(57)【要約】【課題】ハイブリッド現像方式を採用した画像形成装置において、未現像トナーの回収率を高め、ゴースト現象を抑制する。【解決手段】現像ユニット４は、キャリアとトナーを含む現像剤を磁力で保持する磁気ブラシローラ２３（現像剤担持体）と、磁気ブラシローラ２３からトナーを供給される現像ローラ２４（トナー担持体）と、現像ローラ２４の表面が感光体ドラム２（静電潜像担持体）に対面する位置から磁気ブラシローラ２３に対面する位置まで移動する経路中に、現像ローラ２４に対面する形で配置された電極２７を備える。電極２７には、現像ローラ２４と磁気ブラシローラ２３との電位差、印字率、及び中間転写ベルト８に形成された画像の濃度から選択される一以上の指標に応じて制御される電圧が印加される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーを含む現像剤を磁力で保持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体からトナーを供給されて表面にトナー層を形成するトナー担持体と、前記トナー担持体及び現像剤担持体に印加された現像バイアスにより、トナー担持体の担持するトナーで現像される静電潜像担持体とを備えた画像形成装置において、
前記トナー担持体の表面が、前記静電潜像担持体に対面する位置から前記現像剤担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する電極を配置し、前記電極には、前記トナー担持体と現像剤担持体との電位差、印字率、及び像担持体に形成された画像の濃度から選択される一以上の指標に応じて制御される電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電極と前記トナー担持体との間に形成される電界は、トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に形成される電界よりも小であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電極には、少なくとも交流電圧が印加されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電極に印加される交流電圧は、前記トナー担持体に印加されている交流電圧と同位相で、且つそれよりも電圧値が低いことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置における現像方式には、絶縁トナーや磁性トナーを用いる１成分現像方式、トナーとキャリアを混合して用いる２成分現像方式、非磁性トナーとこれを帯電させる磁性キャリアからなる２成分現像剤を用い、帯電したトナーのみをトナー担持体に保持させ、トナー担持体から静電潜像担持体にトナーをジャンプさせて静電潜像を現像するハイブリッド現像方式（タッチダウン現像方式ともいう）などがある。特許文献１には１成分現像方式の画像形成装置が開示され、特許文献２にはハイブリッド現像方式の画像形成装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−３１３４２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２８０３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ハイブリッド現像方式には、高速の画像形成が可能で、ドット再現性に優れ、また長寿命化が可能というメリットがある。一方で次のような問題もあった。すなわち、キャリアとトナーを含む現像剤を磁力で現像剤担持体に保持し、現像剤担持体の表面に形成された磁気ブラシでトナー担持体の表面にトナー薄層を形成し、このトナー薄層で静電潜像担持体の静電潜像を現像するのであるが、その際、トナー担持体上のトナー薄層の厚みが十分でないと画像濃度が不足する。逆にトナー薄層が厚すぎると、トナー薄層の上層部は静電潜像担持体に移行するものの、下層部がトナー担持体に残留し、トナー飛散やゴースト現象が発生する。このようなトナー薄層の厚みの不適合が生じるのは、トナー担持体にトナー薄層を形成する時のトナーの適正帯電量と、静電潜像担持体を現像する時のトナーの適正帯電量とが違うということが関係している。画像形成が高速化すると、トナー薄層の厚みの不適合を発生させない層厚のマージンがより狭くなる。
【０００４】
２成分現像剤のトナー帯電が高くなると、トナー担持体上のトナー薄膜が薄くなり、画像濃度が低下する。これは、現像剤担持体とトナー担持体の間の電位差を大きくすることにより補償できるが、このようにすると、画像濃度は向上できるものの、トナー担持体に対するトナーの付着力も高まり、未現像トナーを引き剥がしにくくなる。これはゴーストの発生につながる。
【０００５】
また、未現像トナーの引き剥がしが不十分であると、トナー担持体上に高帯電のトナーが蓄積され、トナー担持体上の単位重量当たりのトナー帯電量が上昇し、さらに、磁気ブラシとの摩擦帯電により、前記蓄積されたトナー薄層のチャージアップが促進され、画像濃度不良が発生しやすくなる。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、ハイブリッド現像方式を採用した画像形成装置において、未現像トナーの回収率を高め、ゴースト現象を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために本発明は、キャリアとトナーを含む現像剤を磁力で保持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体からトナーを供給されて表面にトナー層を形成するトナー担持体と、前記トナー担持体及び現像剤担持体に印加された現像バイアスにより、トナー担持体の担持するトナーで現像される静電潜像担持体とを備えた画像形成装置において、前記トナー担持体の表面が、前記静電潜像担持体に対面する位置から前記現像剤担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する電極を配置し、前記電極には、前記トナー担持体と現像剤担持体との電位差、印字率、及び像担持体に形成された画像の濃度から選択される一以上の指標に応じて制御される電圧を印加することを特徴としている。
【０００８】
この構成によると、トナー担持体の表面は、静電潜像担持体に対面する位置から現像剤担持体に対面する位置まで移動する間に電極により形成された電界を通過する。電界通過により静電潜像担持体に付着しなかった未現像トナーが振動し、層がより均一化する。これにより未現像トナーの引き剥がし性が改善されて現像剤担持体による回収率が向上し、ゴースト現象が抑制される。電極に印加される電圧は、トナー担持体と現像剤担持体との電位差、印字率、及び像担持体に形成された画像の濃度から選択される一以上の指標に応じて制御されるので、常に適正な値を保つことができる。
【０００９】
（２）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記電極と前記トナー担持体との間に形成される電界は、トナー担持体と前記静電潜像担持体との間に形成される電界よりも小であることを特徴としている。
【００１０】
この構成によると、電極とトナー担持体の間に形成される電界が、トナー担持体と静電潜像担持体の間に形成される電界を上回ることはないので、電極に未現像トナーが付着することを抑制すると共に、電極に付着して蓄積したトナーが飛散して静電潜像担持体表面の非画像部に付着し、カブリ画像を発生させるなどといった不具合が発生しにくい。
【００１１】
（３）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記電極には、少なくとも交流電圧が印加されることを特徴としている。
【００１２】
この構成によると、未現像トナーに微少な振動が生じ、層が均一化される。
【００１３】
（４）また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記電極に印加される交流電圧は、前記トナー担持体に印加されている交流電圧と同位相で、且つそれよりも電圧値が低いことを特徴としている。
【００１４】
この構成によると、トナー担持体表面に付着している未現像トナーが良く振動せしめられるものの、それが電極に付着することはない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、トナー担持体の表面が、静電潜像担持体に対面する位置から現像剤担持体に対面する位置まで移動する経路中に、トナー担持体に対面する電極を配置したから、電極により形成された電界を通過する際、トナー担持体表面に付着した未現像トナーが振動し、層がより均一化する。これにより未現像トナーの引き剥がし性が改善されて現像剤担持体による回収率が向上し、ゴースト現象が抑制され、画質が向上する。電極に印加される電圧は、トナー担持体と現像剤担持体との電位差、印字率、及び像担持体に形成された画像の濃度から選択される一以上の指標に応じて制御されるので、常に適正な値を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図１から図６に示す。図１は画像形成装置の概略構成図、図２は現像ユニットの概略構成図、図３はトナーの動きを説明する概略構成図、図４から図６は電極に印加する電圧の制御を説明するフローチャートである。
【００１７】
図１に示す画像形成装置はタンデム型のフルカラープリンタであり、装置本体Ａの内部に４個の画像形成部を備えている。すなわちマゼンタ画像形成部１Ｍ、シアン画像形成部１Ｃ、イエロー画像形成部１Ｙ、及びブラック画像形成部１Ｂｋである。これらの画像形成部は水平方向に所定間隔でタンデム配置されている。
【００１８】
マゼンタ画像形成部１Ｍには、感光体ドラム２ａ、帯電ローラ３ａ、マゼンタトナーを収納した現像ユニット４ａ、転写ローラ５ａ、及びドラムクリーニングローラ６ａが設置され、また露光のための光学ユニット７ａが組み合わせられている。シアン画像形成部１Ｃには、感光体ドラム２ｂ、帯電ローラ３ｂ、シアントナーを収納した現像ユニット４ｂ、転写ローラ５ｂ、及びドラムクリーニングローラ６ｂが設置され、また露光のための光学ユニット７ｂが組み合わせられている。イエロー画像形成部１Ｙには、感光体ドラム２ｃ、帯電ローラ３ｃ、イエロートナーを収納した現像ユニット４ｃ、転写ローラ５ｃ、及びドラムクリーニングローラ６ｃが設置され、また露光のための光学ユニット７ｃが組み合わせられている。ブラック画像形成部１Ｂｋには、感光体ドラム２ｄ、帯電ローラ３ｄ、ブラックトナーを収納した現像ユニット４ｄ、転写ローラ５ｄ、及びドラムクリーニングローラ６ｄが設置され、また露光のための光学ユニット７ｄが組み合わせられている。
【００１９】
感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは静電潜像担持体であり、それぞれアルミニウム製の基体の上に正帯電のアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）感光体で光導電層を形成したものであって、図示しない駆動装置により、矢印方向（反時計方向）に所定の作像プロセス線速で同期回転せしめられる。静電潜像担持体はＯＰＣ感光体でもよい。
【００２０】
感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に接触する帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには図示しない帯電バイアス電源から直流電圧と交流電圧が重畳した帯電バイアスが印加される。印加された帯電バイアスにより、帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面を正極性の所定電位に均一に帯電させる。
【００２１】
感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの帯電表面は光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによって露光される。デジタル画像処理部からの画像信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部から出力され、高速回転するポリゴンミラーから各光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに送られ、そこから感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に照射される。回転する感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはレーザ光により走査露光せしめられ、各色の静電潜像を形成する。すなわち感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは静電潜像担持体となる。デジタル画像処理部、レーザ出力部、ポリゴンミラーはいずれも図示しない。
【００２２】
現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの静電潜像に各色のトナーを付着させ、トナー像として現像する。
【００２３】
転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄを介して感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに向き合っている。
【００２４】
一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄには像担持体である中間転写ベルト８が挟まれる。中間転写ベルト８は無端ベルトであり、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０、及びテンションローラ１１に巻き掛けられている。中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデンのような誘電体樹脂のフィルムにより構成される。
【００２５】
一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで中間転写ベルト８にトナー転写を行った後、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの表面に残留するトナーは、ドラムクリーニングローラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｃにより回収される。
【００２６】
二次転写対向ローラ１０は、二次転写ニップ部Ｔｅを介して二次転写ローラ１２に向き合っている。二次転写ニップ部Ｔｅには中間転写ベルト８と転写材（紙、フィルム）が挟み込まれる。
【００２７】
テンションローラ１１の近傍には、転写材へのトナー転写後中間転写ベルト８の表面に残留するトナーを回収するベルトクリーニング装置１３が設置される。ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト８に接触するベルトクリーニングローラ１３ａを有する。
【００２８】
二次転写ニップ部Ｔｅの転写材搬送方向の下流には、定着ローラ１４ａと加圧ローラ１４ｂを有する定着装置１４が設置されている。
【００２９】
画像形成開始信号が発せられると、所定の作像プロセス線速で回転する感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって帯電せしめられ、光学ユニット７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによる露光で静電潜像が形成される。すなわち感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは静電潜像を担持する。この静電潜像を、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの帯電極性と同極性の現像バイアス電圧が印加された現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがトナーで可視像化する。
【００３０】
感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのトナー像は、一次転写ニップ部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで、トナーと逆極性の一次転写バイアス電圧が印加された転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにより、回転している中間転写ベルト８に順次一次転写される。すなわち中間転写ベルト８はトナー像を担持する。
【００３１】
マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各トナー像をこの順序で重畳転写され、フルカラーのトナー像を担持した中間転写ベルト８は、そのフルカラートナー像を二次転写ニップ部Ｔｅで転写材に転写する。転写材はその後定着装置１４を通過し、トナーは熱と圧力で転写材に定着せしめられる。
【００３２】
モノクロ画像の場合は、ブラック画像形成部１Ｂｋにより中間転写ベルト８に形成されたブラックのトナー像のみが二次転写ニップ部Ｔｅで転写材に転写される。同様にしてブラック以外の単色画像を得ることができる。
【００３３】
続いて、現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの静電潜像にトナーを付着させる仕組みを図２、３に基づき説明する。現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、その中に入れられるトナーの色が違うだけで、構造は共通なので、「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」の識別記号を省き、符号「４」のみ付してある。同様に、感光体ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄについても「ａ」「ｂ」「ｃ」「ｄ」の識別記号を省き、符号「２」のみ付してある。
【００３４】
現像ユニット４のケーシング２０の内部には、第１攪拌スクリュー２１及び第２攪拌スクリュー２２と、現像剤担持体として機能する磁気ブラシローラ２３と、トナー担持体として機能する現像ローラ２４とが水平軸線まわりに回転自在に軸支されている。第１攪拌スクリュー２１、第２攪拌スクリュー２２、磁気ブラシローラ２３、及び現像ローラ２４には図示しない電動機より回転動力が与えられる。磁気ブラシローラ２３には所定の規制ギャップを隔てて規制ブレード２５が対向する。現像ローラ２４の一部はケーシング２０の開口部２６から露出し、感光体ドラム２に対面する。磁気ブラシローラ２３と現像ローラ２４の間、及び現像ローラ２４と感光体ドラム２の間にはそれぞれ所定のギャップが設けられている。
【００３５】
ケーシング２０にはトナーとキャリアを混合した２成分現像剤が入れられる。図３には、トナーＴとキャリアＣが、小黒点とそれよりも少し大きい白抜き円の形で象徴的に描かれている。
【００３６】
図２、３において、現像ローラ２４は反時計回りに回転するものであり、その表面は、磁気ブラシローラ２３に対面した後、感光体ドラム２へと向かい、感光体ドラム２に対面した後、磁気ブラシローラ２３に向かうという動きを繰り返す。現像ローラ２４の表面が感光体ドラム２に対面する位置から磁気ブラシローラ２３に対面する位置まで移動する経路中に、電極２７が配置される。電極２７は現像ローラ２４を囲む仮想の円筒形状の一部を切り取った形状であり、所定のギャップを隔てて現像ローラ２４に対面する。
【００３７】
磁気ブラシローラ２３には交流電圧Ｖｐｐ１と直流電圧Ｖｄｃ１の重畳バイアスが印加され、現像ローラ２４には交流電圧Ｖｐｐ２と直流電圧Ｖｄｃ２の重畳バイアスが印加され、電極２７には交流電圧Ｖｐｐ３と直流電圧Ｖｄｃ３の重畳バイアスが印加される。電極２７に印加される交流電圧Ｖｐｐ３は、現像ローラ２４に印加されている交流電圧Ｖｐｐ２と同位相で、且つそれよりも電圧値が低い。
【００３８】
現像ユニット４は磁気ブラシローラ２３に２成分現像剤を磁力により担持し、担持された２成分現像剤は磁気ブラシローラ２３の表面に磁気ブラシ２８を形成する。磁気ブラシ２８の穂は規制ブレード２５をくぐるときに高さを揃えられる。磁気ブラシ２８の穂が磁気ブラシローラ２３と現像ローラ２４の間のギャップに至ると、磁気ブラシローラ２３と現像ローラ２４の間の電位差によりトナーＴが現像ローラ２４に移行し、現像ローラ２４の表面にトナー薄層２９が形成される。
【００３９】
トナー薄層２９のトナーＴは、現像ローラ２４と感光体ドラム２の間のギャップに至ると、現像バイアスによって感光体ドラム２へとジャンプせしめられる。いわゆるジャンピング現象が生じる。感光体ドラム２にジャンプしたトナーＴは感光体ドラム２表面の静電潜像を現像する。
【００４０】
トナー薄層２９を構成するトナーＴの全量が静電潜像の現像に寄与する訳ではなく、一部は未現像トナーとして現像ローラ２４の表面に残留する。未現像トナーの薄層は、電極２７によって形成される電界に入ると、現像ローラ２４に印加されている交流電圧と同位相の交流電圧による電界であるため、良く振動せしめられ、層が均一化する。未現像トナーの引き剥がし性はこれにより改善され、磁気ブラシローラ２３に対面する位置に来たとき、磁気ブラシ２８で容易に回収される。未現像トナーの回収率が向上するので、ゴースト現象が抑制され、画質が向上する。
【００４１】
電極２７と現像ローラ２４との間に形成される電界は、現像ローラ２４と感光体ドラム２との間に形成される電界よりも小である。このため、電極２７に未現像トナーが付着してしまい、感光体ドラム２の表面のトナー層が薄くなって画像濃度不良が発生する、電極２７に付着して蓄積したトナーが飛散して感光体ドラム２０の表面のトナー層を乱すなどといった不都合が発生しにくい。電極２７に未現像トナーが付着することを抑制すると共に、電極に付着して蓄積したトナーが飛散して静電潜像担持体表面の非画像部に付着し、カブリ画像を発生させるなどといった不具合が発生しにくい。
【００４２】
２成分現像剤のトナー帯電が高くなると、現像ローラ２４表面のトナー薄層の層厚が薄くなるため、画像濃度が低下する。現像ローラ２４と磁気ブラシローラ２３の間の電位差を大きくしてトナー薄層を厚くすれば画像濃度は上昇する。しかしながらトナー帯電が高いため、現像ローラへの付着力が強く、未現像トナーの回収率が低下する。そこで、現像ローラ２４と磁気ブラシローラ２３の間の電位差ΔＶが大きくなったときには電極２７に印加する電圧を高めるものとする。これにより未現像トナーの回収率を高めることができる。
【００４３】
本発明は特に、画像形成速度が速く、現像時間や未現像トナーの回収時間が短い場合に効果を奏する。特に感光体ドラム２の周速が１８０ｍｍ／ｓｅｃ以上の場合に効果的である。また現像ローラ２４の直径が小さい場合、特に直径が２５ｍｍ以下の場合に効果的である。
【００４４】
また一般的に、トナーの体積平均粒径（用語の説明は後で行う）が７．５μｍ以下になると現像ローラ２４への付着力が高まり、現像性が低下するとともに未現像トナーの回収率が低下するのであるが、本発明は、トナーの体積平均粒径が６．５μｍ以下の場合に一層効果が際立つ。
【００４５】
電極２７に印加される電圧は、トナー担持体と現像剤担持体との電位差、印字率、及び静電潜像担持体に形成された画像の濃度から選択される一以上の指標に応じて制御される。電極２７に印加される電圧の決定過程を図４から図６のフローチャートに基づき説明する。
【００４６】
図４のフローでは、ステップ＃１０１で印字出力（画像形成動作）を行う。ステップ＃１０２では印字率カウント（ドットカウント）を行う。ステップ＃１０３では求めた印字率が閾値（この場合は２％）未満であるかどうかを調べる。印字率が２％以上であればステップ＃１０１に戻る。印字率が２％未満であればステップ＃１０４に進み、制御されたバイアスを電極２７に印加する。
【００４７】
図５のフローでは、ステップ＃１１１で印字出力（画像形成動作）を行う。ステップ＃１１２では出力枚数をカウントする。ステップ＃１１３では出力枚数が閾値（この場合は５００枚）を超えているかどうか調べる。出力枚数が５００枚以下であればステップ＃１１１に戻る。出力枚数が５００枚を超えていたらステップ＃１１４に進み、像担持体である中間転写ベルト８に画像パッチを形成する。ステップ＃１１５ではＩＤセンサにより画像パッチの濃度を測定する。ステップ＃１１６ではＩＤ値が閾値（この場合は１．３０）未満であるかどうかを調べる。ＩＤ値が１．３０以上であればステップ＃１１１に戻る。ＩＤ値が１．３０未満であればステップ＃１１７に進み、磁気ブラシローラ２３と現像ローラ２４の間の電位差ΔＶを増加する。そしてステップ＃１１８に進み、制御されたバイアスを電極２７に印加する。
【００４８】
画像パッチは、まず感光体ドラム２に所定間隔で形成する。この画像パッチを中間転写ベルト８に転写する。中間転写ベルト８に対向して配置されている濃度センサにより、中間転写ベルト８上の画像パッチの濃度を検知する。その検知結果よりトナーの層厚を算出し、磁気ブラシローラ２３と現像ローラ２４の間の電位差ΔＶを算出する。
【００４９】
例えば５０００枚出力時に画像パッチを形成し、濃度検知結果をデータテーブルと対照して電位差ΔＶを求め、ΔＶ≧２５０Ｖであれば、電極２７に印加する直流電圧をＤＣ＝９０ＶからＤＣ＝６０Ｖに変更する。
【００５０】
図６のフローでは、ステップ＃１２１で印字出力（画像形成動作）を行う。ステップ＃１２２では現像装置の駆動時間をカウントする。ステップ＃１１３では現像装置の駆動時間が閾値（この場合は６００秒）を超えているかどうか調べる。駆動時間が６００秒以下であればステップ＃１２１に戻る。駆動時間が６００秒を超えていたらステップ＃１２４に進み、像担持体である中間転写ベルト８に画像パッチを形成する。ステップ＃１２５ではＩＤセンサにより画像パッチの濃度を測定する。ステップ＃１２６ではトナー担持体である現像ローラ２４と現像剤担持体である磁気ブラシローラ２３との電位差ΔＶが閾値を超えているかどうかを調べる。電位差ΔＶが閾値以下であればステップ＃１２１に戻る。電位差ΔＶが閾値を超えていればステップ＃１２７に進み、制御されたバイアスを電極２７に印加する。
【００５１】
図４から図６のフローを実施して得られるバイアス電圧の指標は、一以上を選択して用いるものとする。
【００５２】
このように、電極２７に印加される電圧は、トナー担持体である現像ローラ２４と現像剤担持体である磁気ブラシローラ２３との電位差、印字率、及び像担持体に形成された画像の濃度から選択される一以上の指標に応じて制御されるので、常に適正な値を保つことができる。
【００５３】
続いて、実際の装置への本発明の応用を実施例及び比較例という形で説明する。
【００５４】
＜画像形成装置の仕様その１＞
感光体ドラムの直径は３０ｍｍ、現像ローラの直径は２０ｍｍ、磁気ブラシローラの直径は２５ｍｍ、感光体ドラムと現像ローラの間のギャップは０．２ｍｍ、現像ローラと磁気ブラシローラの間のギャップは０．３５ｍｍ、磁気ブラシローラと規制ブレードの間のギャップは０．３５ｍｍ、感光体ドラムの周速は１８０ｍｍ／ｓｅｃとした。現像ローラ表面のトナー薄層の層厚は約０．６ｍｇ／ｃｍ2で一定となるようにした。
【００５５】
＜画像形成装置の仕様その２＞
感光体ドラムの表面電位は、暗電位３００Ｖ、明電位２０Ｖとした。
【００５６】
暗電位は「感光体表面の電位を帯電手段により一様に帯電させた電位（露光手段により露光されていない、いわゆる非画像部電位）」と定義される。明電位は「感光体表面の電位を帯電手段により一様に帯電させた後、露光手段により露光され、電位が低下した部分の電位（レーザ露光された、いわゆる画像部電位）」と定義される。
【００５７】
＜画像形成装置の仕様その３＞
スタート時の現像剤で、ブラックトナーのＱ／Ｍは２０μＣ／ｇ、ブラックトナーの体積平均粒径は５．８μｍ、ブラックトナーの個数平均粒径は４．８μｍ、体積平均粒径／個数平均粒径は１．２１、個数分布のＣＶ値は２５％、キャリアの粒径（重量平均粒径）は６０μｍとした。
【００５８】
Ｑ／Ｍは単位重量当たりのトナー帯電量である。単位重量の単位にはｇ、帯電量の単位にはμＣが用いられている。個数平均粒子径は「測定された粒子径の総和を、測定粒子数（個数）で除した値」と定義される。体積平均粒子径は「測定された粒子の総体積を、測定粒子数（個数）で除して求められた粒子１個当たりの平均体積に相当する球の直径」と定義される。
【００５９】
ＣＶ値（％）は、下式に示すように、粒子径の標準偏差を平均粒子径で除し、１００を乗ずることにより算出される。
粒子径のＣＶ値（％）＝｛粒子径の標準偏差／平均粒子径｝×１００
【００６０】
重量平均粒子径は、キャリア芯材の重量平均粒径（Ｄｗ）を代表として説明すれば、個数基準で測定された粒子の粒径分布（個数頻度と粒径との関係）に基づいて算出される。重量平均粒径Ｄｗを表す式は以下の通りである。
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ3）｝×｛Σ（ｎＤ4）｝
【００６１】
上記式中、Ｄは各チャネルに存在する粒子の代表粒径（μｍ）を示し、ｎは各チャネルに存在する粒子の総数を示す。なお、チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本発明では２μｍの長さを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに存在する粒子粒径の下限値を採用した。
【００６２】
トナー粒子径、トナー粒度分布はベックマン・コールター社製のマルチタイザーIIIにて、アパーチャー径１００μｍ、測定範囲２〜４０μｍで測定した。トナー帯電量はＴＲＥＫ社製の吸引式小型帯電量測定装置Ｍｏｄｅｌ２１０ＨＳで測定した。
【００６３】
＜画像形成装置の仕様その４＞
画像形成時の各現像バイアスは次の通りとした。現像ローラにおいてはＶｄｃ＝１００Ｖ、Ｖｐｐ＝１．６ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％とした。磁気ブラシローラにおいてはＶｄｃ＝３００Ｖ、Ｖｐｐ＝３００ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝７０％とした。
【００６４】
直流電圧Ｖｄｃは面積中心電圧であり、Ｄｕｔｙ比を変化させると変化する。Ｄｕｔｙ比は矩形波の交流電圧１周期分において、正極性側の電圧印加継続時間をＴ１、負極性側の電圧印加継続時間をＴ２とすると、下式で表される。
Ｄｕｔｙ比（％）＝［Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）］×１００
【００６５】
任意のＤｕｔｙ比において、正極性側に立ち上がる波形と負極性側に立ち上がる波形の面積が等しくなる電圧を面積中心電圧という。必要に応じて直流電圧を重畳してもよく、直流電圧を重畳した場合はＶｄｃ＝直流電圧＋面積中心電圧となる。交流電圧を印加しない場合のＶｄｃは単なる直流電圧である。
【００６６】
＜画像形成装置の仕様その５＞
現像ローラの周速Ｓと感光体ドラムの周速Ｄの比Ｓ／Ｄは１．５とした。磁気ブラシローラの周速Ｍと現像ローラの周速Ｓの比Ｍ／Ｓも１．５とした。
【００６７】
上記仕様の画像形成装置において、感光体ドラムを帯電、露光し、画像を形成させて、画像濃度を測定した。またブラックトナーにつき、現像ローラ表面のトナー帯電量を測定し、現像ローラからの未現像トナーの引き剥がし性を評価した。
【００６８】
＜実施例１＞
印字率６％で５００枚連続出力した。スタート時、現像ローラに対向する電極に、直流電圧としてＤＣ＝９０Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝１．０ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加した。スタート時と５００枚出力時にトナー帯電量を測定したところ、トナー帯電量に上昇が見られたので、５００枚以後は電極に直流電圧としてＤＣ＝６０Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝０．８ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加し、印字率６％で更に５００枚出力した。
【００６９】
＜比較例１＞
印字率６％で５００枚連続出力した。スタート時、現像ローラに対向する電極に、直流電圧としてＤＣ＝９０Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝１．０ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加した（これは実施例１と同じ）。５００枚出力後も印加電圧を変更せず更に５００枚出力した
【００７０】
＜実施例２＞
印字率６％で５００枚連続出力した。スタート時、現像ローラに対向する電極に、直流電圧としてＤＣ＝９０Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝１．０ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加した。５００枚出力後、印字率２％に変更し、電極に直流電圧としてＤＣ＝６０Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝０．８ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加し、更に５００枚出力した。
【００７１】
＜比較例２＞
印字率６％で５００枚連続出力した。スタート時、現像ローラに対向する電極に、直流電圧としてＤＣ＝９０Ｖ、交流電圧として、現像ローラと同位相のＶｐｐ＝１．０ｋＶ、周波数ｆ＝２．７ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比＝３０％を印加した（これは実施例２と同じ）。５００枚出力後、印字率２％に変更し、電極の印加電圧を変更することなく更に５００枚出力した。
【００７２】
各実施例と比較例において、「スタート時」「５００枚出力時」「１０００枚出力時」の「トナー帯電量」「画像濃度」「体積平均粒子径」「個数分布のＣＶ値」を測定した結果を図７の表に示す。
【００７３】
以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ハイブリッド現像方式の画像形成装置に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】現像ユニットの概略構成図
【図３】トナーの動きを説明する概略構成図
【図４】電極に印加する電圧の制御を説明する１番目のフローチャート
【図５】電極に印加する電圧の制御を説明する２番目のフローチャート
【図６】電極に印加する電圧の制御を説明する３番目のフローチャート
【図７】実施例と比較例の測定結果の表
【符号の説明】
【００７６】
１Ｍ  マゼンタ画像形成部
１Ｃ  シアン画像形成部
１Ｙ  イエロー画像形成部
１Ｂｋ  ブラック画像形成部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  感光体ドラム（静電潜像担持体）
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  現像ユニット
２３  磁気ブラシローラ（現像剤担持体）
２４  現像ローラ（トナー担持体）
２７  電極
【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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