(57)【要約】      （修正有）【課題】タッチダウン現像方式において、画像濃度過多やカブリ、画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止する現像方法と装置を提供する。【解決手段】予め、環境温度と湿度を変化させて変化したトナー帯電量と、前記現像ローラ１１上のトナー層厚を一定とする前記電位差ΔＶとの関係を、温度、湿度と電位差ΔＶとの関係としてテーブル化して記憶すると共に、キャリブレーション時に検知したトナー層厚検知用パターンの濃度を目標濃度にするにあたり、γ値が変化したことにより補正する目標濃度の補正値をテーブル化して記憶し、環境温度、湿度でこれら電位差ΔＶと目標濃度補正値を読み出し、それらによって直流トナー薄層形成バイアス、直流現像バイアスを制御して現像ローラ１１上に一定トナー量を形成し、また、変化したγ値に対応した濃度となるようにした。【選択図】図１
2010091804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式で静電潜像を形成する感光体ドラムに対面した現像ローラと、該現像ローラに対面して内部に磁石を有した磁気ローラとを有し、該磁気ローラに形成した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から、前記磁気ローラに印加した直流トナー薄層形成バイアス電圧と現像ローラに印加した直流現像バイアス電圧との電位差ΔＶにより現像ローラ上にトナー層を形成させ、前記現像バイアスで感光体ドラム上の静電潜像にトナーを飛翔させて現像する画像形成装置における現像方法において、
予め、環境温度と湿度を変化させて変化したトナー帯電量と、前記現像ローラ上のトナー層厚を一定とする前記電位差ΔＶとの関係を、温度、湿度と電位差ΔＶとの関係としてテーブル化して記憶し、画像形成時の温度、湿度に対応した前記テーブルの電位差ΔＶを読み出し、前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを前記読み出した電位差ΔＶとなるよう制御して現像ローラ上のトナー層を形成し、前記静電潜像の現像を行わせることを特徴とする画像形成装置における現像方法。
【請求項２】
前記画像形成装置は、画像濃度調整用ハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成して濃度を測定し、該測定結果で前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御して、形成する画像濃度を目標濃度とするキャリブレーションモードを有し、
予め、環境温度と湿度を変化させて変化するトナー帯電量と形成画像のγ値（形成画像における印字率と濃度との関係を示す値）との関係と、変化したγ値に対応させて変化させる前記目標濃度の補正量たる目標濃度補正値を調べ、該目標濃度補正値を温度、湿度に対応させてテーブル化して記憶し、
前記トナー層厚検知用パターン形成時、温度、湿度に対応した前記テーブルの目標濃度補正値を読み出し、該目標濃度補正値で前記目標濃度を補正して画像が形成されるようにした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。
【請求項３】
前記画像濃度の目標濃度への補正は、前記直流トナー薄層形成バイアス電圧を補正して行うことを特徴とする請求項２に記載した画像形成装置における現像方法。
【請求項４】
電子写真方式で静電潜像が形成される感光体ドラムに対面し、印加された現像バイアスにより前記静電潜像にトナーを飛翔させて現像する現像ローラと、該現像ローラに対面し、内部に配した磁石で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保持すると共に、トナー薄層形成バイアスの直流分と前記現像バイアスの直流分との電位差ΔＶで前記磁気ブラシのトナーのみを現像ローラに移動させる磁気ローラと、を有した画像形成装置における現像装置において、
環境温度、湿度を検出する温湿度センサと、環境温度、湿度で変化するトナー帯電量と前記現像ローラ上のトナー層厚を一定にする前記電位差ΔＶとの関係を、前記温湿度センサが検出した温度、湿度と前記電位差ΔＶとの関係としてテーブル化したデータを記憶した記憶装置と、前記温湿度センサが検出した温度、湿度の信号を受け、前記記憶装置に記憶された対応する電位差ΔＶを読み出し、前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとの直流分の電差を前記読み出した電位差ΔＶとなるよう制御して現像ローラ上にトナー層を形成し、前記静電潜像を現像させる現像制御装置と、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。
【請求項５】
前記画像形成装置は、画像濃度調整用ハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成して濃度を測定し、該測定結果で前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御して、形成する画像濃度を目標濃度とするキャリブレーションモードを有し、
前記トナー層厚検知用パターンの濃度を読み取るトナー濃度センサと、環境温度、湿度を測定する温湿度センサとを備え、
前記記憶装置は、予め調べた環境温度と湿度とを変化させて、変化するトナー帯電量と形成画像のγ値（形成画像における印字率と濃度との関係を示す値）との関係と、変化したγ値に対応させて前記目標濃度を補正するための目標濃度補正値との関係とを、前記温度、湿度に対応させて目標濃度補正値を配したテーブルとして記憶し、
前記現像制御装置は、前記温湿度センサとトナー濃度センサからの信号を受け、前記記憶装置から前記温湿度センサの検出した温度、湿度に対応した目標濃度補正値を読み出して前記目標濃度を補正し、前記トナー濃度センサの検出したトナー層厚検知用パターンの濃度を前記補正した目標濃度とする制御をおこなわせるよう構成されてい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。
【請求項６】
前記現像制御装置は、前記直流トナー薄層形成バイアス電圧を制御して前記目標濃度の補正を行うよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載した画像形成装置における現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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と装置に係り、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、帯電したトナーのみを現像ローラ上に均一に薄層形成した後、感光体ドラム上に形成された静電潜像に現像ローラからトナーを飛翔させて現像して画像形成する、画像形成装置における現像方法と装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このうち二成分現像方式は、トナーとキャリアとの摩擦で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、このキャリアとトナーとで形成される磁気ブラシを静電潜像担持体（以下、感光体ドラムと称する）と接触させて現像するため、静電潜像の忠実な現像が可能な方式ではあるが、非潜像部への印字汚れ（かぶり）の問題や、キャリアがトナーと一緒に現像に使われたり非潜像部へ現像したりする、キャリア付着の問題が発生しやすく、また、感光体上に形成されたトナー画像を乱すという欠点がある。
【０００４】
それに対して感光体に非接触な一成分現像方式は、形成したトナー画像を乱すことがなく、エッジの効いたシャープな画像が得られると共にかぶり等に有利な方式で、高画質化に適している。しかしこの方式では、トナーをチャージローラで帯電させて弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制しているため、トナーの帯電量を安定して維持することが難しく、また、トナーの添加剤がチャージローラ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て、層形成が不均一になったりして画像欠陥をきたすことがあり、さらに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。
【０００５】
そのためフルカラー画像形成装置においては、非磁性トナーを用いて現像領域は高画質化を狙って一成分現像方式を採用し、帯電領域は長寿命化を考慮して二成分現像方式を採用して、これら２つの現像方式におけるそれぞれの利点を活か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。
【０００６】
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を用いて安定した帯電量を確保すると共に、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し、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。
【０００７】
そしてこのタッチダウン現像方式においては、長期に亘って安定した画像品質を維持するため、現像ロー上のトナー層量を常時一定に保つことが重要である。すなわち、現像ローラ上のトナー層量が一定に保てないと、同一現像バイアスで感光体に飛翔するトナー量が異なり、一定濃度の画像が得られなくなる。
【０００８】
そのため本願出願人は特許文献１において、現像ローラが２回転している間に形成されたトナー層を用いたベタパターンと、次の１回転の間に形成されたトナー層を用いたハーフトーンパターンとを配したトナー層厚検知用パターンを顕像化させ、このトナー層厚検知用パターンのトナー濃度を濃度センサにより検出し、検出したトナー濃度によって現像ローラ上のトナー層を所定層厚に制御するキャリブレーションを実施し、現像装置を複雑にすることなく、長期にわたって現像ローラ上のトナー層厚を常に安定させて、濃度変化のない安定した画像を維持する現像方法を提案した。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−５５８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながらこの特許文献１に示された現像方法では、感光体ドラム上、または転写体上のハーフパターンの濃度が常に一定となるよう、磁気ローラから現像ローラへトナーを搬送させるトナー薄層形成バイアスを制御しているが、現像ローラ上のトナー層厚、すなわちトナー層量を制御しているわけではない。また、感光体ドラム上、または感光体ドラムのトナー像を転写した転写体上のベタパターン濃度を制御しているわけでもないので、ベタ画像濃度が安定しないという問題がある。
【００１１】
また画像形成装置内の温度、湿度は、電源ＯＮ当初は環境に左右され、時間と共に定着装置やモータなどからの熱で内部温度が上昇すると共に湿度が低下してゆく。その場合、トナーは画像形成装置の置かれている環境と、特に筐体内の温度や湿度によってその帯電量が変化し、それに応じて例えば図１３のグラフに示したように、現像ローラ上のトナー量が変化する。この図１３のグラフにおける横軸は磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧（Ｖｍａｇ、単位：Ｖ）、縦軸は現像ローラ上のトナー量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）であり、実線は常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境における◆が現像装置左側（ＤＬＰ左側）に対応した位置のトナー量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）に対応した位置のトナー量、破線は低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境における◆が現像装置左側（ＤＬＰ左側）に対応した位置のトナー量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）に対応した位置のトナー量で、現像ローラへトナー層を形成するために磁気ローラへ印加する直流トナー薄層形成バイアス電圧と、現像ローラへ印加する直流現像バイアス電圧（Ｖｓｌｖ、単位：Ｖ）との電位差ΔＶ（Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖ）を、２５０Ｖ一定となるよう制御して、磁気ローラへ印加する直流トナー薄層形成バイアス電圧（Ｖｍａｇ）を変化させた場合である。
【００１２】
この図１３のグラフからわかるように、通常、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境においてはトナーの帯電量が多くなるため、現像ローラ上のトナー量は常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境に比較し、磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧（Ｖｍａｇ）が低い場合に少なくなっている。但し、直流トナー薄層形成バイアス電圧を上昇させるに従って常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境における現像ローラ上のトナー量が減少し、直流トナー薄層形成バイアス電圧が４７０Ｖ付近では、常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境の場合との差が小さくなっている。
【００１３】
また、画像形成装置においては前記特許文献１に記されているように、画像濃度を一定とするため、画像形成に先立って感光体ドラム上に画像濃度調整用のハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成し、そのトナー層厚検知用パターン、または転写体上に転写されたトナー層厚検知用パターンの濃度を濃度センサで読み取り、その濃度を一定に制御するキャリブレーションが行われている。しかしながら、温度、湿度でトナー帯電量が変化するとそれに伴い、図１４のグラフに示したように、形成画像における印字率と濃度との関係を示す現像γ曲線が変化する。
【００１４】
この図１４のグラフは、画像形成に際して指示した黒ベタに対する印字率（単位：％）を横軸に、形成された画像の濃度（ＩＤ）を縦軸にとり、直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを４３０V、直流現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖ、直流トナー薄層形成バイアス電圧と直流現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電位差ΔＶ（Ｖｍａｇ−Ｖｓｌｖ）をΔＶ＝２５０Ｖとし、◆をプロットした一点鎖線は高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境の場合、■をプロットした実線は常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境の場合、▲をプロットした破線は低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境の場合それぞれにおける、印字率を変化させたときにそれぞれの濃度（ＩＤ）がどのように変化したか、即ち現像γ曲線がどのように変化したかをプロットしたグラフである。
【００１５】
この図１４のグラフからわかるとおり、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境においては帯電量が増加することで、磁気ローラから現像ローラへトナーを移動させるトナー薄層形成バイアスを大きくしても、常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境に比較してトナーが移動し難くなってトナー量が減少することでベタ濃度が減少し、逆に高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境においては帯電量が落ちて感光体ドラムへの移動量が増加し、ベタ濃度が増加したりムラが生じたりする。
【００１６】
そのため環境変化でトナー帯電量が変化し、現像γ曲線が変化することで、トナー濃度調整のためにハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを用いてキャリブレーションを実施すると、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境においては常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境に比較し、ハーフ画像濃度の低下量がベタ画像濃度の低下量より小さくなり、逆に高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境においては低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境に比較し、ベタ画像濃度は高いにも拘らずハーフ画像濃度が低くなる。そのため、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境においてハーフ画像濃度を最適にしようとするとベタ画像濃度が不足し、逆に高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境においては、ハーフ画像濃度を最適にしようとするとベタ画像濃度が過剰となる。
【００１７】
これは、キャリブレーションに使用する濃度センサの能力に関する問題ではあるが、例えば特許文献１で用いられている一般的な反射型濃度センサは、濃度をどれだけ正確に読み取れるかという読み取り精度が、ハーフ濃度領域については十分な精度を持っているがベタ濃度領域については十分な精度を有しない。通常のキャリブレーションにおける目標とするところはベタ画像濃度を一定に制御することであり、このように反射型濃度センサがベタ濃度領域に十分な精度を持ち合わせていないため、代わりにハーフ画像濃度を読み取り、そのハーフ画像濃度を制御することで間接的にベタ画像濃度を制御する、というのが現状である。
【００１８】
しかし上記のように、現像ローラ上のトナー帯電量の変化によって現像γ曲線が各環境で変化すると、ハーフ画像濃度とベタ画像濃度との関係が一定でなくなり、ベタ画像濃度の変化という問題が生じるわけである。
【００１９】
そのため本発明においては、タッチダウン現像方式において環境条件等によりトナー帯電量が変化しても、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となるよう制御し、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止し、合わせて現像剤のトナー帯電量が変化することで現像γ曲線が変化しても、ベタ画像濃度が過剰となったり不足することがない、画像形成装置における現像方法と装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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、
電子写真方式で静電潜像を形成する感光体ドラムに対面した現像ローラと、該現像ローラに対面して内部に磁石を有した磁気ローラとを有し、該磁気ローラに形成した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から、前記磁気ローラに印加した直流トナー薄層形成バイアス電圧と現像ローラに印加した直流現像バイアス電圧との電位差ΔＶにより現像ローラ上にトナー層を形成させ、前記現像バイアスで感光体ドラム上の静電潜像にトナーを飛翔させて現像する画像形成装置における現像方法において、
予め、環境温度と湿度を変化させて変化したトナー帯電量と、前記現像ローラ上のトナー層厚を一定とする前記電位差ΔＶとの関係を、温度、湿度と電位差ΔＶとの関係としてテーブル化して記憶し、画像形成時の温度、湿度に対応した前記テーブルの電位差ΔＶを読み出し、前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを前記読み出した電位差ΔＶとなるよう制御して現像ローラ上のトナー層を形成し、前記静電潜像の現像を行わせることを特徴とする。
【００２１】
そしてこの現像方法を実施する現像装置は、
電子写真方式で静電潜像が形成される感光体ドラムに対面し、印加された現像バイアスにより前記静電潜像にトナーを飛翔させて現像する現像ローラと、該現像ローラに対面し、内部に配した磁石で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保持すると共に、トナー薄層形成バイアスの直流分と前記現像バイアスの直流分との電位差ΔＶで前記磁気ブラシのトナーのみを現像ローラに移動させる磁気ローラと、を有した画像形成装置における現像装置において、
環境温度、湿度を検出する温湿度センサと、環境温度、湿度で変化するトナー帯電量と前記現像ローラ上のトナー層厚を一定にする前記電位差ΔＶとの関係を、前記温湿度センサが検出した温度、湿度と前記電位差ΔＶとの関係としてテーブル化したデータを記憶した記憶装置と、前記温湿度センサが検出した温度、湿度の信号を受け、前記記憶装置に記憶された対応する電位差ΔＶを読み出し、前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとの直流分の電差を前記読み出した電位差ΔＶとなるよう制御して現像ローラ上にトナー層を形成し、前記静電潜像を現像させる現像制御装置と、からなることを特徴とする。
【００２２】
このように、環境温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、現像ローラ上のトナー層厚を一定とする電位差ΔＶとの関係を、環境温度、湿度と電位差ΔＶとの関係として記憶し、画像形成時に環境温度、湿度に対応した電位差ΔＶを読み出し、トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御することで、現像ローラ上のトナー層厚はどのような湿度・温度でも一定とすることができ、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となって、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生が防止できる。
【００２３】
そして、
前記画像形成装置は、画像濃度調整用ハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成して濃度を測定し、該測定結果で前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御して、形成する画像濃度を目標濃度とするキャリブレーションモードを有し、
予め、環境温度と湿度を変化させて変化するトナー帯電量と形成画像のγ値（形成画像における印字率と濃度との関係を示す値）との関係と、変化したγ値に対応させて変化させる前記目標濃度の補正量たる目標濃度補正値を調べ、該目標濃度補正値を温度、湿度に対応させてテーブル化して記憶し、
前記トナー層厚検知用パターン形成時、温度、湿度に対応した前記テーブルの目標濃度補正値を読み出し、該目標濃度補正値で前記目標濃度を補正して画像が形成されるようにした。
また、この画像形成方法を実施するための装置は、
前記画像形成装置は、画像濃度調整用ハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成して濃度を測定し、該測定結果で前記トナー薄層形成バイアスと現像バイアスとを制御して、形成する画像濃度を目標濃度とするキャリブレーションモードを有し、
前記トナー層厚検知用パターンの濃度を読み取るトナー濃度センサと、環境温度、湿度を測定する温湿度センサとを備え、
前記記憶装置は、予め調べた環境温度と湿度とを変化させて、変化するトナー帯電量と形成画像のγ値（形成画像における印字率と濃度との関係を示す値）との関係と、変化したγ値に対応させて前記目標濃度を補正するための目標濃度補正値との関係とを、前記温度、湿度に対応させて目標濃度補正値を配したテーブルとして記憶し、
前記現像制御装置は、前記温湿度センサとトナー濃度センサからの信号を受け、前記記憶装置から前記温湿度センサの検出した温度、湿度に対応した目標濃度補正値を読み出して前記目標濃度を補正し、前記トナー濃度センサの検出したトナー層厚検知用パターンの濃度を前記補正した目標濃度とする制御をおこなわせるよう構成した。
【００２４】
このようにすることで、環境条件等によりトナー帯電量が変化して現像γ曲線が変化しても、ベタ画像濃度が過剰となったり不足することがなく、また前記したように、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となって画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【００２５】
また、前記画像濃度の目標濃度への補正は、前記直流トナー薄層形成バイアス電圧を補正しておこない、そのため、前記現像制御装置は、前記直流トナー薄層形成バイアス電圧を制御して前記目標濃度の補正を行うよう構成されていることで、目標濃度の設定、補正を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
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と装置は、温度や湿度などの環境変化が生じても現像ローラ上のトナー層厚が常に一定となり、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生が防止できる。また同様に、温度や湿度などの環境変化によりトナー帯電量が変化し、現像γ曲線が変化しても、ベタ画像濃度が過剰となったり不足することがなく、現像ローラ上のトナー量が常に適正量となることと相俟って、画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止して、常に高品質な画像を提供できる画像形成装置における現像方法と装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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、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。
【００２８】
図１は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、タッチダウン現像装置の構成概略図、図２は本発明になる現像方法を実施する画像形成装置の一実施例の模式図である。
【００２９】
図２に示した画像形成装置３０は、無端状ベルト３１が給紙カセット３２からの記録紙を定着装置３３に向かって搬送可能に配設されており、記録紙を搬送する無端状ベルト３１の図上上側には、ブラック用現像装置３４Ｋ、イエロー用現像装置３４Ｙ、シアン用現像装置３４Ｃ、及びマゼンタ用現像装置３４Ｍが配設されている。そしてこれらの現像装置３４（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）には、それぞれ磁気ローラ１５（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）、該磁気ローラ１５（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）に近接して現像ローラ１１（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）が配設され、該現像ローラ１１に対面して感光体ドラム１０（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）が、さらにこの感光体ドラム１０の周囲には、帯電器３５（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）及び露光器３６（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）が配置されている。
【００３０】
図１は、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、タッチダウン現像装置の構成概略であり、図２に示した感光体ドラム１０（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）、現像ローラ１１（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）、磁気ローラ１５（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）と１３、１４、１９、２０で示したバイアス電源と、その制御回路２２、２３などの構成を示したものである。図中１０は感光体ドラムで、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。１１はトナー層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から印加される現像バイアスにより、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１６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から印加されるトナー薄層形成バイアスにより、現像ローラ１１上にトナー層１２を形成する磁気ローラ、２１は磁気ローラ１
５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。
【００３１】
また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に電圧指示などを与えて現像装置を制御する現像制御装置、２５は温度・湿度センサ２６の検知温度、湿度に対応した現像ローラ１１への現像バイアス、磁気ローラ１５へのトナー薄層形成バイアスなどのデータを記憶している記憶装置、２７は形成される画像の濃度を調整するためのキャリブレーションの際、トナー層厚検知用パターンの濃度を測定するトナー濃度センサである。
【００３２】
記憶装置２５には、画像形成装置２０内の温度、湿度の変化でトナー１６の帯電量が変化し、現像ローラ１２上のトナー層１２の厚さ、すなわちトナー量が変化して画像濃度が変化してしまうのを防止するためのデータが記憶されている。また、画像形成装置においては形成される画像の濃度を調整するため、前記したように画像形成に先立って画像濃度調整用のトナー層厚検知用パターンを形成し、その濃度を測定して目標濃度となるよう現像バイアス、トナー薄層形成バイアスを調整するキャリブレーションが行われるが、画像形成装置２０内の温度、湿度が変化することでトナー帯電量が変化し、形成画像における印字率と濃度との関係を示すγ値が変化して、逆にキャリブレーションによってベタ画像濃度が過剰となったり不足したりする現象が生じたりする。そのため、そういったことを防止するための目標濃度を補正するデータも記憶されている。
【００３３】
これらのデータの詳細については後記するが、簡単に説明すると、現像ローラ１１上のトナー層１２は、磁気ローラ１５に印加される直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９の電圧、及び現像ローラ１１に印加される直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３の電圧の電位差ΔＶにより、磁気ローラ１５上に形成された磁気ブラシ１８からトナー１６のみが現像ローラ１１に移動することで形成される。しかしその際、低温、低湿状態でトナー１６の帯電量が多くなると移動量が少なくなり、高温、高湿状態で帯電量が少なくなると移動量が多くなる。また、形成画像における印字率と濃度との関係を示すγ値は、低温、低湿状態でトナー１６の帯電量が多くなった場合はハーフ画像濃度が高くてベタ画像濃度が低くなり、高温、高湿状態でトナー１６の帯電量が少なくなると、ハーフ画像濃度が低くなってベタ画像濃度が高くなる。
【００３４】
そのため、まず現像ローラ１２上のトナー層１２の厚さ、即ちトナー量を一定とするためのデータは、環境温度、湿度とにより変化するトナー帯電量と、現像ローラ１１上のトナー層１２のトナー量を常時一定とする電位差ΔＶとの関係を、温度・湿度センサ２６が検出した温度、湿度と対応する電位差ΔＶとの関係を表したテーブルである。また、キャリブレーションによってベタ画像濃度が過剰となったり不足したりする現象が生じるのを防止するためのデータは、環境温度、湿度で変化するトナー帯電量と前記したγ値との関係を、環境温度、湿度と変化したγ値を補正するのに必要な目標濃度の濃度補正値とを対応させたテーブルである。
【００３５】
以上が記憶装置２５に記憶させるデータであるが、再度図１に戻って現像装置を構成する要素について説明すると、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と樹脂コートを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７３％以下の矩形波で構成する。
【００３６】
トナー１６は形成画像の高精細化のため、例えば１０１３〜１０１４Ωで６．８μｍ程度の６μｍ台の小粒径化トナーを用いる。選択現像性を回避するためには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。
【００３７】
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１０８Ωｃｍ３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。
【００３８】
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１６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。
【００３９】
再度図２に戻って、このように構成したハイブリッド型現像装置を有するタンデム型画像形成装置において、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１６とキャリア１７とからなる２成分現像剤は、現像剤容器からそれぞれの現像装置３４に供給され、図１に示した磁気ローラ１５上に磁気ブラシ１０を形成して攪拌によってトナー１６が帯電される。そして、磁気ローラ１５上の磁気ブラシ１０は規制ブレード９によって層規制され、磁気ローラ１５に加えられる直流トナー薄層形成バイアス（Ｖｍａｇ）１９と現像ローラ１１に加えられる直流現像バイアス（Ｖｓｌｖ）１３間の電位差ΔＶ、及び交流バイアス１４、２０とによって現像ローラ１１にトナー１６のみのトナー層１２を形成する。
【００４０】
そして、図示していない制御回路からプリント開始信号が来ると、まず、図２の帯電器３５によって正帯電有機感光体（正ＯＰＣ）で構成された感光体ドラム１０が例えば４２０Ｖに帯電され、その後、例えば７７０ｎｍの波長のＬＥＤを用いた露光器３６による露光により、感光体ドラム１０の露光後電位は約１００Ｖになって潜像が形成される。そしてこの潜像は、現像ローラ１１に加えられた直流現像バイアス１３と交流バイアス１４とにより、現像ローラ１１上のトナー層１２から感光体ドラム１０に飛翔したトナー１６で現像され、トナー像が形成される。そして記録紙が給紙カセット３２から送りだされてベルト５４で送られ、感光体ドラム１０に達したとき、転写装置３７（Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍ）により転写バイアスが印加されて記録紙にトナー像が転写され、定着装置３３で定着されて排紙される。現像ローラ１１上の現像に用いられなかったトナー１６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層１２が形成されて次の現像に備えられる。
【実施例１】
【００４１】
次に図６のグラフ、図７のグラフ、図８のグラフ、図９のグラフ、図１０のグラフを用い、本発明の実施例１の現像方法について説明する。これらのグラフは、図６のグラフが現像ローラ１１へ供給される直流現像バイアスＶｓｌｖ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との電位差ΔＶにより、現像ローラ上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフ、図７のグラフが電位差ΔＶを一定として直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇを変化させ、環境温度、湿度によってトナー１６の帯電量が変化したとき、現像ローラ上のトナー帯電量がどのように推移するかを調べたグラフ、図８のグラフがトナー１６の帯電量により現像ローラ上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフ、図９のグラフがトナー１６の帯電量により感光体ドラム１０上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフ、図１０のグラフがトナー１６の帯電量により、感光体ドラム１０上への現像効率がどのように推移するかを調べたグラフである。
【００４２】
図６、図８、図９、図１０のグラフにおける横軸は、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、図７のグラフにおける横軸は直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇであり、縦軸は図６のグラフ、図８のグラフが現像ローラ１１上のトナー量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）、図７のグラフがトナー帯電量（単位：μＣ／ｇ）、図９のグラフが感光体ドラム１０上のトナー量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）、図１０のグラフが現像ローラ１１上のトナー１６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（単位：％）である。
【００４３】
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画像形成装置であり、用いた感光体ドラム１０は外形φ３０ｍｍで周速が１６９．０ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ１は外形φ１６ｍｍで周速が２７０．４ｍｍ／ｓｅｃ、磁気ローラ１５は外形φ１６ｍｍで周速が４２１．８ｍｍ／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０．２７〜０．３２ｍｍ、磁気ローラ１５と現像ローラ１１とのＭ／Ｓギャップを０．２９ｍｍ、現像ローラ１１と感光体ドラム１０とのＤ／Ｓギャップを０．１５ｍｍ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（Ｋ）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。
【００４４】
まず、「現像ローラ上トナー量」として示した図６のグラフは、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６のグラフから、現像ローラ１１上に形成されるトナー層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、直流現像バイアス電源（ＤＣ）１３の電圧Ｖｓｌｖと磁気ローラ直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ）１９の電圧Ｖｍａｇとの電位差ΔＶに対応し、この電位差ΔＶの値が大きくなるほど多くなる、ほぼ一定量となることがわかる。
【００４５】
図７のグラフは、横軸に磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧（単位：Ｖ）を、縦軸に現像ローラ上のトナー帯電量（単位：μＣ／ｇ）をとり、現像ローラ１１上のトナー帯電量をプロットしたグラフである。実線の◆は常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境における現像装置左側（ＤＬＰ左側）のトナー帯電量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）のトナー帯電量、破線の◆は低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境における現像装置左側（ＤＬＰ左側）のトナー帯電量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）のトナー帯電量、一点鎖線の◆は高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境における現像装置左側（ＤＬＰ左側）のトナー帯電量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）のトナー帯電量であり、ΔＶを高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境では２２０Ｖ、常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境では２５０Ｖ、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境では２８０Ｖと一定値ではあるが環境に対応させた電圧となるよう制御して、磁気ローラ１５へ印加する直流トナー薄層形成バイアス電圧を変化させてプロットしている。
【００４６】
この図７のグラフからわかるとおり、一点鎖線で示した高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境では常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境に較べて現像ローラ上のトナー帯電量が非常に少なく、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境で多くなっている。
【００４７】
「現像ローラ上トナー量」として示した図８のグラフは、トナー１６の帯電量により現像ローラ１２上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフであり、温度・湿度などの環境要因によって現像剤中のトナー帯電量が変化すると、それに応じて現像ローラ１１上のトナー量が変化してしまう。この図８のグラフにおいて◆はトナー帯電量Ｑ／Ｍが９．４μＣ／ｇのトナー量、■は同じく１６．２μＣ／ｇのトナー量、▲が同じく２６．８μＣ／ｇのトナー量であり、それぞれ電位差ΔＶを、直流トナー薄層形成バイアスの変化に伴って２００Ｖ一定となるよう現像ローラ用直流現像バイアスを変化させたもので、トナー帯電量が多くなると現像ローラ１６上のトナー量が減少しているのがわかる。特に低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境においてトナー帯電量が上昇すると、磁気ローラ１５のトナー層形成能力が低下して現像ローラ１１上のトナー層量が少なくなる。
【００４８】
それぞれのトナー１６の帯電量により、感光体ドラム１０上のトナー量がどのように推移するかを調べた図９のグラフは、図８のグラフと同様、◆がトナー帯電量Ｑ／Ｍ９．４μＣ／ｇの場合のトナー量、■が同じく１６．２μＣ／ｇの場合のトナー量、▲が同じく２６．８μＣ／ｇの場合のトナー量であり、それぞれ電位差ΔＶを２００Ｖ一定の条件でＶｓｌｖを変化させたとき、感光体ドラム１０上のトナー量がどう変化するかをプロットしてある。
【００４９】
この図９のグラフからわかるとおり、▲のトナー帯電量Ｑ／Ｍが２６．８μＣ／ｇと高い場合は現像ローラへの直流現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの値を上げても感光体ドラム１０への飛翔トナー量が少なくなり、１８０Ｖ以上では感光体ドラム１０上のトナー増加割合が非常に小さくなっている。その結果、図示はしていないが画像濃度の低下、及び画像濃度ムラが発生した。これは、現像ローラ上のトナー１６の絶対量が不足しているためである。
【００５０】
それを示したのがトナー１６の帯電量により、感光体ドラム１０上への現像効率がどのように推移するかを調べた図１０のグラフで、◆がトナー帯電量Ｑ／Ｍが９．４μＣ／ｇの場合の現像効率、■が１６．２μＣ／ｇの場合の現像効率、▲が２６．８μＣ／ｇの場合の現像効率であり、それぞれ電位差ΔＶを２００Ｖ一定の条件で直流現像バイアスＶｓｌｖを変化させたとき、感光体ドラム１０上へのトナー飛翔効率が変化する様子をプロットしている。
【００５１】
この図１０のグラフを見ればわかるとおり、トナー帯電量Ｑ／Ｍが２６．８μＣ／ｇと最も高い▲をプロットした線は、現像効率が直流現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの約１８０Ｖ迄急激に上昇し、その後上昇率は鈍っているものの、上昇を続けて最終的に１００％近くまで上昇している。すなわち、２６．８μＣ／ｇと最も高いトナー帯電量のトナーは現像効率が非常に良いが、図９のグラフで見たように、直流現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを上げても感光体ドラム１０上のトナー量が増えず、画像濃度の低下、及び画像濃度ムラが発生している。これは、現像ローラ１１上のトナー１６の絶対量が不足しているためであり、このように現像ローラ１１上のトナー層量が薄い場合、画像濃度の低下及び画像濃度ムラが激しく現れるわけである。
【００５２】
このようにトナー帯電量が温度、湿度で変化することにより、現像ローラ１１上のトナー量、感光体ドラム１０上のトナー量が少なくなったり多くなったりするわけであるが、図６のグラフで見たように、磁気ローラ１５に印加した直流トナー薄層形成バイアス電圧１９と現像ローラ１１に印加した直流現像バイアス電圧１３との電位差ΔＶを一定にすることで、現像ローラ１１上のトナー量を一定とすることができる。そのため、それを用いて、高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境、常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境のそれぞれで、現像ローラ１１上のトナー量が必要量となる条件を求めれば、環境条件等によりトナー帯電量が変化しても、現像ローラ１１上のトナー量が常に適正量となるよう制御でき、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【００５３】
その状態を示したのが図１１のグラフである。この図１１のグラフは、高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境、常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）の各環境に対応させ、磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを選択することで、感光体ドラム１０上のトナー量をだいたい一定量とすることができること示したグラフである。この図１１のグラフにおいて、横軸は磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇ（単位：Ｖ）、縦軸は感光体ドラム１０上のトナー量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）であり、実線は常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境における◆が現像装置左側（ＤＬＰ左側）の場合のトナー量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）の場合のトナー量、破線は低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境における◆が現像装置左側（ＤＬＰ左側）の場合のトナー量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）の場合のトナー量、一点鎖線は高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境における◆が現像装置左側（ＤＬＰ左側）の場合のトナー量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）の場合のトナー量で、各環境において磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを変化させ、感光体ドラム１０上のトナー量の推移をプロットしたものである。
【００５４】
そして、約０．５５ｍｇ／ｃｍ２の位置に引いた横線は、感光体ドラム１０上の最適なトナー量であり、この図１１のグラフからわかるとおり、高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境（一点鎖線）においては直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを約３３０Ｖに、常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境（実線）においては約４１０Ｖに、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境（破線）においては約４７０Ｖとすることで、感光体ドラム１０上のトナー量を、ほぼ同一とすることができる。なお、この磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値は、トナー１６の帯電量により変動する。
【００５５】
そのため本発明においては、予め、環境の温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、現像ローラ１１上のトナー層１２の厚さ、すなわちトナー量を一定とする電位差ΔＶとの関係を、環境の温度、湿度と電位差ΔＶとの関係として図３のテーブルのようにまとめ、図１の記憶装置２５に記憶させたものである。この図３のテーブルは、横方向に２℃から４℃毎の温度領域を、縦方向に１０％ずつの湿度領域を取り、温度、湿度の交点に対応する電位差ΔＶを配したもので、温度が１５度以下、湿度が３５％以下の低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境では電位差ΔＶを２８０Ｖに、それから温度、湿度が上昇する毎に電位差ΔＶをさげ、温度３７℃、湿度７６％の高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境においては電位差ΔＶを２２０Ｖと低くしている。
【００５６】
そして画像形成時、画像形成装置３０内に設置した温度・湿度センサ２６が検知した温度、湿度の測定データを現像制御装置２４が受け、現像ローラ１１上のトナー量を一定とする、温度、湿度に対応した電位差ΔＶを記憶装置２５から読み出し、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に指示して直流現像バイアス電源（ＤＣ１）１３、直流トナー薄層形成バイアス電源（ＤＣ２）１９を制御し、電位差ΔＶが読み出した値となるようにして、現像ローラ１１上のトナー層厚を一定とするよう制御するわけである。
【００５７】
このようにして電位差ΔＶを制御した結果を示したのが図１２のグラフである。この図１２のグラフは、横軸を直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ、縦軸を現像ローラ１１上のトナー量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）とし、実線は常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境における◆が現像装置左側（ＤＬＰ左側）のトナー量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）のトナー量、破線は低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境における◆が現像装置左側（ＤＬＰ左側）のトナー量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）のトナー量、一点鎖線が高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境における◆が現像装置左側（ＤＬＰ左側）のトナー量、■が現像装置右側（ＤＬＰ右側）のトナー量で、高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境の場合は電位差ΔＶを２２０Ｖ、常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境の場合は２５０Ｖ、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境の場合は２８０Ｖとしたものである。
【００５８】
この図１２のグラフから明らかなように、高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境、常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境のそれぞれで電位差ΔＶを対応した値として現像することで、現像ローラ１１上のトナー量をほぼ０．６０ｇ／ｃｍ２と、一定にすることができる。すなわちこのようにすることで、例え画像形成装置内の温度、湿度でトナー帯電量が変化しても、現像ローラ１１上のトナー層厚を常に一定とすることができ、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止することができるわけである。
【実施例２】
【００５９】
以上が本発明になる、実施例１の現像方法であるが、次に前記した、環境条件等によりトナー帯電量が変化し、現像γ曲線が変化した場合に対処した本発明の実施例２の現像方法について説明する。この場合に用いるテーブルが図４のテーブルである。
【００６０】
この図４のテーブルは、前記したキャリブレーションをキャリブレーションモードとして実施し、そのキャリブレーションにより得られたトナー層厚検知用パターンの濃度が予め定めた目標濃度と異なり、かつ、温度、湿度の変化でトナー帯電量が変化して現像γ曲線が変化したとき、トナー層厚検知用パターンの濃度をそのまま予め定めた目標濃度とするように制御すると、前記したように低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境においてハーフ画像濃度を最適にするとベタ画像濃度が不足し、逆に高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境においてハーフ画像濃度を最適にすると、ベタ画像濃度が過剰となる問題を解決するためのテーブルである。
【００６１】
すなわち、トナー層厚検知用パターンの目標濃度が例えばトナー濃度センサの濃度読み取り値で、マゼンタ（Ｍ）＝５３０、シアン（Ｍ）＝５３０、イエロー（Ｍ）＝５３０、ブラック（Ｍ）＝５３０であるとする。すると、前記したように低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境においてトナー層厚検知用パターンの濃度をこの値にすると、ベタ画像濃度が不足し、逆に高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境においてトナー層厚検知用パターンの濃度をこの値にすると、ベタ画像濃度が過剰となる。そのため、この図４のテーブルでは、前記図１４に示した現像γ曲線に基づき、低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境においては常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境に比較し、印字率が高くなるほど濃度が低くなるからトナー層厚検知用パターンの濃度を目標濃度より高くするよう制御し、高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境においては常温・常湿（Ｎ／Ｎ）環境に比較し、印字率が低い場合に濃度が低く、印字率が高いと濃度が高くなるから、トナー層厚検知用パターンの濃度を目標濃度より低くするよう制御するための値が配されている。
【００６２】
この図４のテーブルは、前記した図３のテーブルと同様、横方向に２℃から４℃毎の温度領域を、縦方向に１０％ずつの湿度領域を取り、温度、湿度の交点に対応する目標濃度の補正値、すなわち、前記した例えばトナー濃度センサの濃度読み取り値で、マゼンタ（Ｍ）＝５３０、シアン（Ｍ）＝５３０、イエロー（Ｍ）＝５３０、ブラック（Ｍ）＝５３０に対する補正値が記憶されている。そのため温度が１５度以下、湿度が３５％以下の低温・低湿（Ｌ／Ｌ）環境では、＋５０が補正値として配され、それから温度、湿度が上昇する毎に補正値が小さくなり、温度３７℃以上、湿度７６％以上の高温・高湿（Ｈ／Ｈ）環境においては、−２４０の補正値が配されている。
【００６３】
そのため本発明の実施例２においては、前記したキャリブレーションモードを有してそのキャリブレーションを実施する際、図１に示した現像制御装置２４は、まず温度・湿度センサ２６の検出した温度・湿度に基づき、記憶装置２５に記憶された図４に示したテーブルから目標濃度の補正値を読み出して目標濃度を補正する。そして次に、その補正した目標濃度とトナー濃度センサ２７が検出したトナー層厚検知用パターンの濃度とを比較し、トナー層厚検知用パターンの濃度が補正した目標濃度となるよう、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に指示し、それによって画像形成が行われるようにするわけである。
【００６４】
このキャリブレーションには種々のキャリブレーション方法があるが、例えば図示していない画像形成装置全体の制御回路からキャリブレーション指示が出されると、感光体ドラム１０上に例えば印字率３７．５％のハーフ濃度パターンからなるトナー層厚検知用パターンを形成し、それを直接、または転写体上に転写されたトナー層厚検知用パターンの濃度をトナー濃度センサ２７（図１参照）で検出し、現像制御装置２４が上記した方法で補正した目標濃度との比較、それによる現像ローラバイアス、磁気ローラバイアスを制御して行うわけである。なお、このキャリブレーションとキャリブレーション時に使用する反射型濃度センサは、前記した特許文献１に詳細の１例がそれぞれ説明されているので説明は省略する。
【００６５】
また、トナー層厚検知用パターンの濃度の補正した目標濃度への補正は、前記した図１１のグラフからあきらかなように、直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを補正しておこなうことで、容易に行うことができる。
【００６６】
図５は、温度、湿度で変化するトナー帯電量を、温度、湿度と電位差ΔＶとの関係としてテーブル化した実施例１の現像方法と、変化したトナー帯電量と形成画像のγ値との関係を、変化したγ値に対応させて変化させる目標濃度の補正量、すなわち目標濃度補正値をテーブル化した実施例２の現像方法のフロー図である。
【００６７】
ステップＳ１０で処理がスタートすると、ステップＳ１１でキャリブレーションのためのバッチが印字される。このパッチの印字は、例えばステップＳ１１に示したように、パターン１は直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ１９を４５０Ｖに、直流現像バイアスＶｓｌｖ１３を２００Ｖに、パターン２は直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ１９を４００Ｖに、直流現像バイアスＶｓｌｖ１３を１５０Ｖに、パターン３は直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ１９を３５０Ｖに、直流現像バイアスＶｓｌｖ１３を１００Ｖにして描画する。
【００６８】
それが描画されると現像制御装置２４は、ステップＳ１２で温度・湿度センサ２６からの信号を確認して環境温度、湿度を検知し、その検知結果を基に、ステップＳ１３で図４に示したテーブルが記憶されている記憶装置２５から、現在の温度・湿度に対応した目標濃度補正値を読み出す。そしてステップＳ１４で読み出した目標濃度補正値で目標濃度を補正し、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に指示する。
【００６９】
そして次のステップＳ１５で、ステップＳ１１で描画したキャリブレーションパッチ描画データの濃度をトナー濃度センサ２７で読み取り、ステップＳ１４で補正した目標濃度を得るための直流トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを決定する。そしてさらに次のステップＳ１６で、温度、湿度の検知結果を基に、図３に示した記憶装置２５に記憶されているテーブルから現在の温度、湿度に最適な電位差ΔＶを読み出し、ステップＳ１６で決定した直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇとこの電位差ΔＶから、直流現像バイアスＶｓｌｖをステップＳ１７決定して、ステップＳ１８で決定した直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇと直流現像バイアスＶｓｌｖで画像形成を行い、終了する。
【００７０】
このようにすることにより、環境条件等によりトナー帯電量が変化して現像γ曲線が変化しても、ベタ画像濃度が過剰となったり不足することがなく、また前記したように、現像ローラ１１上のトナー量も常に適正量となって、画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、どのような環境温度、湿度においても画像濃度過多やカブリ、及び画像濃度の低下や画像濃度ムラの発生、ベタ画像濃度の過剰や不足が生ぜず、長期に渡って高品質な画像形成が行える画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】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、タッチダウン現像装置の構成概略図である。
【図２】本発明になる現像方法を実施する、画像形成装置の一実施例の模式図である。
【図３】環境の温度、湿度とで変化するトナー帯電量と、現像ローラ１１上のトナー層１２の厚さ、すなわちトナー量を一定とする電位差ΔＶとの関係を、環境の温度、湿度に対応させて電位差ΔＶを配したテーブルである。
【図４】環境の温度、湿度とで変化するトナー帯電量により変化するγ値に対応させるため、環境温度、湿度に対応させて目標濃度を補正する補正値を配した本発明の実施例２のテーブル例である。
【図５】本発明になる画像形成装置における現像方法のフロー図である。
【図６】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）との電位差ΔＶにより、現像ローラ上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフである。
【図７】電位差ΔＶを一定として直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇを変化させ、環境温度、湿度によってトナー１６の帯電量が変化したとき、現像ローラ上のトナー帯電量がどのように推移するかを調べたグラフである。
【図８】トナー１６の帯電量により現像ローラ上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフである。
【図９】トナー１６の帯電量により感光体ドラム１０上のトナー量がどのように推移するかを調べたグラフである。
【図１０】トナー１６の帯電量により、感光体ドラム１０上への現像効率がどのように推移するかを調べたグラフである。
【図１１】横軸に磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧（Ｖｍａｇ、単位：Ｖ）を、縦軸に感光体ドラム上のトナー量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）をとり、温度、湿度によってトナーの帯電量が変化したときの感光体ドラム上のトナー量をプロットしたグラフである。
【図１２】横軸を直流トナー薄層形成バイアスＶｍａｇ、縦軸を現像ローラ１１上のトナー量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）とし、各環境に対応した電位差ΔＶにより現像ローラ１１上のトナー量がほぼ一定になることを示したグラフである。
【図１３】横軸に磁気ローラへの直流トナー薄層形成バイアス電圧（Ｖｍａｇ、単位：Ｖ）を、縦軸に現像ローラ上のトナー量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）をとり、温度、湿度によってトナーの帯電量が変化することで変化した現像ローラ上のトナー量をプロットしたグラフである。
【図１４】黒ベタに対する印字率（単位：％）を横軸に、形成された画像の濃度（ＩＤ）を縦軸にとり、温度、湿度によってトナーの帯電量が変化することで変化したγ曲線をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  感光体ドラム
１１  現像ローラ
１２  トナー層
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  非磁性トナー
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  現像制御装置
２５  記憶装置
２６  温度・湿度センサ
２７  トナー濃度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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