(57)【要約】【課題】小径化（例えば６．８μｍ）したトナーを用いてタッチダウン現像を行っても、画像濃度の低下、選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生などを防止し、良好な画像を長期に渡って維持することができる、現像方法と現像装置を提供することが課題である。【解決手段】現像ローラ２０上のトナーを感光体３上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、現像ローラ２０上のトナーが感光体３上の静電潜像にどの程度使われたかを示す現像効率を大きくすると共に、現像ローラ２０と感光体３間に放電を起こさない電圧とし、現像ローラ２０上にトナー薄層を形成するため磁気ローラ２１に印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、感光体３上の静電潜像現像に必要なトナー量に現像効率を乗じたトナー量の薄層が現像ローラ２０上に形成される電圧として、現像ローラ２０上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成するようにした。【選択図】図１３
2008275706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ローラ上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で現像ローラ上にトナー薄層を形成し、該トナー薄層からトナーを、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比を現像効率としたとき、前記現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、前記現像効率を大きくすると共に前記現像ローラと感光体間に放電を起こさない電圧とし、
前記現像ローラ上にトナー薄層を形成するため前記磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量に前記現像効率を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧として、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行う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】
磁気ローラ上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で現像ローラ上にトナー薄層を形成し、該トナー薄層からトナーを、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、前記感光体上の静電潜像における明電位より高く、かつ、前記静電潜像現像に必要なトナー量を飛翔させる電圧とすると共に、
前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比を現像効率としたとき、前記現像ローラ上にトナー薄層を形成するため前記磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、前記現像効率に前記静電潜像現像に必要なトナー量を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧とし、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行う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３】
前記現像バイアス電圧と前記トナー薄層形成バイアス電圧との電圧差を、前記現像ローラ上のトナー量が、前記現像効率に前記静電潜像現像に必要なトナー量を乗じた値となるようにして現像を行うことを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像方法。
【請求項４】
前記現像効率を、前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比に、前記感光体の周速と前記現像ローラの周速との比を乗じた値として算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した画像形成装置における現像方法。
【請求項５】
前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を、０．６（ｍｇ／ｃｍ２）として前記現像バイアス電圧、前記トナー薄層形成バイアス電圧を定めて現像を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した画像形成装置における現像方法。
【請求項６】
電子写真方式で静電潜像が形成される感光体と、
トナー薄層が形成されて前記感光体に対面し、前記静電潜像を現像する現像ローラと、
該現像ローラに現像バイアスを供給する現像バイアス電源と、
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して前記現像ローラと対面し、前記磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成する磁気ローラと、
該磁気ローラにトナー薄層形成バイアス電圧を印加するトナー薄層形成バイアス電源と、
からなる画像形成装置における現像装置において、
前記現像バイアス電源は、前記感光体上の静電潜像における明電位より高く、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を前記現像ローラから感光体に飛翔させる電圧を出力するよう構成され、
前記トナー薄層形成バイアス電源は、前記現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像現像にどの程度使われたかを示す現像効率に、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧を出力するよう構成され、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行う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７】
前記トナーの平均粒径を６．２〜９．８μｍとしたことを特徴とする請求項６に記載した画像形成装置における現像装置。
【請求項８】
前記感光体と現像ローラとの間の間隔を、０．１６〜０．２０ｍｍの間に設定したことを特徴とする請求項６または７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る現像方法および該現像方法を用いた現像装置に係り、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみを現像ローラ上に均一に薄層形成した後、このトナーを現像ローラから感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像する、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像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、乾式トナーを用いる現像方式としては、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】
一成分現像方式は、キャリアを用いないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって感光体上の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
【０００４】
二成分現像方式は安定した帯電量が長期にわたって得られるため、長寿命化に適している。しかし、二成分現像方式は、前記した磁気ブラシによる影響のため、画質の点では不利である。そのため、これら２つの現像方式のそれぞれの利点を活かすべく、長寿命化を考慮して帯電領域は二成分現像方式を採用し、現像領域は高画質化を狙って一成分現像方式を採用したタッチダウン現像方式、あるいはハイブリッド現像方式と呼ばれる現像方式が注目されている。特に、高画質化および長寿命化が重視されるフルカラー画像形成装置においては、この現像方式の特徴が充分に発揮される。
【０００５】
このタッチダウン現像方式は、トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤により磁気ローラ表面に磁気ブラシを形成させ、その磁気ブラシからトナーのみを現像ローラ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。
【０００６】
しかしながら、現像ローラ上のトナー薄層から感光体へのトナーの移動は、単位体積当たりの帯電量が相対的に低い、比較的大きい粒径の飛翔しやすいトナーからおこなわれるため、特に飛翔性が低い帯電量の高い微粉トナーが現像に用いられにくくなり、所謂、選択現像が起こって連続印刷（耐刷）を行ったとき、現像ローラへの微粉トナーの付着といった不具合や、消費されにくく現像性の低い微粉トナーが現像器内に増加し、画質が低下するといった不具合があった。
【０００７】
また、現像ローラ上へ厚いトナー層を形成して画像形成を行う場合、磁気ローラ上に形成された磁気ブラシで現像ローラへトナー層を形成する際、現像ローラを一周させただけでは充分なトナー層が形成されず、トナーの消費領域と非消費領域とで差が発生する。そのため、現像ローラに残ったトナーと新たに供給されたトナーとの間に電位差が生じ、前回の現像画像の一部が次回の画像の現像の際に履歴として残り、いわゆる残像（ゴースト）が発生する、という問題もあった。
【０００８】
現在、カラー画像形成装置においては、画質向上のため、トナーの小粒径化が検討されているが、トナーの小粒径化は上記現像ローラから感光体への現像性を更に低くし、画像濃度の更なる低下、飛翔性が弱い微粉トナーの増加による選択現像の進行、ゴースト画像の悪化といった問題を生じることになる。
【０００９】
また、現像ローラと静電潜像担持体との間に高すぎるバイアス電圧を印加すると、トナーが過剰帯電してゴーストが発生するため、このバイアス電圧を低くすることが対策として考えられるが、単にこのバイアス電圧を低くしただけでは今度は十分な画像濃度が得られず、さらに、カブリが発生し易くなって鮮明な画像を形成することができない。
【００１０】
そのため例えば特許文献１には、カブリの発生を回避しつつ現像の履歴現象（ゴースト）の発生を防ぐため、静電潜像担持体として従来から用いられてきたＯＰＣ（有機感光体）に替え、アモルファスシリコンを用いて厚さを１０〜２５μｍと薄くした感光体で表面の電荷密度を向上させ、現像性を損なうことなくバイアス電圧を低くできるようにして、現像ローラには、０〜２００Ｖのバイアス電圧Ｖｄｃ１を印加する第一直流用電源部と交流用電源部を設け、磁気ローラには、現像ローラとの電位差を１００〜３５０Ｖとする第二直流用電源を設けた画像形成装置が示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１１６６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながらこの特許文献１に示された現像装置では、例えば実施例として示された現像ローラのバイアス電圧Ｖｄｃ１を１００Ｖとした場合、現像効率、すなわち、現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比が、約３０％と低く、このように現像効率が低い状態においても紙面上の画像濃度を確保するため、現像ローラ上のトナー薄層の厚さが厚くなるよう磁気ローラへのバイアス電圧Ｖｄｃ２を制御していた。
【００１３】
しかしながら、上記したように現像ローラ上へ厚いトナー層を形成して画像形成を行うと、磁気ローラ上の磁気ブラシで現像ローラへトナー層を形成する際、現像ローラを一周させただけでは充分な厚さのトナー薄層が形成されず、残像（ゴースト）が発生し易くなってしまう。
【００１４】
また現在、画像形成装置においては画質向上のため、トナー平均粒径を小径化（例えば６．８μｍ）することが要請されているが、小粒径化したトナーは前記したように単位体積当たりの帯電量が相対的に大きく、飛翔性が低くなって選択現像が起こり易くなり、画像濃度の低下、ゴースト画像の悪化といった問題を生じる。
【００１５】
そのため本発明においては、平均粒径を小径化（例えば６．８μｍ）したトナーを用いてタッチダウン現像を行っても、小粒径トナー採用時に懸念される画像濃度の低下、選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生などを防止し、良好な画像を長期に渡って維持することができる、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像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】
【００１６】
上記課題を解決するため本願出願人は、どのような条件の場合にこれら選択現像、ゴースト画像を防げるかを考察するため、感光体上の静電潜像の現像に必要なトナー量や現像ローラ上のトナー薄層量との関係、またこれらの関係と、現像ローラや磁気ローラに与えるバイアス電圧や、現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率、及び、それらの値と現像ローラと感光体との間隔（ギャップ）などの関係を調査した。
【００１７】
その結果、まず、用紙上で十分な画像濃度を確保するためには、感光体に０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナーを現像ローラから飛翔させる必要があることがわかった。また、現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率は、現像ローラに印加する直流現像バイアス電圧を高くし、現像ローラ上のトナー薄層からトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧と、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧との差ΔＶを小さくすると良くなることもわかった。
【００１８】
そして、このように現像バイアス電圧とトナー薄層形成バイアス電圧との差ΔＶを小さくすると、現像ローラ上のトナー薄層のトナー量は少なくなり、選択現像やゴーストの発生も少なくなる。これは、現像効率を上げるために現像ローラ上に形成するトナー薄層のトナー量を少なくし、現像ローラ上の多くのトナーが現像に使用されることにより選択現像が少なくなり、かつ、現像ローラ上の現像に使用されなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成が容易となるため、ゴーストも少なくなるためと考えられる。
【００１９】
そのため、現像ローラ上のトナー薄層からトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を高くすることで現像効率を高め、かつ、感光体上の静電潜像に現像に必要な０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナーを飛翔させるため、この必要トナー量（０．６ｍｇ／ｃｍ２）に上記現像効率を乗じ、そのトナー量が現像ローラ上のトナー薄層に形成されるよう前記ΔＶ、またはトナー薄層形成バイアス電圧を定めると、例え平均粒径を小径化（例えば０．８μｍ）したトナーを用いてタッチダウン現像を行っても、画像濃度の低下、選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生などを防止し、良好な画像を長期に渡って維持することができる、現像方法と現像装置を提供することができる。
【００２０】
なお、現像ローラ上のトナー薄層からトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧は、あまり高くすると感光体と現像ローラとの間に放電（リーク）が起こる。この放電を防ぐには、感光体と現像ローラとの間隔、すなわちギャップを広げればよいが、あまり広げると今度は現像効率が悪化する。そのため現像バイアス電圧は、現像効率を確保し、感光体と現像ローラとの間隔に応じて高くすることが好ましい。そのため感光体と現像ローラとの間の間隔は、０．１６〜０．２０ｍｍとすることが好ましいこともわかった。
【００２１】
従って、前記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
磁気ローラ上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で現像ローラ上にトナー薄層を形成し、該トナー薄層からトナーを、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比を現像効率としたとき、前記現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、前記現像効率を大きくすると共に前記現像ローラと感光体間に放電を起こさない電圧とし、
前記現像ローラ上にトナー薄層を形成するため前記磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量に前記現像効率を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧として、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする。
【００２２】
また同様に、前記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
磁気ローラ上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で現像ローラ上にトナー薄層を形成し、該トナー薄層からトナーを、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、前記感光体上の静電潜像における明電位より高く、かつ、前記静電潜像現像に必要なトナー量を飛翔させる電圧とすると共に、
前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比を現像効率としたとき、前記現像ローラ上にトナー薄層を形成するため前記磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、前記現像効率に前記静電潜像現像に必要なトナー量を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧とし、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする。
【００２３】
また、該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と、
トナー薄層が形成されて前記感光体に対面し、前記静電潜像を現像する現像ローラと、
該現像ローラに現像バイアスを供給する現像バイアス電源と、
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して前記現像ローラと対面し、前記磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成する磁気ローラと、
該磁気ローラにトナー薄層形成バイアス電圧を印加するトナー薄層形成バイアス電源と、
からなる画像形成装置における現像装置において、
前記現像バイアス電源は、前記感光体上の静電潜像における明電位より高く、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を前記現像ローラから感光体に飛翔させる電圧を出力するよう構成され、
前記トナー薄層形成バイアス電源は、前記現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像現像にどの程度使われたかを示す現像効率に、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧を出力するよう構成され、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする。
【００２４】
このように、現像バイアス電圧を感光体上の静電潜像における明電位より高くし、かつ、現像に必要なトナー量が現像ローラから感光体に飛翔する電圧とするか、現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像にどの程度使われたかを示す現像効率を大きくすると共に、前記現像ローラと感光体間に放電を起こさない電圧とし、トナー薄層形成バイアス電圧を、静電潜像現像に必要なトナー量に現像効率を乗じたトナー量となる電圧とすることで、現像ローラ上には必要最小限のトナー量の薄層のみが形成される。従って前記したように、現像ローラ上の多くのトナーが現像に使用されることになり、選択現像が少なく、画像濃度の低下、現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下が押さえられると共に、現像ローラ上の現像に用いられなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成が容易になって、ゴーストの発生も防止でき、良好な画像を長期に渡って維持することができる、画像形成装置における現像方法と該現像方法を用いた現像装置とすることができる。
【００２５】
そして、前記現像バイアス電圧と前記トナー薄層形成バイアス電圧との電圧差を、前記現像ローラ上のトナー量が、前記現像効率に前記静電潜像現像に必要なトナー量を乗じた値となるように定めることが本発明の好適な実施形態である。
【００２６】
また、前記現像効率を、前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比に、前記感光体の周速と前記現像ローラの周速との比を乗じた値として算出することで、通常、磁気ローラは現像ローラより周速を大きくして薄層形成が効率良く行えるようにしているが、このようにすることで正確な現像効率を算出することができる。
【００２７】
さらに、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を、０．６（ｍｇ／ｃｍ２）として前記現像バイアス電圧、前記トナー薄層形成バイアス電圧を定めて現像を行い、前記トナーの平均粒径を６.２〜９．８μｍとし、また、前記感光体と現像ローラとの間の間隔を、０．１６〜０．２０ｍｍの間に設定することで、現像効率を高め、かつ、感光体と現像ローラの間に放電を起こさずに、良好な画像を長期に渡って形成できる、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上記載のごとく本発明によれば、現像ローラから感光体への現像効率を高めることで、特に小径トナー採用時に懸念される画像濃度の低下、および選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生を防止することができる、画像形成装置における現像方法と該現像方補を用いた現像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】
【００２９】
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形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３０】
最初に本発明の概略を簡単に説明すると、本発明は前記したように、画像形成装置に求められている画質向上のため、平均粒径が小径化（例えば６．８μｍ）したトナーを用いても、現像性や画像濃度の低下、飛翔性が弱い微粉トナーの増加による選択現像の進行、ゴースト画像の悪化といった問題を生じない、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像装置を提供することが課題である。
【００３１】
そのため本願出願人は、どのような条件の場合にこれら選択現像、ゴースト画像の発生を防げるかを考察するため、前記したように、感光体上の静電潜像の現像に必要なトナー量や現像ローラ上のトナー薄層量との関係、またこれらの関係と、現像ローラや磁気ローラに与えるバイアス電圧や、現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率、及び、それらの値と現像ローラと感光体との間隔（ギャップ）などの関係を調査した。
【００３２】
その結果、まず、用紙上で十分な画像濃度を確保するためには感光体上で０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナー量が必要であり、また、選択現像やゴーストを防ぐためには、現像ローラ上のトナー薄層のトナー量を少なくし、かつ、感光体上の静電潜像の現像に現像ローラ上のトナーがどの程度使われたか、を示す現像効率を良くすることが効果的であることがわかった。
【００３３】
すなわち、現像ローラ上に形成するトナー薄層のトナー量を少なくして現像効率を上げることで、現像ローラ上に形成されるトナー薄層中の多くのトナーが現像に使用されることになって選択現像が少なくなり、かつ、現像ローラ上の現像に使用されなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成も容易となるため、ゴーストも少なくなるためと考えられる。
【００３４】
そのため、現像効率を良くするためには何が必要かを調べ、得られた現像効率に、上記用紙上で十分な画像濃度を確保するために必要な０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナー量を乗じ、そのトナー量の薄層が現像ローラ上に形成されるようにすれば、選択現像やゴーストを防いで長期に渡り良好な画像を維持することができる、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像装置を提供することができる。
【００３５】
なお、このとき、現像バイアス電圧を高くし過ぎたり、感光体と現像ローラとの間隔、すなわちギャップを狭くすると現像ローラと感光体との間に放電が起こり、新たな問題が生じるが、これを防ぐためには、現像バイアス電圧を一定電圧以上高くしないようにしたり、ギャップを広げるなどの方法が考えられる。しかしながら、これらの方法はいずれも現像効率を良くする方向の方法ではないので、現像バイアス電圧は、現像効率を確保しつつ感光体と現像ローラとの間隔に応じて高くする用にすることが好ましい。そういったことを加味すると、感光体と現像ローラとの間の間隔は、０．１６〜０．２０ｍｍとすることが好ましいこともわかった。
【００３６】
以上が本発明の概略であるが、本発明を詳細に説明する前に、図１４を用い、本発明に係る現像方法を実施する、画像形成装置における現像装置の一例の構成概略を説明する。画像形成装置を構成する感光体３の表面は、帯電手段（図示しない）により帯電された後、露光手段４の露光により静電潜像が形成され、本発明になる現像装置２からトナーが供給されてトナー像として現像される。そして形成されたトナー像は、感光体３から、例えば無端ベルト（図示しない）上を移動する被転写体（図示しない）へ転写手段（図示しない）により転写され、定着された後排出されて、感光体３の表面に残ったトナーはクリーニング手段（図示しない）でクリーニングされる。
【００３７】
このうち感光体３としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体や、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体等で構成される。帯電手段としては、スコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が用いられ、また、露光手段４は、露光光としてＬＥＤまたは半導体レーザー等を用いる。なお感光体３は、表面電位（暗電位）＋４２０Ｖで、露光後のベタ部明電位は＋１００〜＋８０Ｖとなっている。
【００３８】
本発明になる現像装置２は、図示のように、２成分現像剤を収容するハウジング２６内に、２成分現像剤を磁気的に吸着して磁気ブラシを表面に形成する磁気ローラ２１と、この磁気ローラ２１上に吸着された現像剤量を規制する穂切りブレード２４、トナー薄層を表面に形成して回転する円筒状の現像ローラ２０とからなり、この現像ローラ２０が帯電電位の差からなる静電潜像を保持する感光体３と対向するように配置されると共に、磁気ローラ２１が感光体３とは異なった部位で近接するように配置されている。また、ハウジング２６内の磁気ローラ２１と隣接する位置には第１の現像剤攪拌室２７が、さらにこの第１の現像剤攪拌室２７と隔壁２９によって仕切られた隣には、第２の現像剤攪拌室２８が設けられている。
【００３９】
そしてこの第１の現像剤攪拌室２７と第２の現像剤攪拌室２８とは、磁気ローラ２１の軸線方向における両端部で連通しており、現像剤の攪拌と軸方向への現像剤の搬送を行なうパドルミキサー２２と、攪拌ミキサー２３とがそれぞれに設けられている。これら２つのミキサー２２、２３は互いに逆方向に現像剤を搬送するように回転方向が設定されており、現像剤が第１の現像剤攪拌室２７と第２の現像剤攪拌室２８とを循環するようになっている。
【００４０】
磁気ローラ２１は、位置が不動となるように支持された磁石の外周に回転可能な円筒状のスリーブを配置して構成され、このスリーブ表面にトナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を磁気的に吸着し、２成分現像剤の磁気ブラシを形成するとともにスリーブが回転して、現像剤を搬送するようになっている。
【００４１】
また、磁気ローラ２１には現像ローラ２０上にトナー薄層を形成するため、マグローラ用直流バイアス電源ＤＣ３１ａから、例えば＋３００〜＋５３０Ｖのトナー薄層形成用直流バイアス電圧を印加することができるようになっている。一方現像ローラ２０は、表面がアルマイト処理されたアルミニウムの円筒体やフェノール樹脂からなる円筒体、またはアルミニウムの円筒体の表面に樹脂層を形成したもの等が用いられ、現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させるため、直流バイアス電源ＤＣ３０ａから、例えば＋５０〜＋２００Ｖの直流と、交流バイアス電源ＡＣ３０ｂからＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚの交流を重畳した現像バイアス電圧を印加することができるようになっている。
【００４２】
前記現像剤は、第１の現像剤攪拌室２７と第２の現像剤攪拌室２８とにおいて搬送されるとともに攪拌され、現像剤中のトナーの分布が均一に維持されるとともにトナーとキャリアとの間の摩擦帯電によってトナーに所定の電荷が付与される。そして攪拌、帯電された現像剤は、パドルミキサー２２によって磁気ローラ２１に供給され、磁気ローラ２１は、現像剤を磁気的に吸着してトナーとキャリアとからなる現像剤の磁気ブラシを形成し、回転により現像ローラ２０との対向位置まで搬送する。
【００４３】
そして、現像ローラ２０へは直流バイアス電源ＤＣ３０ａから例えば＋１８０Ｖの直流現像バイアス電圧が、磁気ローラ２１には磁気ローラ用直流バイアス電源ＤＣ３１ａから例えば＋３５０Ｖのトナー薄層形成バイアス電圧が印加されているから、これらの印加電圧によって現像ローラ２０と磁気ローラ２１との間に電界が形成され、正電荷を有するトナーは現像ローラ２０へ転移して現像ローラ２０の表面にトナー層が形成される。一方キャリアは磁気ローラ２１に磁気的に吸着されたまま転移せずに残る。
【００４４】
現像ローラ２０上に形成されたトナー層は、現像ローラ２０の回転によって現像領域へ搬送され、現像ローラ２０に印加されている例えば＋１８０Ｖの直流電圧と、現像時に印加される例えばＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、デューティ比２７％の矩形波による交流とを重畳した現像バイアス電圧により、感光体３と現像ローラ２０との間の静電界内を飛翔し、感光体３の表面に付着して現像が行なわれる。
【００４５】
以上が本発明に係る現像方法を実施する、画像形成装置の現像装置の一例概略構成図であるが、次に、本発明に係る現像方法に用いる現像剤について説明する。本発明の２成分現像剤は、磁性キャリアおよび非磁性トナーからなり、この非磁性トナーは、少なくとも樹脂、着色剤、ワックスを含有するトナーである。
【００４６】
まず非磁性トナーは、結着樹脂を、次の方法で製造した。すなわち、ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン４．０ｍｏｌ、ポリオキシエチレン（２．２）−２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）プロパン１．０ｍｏｌ、テレフタル酸４．５ｍｏｌ、無水トリメリット酸０．５ｍｏｌと酸化ジブチル錫４ｇを、窒素雰囲気下、２３０℃で８時間かけて反応させて軟化点１２０℃のポリエステル樹脂を得た。
【００４７】
そして、上記で製造したポリエステル樹脂を１００部、カルナバワックス（加藤洋行社製、品番：Ｃ１）を５．５部、着色剤としてカーボンブラック（三菱化学製、品番：ＭＡ１００）を４部、４級アンモニウム塩（藤倉化成製、品番：ＦＣＡ２０１ＰＳ）を３部の混合物を、ヘンシェルミキサー（三井鉱山製ＦＭ−２０Ｂ）で混合後、二軸押出機（池貝製ＰＣＭ−３０）にて１００〜１２０℃の温度範囲で溶融混練した。
【００４８】
それを冷却後、ジェットミル（日本ニューマチック工業製超音波ジェットミルＩ型）で微粉砕し、得られた微粉砕品を分級して体積平均粒径６．８μｍの黒色トナー粒子を得た。そして、得られたトナー粒子１００部に対し、疎水性シリカ微粒子（日本アエロジル製、品番：ＲＡ−２００Ｈ）を１．０部、酸化チタン微粒子（チタン工業製、品番：ＳＴ−１００）を０．５部加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山製ＦＭ−２０Ｂ）にて４分混合し、トナーを得た。
【００４９】
次に磁性キャリアであるが、これは、例えば鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属及びそれらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物およびこれらの混合物等の磁性体材料を焼結、アトマイズ等を行うことによって製造した磁性体粒子を使用することができる。
【００５０】
また、上記磁性体粒子の表面をスチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコン樹脂、アクリル変性シリコン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂で被覆してもよい。また、上記キャリアとして磁性体分散型樹脂を使用することもできる。この場合、用いる磁性体としては上記磁性体材料が使用でき、結着樹脂としては、例えばビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００５１】
具体的には、体積固有抵抗が１０７Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径が３５μｍのパウダーテック社製フェライト（Ｃｕ−Ｚｎ系）キャリアを用い、前記製造方法にて得られたトナーを１２質量％調合し、ボールミルで３０分間混合して２成分現像剤を得た。
【００５２】
２成分現像剤中の非磁性トナーの割合は、１〜２０質量％、好ましくは３〜１５質量％であるのがよい。トナーの割合が１質量％未満の場合、画像濃度が薄くなりすぎるおそれがある。一方、トナーの割合が２０質量％を超える場合、現像装置内でトナー飛散が発生し、機内汚れや記録紙などの背景部分にトナーが付着する不具合が生じるおそれがある。
【００５３】
本発明の２成分現像剤における非磁性トナーは、体積平均粒径が５〜１０μｍ程度であるのがよく、また、磁性キャリアは、電子顕微鏡法による粒径で表して２０〜１５０μｍ、好ましくは３０〜９０μｍであるのがよい。キャリアの見かけ密度は、磁性材料を主体とする場合は磁性体の組成や表面構造等によっても相違するが、一般に２〜３ｇ／ｃｍ３の範囲であるのがよい。
【００５４】
以上が本発明に係る現像方法に用いる現像剤であるが、前記したように現在、画像形成装置においては画質向上のため、トナー平均粒径を小径化（例えば６．８μｍ）することが検討されている。しかしながら、トナーの小粒径化は現像ローラ２０から感光体３への現像性を低くし、画像濃度の更なる低下、飛翔性が弱い微粉トナーの増加による選択現像の進行、ゴースト画像の悪化といった問題を生じる。
【００５５】
そのため前記したように本願出願人は、どのような条件の場合にこれら選択現像、ゴースト画像の発生が生じ、かつ、それをどうしたら防げるかを考察するため、現像ローラ２０上のトナー薄層量、感光体３上の静電潜像の現像に必要なトナー量などと、現像ローラ２０や磁気ローラ２１に与えるバイアスとの関係、及び、現像ローラ２０上のトナーが感光体３上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率を調査した。そして結果を図１３に示した表に纏めると共に、図１乃至図１２のグラフに表した。
【００５６】
この図１３の表において、左端の番号は調査ナンバー、「ΔＶ（ｍａｇ−ｓｌｖ）」はマグローラ用直流バイアス電源ＤＣ３１ａから磁気ローラ２１へ供給されるトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと、現像ローラ用直流バイアス電源ＤＣ３０ａから現像ローラ２０へ供給される現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差、「Ｓｌｖ上トナー量」は現像ローラ２０上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）、「Ｄｒｕｍ上トナー量」は感光体３上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）、「Ｄｒｕｍ／（Ｓｌｖ×Ｓ／Ｄ比）」は、「Ｄｒｕｍ上トナー量」と「Ｓｌｖ上トナー量」の比に、現像ローラ２０の周速（Ｓ）と感光体３の周速（Ｄ）との比を乗じ、現像ローラ２０上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体３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を、％で表したものである。ここでＳ／Ｄは、前記したように１．６となる。
【００５７】
「ゴーストΔＥ」はハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度、「ベタＩＤ」はベタ部の画像濃度（ＩＤ）、「ハーフ２５％ＩＤ」は２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）である。なお、図１３（Ａ）の表は、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶ別に、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの高い順にデータを並べた表であり、図１３（Ｂ）の表は、（Ａ）の表をトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｓｌｖ別に「ΔＶ（ｍａｇ−ｓｌｖ）」の小さい順に並べ替えた表である。
【００５８】
そしてこの図１３の表に示した値を元に、調査目的に添うよう値をプロットしたのが図１から図１２に示したグラフであるが、このうち図１、図３、図５、図７、図９、図１１の奇数番のグラフは、横軸を現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとし、縦軸はそれぞれのグラフに対応した値としたもので、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶを、２４０Ｖ、３２０Ｖ、４００Ｖとしたとき、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを変化させると縦軸の値がどのように変化するかを示したグラフである。
【００５９】
一方図２、図４、図６、図８、図１０、図１２の偶数番のグラフは、横軸をトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとし、縦軸はそれぞれのグラフに対応した値としたもので、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖ、１００Ｖ、２０Ｖとしたとき、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを変化させると、縦軸の値がどのように変化するかを示したグラフであり、それぞれ図１と図２、図３と図４、図５と図６、図７と図８、図９と図１０、図１１と図１２とは、それぞれ同一の調査項目を別の視点からグラフ化したものである。
【００６０】
なお、この調査に用いた画像形成装置は、京セラミタ製のタッチダウン現像方式を用いた改造実験機であり、用いた感光体３は外形φ３０ｍｍで周速が１６８．２ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ２０は外形φ１６ｍｍで周速が２６９．１ｍｍ／ｓｅｃ、磁気ローラ２１は外形φ１６ｍｍで周速が４１９．８ｍｍ／ｓｅｃである。また、磁気ローラ２１と穂切りブレード２４とのブレードギャップを０．３５ｍｍ、磁気ローラ２１と現像ローラ２０とのＭ／Ｓギャップを０．３５ｍｍ、現像ローラ２０と感光体３とのＤ／Ｓギャップを０．１６ｍｍとし、現像ローラ２０の周速と感光体３の周速との比（Ｓ／Ｄ）を約１．６として、現像剤は黒（ＢＫ）の平均粒径６．８μｍのトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた。
【００６１】
これら図１から図１２のグラフを説明する前に、感光体３上に形成された静電潜像の現像に最適なトナー量についての実験結果を説明すると、感光体３上の単位面積当たりのベタトナー量をいろいろ変化させて用紙に転写し、それを色差計で測定して、最も鮮やかに色が再現されるトナー量を求めた。このとき、トナー量が少ないと再現される色は淡く、トナー量が増えると鮮やかさが増してゆくが、ある量を超えると今度はどす黒くなってゆく。その結果、前記した平均粒径６．８μｍのトナーにおいては、感光体３上で約０．６（ｍｇ／ｃｍ２）のトナー量が最適であることを見いだした。
【００６２】
まず、図１、図２の、「現像ローラトナー薄層量」として示したグラフは、図１が横軸を前記したように現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとし、図２が同じく横軸をトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとして、縦軸に図１３の表において「Ｓｌｖ上トナー量」として示した、現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を示したグラフである。
【００６３】
そして図１のグラフは、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶを、４００Ｖ（◆）、３２０Ｖ（▲）、２４０Ｖ（■）とした場合であり、図２のグラフは、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを、１８０Ｖ（◆）、１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）とした場合である。
【００６４】
この図１、図２のグラフから、現像ローラ２０（ｓｌｖ）上に形成されるトナー薄層のトナー量は、少なくとも現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの２０Ｖから１８０Ｖの範囲で、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの値には無関係にトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値が大きくなるほど、また、これらの電圧差ΔＶの値が大きくなるほど多くなることがわかる。
【００６５】
次の図３、図４の「ドラム上ベタトナー量」として示したグラフは、縦軸に図１３の表において「Ｄｒｕｍ上トナー量」として示した、感光体３上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を示したグラフである。これらのグラフからは、感光体３上のベタトナー量が現像バイアス電圧Ｖｓｌｖ、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇ、また、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶのそれぞれが、大きくなるほど感光体３上のベタトナー量が増えることを示している。
【００６６】
また、この図３、図４のグラフにおける０．６（ｍｇ／ｃｍ２）の位置の横線は、前記した感光体３上静電潜像を現像するのな必要なトナー量であり、図３の場合、ΔＶが４００Ｖ（◆）、３２０Ｖ（▲）、２４０Ｖ（■）の場合のＶｓｌｖは、それぞれ約１７Ｖ、約８５Ｖ、約１３５Ｖとなっている。また図４のグラフでは、Ｖｓｌｖが１８０Ｖ（◆）、１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）の場合のＶｍａｇは、それぞれ約３５０Ｖ、約４００Ｖ、約４２０Ｖとなっている。
【００６７】
そして図５、図６の「現像効率（Ｄｒｕｍトナー量／Ｓｌｖトナー量×Ｓ／Ｄ比）」として示したグラフは、縦軸に図１３の表において「Ｄｒｕｍ／（Ｓｌｖ×Ｓ／Ｄ比）」として示した、感光体３（Ｄｒｕｍ）上のトナー量と現像ローラ２０（Ｓｌｖ）上のトナー量の比に、現像ローラ２０の周速（Ｓ）と感光体３の周速（Ｄ）との比（１．６）を乗じ、現像ローラ２０上のトナーがどのくらい感光体３に行ったかという現像効率（％）を示したグラフである。
【００６８】
この現像効率は、図５に示した、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶを４００Ｖ（◆）、３２０Ｖ（▲）、２４０Ｖ（■）としたグラフにおいては、いずれのΔＶの場合も電圧Ｖｓｌｖに比例して上昇しているが、ΔＶが一番低い２４０Ｖの場合の上昇率が最も大きく、かつ、最大現像効率も現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが約１８０Ｖの近辺において一番大きくなっている。
【００６９】
一方、図６の現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖ（◆）、１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）としたグラフにおいては、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖ（◆）におけるトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇ３５０Ｖの場合に効率が最大となり、逆にトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値が大きくなるに従って効率が悪くなっている。また、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１００Ｖ（▲）では、１８０Ｖ（◆）の場合に比較して効率が悪いがほぼ同一の値を維持し、２０Ｖ（■）の場合は非常に効率が悪いが、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値が大きくなるに従って効率が上昇している。
【００７０】
従ってこれら図５、図６のグラフからは、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを高く、ＶｓｌｖとＶｍａｇの電圧差ΔＶを小さく、そしてトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを低くしたとき、大きな現像効率が得られることがわかる。
【００７１】
図７、図８の「ゴースト画像ΔＥ（ベタ履歴、ハーフ背景）」として示したグラフは、図１３の表において「ゴーストΔＥ」として示した、ハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度ΔＥを縦軸としたグラフである。
【００７２】
このゴースト画像濃度ΔＥは、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差、とした図７のグラフでは、ΔＶを２４０Ｖ（■）とした場合にいずれの現像バイアス電圧Ｖｓｌｖにおいても非常に小さく、３２０Ｖ（▲）と４００Ｖ（◆）の場合は現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが大きくなるとそれに伴って大きくなっている。
【００７３】
一方、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖ（◆）、１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）とした図８においては、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖでは、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが４２０Ｖ以後は値が大きくなるに従って傾斜が急激に大きくなり、値も大きくなっているが、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが４２０Ｖくらいまでは、Ｖｓｌｖが２０Ｖ、１００Ｖの場合より小さい値となっている。
【００７４】
すなわちゴーストを防ぐには、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを高く、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを４００Ｖ以下に押さえ、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶを小さくすればよいことを示している。
【００７５】
図９、図１０の「ベタ部ＩＤ」として示したグラフは、図１３の表において「ベタＩＤ」として示したベタ部の画像濃度（ＩＤ）を縦軸としたグラフであり、ＩＤ１．４の横線は、最適なベタ部ＩＤを示している。これらのグラフでは、いずれも現像バイアス電圧Ｖｓｌｖやトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが、大きくなるとベタＩＤが大きくなり、図９では現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの電圧差ΔＶが、一番小さな２４０Ｖ（■）の場合が一番上昇率が大きく、最適なベタＩＤは、ΔＶを２４０Ｖ（■）とした場合はＶｓｌｖが１３５Ｖ程度、３２０Ｖ（▲）の場合は９５Ｖ程度、４００Ｖ（◆）の場合は２０Ｖ程度となっている。
【００７６】
図１０では、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが大きくなるとグラフが図上右の、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが大きくなる方によると共に、画像濃度（ＩＤ）が大きくなっていて、最適なベタＩＤは、Ｖｓｌｖを１８０Ｖ（◆）とした場合はＶｍａｇが３７０Ｖ程度、１００Ｖ（▲）の場合は４００Ｖ程度、２０Ｖ（■）の場合は４２００Ｖ程度となっている。
【００７７】
図１１、図１２の「２５％ハーフＩＤ」として示したグラフは、図１３の表において「ハーフ２５％ＩＤ」として示した、２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）を縦軸としたグラフであり、ＩＤ０．５の横線は、最適な２５％ハーフ部ＩＤを示している。これらのグラフでも、図９、図１０の「ベタ部ＩＤ」の場合と同様、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖやトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが、大きくなるとベタＩＤが大きくなり、図１１では、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの電圧差ΔＶのいずれの場合も上昇率はほぼ同じであるが、ΔＶが大きいほどＩＤが大きくなっている。
【００７８】
一方、図１２のグラフでは、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖによって対応するトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの範囲が異なり、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの値が大きくなるに従い、グラフの範囲が大きなトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの方により、かつ、画像濃度（ＩＤ）が大きくなっている。
【００７９】
この図１１、図１２のグラフにおける最適な２５％ハーフ部ＩＤは、まず図１１ではΔＶを２４０Ｖ（■）とした場合はＶｓｌｖが１２０Ｖ程度、３２０Ｖ（▲）の場合は５５Ｖ程度、４００Ｖ（◆）の場合は１０Ｖ程度となっている。また、図１２の場合は、Ｖｓｌｖを１８０Ｖ（◆）とした場合も１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）とした場合もＶｍａｇｆほぼ同じ値であり、３６５〜３７５Ｖ程度となっている。
【００８０】
以上の結果から、まず図１３の表に「Ｄｒｕｍ／（Ｓｌｖ×Ｓ／Ｄ比）」として示した現像効率（％）は、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖで、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの電圧差ΔＶが２４０Ｖと小さいときに４１％と最大であり、その時のトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇは４２０Ｖである。
【００８１】
またこの図１３の表にはないが、現像効率を示した図６のグラフでは、現像バイアス電圧電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖで、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが約３５０Ｖの場合はさらに効率が良く、約４７％ほどになっている。
【００８２】
また、前記図１３の表において、「Ｄｒｕｍ上トナー量」として示した感光体３上のトナー量を示す図３、図４のグラフで、感光体３に供給する最適トナー量である０．６（ｍｇ／ｃｍ２）の位置に引いた横線と交わる、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖ、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値を見ると、図３においてはΔＶが４００Ｖ（◆）の場合にＶｓｌｖが約１２〜１５Ｖ、３２０Ｖ（▲）の場合に約８５Ｖ、２４０Ｖ（■）の場合に１３８〜１４０Ｖであり、図４においてはＶｓｌｖが１８０Ｖ（◆）の場合にＶｍａｇが約３５０Ｖ、１００Ｖ（▲）の場合に約４００Ｖ、２０Ｖ（■）の場合に約４２０Ｖとなっていて、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖ１８０Ｖ（◆）がこの０．６（ｍｇ／ｃｍ２）の線と交わるＶｍａｇ約３５０Ｖは、図６における現像効率最大の値とも一致している。
【００８３】
そして、この最大現像効率を示した、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖ１８０Ｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇ３５０Ｖを元に、前記図１３の表において「Ｓｌｖ上トナー量」として示した現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を図２で見ると、Ｖｓｌｖ１８０Ｖの線をＶｍａｇ３５０Ｖと交わるところまで延長させることで、約０．７〜０．８（ｍｇ／ｃｍ２）という値が得られる。
【００８４】
一方、Ｖｓｌｖ１８０ＶとＶｍａｇ３５０Ｖに対応する、図１３の表において「ゴーストΔＥ」として示したハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度ΔＥ、「ベタＩＤ」として示したベタ部の画像濃度（ＩＤ）、「ハーフ２５％ＩＤ」として示した２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）は、それぞれ図７と図８、図９と図１０、図１１と図１２のグラフから、「ゴーストΔＥ」はほぼ０に近く、「ベタＩＤ」は１．４０から１．４５程度、「ハーフ２５％ＩＤ」は０．４０から０．４５程度と、非常に良好な値を示している。
【００８５】
つまり、直流バイアス電源ＤＣ３０ａから現像ローラ２０へ供給される電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖとし、マグローラ用直流バイアス電源ＤＣ３１ａから磁気ローラ２１へ供給される電圧Ｖｍａｇを３５０Ｖとした場合、現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量が少ないにもかかわらず現像効率が最大、つまり現像ローラ２０上のトナーの感光体３上への移動率が高くなる。そのため、現像時に現像に使用されずに現像ローラ２０上に残るトナーが少なく、掻き取りが容易に行うことができるためにゴーストの発生がなく、かつ、ベタＩＤ、ハーフ２５％ＩＤ共に良好となることを示していると考えられる。
【００８６】
以上が、現像効率最大の場合の現像バイアス電圧Ｖｓｌｖと、トナー薄層形成バイアス電圧電圧Ｖｍａｇの値であるが、これらのグラフからは、さらに次のようなことが読みとれる。
【００８７】
まず、図１３に「Ｄｒｕｍ／（Ｓｌｖ×Ｓ／Ｄ比）」として示した、現像ローラ２０上のトナー薄層から感光体３上の静電潜像へどのくらいトナーが移動したかを示す現像効率は、図５、図６のグラフから、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを高く、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの電圧差ΔＶを、小さくするほど良くなり、ΔＶが小さくなることで、図１、図２からわかるようにトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇも小さくなるから現像ローラ２０上のトナー薄層量は少なくなる。
【００８８】
そして、現像ローラ２０上のトナー薄層量が少なくなり、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが大きくなることで現像効率が高まると、図７に示したゴースト画像は良くなるが図８からわかるように、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖの場合、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが４２０Ｖ程度を越えると急激にゴースト画像ΔＥが大きくなっているから、まず、Ｖｍａｇは４２０Ｖ以下とすることが好ましく、必然的に、Ｖｓｌｖも２００Ｖ程度（ΔＶが２２０Ｖとなる）以下とすることが好ましくなる。
【００８９】
但し、現像ローラ２０上のトナー薄層の量があまり少ないと、感光体３上の静電潜像を現像するのに最適な０．６（ｍｇ／ｃｍ２）のトナー量を確保できなくなるが、そのため、現像効率を大きくする現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを予め定め、その時の現像効率に静電潜像を現像するのに最適な０．６（ｍｇ／ｃｍ２）を乗じ、得られた現像ローラ２０上に形成するトナー薄層のトナ量を実現するトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを決定すれば、選択現像が少なく、画像濃度の低下、現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下が押さえられると共に、現像ローラ上の現像に用いられなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成が容易になってゴーストの発生も防止でき、良好な画像を長期に渡って維持することができる、画像形成装置における現像方法と該現像方法を用いた現像装置とすることができる。
【００９０】
なお、以上説明してきた結果は、前記したように、京セラミタ製のタッチダウン現像方式を用いた改造実験機で、磁気ローラ２１と穂切りブレード２４とのブレードギャップを０．４５ｍｍ、磁気ローラ２１と現像ローラ２０とのＭ／Ｓギャップを０．４０ｍｍ、現像ローラ２０と感光体３とのＤ／Ｓギャップを０．１６ｍｍとし、現像ローラ２０の周速と感光体３の周速との比（Ｓ／Ｄ）を約１．６とした時の値であるが、感光体３と現像ローラ２０との間隔（ギャップ）を狭くすると、現像ローラ２０と感光体３との間に放電が起こり、新たな問題が生じる。
【００９１】
そのため、この感光体３と現像ローラ２０との間隔（ギャップ）を変化させて実験した結果、この間隔を０．１４ｍｍにすると、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖと高くしたときに放電が起こり、また、放電を防ぐために間隔を０．２２ｍｍと広げたところ、図１３に示し現像効率が低下した。そのため、感光体３と現像ローラ２０との間の間隔は、０．１６〜０．２０ｍｍとすることが好ましいこともわかった。また、前記したように感光体３は表面電位（暗電位）＋４２０Ｖに帯電され、露光後のベタ部明電位は＋１００〜＋８０Ｖとなっているから、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖは、この明電位より高くすることが好ましい。
【００９２】
以上種々述べてきたように本発明によれば、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを感光体３上の静電潜像における明電位＋１００〜＋８０Ｖより高く設定し、かつ、現像に必要なトナー量０．６（ｍｇ／ｃｍ２）が現像ローラ２０から感光体３に飛翔する電圧に設定して、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを、静電潜像現像に必要なトナー量０．６（ｍｇ／ｃｍ２）に現像効率を乗じたトナー量となる電圧とすることで、現像ローラ２０上には必要最小限のトナー量の薄層のみが形成される。従って、この状態で現像効率を良くすれば現像ローラ２０上の多くのトナーが現像に使用されることになり、選択現像が少なく、画像濃度の低下、現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下が押さえられると共に、現像ローラ２０上の現像に用いられなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成が容易になって、ゴーストの発生が防止できて良好な画像を長期に渡って維持することができる、画像形成装置における現像方法と該現像方法を用いた現像装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明によれば、平均粒径を小径化しても、画像濃度の低下、選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生などを防ぎ、良好な画像を長期に渡って維持することができ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】
【００９４】
【図１】横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸を現像ローラ２０上のトナー量として、現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を示したグラフである。
【図２】横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸を現像ローラ２０上のトナー量として、現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を示したグラフである。
【図３】横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸を感光体３上のベタトナー量として、感光体３上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）をプロットしたグラフである。
【図４】横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸を感光体３上のベタトナー量として、感光体３上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）をプロットしたグラフである。
【図５】横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸を現像ローラ２０上のトナーがどのくらい感光体３に行ったかという現像効率（％）として、現像効率をプロットしたグラフである。
【図６】横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸を現像ローラ２０上のトナーがどのくらい感光体３に行ったかという現像効率（％）、現像効率をプロットしたグラフである。
【図７】横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸をハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度ΔＥとしてゴースト画像濃度をプロットしたグラフである。
【図８】横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸をハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度ΔＥとしてゴースト画像濃度をプロットしたグラフである。
【図９】横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸をベタ部の画像濃度（ＩＤ）としてベタ部の画像濃度（ＩＤ）をプロットしたグラフである。
【図１０】横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸をベタ部の画像濃度（ＩＤ）としてベタ部の画像濃度（ＩＤ）をプロットしたグラフである。
【図１１】横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸を２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）として２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）をプロットしたグラフである。
【図１２】横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸を２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）として２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）をプロットしたグラフである。
【図１３】どのような現像条件の場合、選択現像、ゴースト画像の発生を防げるかを考察するため、現像ローラ２０上のトナー薄層量、感光体３上の静電潜像の現像に必要なトナー量、現像ローラ２０上のトナーが感光体３上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率を調査した結果を示す表である。
【図１４】本発明に係る現像方法を実施する、画像形成装置の現像装置の一例概略構成図である。
【符号の説明】
【００９５】
２  現像装置
３  感光体（静電潜像担持体）
２０  現像ローラ
２１  磁気ローラ
２２  パドルミキサー
２３  攪拌ミキサー
２４  規制ブレード
２６  ハウジング
２７  第１の現像剤攪拌室
２８  第２の現像剤攪拌室
２９  隔壁
３０ａ  直流（ＤＣ）バイアス電源
３０ｂ  交流（ＡＣ）バイアス電源
３１ａ  直流（ＤＣ）バイアス電源
【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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