JP3791834B2 - タンデム型画像形成装置における制御方法 - Google Patents
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Description
【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１１−２３１６５２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１１−２３１６５２号公報、特開平７−７２７３３号公報（ＵＳＰ５，４２０，３７５号公報）、特開平７−１２８９８３号公報、特開昭５９−１２１０７７号公報、特開２０００−８１７８８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し、更に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。
【００２６】
又本発明は、前記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。
【００２８】
又本発明は、前記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２、及び３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（Ｖｄｃ１）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（Ｖｄｃ２）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２３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、５１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６０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（５０４〜５０１）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（５１４〜５１１）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（５２４〜５２１）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（５５４〜５５１）に達するタイミングに合うように、帯電器５６（５６４〜５６１）による感光体５５（５５４〜５５１）の帯電、露光器５７（５７４〜５７１）に送られた画像信号による感光体５５（５５４〜５５１）への露光と潜像の形成、現像ロール５２（５２４〜５２１）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（５５４〜５５１）に達すると、転写装置５８（５８４〜５８１）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５５４〜５５１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（５０１〜５０４）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（５１１〜５１４）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（５２１〜５２２）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５５１から５５４上に形成されたトナー像が重なるよう帯電器５６（５６４〜５６１）による感光体５５（５５１〜５５４）の帯電、露光器５７（５７１〜５７４）に送られた画像信号による感光体５５（５５１〜５５４）への露光と潜像の形成、現像ロール５２（５２１〜５０４）上のトナーによる該潜像の現像、転写ローラ６１（６１１〜６１４）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（Ｖｄｃ１）、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１０６Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／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、１０８ΩＣｍ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６７ｅｍｕ／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６０〜２００ｅｍｕ／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１０９〜１０１２Ωｃｍ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１０８Ωｃｍ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、１０１２Ωｃｍ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５ｃｍ２、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２５μｍ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−Ｓｉ（１−Ｘ）Ｃｘ（０．３≦Ｘ≦１．０）があげられ、さらに好ましくは、ａ−Ｓｉ（１−Ｘ）Ｃｘ（０．５≦Ｘ≦０．９５）である。この理由は、このようなａ−ＳｉＣは１０１２〜１０１３Ωｃｍ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（Ｖｄｃ１）、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（Ｖｄｃ２）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（Ｖｄｃ１）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（Ｖｄｃ１）と８（Ｖｄｃ２）の範囲を示したものである。横軸は電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜を表し、縦軸はバイアス電位（Ｖｄｃ１）を表す。そして、図３に示すように、バイアス電位（Ｖｄｃ１）が１５０Ｖよりも高いとゴーストが発生し、電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜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（Ｖｄｃ１）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（Ｖｄｃ２）と現像ロール２の直流バイアス電位７ａ（Ｖｄｃ１）との電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜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（Ｖｐ−ｐ）が５００〜２０００Ｖ、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７μｍ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５７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（Ｖｄｃ１）を５０Ｖ、交流（ＡＣ）バイアス７ｂをピ−ク間電圧（Ｖｐ−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（Ｖｄｃ２）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（Ｖｄｃ１））と磁気ロール１の表面電位（すなわち直流バイアス８（Ｖｄｃ２））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（Ｖｄｃ１）を５０Ｖ、交流（ＡＣ）バイアス７ｂをピ−ク間電圧（Ｖｐ−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（Ｖｄｃ２）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（Ｖｄｃ１）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（Ｖｄｃ２）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５０Ｖ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ａｎの測定を行い、測定された記憶媒体１枚面毎の原稿密度ａ１、ａ２、ａ３、……、ａｎ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２０００−１１２２２１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２０００−１１２２２０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７０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】
更に本発明によれば、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２、３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
６２ ２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
【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１１−２３１６５２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１１−２３１６５２号公報、特開平７−７２７３３号公報（ＵＳＰ５，４２０，３７５号公報）、特開平７−１２８９８３号公報、特開昭５９−１２１０７７号公報、特開２０００−８１７８８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し、更に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。
【００２６】
又本発明は、前記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。
【００２８】
又本発明は、前記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２、及び３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（Ｖｄｃ１）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（Ｖｄｃ２）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２３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、５１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６０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（５０４〜５０１）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（５１４〜５１１）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（５２４〜５２１）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（５５４〜５５１）に達するタイミングに合うように、帯電器５６（５６４〜５６１）による感光体５５（５５４〜５５１）の帯電、露光器５７（５７４〜５７１）に送られた画像信号による感光体５５（５５４〜５５１）への露光と潜像の形成、現像ロール５２（５２４〜５２１）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（５５４〜５５１）に達すると、転写装置５８（５８４〜５８１）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５５４〜５５１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（５０１〜５０４）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（５１１〜５１４）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（５２１〜５２２）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５５１から５５４上に形成されたトナー像が重なるよう帯電器５６（５６４〜５６１）による感光体５５（５５１〜５５４）の帯電、露光器５７（５７１〜５７４）に送られた画像信号による感光体５５（５５１〜５５４）への露光と潜像の形成、現像ロール５２（５２１〜５０４）上のトナーによる該潜像の現像、転写ローラ６１（６１１〜６１４）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（Ｖｄｃ１）、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１０６Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／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、１０８ΩＣｍ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６７ｅｍｕ／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６０〜２００ｅｍｕ／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１０９〜１０１２Ωｃｍ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１０８Ωｃｍ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、１０１２Ωｃｍ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５ｃｍ２、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２５μｍ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−Ｓｉ（１−Ｘ）Ｃｘ（０．３≦Ｘ≦１．０）があげられ、さらに好ましくは、ａ−Ｓｉ（１−Ｘ）Ｃｘ（０．５≦Ｘ≦０．９５）である。この理由は、このようなａ−ＳｉＣは１０１２〜１０１３Ωｃｍ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（Ｖｄｃ１）、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（Ｖｄｃ２）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（Ｖｄｃ１）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（Ｖｄｃ１）と８（Ｖｄｃ２）の範囲を示したものである。横軸は電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜を表し、縦軸はバイアス電位（Ｖｄｃ１）を表す。そして、図３に示すように、バイアス電位（Ｖｄｃ１）が１５０Ｖよりも高いとゴーストが発生し、電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜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（Ｖｄｃ１）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（Ｖｄｃ２）と現像ロール２の直流バイアス電位７ａ（Ｖｄｃ１）との電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜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（Ｖｐ−ｐ）が５００〜２０００Ｖ、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７μｍ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５７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（Ｖｄｃ１）を５０Ｖ、交流（ＡＣ）バイアス７ｂをピ−ク間電圧（Ｖｐ−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（Ｖｄｃ２）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（Ｖｄｃ１））と磁気ロール１の表面電位（すなわち直流バイアス８（Ｖｄｃ２））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（Ｖｄｃ１）を５０Ｖ、交流（ＡＣ）バイアス７ｂをピ−ク間電圧（Ｖｐ−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（Ｖｄｃ２）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（Ｖｄｃ１）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（Ｖｄｃ２）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】
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５０Ｖ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ａｎの測定を行い、測定された記憶媒体１枚面毎の原稿密度ａ１、ａ２、ａ３、……、ａｎ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２０００−１１２２２１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２０００−１１２２２０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７０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】
更に本発明によれば、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２、３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
６２ ２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
Claims (3)
- 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し、更に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徴とするタンデム型画像形成装置における制御方法。 - 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。
- 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１若しくは２に記載したタンデム型画像形成装置における制御方法。
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