以下の小径のキャリアを用
い、キャリアの表面積を高めることが好ましい。高磁力
でしかも低抵抗キャリアとしては、マグネタイトキャリ
ア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトなどが
あり、これらのキャリアをそのまま用いても良いが、抵
抗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。

【００４０】高抵抗キャリア４−２は、負に帯電し、正
帯電したトナー５を保持するためのもので、本発明にお
いては、フェライト表面を高分子量のポリエチレンの表
面重合体で覆うと共に抵抗調整剤で処理し、トナー付着
やコ−ト剥がれなどの間題に対して強靭な表面性能を有
するようにし、現像器の機械的寿命が尽きるまで被覆剤
が剥がれないようにしたものを用いる。一般的に表面被
覆キャリアの場合、表面のコ−ト剤が２０％以上剥がれ
るとトナーへの帯電性能が変化し、本発明の現像方法の
場合、５μＣ／ｇ以下では帯電不良によりトナー飛散に
よる画像汚染が発生し、２０μＣ／ｇ以上では現像性能
が低下して選択現像などが発生し易くなる。

【００４１】この高抵抗キャリア４−２は、特にトナー
５への帯電付与に重要であり、トナー５に帯電を付与す
ると同時に、交流（ＡＣ）を印加した時に現像ロール２
からのトナー飛散の抑制にも効果がある。すなわち、回
収を重視した低抵抗キャリア４−１は、現像残像（ゴー
スト）対策には有効であるが、正確な帯電をトナー５に
付与してカブリの発生の無い現像を維持することは困難
であり、さらに長期間運転した場合に現像ロール２表面
からトナー５が飛散し、帯電器や露光ユニットを汚染す
る不具合を発生させてしまうので、帯電性能を有する高
抵抗キャリア４−２を併用することが不可欠である。

【００４２】この高抵抗キャリア４−２は、平均粒径が
５０μｍ以上であり、その飽和磁化が６０〜２００ｅｍ
ｕ／ｇのフェライト磁性キャリアの表面に重合触媒を保
持させ、エチレンガスを導入して重合成長させて重量平
均分子量Ｍｗが５０，０００以上の高分子量ポリエチレ
ンで表面被覆を形成し、その被覆量がポリエチレン量で
１〜５Ｗｔ％となるようにすると共に、その表面を導電
粒子によって１０^９〜１０^１２Ωｃｍに抵抗制御した静
電潜像現像用キャリアが好ましい。抵抗値が１０^８Ωｃ
ｍ未満であると、キャリア現像やカブリが発生するおそ
れがあり、１０ ^１２Ωｃｍを越えると画像濃度低下等画
質劣化のおそれがある。なお、ここに表示した抵抗値
は、電極面積５ｃｍ^２、荷重１ｋｇに０．５ｃｍの厚さ
のキャリア層を設け、上下の電極に、１〜５００Ｖの電
圧を印加し、そこに流れる電流値を測定して換算して求
めたものである。

【００４３】こういった高抵抗キャリアについては、例
えば本件出願人が特開平１０−１４２８４３号公報で提
案したように、磁性を備えたキャリア芯材と、このキャ
リア芯材の表面を被覆する高分子量ポリエチレン樹脂か
らなる被覆層とを有し、その高分子量ポリエチレン樹脂
からなる被覆層が、少なくともその最外殻層として、帯
電調整剤、抵抗調整剤、流動性調整剤などを含有するよ
うにしたものなどがあり、高分子量ポリエチレン表面に
各種の外添剤を設定することで、耐久性と帯電制御が可
能となる。なお高抵抗のキャリアとしては、上記のキャ
リアの他に高耐久性能が確認されれば、抵抗の高い処理
剤で処理したキャリア等も使用可能である。

【００４４】上記高抵抗キャリア４−２と低抵抗キャリ
ア４−１の混合比率は、現像ロール２に残ったトナー５
の回収性能とトナー５の帯電付与の観点から、全キャリ
ア４中の低抵抗キャリア４−１の比率が５０％〜８０％
程度であることが適当である。５０％以下ではトナー５
の十分な回収が出来ずに残像（ゴースト）の発生が認め
られ、また８０％以上ではトナー５の飛散を防止するこ
とが出来ない。

【００４５】また、本発明におけるトナー５の混合割合
は、キャリア４およびトナー５の合計量に対し、トナー
５が２〜４０重量％、好ましくは３〜３０重量％、より
好ましくは４〜２５重量％である。すなわち、トナーの
混合割合が２重量％未満であると、トナー５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、４０重量
％を超えると、十分な帯電量が得られなくなってトナー
が現像器から飛散し、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。

【００４６】このように双方のキャリアを一定の比率で
組み合わせることで、現像ロール上のトナー薄層６のト
ナー５を回収しつつ、確実に帯電させたトナー５を現像
ロール２に再度投入することが可能になる。トナー５は
５〜２０μＣ／ｇに制御され、トナー飛散・カブリを防
止し、なお且つ、低電界で現像することで、現像ロール
２上に現像履歴現象を残さず、トナー５の回収性に優れ
た画像形成装置における現像方法が提供できる。

【００４７】静電潜像担持体（感光体）３における表面
電位（帯電電位）については、２５０Ｖ以下で、且つ、
露光後電位が１００Ｖ以下に設定することで、現像ロー
ル２に印加する電位を低くしながらも十分な画像濃度を
得ることができる。画像形成装置に用いる静電潜像担持
体（感光体）３としては、従来から正帯電の有機感光体
（ＯＰＣ）が知られており、静電潜像担持体（感光体）
３としてこの有機感光体（ＯＰＣ）を用いた場合、残留
電位を１００Ｖ以下にするために感光層の膜厚を２５μ
ｍ以上に設定し、電荷発生材料の添加量を増やすことが
重要である。特に単層構造の有機感光体（ＯＰＣ）は、
感光層の中に電荷発生材を添加することから有利であ
る。

【００４８】しかしながら、ＯＰＣ感光体は感光層表面
が軟らかく、クリ−ニングブレードの摺擦により感光層
が削れやすいという間題がある。そこで、ＯＰＣ感光体
と比較して表面が硬質であると共に耐久性や機能保持性
（メンテナンスフリー）に優れていることから、感光層
の厚さが２５μｍ以上のａ−Ｓｉ感光体が近年使用され
ている。しかしながら、ａ−Ｓｉ感光体はグロ−放電分
解法等を用いて成膜するため、このように感光層が厚い
と製造時間や製造コストがかかり、経済的に不利であ
る。そこで本件出願人は、特開平７−１７５２７６号公
報において、感光層の厚さを２５μｍ未満に設定したａ
−Ｓｉ感光体について提案をしている。

【００４９】静電潜像担持体（感光体）３に感光材料と
して、ａ−Ｓｉ感光体を用いた場合、その表面の露光後
電位は１０Ｖ以下の非常に低い特徴を有しているが、そ
の膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に
至る耐電圧が低下する。その一方、潜像形成した時の静
電潜像担持体（感光体）３における表面の電荷密度は向
上し、現像性能は向上する傾向がある。この特性は誘電
率が約１０程度と高いａ−Ｓｉ感光体では２５μｍ以
下、さらに好ましくは２０μｍ以下の場合に特に顕著で
ある。

【００５０】しかし感光層２２の厚さが１０μｍ未満と
なると、静電潜像担持体（感光体）３の電位の調節が困
難となり、いわゆる黒点やカブリが発生しやすくなる。
また、感光層２２の厚さが１０μｍ未満となると、飽和
帯電電位が低下し、必要な帯電電位を確保できない傾向
がある。一方、感光層２２の厚さが２５μｍを超える
と、低電位現像が困難となり、オゾンが発生しやすくな
ったり、あるいは、感光層の製造時間が長くなるなどし
て経済的に不利になりやすい。さらには、感光層２２に
おける電荷発生層で発生した正孔が感光層の表面まで移
動する時間が長くなるため、静電潜像担持体（感光体）
３の電位の調節が困難となり、いわゆるカブリが発生し
たり、画像濃度が低下しやすいなどの間題が生じやす
い。よって、静電潜像担持体（感光体）３の電位の調節
や、経済性等とのバランスがより優れている観点から、
静電潜像担持体（感光体）３における感光層２２の厚さ
を、１１〜２５μｍの範囲の値とするのがより好まし
く、１２〜１８μｍの範囲内の値とするのがさらに好ま
しい。

【００５１】また、より好ましい感光層２２の状態とし
て、表面保護層２３の厚さを０．３μｍ以上、５μｍ以
下の値とするのが好ましい。すなわち表面保護層２３の
厚さが０．３μｍ未満となると、感光層２２の飽和帯電
電位、耐磨耗性、耐環境性等の特性が低下する傾向があ
るためであり、一方、表面保護層２３の厚さが５μｍを
超えると、画質劣化の要因になり、また製造時間が長く
なり経済的に不利となる。したがって、感光層２２の飽
和帯電電位と製造時間等とのバランスがより良好な観点
から、表面保護層２３の厚さを０．３〜３μｍの範囲内
の値とするのがより好ましい。

【００５２】感光層２２を構成する材料は、アモルフア
スシリコン（ａ−Ｓｉ）であれば特に制限されるもので
はなく、好ましい材料として、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、
ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮ等の無機材料を例示すること
できる。また、表面保護層２３としては、ａ−ＳｉＣが
特に高抵抗であり、より優れた飽和帯電電位、耐磨耗
性、耐環境性が得られることより、本実施形態における
感光層材料として好適である。また、ａ−ＳｉＣのう
ち、ＳｉとＣ（炭素）との比率が特定のものを使用する
のが好ましく、このようなａ−ＳｉＣとしては、ａ−Ｓ
ｉ_{（１−Ｘ）}Ｃ_ｘ（０．３≦Ｘ≦１．０）があげられ、
さらに好ましくは、ａ−Ｓｉ_{（１−Ｘ）}Ｃ_ｘ（０．５≦
Ｘ≦０．９５）である。この理由は、このようなａ−Ｓ
ｉＣは１０^１ ^２〜１０^１３Ωｃｍという特に高い抵抗を
有しており、優れた飽和帯電電位、耐摩耗性、耐環境性
（耐湿性）が得られるためである。

【００５３】現像ロール２と静電潜像担持体（感光体）
３との間のバイアスは、直流バイアス電源７ａ（Ｖ
_ｄｃ１）、交流バイアス電源７ｂで決定されるが、現像
残のトナーを磁気ロール１で効率良く回収するために
は、バイアス８（Ｖ_ｄｃ２）の電位は５００Ｖ以下であ
るのが好ましい。直流バイアス電源７ａ（Ｖ_ｄｃ１）に
て１５０Ｖ以上の電圧を印加すると、現像ロール２にト
ナーが付着する静電気力が増大し、磁気ブラシでの回収
が困難になる。また、交流バイアス電源７ｂにて交番電
界を用いることにより、静電潜像担持体（感光体）３へ
の現像が正確に出来、磁気ロール１への現像残トナーの
回収が容易になるなどのメリットがある。

【００５４】図３は、本発明の現像装置における現像残
像（ゴースト）やカブリが生じない良好な現像直流バイ
アス電位７ａ（Ｖ_ｄｃ１）と８（Ｖ_ｄｃ２）の範囲を示
したものである。横軸は電位差｜Ｖ_ｄｃ２−Ｖ_ｄｃ１｜
を表し、縦軸はバイアス電位（Ｖ_ｄｃ１）を表す。そし
て、図３に示すように、バイアス電位（Ｖ_ｄｃ１）が１
５０Ｖよりも高いとゴーストが発生し、電位差｜Ｖ
_ｄｃ２−Ｖ_ｄｃ１｜が１００Ｖ未満になってもゴースト
が発生する。そのため現像ロール２の直流バイアス電位
７ａ（Ｖ_ｄｃ１）としては１５０Ｖ以下で、且つ、磁気
ロール１の直流バイアス電位８（Ｖ_ｄｃ２）と現像ロー
ル２の直流バイアス電位７ａ（Ｖ_ｄｃ１）との電位差｜
Ｖ_ｄｃ２−Ｖ_ｄｃ１｜が、１００Ｖから３５０Ｖの範囲
であれば高品質の画質が得られることがわかり、現像ロ
ール２に印加する交流（ＡＣ）バイアス電源７ｂとして
は、そのピ−ク間電圧（Ｖ_ｐ−ｐ）が５００〜２０００
Ｖ、周波数が１〜３ｋＨｚの範囲となるように設定する
とよい。

【００５５】この様に現像バイアスを低く設定すること
は、静電潜像担持体（感光体）３のａ−Ｓｉ薄膜の絶縁
破壊を抑制するとともに、トナー５の過剰帯電を防止
し、現像の履歴現象の発生を抑止するのに有効である。
また、現像ロール２上に１０〜１００μｍ、好ましくは
３０〜７０μｍのトナー薄層６を形成し、現像ロール２
と静電潜像担持体（感光体）３とのギャップを１５０〜
４００μｍ、好ましくは２００〜３００μｍとし、直流
と交流電界によってトナーを静電潜像担持体（感光体）
３上に飛翔させることで鮮明な画像を得ることができ
る。

【００５６】規制ブレード９と磁気ロール２とのギャッ
プは０．３〜１．５ｍｍ、磁気ロール１と現像ロール２
間のギャップは同様に０．３〜１．５ｍｍ程度とする。
このようにすることで、現像ロール上のトナーの薄層６
は、１０〜１００μｍ、好ましくは３０〜７０μｍの厚
さに設定される。この厚さはトナー５の平均粒径を７μ
ｍとした場合にトナー５の５層から１０層程度に相当す
る値である。現像ロール２と静電潜像担持体（感光体）
３との間のギャップは１５０〜４００μｍ、好ましくは
２００〜３００μｍである。１５０μｍより狭いとカブ
リの要因になり、４００μｍより広いとトナー５を静電
潜像担持体（感光体）３に飛翔させることが困難にな
り、十分な画像濃度を得ることが出来ない。また、選択
現像を発生させる要因になる。

【００５７】そして本発明においては、各プロセスユニ
ットの複数の画像を連続形成する際の１つの画像を現像
してから次の画像の現像を開始するまでの非画像形成期
間、又は画像形成開始前に、前記現像ロール２と磁気ロ
ール１を回転させたまま両ロール間の電位を等しくした
等電位状態を発生させ、そしてこの等電位状態で前記現
像ロール２上のトナー薄層６の残像トナーを磁気ブラシ
１０で回収する。

【００５８】なお、非画像形成期間は、例えば露光器５
７に送られる印刷画像データに基づいて検出してもよい
し、例えば給紙カセット５３において、記録媒体の先端
や後端により検出するようにしてもよい。

【００５９】そして、静電潜像担持体（感光体）３を層
厚１５μｍのａ−Ｓｉで構成して表面電位を２３０Ｖと
し、現像ロール２への直流バイアス７ａ（Ｖ_ｄｃ１）を
５０Ｖ、交流（ＡＣ）バイアス７ｂをピ−ク間電圧（Ｖ
_ｐ−ｐ）１．１ｋＶで周波数を３．０ｋＨｚ、磁気ロー
ル１への直流バイアス８（Ｖ_ｄｃ２）を２００Ｖに設定
し、前記したように非画像形成期間に、現像ロール２の
表面電位（すなわち直流バイアス７ａ（Ｖ_ｄｃ１））と
磁気ロール１の表面電位（すなわち直流バイアス８（Ｖ
_ｄｃ２））とをいずれも０Ｖとして等電位状態を発生さ
せた。そして図４に示したように、矩形の黒ベタで構成
されたソリッド画像と、このソリッド画像より広いハー
フトーン画像を連続して現像するように配置した画像パ
ターンで画像形成し、その際に黒ベタのソリッド画像の
残像が現れるか否かの評価を行った。ここでは、ハーフ
トーン画像の濃度を、ソリッド画像の濃度の２５％とし
たが、このようにすると比較的残像が現れやすいためで
ある。

【００６０】そして比較例として、非画像形成期間にお
いても等電位状態とせず、まず比較例１として画像形成
期間と同一のバイアス電圧、すなわち現像ロール２への
直流バイアス７ａ（Ｖ_ｄｃ１）を５０Ｖ、交流（ＡＣ）
バイアス７ｂをピ−ク間電圧（Ｖ_ｐ−ｐ）１．１ｋＶで
周波数を３．０ｋＨｚ、磁気ロール１への直流バイアス
８（Ｖ_ｄｃ２）を２００Ｖとした場合と、比較例２とし
て非画像形成期間に現像ロール２と磁気ロール１へのバ
イアスを反転させ、すなわち現像ロール２への直流バイ
アス７ａ（Ｖ_ｄｃ１）を２００Ｖ、交流（ＡＣ）バイア
ス７ｂの印加無し、磁気ロール１への直流バイアス８
（Ｖ_ｄｃ２）を５０Ｖとした場合を設定し、初期状態、
１００枚目、１０００枚目の三段階における濃度、残
像、及びカブリの発生を確認した。その結果が表１であ
る。

【００６１】

【表１】

【００６２】なおこの表１において、濃度の欄の「○」
印は、形成された画像にかすれが認められないことを示
し、「△」印は、かすれがわずかに認められた場合、残
像とカブリの欄における「○」、「△」、「×」印は、
図４に示す画像パタ−ンを印字し、（ａ）のようにハ−
フ画像上に残像やゴースト画像がまったく見えない場合
は○を、（ｂ）のようにハ−フ画像上に残像やゴースト
画像がわずかに認められた場合に△を、またはっきり認
められた場合に×を付した。

【００６３】この表１から分かるように、実施例におい
ては初期、１００枚目、１０００枚目のいずれの段階に
おいても濃度にかすれが無く、残像、及びカブリの発生
が見られず、良好な画像形成ができることが分かる。こ
れに対して比較例１においては、非画像形成期間も画像
形成期間中と同一のバイアスを印加していたため、次第
に残像が蓄積されていき、その結果１００枚目でわずか
に残像が認められ、さらに１０００枚目の段階では残像
がはっきりと認められた。又比較例２においては、非画
像形成期間の電位差を反転させたバイアスを印加とした
ため、残像の発生は抑制できたが、トナーの帯電が変化
してカブリが発生し、１００枚目の段階でカブリがわず
かに認められ、更に１０００枚目の段階では、カブリが
はっきりと認められている。従って、この表１に示した
結果から、非画像形成期間に等電位状態とすることでカ
ブリの発生を回避しつつ残像の発生を抑制し、鮮明な画
像を形成することが分かる。

【００６４】なお、上記した実施形態の説明では、本発
明を例えば複数の画像を連続形成する際の非画像形成期
間を等電位としたが、これは画像形成開始前の非画像形
成期間を等電位としてもよく、また現像ロール２と磁気
ロール１の等電位とする電位を０Ｖとしたが、これも両
表面電位が互いに等しければよく、例えばそれぞれを５
０Ｖとしてもよい。またこの等電位状態は、現像ロール
２と磁気ロール１の両表面電位を制御して実現してもよ
いし片側の表面電位を他方に合わせるように制御しても
よく、さらに非画像形成期間の全期間を等電位状態にす
るのではなく、一部分だけを等電位状態にするようにし
てもよい。

【００６５】又、極端に印字率が低い画像を連続印刷す
る場合や特定の色のみを印刷する場合、現像剤の帯電が
上昇してトナーの現像量が変化することがあるが、本発
明においては、画像変化をきたす前に劣化トナーをプロ
セスユニットから排出し、常に安定したカラ−画像が得
られるようにしている。

【００６６】すなわち、画像データをタンデム型画像形
成装置本体内のＣＰＵ（不図示）によりドット数として
計測し、画像上の原稿密度ａ_ｎの測定を行い、測定され
た記憶媒体１枚面毎の原稿密度ａ_１、ａ_２、ａ_３、…
…、ａ_ｎの平均原稿密度Ａが３［％］を下回った場合、
画像形成を中止して非画像形成状態にし、現像ロール２
上のトナーを感光体３側に飛翔させて消費するように、
現像ロール２に交番電界の印加を行うリフレッシュ工程
を実施する。尚、本実施の形態では、すぐに画像形成を
中止した場合について説明したが、連続印字中の場合に
は連続印字終了後に行うようにしてもよい。

【００６７】現像ロール２は、定形あるいは不定形粒子
によるブラスト処理を施した表面を有し、交番電界とし
ては、ＤＣ電圧に矩形波、三角波、正弦波のＡＣ成分を
重畳したものとする。画像印字密度の演算は、プリント
毎に行い、ある一定枚数（例えば、１〜５００枚）の平
均印字率を算出し、印字密度に応じて感光体３に画像形
成していない時（非画像形成時）、もしくは感光体３と
現像ロール２が駆動停止後に現像ロール２からトナーを
飛翔させてトナーの消費を行う。そして、このリフレッ
シュ工程により前記非画像形成時に感光体３に付着した
トナーは、図５に示した中間転写体を用いないタンデム
型画像形成装置においては感光体３から記録媒体に、図
６に示した中間転写体６０を用いるタンデム型画像形成
装置においては中間転写体６０に掃き出し、中間転写体
用クリーナー６３により廃棄される。

【００６８】つまり、平均印字率を算出した後、感光体
３と現像ロール２が駆動状態にあるときにトナー消費が
行えるように交番バイアスの制御を行う。そして、平均
印字率３％以下のときにトナーチャージアップが起こり
易いことが実験的に確認されている。また、平均印字率
が低くなると、現像ロール２での残留トナーの量が増
え、その残留トナーを剥すための交番バイアスの印加時
間を長くし、現像ロールを複数回回転させて感光体ドラ
ムへトナーを飛翔させる量を多くする必要がある。よっ
て、前記非画像部に於けるトナー消費量については、最
小３％原稿印字相当とするが、リフレッシュモードを数
種類持たせることで状況（使用環境等）に応じた対応が
とれるように設定を行うことが望ましい。また、リフレ
ッシュ工程においては、リフレッシュ用交番電界は、画
像形成時の交番電界より実効値を上げることにより、ト
ナーを消費しやすくすることができる。

【００６９】なおこの場合、上記リフレッシュ工程にお
いて中間転写体６０上に転写されたトナーは、それぞれ
の色毎に定められたトナー量が現像されていることを現
像量検出手段６４により測定し、強制消費トナーの現像
量を測定することによってトナーの劣化状態を同時に検
出することが可能となる。また、リフレッシュするため
に中間転写体６０上にトナーを転写する場合、所定の現
像量に満たされないプロセスユニットが複数個存在する
場合には、中間転写体上の非通紙部の同一部分に色重ね
した状態で転写するようにすることにより、このリフレ
ッシュを高速で行うことが可能となる。

【００７０】又前記したように、極端に印字率が低い画
像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷する場合、
トナーの帯電が上昇してトナーの現像量が変化すること
があるが、トナーの帯電（以下Ｑ／Ｍと称する）が上昇
したとき、トナーはキャリア４の表面にタイトに静電付
着する為、特開２０００−１１２２２０号公報、特開２
０００−１１２２２１号公報などに詳細に述べられてい
るようなトナー濃度（Ｔ／Ｃ）センサーによる現像剤の
透磁率出力値は下がり、Ｑ／Ｍが下がるとトナーはキャ
リア表面から剥離し浮遊しやすくなっている為、透磁率
は上がる。

【００７１】すなわち、前記特開２０００−１１２２２
０号公報、特開２０００−１１２２２１号公報などで示
されたトナー濃度を測定するための透磁率センサーは、
現像剤容器内に回転自在に装着された回転軸の周りにス
クリューをスパイラル状に固設したスクリュー型撹拌装
置、あるいはそのような回転軸に、軸方向に平行に傾斜
させた多数の羽根を連設した撹拌装置（単振動型撹拌装
置）等の下部に設けられ、この撹拌装置の回転毎にこの
透磁率センサー上の現像剤量が変化するため、図７に７
０で示したように脈動するが、トナーのＱ／Ｍが上がる
と前記したようにトナーがキャリア４の表面にタイトに
静電付着する為透磁率センサーの透磁率は下がり、Ｑ／
Ｍが下がるとトナーはキャリア表面から剥離し浮遊しや
すくなっている為、７２のように透磁率は上がる。

【００７２】しかしながら、以上説明してきたようなハ
イブリッド現像では、特に連続印字時においてトナーは
磁気ブラシ１０で擦られながらバイアスを印加され続け
る為、現像ローラ２上に形成されたトナー薄層６におけ
るトナーＱ／Ｍは上昇しやすい。そしてトナーの補給
は、トナー濃度センサーの値が上がってトナー濃度が低
くなったときに行うようにしているが、トナーＱ／Ｍが
上昇すると前記したようにトナー濃度センサーの透磁率
出力は下がり、印字によりトナーが消費されているにも
関わらず透磁率が低い値を示して実際よりトナー濃度
（Ｔ／Ｃ）を高く見積もってしまい、しばらくトナー補
給をしない場合がある。

【００７３】そのため本発明においては、前記したよう
にタンデム型画像形成装置本体内のＣＰＵ（不図示）に
よりドット数として計測することで印字率を読みとり、
消費トナー量を計算により推測して実際のトナー濃度よ
り低い値のトナー濃度が検出されたときは、前記リフレ
ッシュ工程を実施してトナーを掃き出すようにした。

【００７４】いま、前記計測されたドット数により計算
した印字率で所定枚数あたりの消費トナー量を計算によ
り推測したものをＣ、前記トナー濃度センサーアナログ
出力のミキサー周期間の平均値をＴａｖｅ（Ｑ／Ｍが上
昇すると低下する）、初期平均値をＴｉｎｉとする。そ
のとき、 ΔＴ＝Ｔｉｎｉ−Ｔａｖｅ ……（１）とし、現像剤中のトータルキャリア量に対する消費トナ
ー量ＤをＤ＝Ｃ／（現像剤中トータルキャリア量）＊１００（％） ……（２）として、Ｄ＞１（％）となったとき、（i）ΔＴ≧０．２Ｖの場合は、前記したように現像ロール２と磁気ロール１
を等電位とし、例えばベタ画像を感光体３に現像するよ
うにしてトナーを積極的に中間転写体に掃出すモ−ドと
し、（ii）０Ｖ＜ΔＴ＜０．２Ｖの場合は少しトナーを掃き出すモ−ドとして例えばハー
フ画像、又は線画像を感光体３に現像し、そして、（iii）ΔＴ≦０Ｖの場合はトナーが劣化したとしてトナーコンテナを交換
するモ−ドとする。

【００７５】なお、この制御におけるドット数の係数
は、トナー補給モーター駆動が止まっている時に前記タ
ンデム型画像形成装置本体内のＣＰＵ（不図示）により
行い、トナー補給モーター駆動が行われてトナーが補給
されたとき、前記トナー濃度センサー（透磁率センサ
ー）がこの補給を感知して前記Ｔｉｎｉ値、Ｃ値、Ｄ値
をリセットし、その後同様のことを繰り返してゆく。

【００７６】このようにしてトナーＱ／Ｍを制御するこ
とにより、図８のようにＱ／Ｍ推移に顕著な差異が見ら
れた。すなわちこの図８において、Ｘ軸は印字枚数、Ｙ
軸はトナーＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）であり、８０は以上述べ
てきたような制御を行ってきた場合のトナーの帯電（Ｑ
／Ｍ）量、８１はこのような制御を行わない場合のトナ
ー帯電（Ｑ／Ｍ）量であり、制御を行わない場合はトナ
ー帯電（Ｑ／Ｍ）量が上昇しているが、制御を行った場
合は明らかにトナー帯電（Ｑ／Ｍ）量が一定範囲に収ま
っている。

【００７７】

【発明の効果】以上種々述べてきたように請求項１に記
載した本発明によれば、非画像形成期間、又は画像形成
開始前に前記現像ロールと磁気ロールを回転させたまま
両ロール間の電位を等電位状態にすることで、磁気ロー
ル上に形成した磁気ブラシが現像ロール上のトナーを全
て回収し、現像ロール上の現像履歴を解消して残像やカ
ブリの発生を抑えるため、帯電されたトナーを確実に現
像ロールに供給でき、長期にわたって安定した画像品質
が得られると共にプロセスユニットを小型に構成でき、
それによってタンデム画像形成装置そのものを小型に構
成することができる。

【００７８】そして請求項２に記載した本発明によれ
ば、各プロセスユニットにおけるトナー消費量が、所定
量を下回る場合に強制的にトナーをプロセスユニットか
ら記録媒体、または中間転写体に排出させることによ
り、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定
の色のみを印刷する場合、現像剤の帯電が上昇してトナ
ーの現像量が変化することを防止し、画像変化をきたす
前に劣化トナーをプロセスユニットから排出して、常に
安定したカラ−画像が得られるようになり、長期にわた
って安定した画像品質が得られると共にプロセスユニッ
トを小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装
置そのものを小型に構成することができる。

【００７９】そして請求項３に記載した本発明によれ
ば、極端に印字率が低い画像を連続印刷する場合や特定
の色のみを印刷する場合、トナーの帯電（Ｑ／Ｍ）が上
昇してキャリア４の表面にタイトに静電付着し、トナー
濃度（Ｔ／Ｃ）センサーによる現像剤の透磁率出力値が
下がって実際のトナー使用量より高く見積もられ、トナ
ーが補給されないといったことが防止され、長期にわた
って安定した画像品質が得られると共にプロセスユニッ
トを小型に構成でき、それによってタンデム画像形成装
置そのものを小型に構成することができる。

【００８０】そして請求項４、５に記載した本発明によ
れば、排出したトナー量が常に把握できると共に、複数
のプロセスユニットからトナーを排出する場合でも、短
時間でこの制御を行うことができる。

【００８１】以上種々述べてきたように本発明によれ
ば、現像装置を複雑にすることなく連続現像時の残像の
発生を防ぎ、確実に帯電されたトナーを現像ロールに供
給し、長期にわたって安定した画像品質が得られると共
に小型のプロセスユニットを構成でき、又、極端に印字
率が低い画像を連続印刷する場合や特定の色のみを印刷
する場合も、現像剤の帯電が上昇してトナーの現像量が
変化することを防止し、画像変化をきたす前に劣化トナ
ーをプロセスユニットから排出して、常に安定したカラ
−画像が得られるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるタンデム型画像形成装置に用い
るプロセスユニットにおける現像装置を説明するための
図である。

【図２】本発明に用いる静電潜像担持体（感光体）の
ａ−Ｓｉの基本的な層構成モデルを示したものである。

【図３】本発明になる画像形成装置における現像装置
に印加するバイアス電圧の適正な現像領域を説明するた
めの図である。

【図４】高抵抗キャリアと低抵抗キャリアの含有比率
で生じる残像の発生を説明するための図である。

【図５】本発明になる制御方法を実施するタンデム型
画像形成装置の一実施例である。

【図６】本発明になる制御方法を実施するタンデム型
画像形成装置の一実施例である。

【図７】トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）による透磁率セン
サーの出力値の変動を示すグラフである。

【図８】本発明による制御を実施した場合と実施しな
い場合のトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）の違いを示すグラフ
である。

【符号の説明】

５０現像剤容器５１磁気ロール５２現像ロール５３給紙カセット５４搬送ベルト５５静電潜像担持体（感光体）５６帯電器５７露光器５８転写装置５９定着装置６０中間転写体６１転写ローラ６２２次転写ローラ６３中間転写体用クリーナー６４現像量検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/16 Ｇ０３Ｇ 15/16 21/14 21/00 ３７２ (72)発明者落合英司三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番地 19 京セラ株式会社三重工場玉城ブロック内 (72)発明者坂田昌一三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番地 19 京セラ株式会社三重工場玉城ブロック内Ｆターム(参考） 2H027 DA09 DB01 DD07 DE07 DE09 EA04 EA05 EB04 EC06 EC11 EC18 ED08 ED09 EE07 EF06 EF10 2H030 AA03 AB02 AD13 AD16 BB34 BB36 BB42 2H077 AC04 AC12 AC16 AD02 AD06 AD14 AD24 AD31 AD36 AE06 DA05 DA08 DA10 DA49 DA53 DA63 DA80 DA82 DB08 DB15 EA03 GA03 GA13 2H200 FA01 FA02 GA12 GA16 GA23 GA33 GA47 GA57 GB12 GB25 HA12 HB03 JA02 JB07 JC19 JC20 PA19 PB18 PB20 PB26 PB29 PB38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真現像法により感光体上に形成さ
れた潜像を現像するため前記感光体に対面配置した現像
ロールと、該現像ロールに２成分現像剤で形成した磁気
ブラシからトナーを供給して薄層を形成する磁気ロール
とを配したプロセスユニットを複数色分有し、該各プロ
セスユニットからの各色の画像を記録媒体、または中間
転写体に転写して画像形成するタンデム型画像形成装置
における制御方法において、前記各プロセスユニットにおける非画像形成期間、又は
画像形成開始前に前記現像ロールと磁気ロールを回転さ
せたまま両ロール間の電位を等しくした等電位状態に
し、該等電位状態で前記現像ロール上の残存トナーを前
記磁気ブラシで回収することを特徴とするタンデム型画
像形成装置における制御方法。
【請求項２】前記各プロセスユニットにおける現像に
際し、トナー消費量が所定量を下回る場合に強制的にト
ナーをプロセスユニットから記録媒体、または中間転写
体に排出させることを特長とする請求項１に記載したタ
ンデム型画像形成装置における制御方法。
【請求項３】前記トナーの消費量を印字する画像デー
タのドット量から推測し、該トナー消費量に対してトナ
ー透磁率センサーの値が一定値以下の値を示したとき、
トナー帯電量が上昇したとして強制的にトナーをプロセ
スユニットから記録媒体、または中間転写体に排出させ
ることを特長とする請求項１に記載したタンデム型画像
形成装置における制御方法。
【請求項４】前記記録媒体または中間転写体に排出し
たトナー量をそれぞれの色毎に現像量検出手段で測定を
行うことを特徴とする請求項２乃至３に記載したタンデ
ム型画像形成装置における制御方法。
【請求項５】前記所定のトナー消費量を下回るプロセ
スユニットが複数有る場合、記録媒体、または中間転写
体上の非通紙部の同一部分に色重ねした状態で転写する
ようにしたことを特徴とする請求項２乃至３に記載した
タンデム型画像形成装置における制御方法。