(57)【要約】【課題】複数現像ローラ型の現像装置を用いた画像形成装置において、プロセススピードを高速化しても、現像装置の十分な現像性を確保しつつ、出力画像の白地かぶり画像不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ２１は、トナーとトナーよりも体積抵抗率が低いキャリアを有する現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを感光ドラム３に摺擦させて静電像を現像する。現像ローラ３１は、現像ローラ２１から受け渡された現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを感光ドラム３に摺擦させて静電像を現像する。駆動モータ５０、６０は、現像ローラ２１及び現像ローラ３１の周速を感光ドラム３の周速よりも高い周速で回転駆動する。駆動モータ５０、６０は、現像ローラ３１を現像ローラ２１の周速よりも低い周速で回転駆動する。【選択図】図２
2013174778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
静電像を前記感光体に形成する静電像形成手段と、
トナーとトナーよりも体積抵抗率が低いキャリアを有する現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを前記感光体に摺擦させることにより、前記静電像を現像する第一現像ローラと、
前記第一現像ローラから受け渡された現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを前記感光体に摺擦させることにより、前記静電像を現像する第二現像ローラと、
前記第一現像ローラ及び前記第二現像ローラの周速を前記感光体の周速よりも高い周速で回転駆動するとともに、前記第二現像ローラを前記第一現像ローラの周速よりも低い周速で回転駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第二現像ローラに担持される現像剤のトナー比率が低くなるほど前記第二現像ローラの周速が低くなるように、前記第二現像ローラの周速を可変に制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記静電像は、現像されてトナーが付着する画像部と現像されてトナーが付着しない白地部とからなり、
前記第二現像ローラの磁気ブラシが摺擦した前記感光体の表面の電位情報を検出する電位検出手段を備え、
前記制御手段は、前記白地部の電位の絶対値が小さくなるほど前記第二現像ローラの周速が低くなるように、前記電位情報に基づいて前記第二現像ローラの周速を設定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第二現像ローラと前記感光体の間に流れる電流に応じた電流情報を検出する電流検出手段を備え、
前記制御手段は、前記第二現像ローラの磁気ブラシが前記白地部を摺擦する際に前記第二現像ローラを流れる直流電流が大きくなるほど前記第二現像ローラの周速が低くなるように、前記電流情報に基づいて前記第二現像ローラの周速を設定することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、非画像形成時に、前記感光体の回転方向に前記画像部を挟んで前記白地部を配置した測定用静電像を形成し、前記画像部に続いて前記第二現像ローラの磁気ブラシが摺擦した前記白地部を検出して前記第二現像ローラの周速を設定する設定モードを実行することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第一現像ローラに担持される前の現像剤のトナー比率情報を検出するトナー比率検出手段を備え、
前記制御手段は、前記第一現像ローラに担持される前の現像剤のトナー比率が低いほど前記第二現像ローラの周速が低くなるように、前記トナー比率情報に基づいて前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第一現像ローラの周速をＶｒ［ｍｍ／ｓｅｃ］とし、前記第二現像ローラの周速をＶｔ［ｍｍ／ｓｅｃ］とし、前記感光体の周速をＶｄ［ｍｍ／ｓｅｃ］として、Ｓｒ＝Ｖｒ／Ｖｄ、Ｓｔ＝Ｖｔ／Ｖｄと定義するとき、
１．１＜Ｓｒ＜Ｓｔ＜１．５
であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
キャリアの１０００／４π［ｋＡ／ｍ］の磁界中における磁化の強さが５０［Ａｍ２／ｋｇ］以上７０［Ａｍ２／ｋｇ］以下であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
トナーの粒径をｒｔ［μｍ］とし、トナーの真密度をρｔ［ｇ／ｃｍ３］とし、キャリアの粒径をｒｃ［μｍ］とし、真密度をρｃ［ｇ／ｃｍ３］とし、現像剤に占めるトナーの重量比率をｘ［％］、被覆率をＳとして、被覆率を次式のように定義するとき、
【数９】
2013174778.tif 000026
２０％≦Ｓ≦９０％
であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記感光体は、感光層がアモルファスシリコンで形成されて周速が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上であって、
前記キャリアの体積抵抗率が１×１０６［Ω・ｃｍ］以上１×１０１０［Ω・ｃｍ］以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記感光体は、表面層の体積抵抗率が１×１０９［Ω・ｃｍ］以上１×１０１４［Ω・ｃｍ］以下で周速が５００ｍｍ／ｓｅｃ以上であって、
前記キャリアの体積抵抗率が１×１０６［Ω・ｃｍ］以上１×１０１０［Ω・ｃｍ］以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
感光体と、
静電像を前記感光体に形成する静電像形成手段と、
トナーとトナーよりも体積抵抗率が低いキャリアを有する現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを前記感光体に摺擦させることにより、前記静電像を現像する第一現像ローラと、
前記第一現像ローラから受け渡された現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを前記感光体に摺擦させることにより、前記静電像を現像する第二現像ローラと、
前記第一現像ローラ及び前記第二現像ローラと前記感光体が対向部において、逆方向に移動するとともに、前記第二現像ローラを前記第一現像ローラの周速よりも低い周速で回転駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一現像ローラから第二現像ローラへ現像剤を受け渡しつつ感光体にトナー像を現像する画像形成装置、詳しくは出力画像の白地かぶり画像不良を抑制するための第二現像ローラの周速の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、感光体の静電像をトナー像に現像し、感光体のトナー像を直接又は中間転写体を介して記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を加熱加圧して画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
近年、画像形成装置では、５００ｍｍ／ｓｅｃを超えるようなプロセススピードを用いて、１分当たりの画像形成枚数［ＰＰＭ］で評価される生産性を高めることが求められている。そして、高いプロセススピードでも十分な現像性を確保するために、第一現像ローラから第二現像ローラへ現像剤を受け渡しつつ感光体にトナー像を現像する複数現像ローラ型の現像装置が実用化されている（特許文献１）。特許文献２には、複数現像ローラ型の現像装置において、磁気ブラシの掃き寄せ作用による現像ムラを抑制するために、上流側の現像ローラの周速度をドラムの周速よりも高くする一方、下流側の現像ローラはドラムの周速よりも低くすることが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、高いプロセススピードの画像形成における現像性を高めるために、体積抵抗率が５×１０７［Ω・ｃｍ］以上１×１０１２［Ω・ｃｍ］以下のキャリアを用いることが有効であることが記載されている。そして、特許文献４には、高いプロセススピードでも十分な耐摩耗性を確保するために、従来のＯＰＣ感光体よりも表面硬度の高いアモルファスシリコン感光体（以下、ａ−Ｓｉ感光体）を用いることが有効であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−０９８７１６号公報
【特許文献２】特公昭６２−２３１３号公報
【特許文献３】特開２００５−３５２２２６号公報
【特許文献４】特開２００５−１１５２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
後述する比較例２の実験により、アモルファスシリコン感光体と複数現像ローラ型の現像装置の組み合わせで、低抵抗のキャリアを使用した場合、５００ｍｍ／ｓｅｃを超えるプロセススピードでも十分な現像性を確保できることが確認された。
【０００７】
しかし、比較例２の実験により、通常のプロセススピードでは問題はないが、プロセススピードが高速化した場合において、特に連続画像形成中に現像剤のトナー比率が低下してくると、白地かぶり画像不良が発生し易くなることが判明した。そして、現像ローラの周速を低下させると、白地かぶり画像不良が解消される一方で、現像装置の現像性が損なわれて画像品質が低下することが判明した。
【０００８】
ここで、白地かぶりは、画像の白地部に対応させて感光体の静電像に形成されたトナーが付着しない電位の領域にトナーが付着して、出力画像の白地部分が薄く着色される現象である。着色の濃度が目視限界レベルを超えると、画像品質が低下して、白地かぶり画像不良と呼ばれる。そして、連続画像形成中に現像剤のトナー比率が低下してくる状況は、トナーの帯電性能が低下した場合、トナー消費量の多い画像形成が連続した場合、高湿度環境等において発生する可能性がある。
【０００９】
本発明は、複数現像ローラ型の現像装置を用いた画像形成装置において、プロセススピードを高速化しても、現像装置の十分な現像性を確保しつつ、出力画像の白地かぶり画像不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、感光体と、静電像を前記感光体に形成する静電像形成手段と、トナーとトナーよりも体積抵抗率が低いキャリアを有する現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを前記感光体に摺擦させることにより、前記静電像を現像する第一現像ローラと、前記第一現像ローラから受け渡された現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを前記感光体に摺擦させることにより、前記静電像を現像する第二現像ローラと、前記第一現像ローラ及び前記第二現像ローラの周速を前記感光体の周速よりも高い周速で回転駆動するとともに、前記第二現像ローラを前記第一現像ローラの周速よりも低い周速で回転駆動する駆動手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
複数現像ローラ型の現像装置を用いた画像形成装置において、プロセススピードを高速化しても、現像装置の十分な現像性を確保しつつ、出力画像の白地かぶり画像不良の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】現像装置の構成の説明図である。
【図３】現像バイアスの説明図である。
【図４】白地かぶり画像及び現像性の評価用画像の説明図である。
【図５】静電像の現像性の説明図である。
【図６】平均トナー帯電量Ｑ／Ｍを測定する装置の説明図である。
【図７】キャリアの体積抵抗率を測定するための装置の説明図である。
【図８】単一の現像ローラを使用する現像装置の構成の説明図である。
【図９】比較例４における現像ローラを通じた電荷注入量の測定結果の説明図である。
【図１０】現像領域の磁気ブラシの模式図である。
【図１１】実施例３における現像装置の構成の説明図である。
【図１２】実施例３の制御のフローチャートである。
【図１３】実施例３の制御で用いる検出用静電像の説明図である。
【図１４】検出用静電像の検出位置の説明図である。
【図１５】下流側の現像ローラの周速比と検出用静電像の検出電位差の関係の説明図である。
【図１６】ＴＤ比と周速比を決定する直線の傾きの関係の説明図である。
【図１７】実施例４における現像装置の構成の説明図である。
【図１８】実施例４の制御のフローチャートである。
【図１９】検出用静電像を挟む区間における検出電流の説明図である。
【図２０】下流側の現像ローラの周速比と検出用静電像の検出電流差の関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、下流側の現像ローラの周速度が上流側の現像ローラの周速度よりも低く設定される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１４】
従って、複数の現像ローラ（現像スリーブ）に二成分現像剤を磁気ブラシ状態で担持させる画像形成装置であれば、静電像の形成方法、転写方法、中間転写体又は記録材搬送体の有無、定着装置の形式等には限定されない。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１５】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部１で形成したトナー像を中間転写ベルト７経由で記録材に転写する高速対応のモノクロプリンタである。
【００１６】
画像形成部１は、感光ドラム３を囲んで、帯電器５、露光装置６、現像装置２０、一次転写ローラ７４、ドラムクリーニング装置１０を配置している。
【００１７】
感光ドラム３は、導電性基体上にａ−Ｓｉ感光層を形成したドラム型のアモルファスシリコン感光体（以下、ａ−Ｓｉ感光体）である。ａ−Ｓｉ感光体は、高硬度であるために、高速化において懸念される現像剤との摺擦による感光体寿命の低下を、有機感光体（ＯＰＣ）を使用した場合よりも抑制できる。ａ−Ｓｉ感光体は高速化と相性の良い感光体である。感光ドラム３は駆動モータにより、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００１８】
帯電器５は、感光ドラム３を所定の極性・電位に一様に帯電させる。帯電器５は、磁気ブラシ帯電方式の帯電器である。帯電器５は、磁気ブラシが感光ドラム３を摺擦するので、放電生成物による画像流れやミクロな帯電ムラを大幅に改善することができる。
【００１９】
露光装置６は、モノクロ画像を展開した走査線画像信号をＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム３の表面電位を低下させて、感光ドラム３に画像の静電像を書き込む。露光装置６としては、レーザースキャナ・ＬＥＤアレイ等のデジタル露光器に限らず、原稿画像の投影露光器（アナログ露光器）であってもよい。
【００２０】
現像装置２０は、現像領域Ａ、Ｂにおいてトナーを感光ドラム３へ移転させて静電像をトナー像に現像する。一次転写ローラ７４は、トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧を印加されて、感光ドラム３に担持されたトナー像を、一次転写部Ｃにおいて中間転写ユニット７０の中間転写ベルト７へ一次転写する。ドラムクリーニング装置１０は、感光ドラム３にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト７への転写を逃れて感光ドラム３に付着した転写残トナーを除去する。
【００２１】
中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１、二次転写対向ローラ７２、従動ローラ７３に張設され、中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１により矢印Ｒ２方向に感光ドラム３とほぼ同じ速度で回転する。中間転写ベルト７は、感光ドラム３と一次転写ローラ７４との間に挟まれている。中間転写ベルト７は、転写されたトナー像を二次転写部Ｄへ搬送する。
【００２２】
高速対応の給紙部２は、中間転写ベルト７上のトナー像の先頭にタイミングを合わせて、転写ベルト１０２に担持させた記録材８を二次転写部Ｄへ給送する。転写ベルト１０２は、二次転写部Ｄでの記録材８の分離を容易にするためのもので、エンドレスに構成されているが、図１では、その一部分のみを切断して図示している。
【００２３】
二次転写ローラ７５は、トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧を印加されて、中間転写ベルト７に担持されたトナー像を転写ベルト１０２上の記録材に二次転写する。トナー像を転写された記録材８は、転写ベルト１０２から分離されて定着装置９へ搬送される。定着装置９は、トナー像を転写された記録材８を加熱加圧しつつ搬送してトナーを融解し、記録材８の表面に画像を定着させる。固着画像が定着された記録材は、最終的な画像出力物として排出搬送される。
【００２４】
＜現像装置＞
図２は現像装置の構成の説明図である。図３は現像バイアスの説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、静電像形成方式が画像情報部に対応して露光するイメージ露光方式である。画像形成装置１００は、ネガ帯電された静電像に対して同極性（ネガ）のトナーを現像する反転現像方式である。
【００２５】
一般的に、画像形成装置において、プロセススピードの高速化を困難にさせる理由の一つに、現像装置における現像性の低下が挙げられる。プロセススピードの高速化に伴い、現像領域における感光ドラムと現像剤（磁気穂）の接触頻度（回数・時間）が減少して現像ローラが必要なトナー量を現像領域に供給できなくなるからである。加えて、プロセススピードの高速化に伴い、トナーが現像領域中で受ける現像バイアスの印加時間、実質的な現像時間が短くなるからである。
【００２６】
図２の（ａ）に示すように、現像装置２０は、複数の現像ローラ２１、３１を用いて、感光ドラム３の静電像に対する現像剤の接触頻度を増加させている。高速度出力を行う現像装置として、コンパクトな構成を維持しつつ、確実に現像剤を供給するために、現像ローラ２１、３１を上下に配置している。上流側の現像ローラ２１で感光ドラム３へ供給した現像剤を下流側の現像ローラ３１へ受け渡し、再度、現像ローラ３１で感光ドラム３へトナーを供給している。
【００２７】
現像装置２０は、複数の現像ローラ２１、３１を、現像容器２７の感光ドラム３へ向かう開口部に回転可能に配置している。現像ローラ２１、３１の内部には、マグネット部材２２、３２が非回転に固定配置されている。現像ローラ２１は、駆動モータ５０に駆動されて矢印方向に回転する。現像ローラ３１は、駆動モータ６０に駆動されて矢印方向に回転する。現像ローラ２１、３１は、いずれも時計回り方向に回転し、感光ドラム３は、反時計回り方向に回転する。このため、現像領域Ａ、Ｂにおいて、現像ローラ２１、３１の周面は、感光ドラム３の対向面と同一方向に移動する。
【００２８】
図２の（ｂ）に示すように、現像容器２７は、隔壁２８によって、上下に、現像室２７ａと攪拌室２７ｂとに分割されている。現像室２７ａには現像スクリュー２３が配置され、攪拌室２７ｂには攪拌スクリュー３３が配置されている。現像スクリュー２３と攪拌スクリュー３３は、現像剤を攪拌しつつ現像容器２７内で循環させる。現像剤は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤である。現像剤は、循環過程で消費されただけのトナーが補充され、攪拌によって均一な摩擦帯電がなされた状態で、現像ローラ２１、３１を通じて繰り返し静電像の現像に用いられる。
【００２９】
現像ローラ２１が矢印方向へ回転すると、マグネット部材２２の磁力によって、現像ローラ２１に現像剤が担持される。現像ローラ２１に担持された現像剤は、層厚規制部材２４によって層厚規制されて、均一なコート状態で現像領域Ａへ搬送される。現像領域Ａでは、マグネット部材２２の現像極Ｓ２の磁界によって現像剤が穂立ちして感光ドラム３を摺擦する。
【００３０】
現像電源４０は、直流電圧Ｖｄｃにピーク間電圧Ｖｐｐの交流電圧を重畳した振動電圧を現像ローラ２１、３１に印加する。現像電源４０は、波形信号発振器４１と、波形信号発振器４１の出力信号を増幅して、現像ローラ２１、３１に振動電圧を印加する増幅回路４２を備えている。振動電圧が形成する電界に駆動されて、現像剤の磁気穂からトナーが感光ドラム３に移転して、静電像がトナー像に現像される。
【００３１】
現像領域Ａでトナーを消費した現像剤は、マグネット部材２２、３２の受け渡し極（Ｎ３―Ｓ１）により、上流側の現像ローラ２１から下流側の現像ローラ３１へ受け渡される。受け渡された現像剤は、現像ローラ３１の矢印方向の回転に伴って現像領域Ｂに搬送され、穂立ち状態で感光ドラム３を摺擦する。振動電圧が形成する電界に駆動されて、現像剤の磁気穂からトナーが感光ドラム３に移転して、静電像に付着するトナーが追加されるように、トナー像として再び現像される。現像領域Ｂでトナーを消費した現像剤１は、マグネット部材３２の剥ぎ取り極Ｓ３により、現像ローラ３１から引き剥がされ、攪拌スクリュー３３に回収される。
【００３２】
図３に示すように、振動電圧は、直流電圧Ｖｄｃにピーク間電圧Ｖｐｐの交流電圧が重畳されている。交流電圧の波形は、矩形波と矩形波の休止部とから成る波形である。矩形波のピーク間電圧Ｖｐｐは１．６ｋＶ、周波数は１．５ｋＨｚである。現像装置２０においては、ピーク間電圧Ｖｐｐが１．８ｋＶより大きいと、現像領域Ａ、Ｂに強い電界がかかるため、感光ドラム３に放電跡が発生し易い。ピーク間電圧Ｖｐｐが０．７ｋＶより小さいと、感光ドラム３上で、トナーの再配置が行われ難くなるために、画像の荒さ（ガサツキ）が増える。このため、矩形波のピーク間電圧Ｖｐｐは、０．７〜１．８ｋＶが好ましい。
【００３３】
現像装置２０においては、現像領域Ａにおける感光ドラム３と現像剤（磁気穂）の接触幅ａは約４ｍｍであった。現像領域Ｂにおける感光体と現像剤（磁気穂）の接触幅ｂは約２ｍｍであった。接触幅ａ、ｂを長くすれば、感光ドラム３と現像剤の接触頻度を増加して現像性を改善できる一方、キャリア付着や画像の粗さ（ガサツキ）が増えてしまう。このため、接触幅は１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００３４】
なお、本発明に関して言えば、現像ローラ２１、３１は、それぞれの表面が感光ドラム３の表面に対して逆方向に移動するように反時計周り方向に回転しても構わない。
【００３５】
＜トナー帯電量制御＞
制御部７０２は、１００枚の画像形成ごとに感光ドラム３に所定の静電像を形成して現像装置２０により現像してパッチトナー像を形成する。制御部７０２は、光学式センサＫＳを用いてパッチトナー像の反射光を検出してパッチトナー像のトナー載り量を計算する。
【００３６】
制御部７０２は、パッチトナー像のトナー載り量が基準値よりも低い場合には、現像装置２０に対する現像剤の補給量を割り増しして、現像装置２０内の現像剤のトナー比率を増加させる。現像剤中のトナーが増えると、トナーのキャリアに対する摩擦機会が減ってトナー帯電量が低下し、これにより、同一の静電像の画像部に現像されるトナー像のトナー載り量が増えて基準値に戻される。
【００３７】
制御部７０２は、パッチトナー像のトナー載り量が基準値よりも高い場合には、現像装置２０に対する現像剤の補給量を削減して、現像装置２０内の現像剤のトナー比率を低下させる。現像剤中のトナーが減ると、トナーのキャリアに対する摩擦機会が増えてトナー帯電量が上昇し、これにより、同一の静電像の画像部に現像されるトナー像のトナー載り量が減って基準値に戻される。
【００３８】
連続画像形成中にトナーの帯電性能が低下した場合、トナー消費量の多い画像形成が連続した場合、高湿度環境等では、現像装置２０に対する現像剤の補給量を削減するので、現像剤のトナー比率が低下してくる。その結果、現像ローラ２１及び現像ローラ３１に担持される現像剤のトナー比率が低下して、感光ドラム３が磁気ブラシのキャリアに接触する可能性が高くなる。
【００３９】
なお、制御部７０２は、現像剤の透磁率を検出するＴＤ比センサ３７を用いて現像装置２０内を循環する現像剤のトナー比率を測定している。制御部７０２は、現像装置２０に対する現像剤の補給量が削減され続けて、現像剤のトナー比率が下限値を割り込むと、画像形成を一時的に中断して、現像装置２０の空運転を継続することにより、トナー帯電量を回復させる。
【００４０】
＜キャリアの体積抵抗率＞
プロセススピードの高速化に伴う現像性の低下を軽減するために、キャリアの電気抵抗を低くすることが望ましい。キャリアの電気抵抗が低いと、トナーとキャリアの摩擦帯電により蓄積される電荷（カウンターチャージ）が減衰し易くなるため、電気抵抗が高い場合に比べて、キャリア・トナー間の付着力が弱くなる。このため、短時間でもキャリアからトナーを引き剥がして静電像へ移転させることが容易になり、高いプロセススピードにおける現像性は向上する。
【００４１】
現像装置２０においては、キャリアの体積抵抗率を１×１０６〜１×１０１０［Ω・ｃｍ］とすることが好ましい。キャリア体積抵抗率が１×１０６［Ω・ｃｍ］より小さいと、キャリア粒子と感光ドラム３の対向部に強い電界がかかって放電を誘発し、感光ドラム３の表面に放電跡が残って、感光ドラム３に放電跡が発生し易くなる。しかし、キャリア体積抵抗率が１×１０１０［Ω・ｃｍ］より大きくなると、トナーのカウンターチャージが減衰し難くなり、キャリアがポジ化し易くなるために、出力画像の白地部におけるキャリア付着が増える傾向となる。
【００４２】
現像装置２０においては、キャリアの磁化の強さを５０［Ａｍ２／ｋｇ］〜７０［Ａｍ２／ｋｇ］とすることが望ましい。キャリアの磁化の強さが５０［Ａｍ２／ｋｇ］より小さいと、キャリアの現像ローラ２１、３１への拘束力が弱まり、感光ドラム３へのキャリア付着が増える傾向となる。しかし、キャリアの磁化の強さが７０［Ａｍ２／ｋｇ］より大きくなると、キャリアの磁力による搬送性が増大して、トナーにかかる機械的な力が大きくなって、トナー劣化が促進される傾向となる。
【００４３】
＜実験の概要＞
図４は白地かぶり画像及び現像性の評価用画像の説明図である。アモルファスシリコンの感光層を有する感光ドラムと２本の現像ローラを搭載した現像装置との組み合わせで、従来よりも体積抵抗が低いキャリアを用いてプロセススピード５００ｍｍ／ｓｅｃ以上の連続画像形成を行った。そして、実験結果に基づいて、２本の現像ローラを備えた現像装置において、高い現像性を確保しつつ、白地かぶり画像不良が発生しにくい現像ローラの運転条件を求めた。評価用の実験機としては、キヤノン株式会社製複写機Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｅｓｓ  Ｃ７０００ＶＰ（登録商標）の改造機を使用した。
【００４４】
図４に示すように、Ａ４サイズの普通紙に、Ｄｕｔｙ比５０％の最高濃度画像（ベタ画像）を連続出力した。そして、出力枚数の各段階において、出力画像の非画像部の白地かぶり画像不良評価、及び画像部の現像性評価を行った。
【００４５】
【表１】
2013174778.tif 000003
【００４６】
表１に示すように、比較例１は、単一の現像ローラを搭載しており、現像ローラの周速が対ドラム周速比１．６である。ａ−Ｓｉ感光体の表面層は、体積抵抗率が１×１０９［Ω・ｃｍ］以上１×１０１４［Ω・ｃｍ］以下で、従来のＯＰＣ感光層を有する感光ドラムに比較して高いため、現像時にキャリアから電荷が注入され易い。現像時にキャリアから電荷が注入されて現像ローラと静電像のトナーが付着しない第二領域との電位差（かぶり取りコントラスト）が低下すると、白地かぶり画像不良が発生し易くなる。しかし、プロセススピードの高速化により感光ドラムが高速回転すると、キャリアからの電荷注入時間が減少するため、キャリアからの電荷注入は抑制される。プロセススピードが５００ｍｍ／ｓｅｃ以上であれば、体積抵抗率が１×１０６［Ω・ｃｍ］以上１０１０［Ω・ｃｍ］以下のキャリアを用いても、電荷注入を許容レベルまで抑制できると考えられる。このため、比較例１の現像装置は、プロセススピードが５００ｍｍ／ｓｅｃ以上であれば長期にわたり白地かぶり画像不良は発生し難い。
【００４７】
表１に示すように、比較例２は、２本の現像ローラを搭載しており、現像ローラの周速が対ドラム周速比１．６である。現像ローラが２本の比較例２は、現像ローラが１本の比較例１に比較して、ａ−Ｓｉ感光体を用いて５００ｍｍ／ｓｅｃ以上のプロセススピードで画像形成を行った際の現像性に優れていた。しかし、比較例２は、比較例１に比較して、ａ−Ｓｉ感光体を用いて、５００ｍｍ／ｓｅｃ以上のプロセススピードで画像形成を行った際の出力画像に白地かぶり画像不良が発生し易くなった。
【００４８】
表１に示すように、比較例３は、比較例２において２本の現像ローラの周速が対ドラム周速比１．２である。現像ローラの周速が相対的に低い比較例３は、現像ローラの周速が相対的に高い比較例２に比較して現像性が著しく低下する。しかし、比較例２で問題となった白地かぶり画像不良は解消されていた。
【００４９】
表１に示すように、比較例４は、比較例２においてキャリア１００％の現像剤を使用して、キャリアのみの磁気穂で感光ドラムを摺擦させた。トナーが消失して接触抵抗が大幅に低下した磁気穂で感光ドラムを摺擦させると、磁気穂からの電荷注入が増大することを確認した。
【００５０】
表１に示すように、実施例１は、比較例２において上流側の現像ローラの周速が対ドラム周速比１．６、下流側の現像ローラの周速が対ドラム周速比１．２である。実施例１では、下流側の現像ローラの周速を低下させることで、高い現像性を確保しつつ白地かぶり画像不良を抑制できた。
【００５１】
表１に示すように、実施例２は、実施例１において下流側の現像ローラの周速を可変にして、白地かぶり画像不良が抑制された範囲で下流側の現像ローラの周速をなるべく高くなるように設定した。これにより、実施例２では、白地かぶり画像不良が問題となることなく、実施例１よりも現像性を高められた。
【００５２】
表１に示すように、実施例３、４は、実施例２において、測定用静電像を形成して画像形成条件パラメータを取得する非画像形成時の調整モードにおいて下流側の現像ローラの周速を設定させた。これにより、実施例３、４では、白地かぶり画像不良が問題となることなく、実施例１よりも現像性を高められた。
【００５３】
＜共通の運転条件＞
比較例１〜４及び実施例１〜４では画像形成装置の以下の運転条件を揃えた。
プロセススピード（感光ドラム周速度）：３００〜７００［ｍｍ／ｓｅｃ］
感光ドラム・現像ローラ最近接距離ｘ              ：３００［μｍ］
下流側現像ローラ対向位置の静電像の明部電位ＶＬ  ：−１３０［Ｖ］
下流側現像ローラ対向位置の静電像の暗部電位Ｖｎ  ：−４８０［Ｖ］
振動電圧（現像バイアス）の交流周波数            ：１．５［ｋＨｚ］
振動電圧（現像バイアス）の交流ピーク間電圧Ｖｐｐ：１．６［ｋＶ］
振動電圧（現像バイアス）の直流電圧Ｖｄｃ        ：−３３０［Ｖ］
かぶり取りコントラスト（摺擦前）ΔＶｓ          ：２００  ［Ｖ］
現像剤初期ＴＤ比                                ：１０    ［％］
現像剤量                                        ：５００  ［ｇ］。
【００５４】
＜被覆率＞
比較例１〜３、実施例１では、二成分現像剤に対するトナー重量比率（以下ＴＤ比）を１０％とした。このとき、平均トナー帯電量（以下Ｑ／Ｍ）の実測値は、−６０［μＣ／ｇ］であった。
【００５５】
平均トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）は、トナー重量比（ＴＤ比）に大きく依存する。ＴＤ比が小さいほど、トナーがキャリアと摩擦できる機会が増えるため、Ｑ／Ｍは増加する傾向となる。ＴＤ比が大きいほど、トナーがキャリアと摩擦できる機会が減るために、Ｑ／Ｍは減少する傾向となる。しかし、ＴＤ比だけでは、キャリアの粒径や比重の影響が大きくてトナーの摩擦機会を一般化できない。そこで、実験では、キャリアを被覆するトナーの割合を表すパラメータとして、式１で表される被覆率を定義した。式１において、ρｃ：キャリア真密度、ｒｃ：キャリア粒径、ｘ：ＴＤ比、ρｔ：トナー真密度、ｒｔ：トナー粒径である。
【００５６】
【数１】
2013174778.tif 000004
（１）ＴＤ比ｘ：  現像ローラに担持された現像剤を０．３ｇ程度取り、水と界面活性剤（例えばヤシノミ洗剤）の混合液に混ぜ、溶融したトナーとキャリアを分離し、それぞれの重量を測定することにより求めた。
（２）キャリア真密度ρｔ：  乾式自動密度計（島津製作所社製 アキュピック１３３０）によって測定し求めた。なお、本実施例で使用したトナーの真密度ρｔは１ｇ／ｃｍ３、キャリアの真密度ρｃは４ｇ／ｃｍ３であった。
（３）キャリア粒径ｒｃ：  粒度分布測定機（日機装社製  マイクロトラックＭＴ３３００ＥＸ）によって体積平均粒径を測定し求めた。なお、本実施例で使用したキャリア粒径ｒｃは４０μｍであった。
（４）トナー粒径ｒｔ：  精密粒度分布測定装置（ベックマン・コールター社製  Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３）によって重量平均粒径を測定し求めた。なお、本実施例で使用したトナー粒径ｒｔは６μｍであった。
【００５７】
このように定義した被覆率を評価することで、キャリアの粒径や比重に依らずに、トナーの摩擦機会を一般化して、トナーの帯電状態を正確に推定できる。発明者の実験によると、現像装置２０では、被覆率を９０％より大きくすると、現像剤中の帯電不良トナーの割合が増加して、白地かぶり画像不良が発生し易くなる。また、被覆率を２０％より小さくすると、平均トナー帯電量（Ｑ／Ｍ）が高くなり過ぎてトナー／キャリア間の静電的付着力が増加し、静電像への移転を妨げて現像性が低下し易くなる。このため、被覆率の上限は９０％、下限、つまりトナーを使い切れる限界は２０％である。
【００５８】
以下の実験では、ＴＤ比＝１０％からトナー補給なく図４の画像の連続画像形成を行ってＴＤ比を徐々に減少させて、被覆率を７０％前後から２０％前後まで低下させている。これにより、現像ローラに担持された現像剤の過酷条件として、「被覆率が２０％程度まで、白地かぶり画像不良を防止し、現像性との両立ができること」を目標に設定した。
【００５９】
＜白地かぶり画像不良の評価方法＞
画像の連続出力により、現像剤のトナーは消費され、現像剤抵抗は減少し始める。そして、現像領域において、磁性キャリアを介して電荷注入が起こると、非画像部の感光体電位が現像ローラに印加している電圧のＤＣ成分に収束するようになる。これにより、非画像部と現像ローラの電位差が減少し、白地かぶり画像不良が発生する。白地かぶり画像不良の評価は出力枚数に応じて、転写紙上の非画像部における反射濃度Ｄｒをマクベス社製の反射濃度計（ＳＥＲＩＳＥ１２００）により測定する。一方、紙自身の反射濃度Ｄｓを同様に測定し、最高濃度階調（２５５／２５５）の反射濃度を１．２として、かぶり濃度を以下のように求めて、以下の評価基準に従って、白地かぶり画像不良評価を行った。
白地かぶり画像濃度（％）＝１００×（Ｄｒ−Ｄｓ）／（１．２−Ｄｓ）
（１）白地かぶり画像濃度０．５％以下    ：非常に良好（白地かぶり画像不良評価Ａ）
（２）白地かぶり画像濃度０．６〜２．０％：許容範囲（白地かぶり画像不良評価Ｂ）
（３）白地かぶり画像濃度２．１％以上    ：不良（白地かぶり画像不良評価Ｃ）
【００６０】
＜現像性評価方法＞
図５は静電像の現像性の説明図である。図６は平均トナー帯電量Ｑ／Ｍを測定する装置の説明図である。静電像がトナーによって現像される際の現像性は、感光ドラム上における単位面積当りのトナー電荷量Ｑ／Ｓにより表される。
【００６１】
図２を参照して図５に示すように、静電像がトナーによって現像されるのは、詳しくは、静電像電位と現像バイアスにより作られる電界によって、トナー電荷が静電像電位を埋めることによる。トナー電荷によって作られる電位ΔＶは、理論的には次式で表される。式２の第一項はトナー層自身が周辺に作り出す電位ΔＶｔ、第二項はトナー層と感光体の基層との間でコンデンサーの効果により作り出される電位ΔＶｃである。
【００６２】
【数２】
2013174778.tif 000005
【００６３】
ここで、ｄｔ：トナー層高さ、ｄｍ：感光体の膜厚（支持体を除く総膜厚）、Ｑ／Ｓ：単位面積当りのトナー電荷量、ε０：真空の誘電率、εｔ：トナー層の比誘電率、εｍ：感光体の比誘電率、である。
（１）感光体膜厚ｄｍ：  渦電流式膜厚計（フィッシャーインストルメンツ社製  ＦＩＳＣＨＥＲＳＣＯＰＥ  ＭＭＳ）によって測定し求めた。なお、実験で使用した感光体の膜厚ｄｍは３０μｍであった。
（２）感光体比誘電率εｍ：  感光層を施した感光板を用意し、直流電圧を印加した際に流れる電流をモニターし、得られた電流曲線を時間積分することで、感光層に貯まった電荷量ｑを求める。前記電荷量ｑと電圧値Ｖの傾きから、感光板の静電容量Ｃを求め、使用した電極の面積Ｓから、Ｃ／Ｓを求める。上記方法で求めたＣ／Ｓを次式に代入することにより、比誘電率εｍを求めた。なお、実験で使用した感光体の比誘電率εｍは１０であった。
【００６４】
【数３】
2013174778.tif 000006
（３）トナー層高さｄｔ：  超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製  ＶＫ９５００）によって測定し求めた。
（４）トナー層比誘電率εｔ：  断面積が約２．３ｃｍ２の電極間に、トナー層厚約１ｍｍのトナーを挟み、ＬＣＲメーター（安藤電気社製  ＡＧ−４３０４）によって測定し求めた。なお、実験で使用したトナー層比誘電率εｔは２．５であった。
（５）単位面積当りのトナー電荷量Ｑ／Ｓ：  図６に示すように、ファラデーゲージは、軸径の異なる金属筒を同軸になるように配置した二重筒と、内筒内に更にトナーを取り入れるためのフィルターを備えている。内筒と外筒が絶縁されているために、エアー吸引により、感光体上のトナーをフィルター内に取り込むと、トナーの電荷量Ｑによる静電誘導を引き起こす。この誘起された電荷量をエレクトロメーター（ＫＥＩＴＨＬＥＹ６１６）により測定し、内筒内のトナー重量Ｍで割った値を平均トナー帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）とした。また、感光体上のトナーを吸引した面積を測定し、その値でトナー重量Ｍを割った値をＭ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ２）とし、最終的に、Ｑ／ＭとＭ／Ｓを掛けて、Ｑ／Ｓを求めた。
【００６５】
図２を参照して図５に示すように、現像性が十分高い場合、現像コントラストをΔＶｓとすると、ΔＶ＝ΔＶｓになるまで、静電像がトナーによって現像される。ここで、ΔＶｓは画像部の明部電位ＶＬと現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃを用いて、次式で表される。
【００６６】
【数４】
2013174778.tif 000007
【００６７】
一方、現像性が低い場合、ΔＶ＜ΔＶｓのまま、静電像がトナーによって完全に現像されずに終了してしまう。現像性、つまりトナー電荷が静電像をどの程度埋めたかを数値化するために、式４で表される充電率を導入した。
【００６８】
【数５】
2013174778.tif 000008
【００６９】
現像コントラストＶｓをトナー電荷により十分に現像できない場合、現像バイアスにおけるピーク間電圧Ｖｐｐの振れなどの外乱により、外乱前後におけるトナー載り量の変化が大きくなり、画像濃度の安定性が低下する。発明者の検討によると、画像濃度の安定性を許容レベルにするためには、充電率が９０％以上必要である。下記測定方法により求めたＱ／Ｓを式４に代入して充電率を求め、以下の評価基準に従って、現像性評価を行った。
（１）充電率１００％      ：非常に良好（現像性評価Ａ）
（２）充電率９９％〜９０％：許容範囲（現像性評価Ｂ）
（３）充電率８９％以下    ：不良（現像性評価Ｃ）
【００７０】
＜キャリアの体積抵抗率の測定方法＞
図７はキャリアの体積抵抗率を測定するための装置の説明図である。図７に示すように、所定の速度で回転するアルミニウム製のドラム（円筒体）３０１にキャリア１０１単体を内包した現像装置６０１の現像ローラ２０１とドラム３０１との最近接距離（以下ＳＤギャップ）を実機同等に設定して対向させる。そして、所定の周速でドラム３０１及び現像ローラ２０１を回転させながら、ドラム３０１と現像ローラ２０１間に電源４０１（ＮＦ社製  ＨＶＡ４３２１）から、ＡＣ電圧（ｓｉｎ波）を印加する。このとき、ｓｉｎ波の周波数をＳｗｅｅｐさせ、印加電圧に対する応答電流を計測することにより、ドラム３０１／現像ローラ２０１間のインピーダンスを測定する。なお、ｓｉｎ波のピーク電圧は、ＳＤギャップ間で２×１０４Ｖ／ｃｍになるように設定した。
【００７１】
実験では、誘電体測定システム５０１（ソーラトロン社製  １２６０９６Ｗ）により計測を行った。周波数を１Ｈｚから１０ｋＨｚまでＳｗｅｅｐした際の各測定値（実部と虚部）をプロットしたコールコールプロットから、解析ソフト（ソーラトロン社製  ＺＶｉｅｗ）を用いて等価回路（ＲＣの並列回路）でフィッテングした。これにより、キャリアの抵抗成分と静電容量成分を求めた。キャリアの抵抗値、及びキャリア体積（接触面積×ＳＤギャップ）から、キャリアの体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を求めた。
【００７２】
＜キャリアの磁化の強さ＞
キャリアの１０００／４π［ｋＡ／ｍ］の磁界中における磁化の強さが５０［Ａｍ２／ｋｇ］以上７０［Ａｍ２／ｋｇ］以下である。
【００７３】
試料振動型磁力計（理研電子製  ＢＨＶ−３５）を用いて、１０００／４π（ｋＡ／ｍ）の外部磁場を作り、一方で磁性キャリアを円筒状のプラスチック容器にパッキングした状態に収容し、磁化モーメントを想定する。実際の試料重量から、磁化の強さ（Ａｍ２／ｋｇ）を求めた。
【００７４】
＜比較例１＞
図８は単一の現像ローラを使用する現像装置の構成の説明図である。図８に示すように、比較例１は、単一の現像ローラを使用する現像装置において、現像ローラの周速が対ドラム周速比１．６に設定されている。プロセススピードを３００ｍｍ／ｓｅｃ、５００ｍｍ／ｓｅｃ、７００ｍｍ／ｓｅｃとした際の、画像枚数４０枚、８０枚、１２０枚、１６０枚、２００枚、２４０枚、２８０枚の各段階におけるＴＤ比と被覆率の測定結果を表２に示す。
【００７５】
【表２】
2013174778.tif 000009
【００７６】
表２に示すように、被覆率が低下する過程での白地かぶり画像不良と現像性の評価結果を表３に示す。
【００７７】
【表３】
2013174778.tif 000010
【００７８】
表３の各枠に白地かぶり画像不良／現像性の評価結果を示す。比較例１では、現像ローラが１本ではトナー供給が間に合わないため、現像性に関しては、全てのプロセススピードにおいて、目標とする被覆率２０％程度（２８０枚）まで、許容レベルを維持することができなかった。白地かぶり画像不良に関しては、プロセススピードが５００ｍｍ／ｓｅｃ、７００ｍｍ／ｓｅｃにおいて、目標とする被覆率２０％程度（２８０枚）まで、許容レベルを維持することができた。しかし、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃにおいては、２４０枚で白地かぶり画像不良が発生してしまった。
【００７９】
白地かぶり画像不良がプロセススピードに依存する理由は、感光体表面が現像領域にさらされる時間が短くなるために、電荷注入時間が減少するためだと考えられる。例えば、プロセススピードが３００ｍｍ／ｓｅｃの場合、現像領域が４ｍｍ程度であることを考慮すると、感光体表面が現像領域にさらされる時間は１３ｍｓであるのに対し、７００ｍｍ／ｓｅｃの場合、同時間は５．７ｍｓになる。
【００８０】
以上のように、現像ローラが単数の現像装置では、長期にわたり（被覆率が２０％程度に下がるまで）白地かぶり画像不良と現像性とを両立できない。
【００８１】
＜比較例２＞
図２に示すように、比較例２は、２本の現像ローラを使用する現像装置において、現像ローラの周速が対ドラム周速比１．６に設定されている。プロセススピードを３００ｍｍ／ｓｅｃ、５００ｍｍ／ｓｅｃ、７００ｍｍ／ｓｅｃとした際の、画像枚数２０枚、６０枚、１００枚、１４０枚、１８０枚、２２０枚の各段階におけるＴＤ比と被覆率の測定結果を表４に示す。
【００８２】
【表４】
2013174778.tif 000011
【００８３】
表４に示すように、被覆率が低下する過程での白地かぶり画像不良と現像性の評価結果を表５に示す。
【００８４】
【表５】
2013174778.tif 000012
【００８５】
表５の各枠に白地かぶり画像不良／現像性の評価結果を示す。比較例２では、全てのプロセススピードにおいて、目標とする被覆率２０％程度（２２０枚）まで、白地かぶり画像不良は許容レベルを維持することができなかった。白地かぶり画像不良の発生箇所を調べた結果、白地かぶり画像不良は、主に下流側の現像ローラで発生していることがわかった。
【００８６】
このことから、白地かぶり画像不良のメカニズムが次のように考えられる。２本の現像ローラを備える現像装置において、下流側の現像ローラでは、上流側の現像ローラでトナーが消費された現像剤を担持するために、現像剤の抵抗が下がっている。このため、連続画像形成に伴って現像剤のトナー量が減少し始めたとき、下流側の現像ローラでは極端に現像剤の抵抗が下がるために、電荷注入を引き起こし易くなる。これにより、非画像部の電位が現像ローラに印加している電圧のＤＣ成分に収束するようになり、非画像部と現像ローラの電位差が減少し、白地かぶり画像不良が発生すると考えられる。
【００８７】
すなわち、比較例２では、下流側の現像ローラは、上流側の現像ローラでトナーを感光ドラムに供給してキャリアリッチとなった現像剤を担持しているので、現像ローラと感光ドラムの間に存在する現像剤の抵抗が低くなっている。このため、下流側の現像ローラは、上流側の現像ローラよりも感光ドラムへの電荷注入量が大きくなる。
【００８８】
連続画像形成を長時間継続して、現像剤のトナー量が減少し始めたとき、下流側の現像ローラでは現像剤の抵抗が下がるために、非画像部の電位が現像ローラに印加している電圧のＤＣ成分に収束する。これにより、非画像部と現像ローラの電位差であるかぶり取りコントラスト（Ｖｂａｃｋ）が減少して、白地かぶり画像不良が発生し易くなる。
【００８９】
一方、現像性に関しては、全てのプロセススピードにおいて、目標とする被覆率２０％程度（２２０枚）まで、許容レベルを維持することができた。これは、１本の現像ローラでは足りなかった、感光体と現像剤（磁気穂）の接触頻度（回数・時間）や現像バイアスの印加時間を、２本の現像ローラにより補うことができるためだと考えられる。
【００９０】
＜比較例３＞
図２に示すように、比較例２は、２本の現像ローラを使用する現像装置において、現像ローラの周速が対ドラム周速比１．６に設定されている。プロセススピードを３００ｍｍ／ｓｅｃ、５００ｍｍ／ｓｅｃ、７００ｍｍ／ｓｅｃとした際の、画像枚数２０枚、６０枚、１００枚、１４０枚、１８０枚、２２０枚の各段階におけるＴＤ比と被覆率の測定結果を表６に示す。
【００９１】
【表６】
2013174778.tif 000013
【００９２】
表６に示すように、被覆率が低下する過程での白地かぶり画像不良と現像性の評価結果を表７に示す。
【００９３】
【表７】
2013174778.tif 000014
【００９４】
表７の各枠に白地かぶり画像不良／現像性の評価結果を示す。比較例３では、全てのプロセススピードにおいて、目標とする被覆率２０％程度（２４０枚）まで、白地かぶり画像不良は許容レベルを維持することができた。周速比を下げると白地かぶり画像不良が良化する理由は、次のように考えられる。周速比を下げると、感光体に接触して電荷注入に寄与する磁気穂の数が減るために、電荷注入が抑えられるためだと考えられる。
【００９５】
一方、現像性に関しては、全てのプロセススピードにおいて、目標とする被覆率２０％程度（２４０枚）まで、許容レベルを維持することができなかった。これは、２本の現像ローラであっても、周速比を下げることによって、感光体と現像剤（磁気穂）の接触頻度（回数・時間）や現像バイアスの印加時間が減少するためだと考えられる。
【００９６】
以上のように、現像ローラが２本の現像装置では、上流側の現像ローラと下流側の現像ローラの周速比が同じ場合には、長期に渡り、白地かぶり画像不良と現像性を両立できないことがわかった。
【００９７】
＜比較例４＞
図９は比較例４における現像ローラを通じた電荷注入量の測定結果の説明図である。
【００９８】
図２に示すように、比較例４は、上流側の現像ローラと下流側の現像ローラの周速度を同一かつ可変とし、それ以外は比較例２と条件を揃えて実験を行った。以下の手順により、感光体・現像ローラの周速が、本当に電荷注入に影響を与えているのかを明確にした。
【００９９】
始めに、図２で示した現像剤を入れない空の現像装置２０を用意し、帯電器により所望の電位（暗電位Ｖｎ）に帯電された感光ドラム３上の表面電位を現像装置直下に配置した表面電位計Ｓにより計測する。
【０１００】
次に、トナーを抜いたキャリア単体を入れた現像装置２０を用意し、帯電後に、現像バイアスを印加し、感光ドラム３上の表面電位（Ｖｓ）を同様に計測する。現像バイアスにより注入された電荷は、磁気穂（キャリア単体）を介して、感光体に注入し、感光ドラム３上の表面電位を変化させる。このとき、電荷注入量をΔＶとすると、式６で表される。
【０１０１】
【数６】
2013174778.tif 000015
【０１０２】
図９に示すように、プロセススピードを３００ｍｍ／ｓｅｃ、５００ｍｍ／ｓｅｃ、７００ｍｍ／ｓｅｃとした各条件で、現像ローラの周速比（対プロセススピード）と電荷注入量ΔＶの関係を測定した。現像ローラの周速比を固定した場合、プロセススピードが速くなるに伴い、電荷注入量ΔＶが減少する。これは、プロセススピードが高くなるほど、かぶり取りコントラストの低下が抑制されて白地かぶり画像不良が発生しにくくなる事実を裏付けている。また、現像ローラの周速比が速くなるに伴い、電荷注入量が増加する。これは、実施例１において、現像ローラの周速を低下させることでかぶり取りコントラストの低下が抑制されて白地かぶり画像不良が発生しにくくなる事実を裏付けている。
【０１０３】
＜実施例１＞
図２に示すように、静電像形成手段の一例である帯電装置５及び露光装置６は、静電像を感光体の一例である感光ドラム３に形成する。静電像は、現像されてトナーが付着する画像部と現像されてトナーが付着しない白地部とからなる。
【０１０４】
第一現像ローラの一例である上流側の現像ローラ２１は、トナーとトナーよりも体積抵抗率が低いキャリアを有する現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを感光ドラム３に摺擦させて静電像を現像する。第二現像ローラの一例である下流側の現像ローラ３１は、現像ローラ２１から受け渡された現像剤を担持して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加された状態で現像剤の磁気ブラシを感光ドラム３に摺擦させて静電像を現像する。
【０１０５】
駆動手段の一例である駆動モータ５０、６０は、現像ローラ２１及び現像ローラ３１の周速を感光ドラム３の周速よりも高い周速で回転駆動する。駆動モータ５０、６０は、現像ローラ３１を現像ローラ２１の周速よりも低い周速で回転駆動する。
【０１０６】
実施例１は、２本の現像ローラを使用する現像装置において、上流側の現像ローラ２１の周速が対ドラム周速比１．６に設定され、下流側の現像ローラ３１の周速が対ドラム周速比１．２に設定されている。プロセススピードを３００ｍｍ／ｓｅｃ、５００ｍｍ／ｓｅｃ、７００ｍｍ／ｓｅｃとした際の、画像枚数２０枚、６０枚、１００枚、１４０枚、１８０枚、２２０枚の各段階におけるＴＤ比と被覆率の測定結果を表８に示す。
【０１０７】
【表８】
2013174778.tif 000016
【０１０８】
表８に示すように、被覆率が低下する過程での白地かぶり画像不良と現像性の評価結果を表９に示す。
【０１０９】
【表９】
2013174778.tif 000017
【０１１０】
表９の各枠に白地かぶり画像不良／現像性の評価結果を示す。実施例１では、全てのプロセススピードにおいて、目標とする被覆率２０％程度（２４０枚）まで、白地かぶり画像不良は許容レベルを維持することができた。下流側の現像ローラの周速比Ｓｒを１．２に下げることにより、電荷注入を抑制できる。これにより、白地かぶり画像不良が減少すると考えられる。
【０１１１】
一方、現像性に関しても、全てのプロセススピードにおいて、目標とする被覆率２０％程度（２４０枚）まで、許容レベルを維持することができた。周速比を下げても、現像性を許容レベルに維持することができた理由について説明する。本来、現像剤を受け渡される下流側の現像ローラでは、大量のトナーが静電像へ移転することはない。
【０１１２】
なぜなら、受け渡される下流側の現像ローラでは、受け渡す上流側の現像ローラに比べて、現像剤中のトナー量も少なく、且つ、明部電位ＶＬが既にトナー電荷で充電されているために、現像電界も低い。このため、下流側の現像ローラの周速比Ｓｒを下げても、トータルの現像性に大きな影響を与えないと考えられる。
【０１１３】
実施例１によれば、表面層の体積抵抗率が１×１０９〜１×１０１４Ω・ｃｍ程度のａ−Ｓｉ感光体を周速５００ｍｍ／ｓｅｃ以上で運転する際の白地かぶり画像不良の抑制と高い現像性とを両立できる。体積抵抗率が１０６〜１０１０Ω・ｃｍのキャリアを含む二成分現像剤を複数の現像ローラを備える現像装置で使用する際の白地かぶり画像不良の抑制と高い現像性とを両立できる。複数の現像ローラを備える画像形成装置において、長期にわたり白地かぶり画像不良を防止しつつ高い現像性を確保できる。
【０１１４】
そもそも、アモルファスシリコン感光体は、感光層の性質から磁気ブラシを摺擦させた状態で現像ローラに交流電圧を印加された際に、静電像の白地部に対する磁気ブラシを通じた電荷注入が従来のＯＰＣ感光体よりも顕著になる。そして、第二現像ローラの磁気ブラシは、第一現像ローラでトナーが消費されてトナー比率が低下した現像剤によって形成されるため、第一現像ローラの磁気ブラシよりもキャリアが感光体に直接接触して電界注入する確率が高い。このような状況下で、連続画像形成中に現像剤のトナー比率が低下すると、抵抗の低い磁気ブラシが感光体を直接摺擦する頻度が高まって、電荷注入が生じた際の注入電荷量も多くなる。その結果として、静電像の白地部の電位がトナーの付着を阻止できないレベルまで低下して、白地かぶりが増えてしまうと考えられている。
【０１１５】
実施例１では、第一現像ローラに高い周速を設定して現像性を確保しつつ、第二現像ローラの周速を下げることで、感光体の単位面積当たりの「電荷注入回数×注入電荷量」を減らして、静電像の白地部の電位低下を軽減している。これにより、複数現像ローラ型の現像装置を用いた連続画像形成中に現像剤のトナー比率が低下しても、現像装置の十分な現像性を確保しつつ、出力画像の白地かぶり画像不良の発生を抑制している。
【０１１６】
実施例１では、第一現像ローラと第二現像ローラとに感光体よりも高い周速を設定した状態で、第二現像ローラの周速を第一現像ローラの周速よりも低く設定することで、現像性を確保しつつ白地かぶり画像不良を抑制できる。
【０１１７】
第二現像ローラの磁気ブラシは、第一現像ローラでトナーが消費されてトナー比率が低下した現像剤によって形成されるため、第一現像ローラの磁気ブラシよりもキャリアが感光体に直接接触して電界注入する確率が高い。このため、第一現像ローラに高い周速を設定して現像性を確保しつつ、第二現像ローラの周速を下げることで、感光体の単位面積当たりの「電荷注入回数×注入電荷量」が減って、現像されてトナーが付着しない白地部の電位が低下しにくくなる。
【０１１８】
＜実施例２＞
図２に示すように、実施例２では、２本の現像ローラを使用する現像装置において、実施例１を起点として、上流側の現像ローラと下流側の現像ローラの周速とを共に可変に設定して、現像性と白地かぶり画像不良が許容範囲となる組み合わせを求めた。長期にわたり、白地かぶり画像不良と現像性を両立させるために、白地かぶり画像不良の発生箇所である現像剤を受け渡される下流側の現像ローラの周速比Ｓｒを可変させて検討を行った。
【０１１９】
制御手段の一例である制御部７０２は、現像ローラ３１に担持される現像剤のトナー比率が低くなるほど現像ローラ３１の周速が低くなるように、現像ローラ３１の周速を可変に制御する。
【０１２０】
最初に、上流側の現像ローラの周速比Ｖｔを１．６に設定して、下流側の現像ローラの周速比Ｖｒを０．８〜１．６の範囲で変化させて、実施例１と同様に、白地かぶり画像不良と現像性とを評価した。評価結果を表１０に示す。表１０中、目標とする被覆率２０％程度まで許容レベルを維持できたものを「○」、維持できなかったものを「×」とした。
【０１２１】
【表１０】
2013174778.tif 000018
【０１２２】
表１０に示すように、下流側の現像ローラの周速比ＳｒをＳｔより小さく設定することにより、白地かぶり画像不良は許容レベルを維持することができた。一方、現像性は、下流側の現像ローラの周速比Ｓｒを１．０以下にすると、許容レベルを維持できないことがわかった。
【０１２３】
次に、上流側の現像ローラの周速比Ｓｔと下流側の現像ローラの周速比Ｓｒとのいくつかの組み合わせについて、現像性と白地かぶり画像不良が許容範囲となる組み合わせを求めた。表１１の組み合わせに対応する各枠において、白地かぶり画像不良／現像性の評価結果を示す。
【０１２４】
【表１１】
2013174778.tif 000019
【０１２５】
以上より、白地かぶり画像不良を防止しつつ現像性を確保するには、下流側の現像ローラの周速Ｖｒ（ｍｍ／ｓｅｃ）、感光ドラムの周速Ｖｄ（ｍｍ／ｓｅｃ）、上流側の現像ローラの周速Ｖｔ（ｍｍ／ｓｅｃ）を用いて、以下の条件を満たす必要がある。
（１）下流側の現像ローラの対感光ドラム周速比Ｓｒ（＝Ｖｒ／Ｖｄ）が、上流側の現像ローラの対感光ドラム周速比Ｓｔ（＝Ｖｔ／Ｖｄ）より小さい。
（２）下流側の現像ローラの周速Ｖｒが感光ドラムの周速Ｖｄより高く設定される。
【０１２６】
＜キャリア付着の検討＞
図１０は現像領域の磁気ブラシの模式図である。感光ドラムの周速と下流側の現像ローラの周速とが等しい場合、すなわち、周速比Ｓｒが１．０のとき、出力画像におけるキャリア付着が大幅に増加することが判明した。また、周速比Ｓｒが１．０のときのキャリア付着現象は、感光ドラムの周速（＝下流側現像ローラの周速）が高いほど顕著であることが判明した。
【０１２７】
図１０に示すように、下流側の現像ローラ３１の周速が速まると、遠心力の増加により、感光ドラム３へのキャリア付着が増加し易い。しかし、遠心力により付着したキャリアは、静電的に付着した場合に比べて、付着力が弱いために、感光ドラム３との周速差（Ｖｒ−Ｖｄ）を付ければ、追い越していく磁気ブラシの磁気穂に捕捉されて回収されると考えられる。
【０１２８】
しかし、下流側の現像ローラの対感光ドラム周速比Ｓｒが１．０の場合、周速差が無いために、回収ができず、遠心力により付着したキャリアは、そのまま感光ドラム３の表面に残留してしまって、キャリア付着が悪化すると考えられる。発明者の検討によると、キャリア付着を許容レベルにするためには、下流側の現像ローラの対感光ドラム周速比Ｓｒは、１．１以上に設定する必要があることが判明した。
【０１２９】
一方、下流側の現像ローラの対感光ドラム周速比Ｓｒを大きく設定すると、キャリア劣化が促進されることが判明した。
【０１３０】
図１０に示すように、下流側の現像ローラ３１では、上流側の現像ローラ２１で現像に消費された分、キャリアを被覆するトナーが減少している。このため、磁気穂のキャリアと感光ドラム３とが直接摺擦する比率が高く、キャリアのコート剥れを引き起こし易いと考えられる。発明者の検討によると、キャリア劣化を許容レベルにするためには、Ｓｒは１．５以下に設定する必要があることが判明した。
【０１３１】
以上より、下流側の現像ローラの対感光ドラム周速比Ｓｒは１．１以上１．５以下に設定することにより、プロセススピードの高速化によるキャリア付着及びキャリア劣化の改善がなされて好ましい。
【０１３２】
なお、下流側の現像ローラ３１の磁気穂のキャリアのトナーによる被覆率を高めるために、初期のトナー量を増加させる、またはトナー補給回数を増加させることが考えられる。これにより、下流側の現像ローラに担持された現像剤の抵抗が下がり過ぎないように管理することが可能である。しかし、初期のトナー量を増加させれば、キャリアとの摩擦帯電機会が減って、平均トナー帯電量Ｑ／Ｍが低下するため、これによる白地かぶり画像不良が初期から発生し易くなる。また、トナー補給回数を増加させれば、補給時に平均トナー帯電量Ｑ／Ｍが低下して白地かぶり画像不良が発生し易くなる。また、トナー消費量が増えると、当然ながらコストアップにもつながり、ユーザーへの負担になりかねない。画像形成で消費されるトナー量を超えた補給がされると、トナーを無駄に廃棄することになり、環境の観点からも好ましくない。
【０１３３】
＜実施例３＞
図１１は実施例３における現像装置の構成の説明図である。図１２は実施例３の制御のフローチャートである。図１３は実施例３の制御で用いる検出用静電像の説明図である。図１４は検出用静電像の検出位置の説明図である。図１５は下流側の現像ローラの周速比と検出用静電像の検出電位差の関係の説明図である。図１６はＴＤ比と周速比を決定する直線の傾きの関係の説明図である。
【０１３４】
実施例３では、４０枚の画像形成ごとに連続画像形成を中断して調整モードを実行してかぶり取りコントラストＶｂａｃｋを検出して下流側の現像ローラの周速Ｖｒを調整する。これにより、長期にわたり白地かぶり画像不良を防止し、更に現像性を高めることができる。
【０１３５】
図１１に示すように、実施例３の現像装置２０Ｂは、電位検出手段の一例である検出部７０１は、現像ローラ３１の磁気ブラシが摺擦した感光ドラム３の表面の電位情報を検出する。制御手段の一例である制御部７０２は、白地部の電位の絶対値が小さくなるほど現像ローラ３１の周速が低くなるように、感光ドラム３の表面の電位情報に基づいて現像ローラ３１の周速を設定する。制御部７０２は、非画像形成時に、設定モードを実行する。設定モードでは、感光ドラム３の回転方向に画像部を挟んで白地部を配置した測定用静電像を形成し、画像部に続いて現像ローラ３１の磁気ブラシが摺擦した白地部を検出して現像ローラ３１の周速を設定する。
【０１３６】
現像装置２０Ｂは、現像ローラ３１と感光ドラム３の最近接位置より、感光ドラム３の回転方向における下流側で感光ドラム３の表面電位を検知する検出部７０１を備えている。
【０１３７】
検出部７０１は、現像剤を受け渡される下流側の現像ローラ３１と感光ドラム３の最近接位置より、感光ドラム３の表面の進行方向下流側の感光ドラム表面電位を検出するための非接触電位計である。検出部７０１は、感光ドラム３の表面電位を検出し、その検出信号を制御部７０２へ出力する。
【０１３８】
図１１を参照して図１２に示すように、制御部７０２は、画像形成ジョブを受信すると画像形成を開始する（Ｓ１１）。
【０１３９】
制御部７０２は、下流側の現像スリーブ３１の周速の調整後にカウント開始した画像形成枚数が４０枚に達すると（Ｓ１２のＹＥＳ）、図１３に示すように、感光ドラム３に露光装置６の最大出力を用いた検出用静電像Ｑｔｅｓｔを形成する（Ｓ１３）。
【０１４０】
図１４に示すように、静電像Ｑｔｅｓｔは、現像装置２０Ｂで現像される際に、上流側の現像スリーブ２１からトナーを最大限に奪って現像スリーブ２１に担持された現像剤のトナー比率を低下させて現像剤の抵抗値を低下させる。
【０１４１】
抵抗値が低下した現像剤は、現像スリーブ２１から現像スリーブ３１に受け渡されて、現像スリーブ３１に形成された抵抗値の低い磁気穂が感光ドラム３を摺擦する。上流側の現像スリーブ２１において静電像Ｑｔｅｓｔを摺擦した現像剤で形成された磁気穂は、上流側の現像スリーブ２１が静電像Ｑｔｅｓｔ以前に感光ドラムを摺擦した現像剤で形成された磁気穂よりも抵抗値が低くなる。
【０１４２】
図５に示すように、その結果、静電像Ｑｔｅｓｔの前後で感光ドラム３の暗部電位Ｖｎを測定すると、静電像Ｑｔｅｓｔの現像に起因する現像剤の抵抗値の減少量に応じた電位差ΔＶｒが検出される。
【０１４３】
制御部７０２は、検出部７０１を用いて検出用静電像Ｑｔｅｓｔの前後の暗部電位Ｖｎを検出して電位差ΔＶｒを測定する（Ｓ１４）。
【０１４４】
制御部７０２は、予め設定された対ドラム周速比Ｓｒと電位差ΔＶｒのルックアップテーブルを電位差ΔＶｒで参照して、下流側の現像スリーブ３１の対ドラム周速比Ｓｒを決定する（Ｓ１５）。
【０１４５】
制御部７０２は、対ドラム周速比Ｓｒと感光ドラム３の周速Ｖｄとから下流側の現像スリーブ３１の周速Ｖｒを決定して、駆動モータ６０へ制御信号を出力する（Ｓ１６）。
【０１４６】
制御部７０２は、下流側の現像スリーブ３１の周速Ｖｒを変更して画像形成を継続する（Ｓ１１）、画像形成ジョブが終了すると（Ｓ１２のＮＯ→Ｓ１７のＹＥＳ）、画像形成を終了する。
【０１４７】
図１３に示すように、検出用静電像Ｑｔｅｓｔは、非画像部と画像部（ベタ画像）から成る。
【０１４８】
図５に示すように、検出用静電像Ｑｔｅｓｔがトナーで現像されると、画像部の電位は現像されたトナーによって作られる電位ΔＶ分増加する。
【０１４９】
検出用静電像Ｑｔｅｓｔの前後で検出部７０１により観測される感光ドラム表面電位は異なっている。検出用静電像Ｑｔｅｓｔ後の非画像部の電位は、検出用静電像Ｑｔｅｓｔ前の暗部電位Ｖｎに対して、ΔＶｒ分変化する。電位差ΔＶｒは、下流側の現像ローラ３１で発生した電荷注入によるかぶり取りコントラストＶｂａｃｋの変化量を表している。
【０１５０】
図１４に示すように、検出用静電像Ｑｔｅｓｔは、感光ドラム３の周速Ｖｄで移動するため、感光ドラム３と現像ローラ２１、３１との最近接位置Ｄｔ、Ｄｒを結ぶ距離Ｌｄを進むために感光ドラム３が要する時間ｔｄは、次式で表される。
【０１５１】
【数７】
2013174778.tif 000020
【０１５２】
一方、現像剤が、現像ローラ２１、３１と感光ドラム３の最近接位置Ｐｔ、Ｐｒ間を進むために要する時間ｔｐは、次式で表される。次式中、距離Ｌｔは、上流側のマグネット部材２２の受け渡し極位置ＭｔとＰｔ間の距離である。距離Ｌｒは、下流側のマグネット部材３２の受け渡し極位置ＭｒとＰｒ間の距離である。
【０１５３】
【数８】
2013174778.tif 000021
【０１５４】
ｔｄに比べてｔｐが小さい場合、上流側の現像ローラ２１においてトナーを消費した現像剤が、下流側の現像ローラ上の位置Ｐｒに到達する時には、対向する感光ドラム３の電位は、検出用静電像Ｑｔｅｓｔが通過した後の非画像部になる。このため、電荷注入により、検出用静電像Ｑｔｅｓｔの前後で非画像部の非画像の電位がΔＶｒ変化する。
【０１５５】
ｔｄに比べてｔｐが大きい場合、上流側の現像ローラ２１においてトナーを消費した現像剤が、下流側の現像ローラ上の位置Ｐｒに到達する時には、対向する感光ドラム３の電位は、検出用静電像Ｑｔｅｓｔが通過する前の非画像部になる。このため、電荷注入により、検出用静電像Ｑｔｅｓｔの前後で非画像部の非画像の電位がΔＶｒ変化する。
【０１５６】
したがって、検出部７０１が検出した検出用静電像Ｑｔｅｓｔ以前の非画像部の表面電位と検出用静電像Ｑｔｅｓｔ以後の非画像部の表面電位とから差分の電位差ΔＶｒを求めることができる。暗部電位Ｖｎ（−４８０Ｖ）は、現像ローラ電位Ｖｄｃ（−３３０Ｖ）に収束するように注入するので、ΔＶｒが負の場合はない。
ΔＶｒ＝｜Ｖｎ（電荷注入有り）−Ｖｎ（電荷注入無し）｜  ≧  ０
【０１５７】
なお、本実施例の現像剤では、トナーの消費によって現像剤の抵抗値が大きく低下するため、検出部７０１は、電位が低下した一方の側の電位だけを検出して、電位が低下していない側の電位は、メモリに格納した基準電位に置き換えてもよい。所定の基準電位と検出部７０１の検出電位の差分として電位差ΔＶｒを求めることができる。
【０１５８】
図１５に示すように、電位差ΔＶｒは、下流側の現像ローラ３１の対ドラム周速比Ｓｒに対して傾きγを有する比例関係にあるため、周速比Ｓｒを下げるほどかぶり取り電圧Ｖｂａｃｋの低下は小さくて済む。傾きγは、上述した被覆率、すなわち現像剤のＴＤ比に依存するため、図１６に示すように、傾きγとＴＤ比の関係をルックアップテーブルに設定しておくことができる。
【０１５９】
制御部７０２は、現像装置２０で実測されたＴＤ比で図１６のルックアップテーブルを参照して傾きγを決定し、傾きγから、検出された電位差ΔＶｒが所望の電位以下（実施例３においては、５Ｖ以下に設定）になるような対ドラム周速比Ｓｒを決定する。駆動モータ６０は、制御部７０２により最適化された周速により、調整モードの後、次の４０枚のプリントをスタートさせる。調整モードは、４０枚のプリント毎に実行される。
【０１６０】
上流側の現像ローラの周速比Ｖｔを１．６に設定して、実施例１と同様にトナー補給を停止した状態で、下流側の現像ローラの周速比Ｖｒを調整モードにより０．８〜１．６の範囲で変化させた。画像枚数４０枚、８０枚、１２０枚、１６０枚、２００枚、２４０枚の調整モードで設定された下流側の現像ローラの周速比Ｖｒを実施例１と対比して表１２に示す。なお、プロセススピードは７００ｍｍ／ｓｅｃで検討を行った。
【０１６１】
【表１２】
2013174778.tif 000022
【０１６２】
表１２に示すように、実施例１が常に対ドラム周速比Ｓｒを１．２で固定したのに対し、実施例３では、調整モードを実行することで、ＴＤ比の高い２００枚までの範囲では実施例１よりも高い対ドラム周速比Ｓｒが設定された。そして、画像枚数４０枚、８０枚、１２０枚、１６０枚、２００枚、２４０枚の調整モードの直後の出力画像について、実施例１と同様に、白地かぶり画像不良と現像性とを評価した。評価結果を表１３に示す。表１３の各枠において、白地かぶり画像不良／現像性の２つの評価結果を示している。
【０１６３】
【表１３】
2013174778.tif 000023
【０１６４】
表１３に示すように、実施例３では、所定の画像枚数毎に下流側の現像ローラ３１を最適な対ドラム周速比Ｓｒに制御して、下流側の現像ローラ３１の周速Ｖｒを必要以上に落とすことがないため、長期にわたり高い現像性を維持することができる。調整モードにより、連続プリントに限らず、環境や経時変化も含め、長期にわたり白地かぶり画像不良を防止し、現像性との両立が可能になる。
【０１６５】
なお、調整モードは、連続画像形成中の紙間に限らず、非画像形成時であれば、画像形成ジョブごとの前回転工程や後回転工程で実行しても構わない。
【０１６６】
＜実施例４＞
図１７は実施例４における現像装置の構成の説明図である。図１８は実施例４の制御のフローチャートである。図１９は検出用静電像を挟む区間における検出電流の説明図である。図２０は下流側の現像ローラの周速比と検出用静電像の検出電流差の関係の説明図である。
【０１６７】
実施例４では、４０枚の画像形成ごとに連続画像形成を中断して調整モードを実行して下流側の現像ローラに流れる電流を検出して下流側の現像ローラの周速Ｖｒを調整する。これにより、長期にわたり白地かぶり画像不良を防止し、更に現像性を高めることができる。
【０１６８】
図１７に示すように、実施例４の現像装置２０Ｃは、電流検出手段の一例である検出部８０１は、現像ローラ３１と感光ドラム３の間に流れる電流に応じた電流情報を検出する。制御部８０２は、現像ローラ３１の磁気ブラシが静電像の白地部を摺擦する際に現像ローラ３１を流れる直流電流が小さくなるほど現像ローラ３１の周速が低くなるように、電流情報に基づいて現像ローラ３１の周速を設定する。
【０１６９】
現像装置２０Ｃは、現像ローラ３１と発信装置４０の間に電流を検出する検出部８０１を備えている。検出部８０１は、既知の抵抗を直列に配置し、抵抗の両端の電圧低下量を電圧計で測定して電流を検出する電流検出回路である。検出部８０１は、現像ローラ３１に流れる電流を検出し、その検出信号を制御部８０２へ出力する。
【０１７０】
図１７を参照して図１８に示すように、制御部８０２は、画像形成ジョブを受信すると画像形成を開始する（Ｓ２１）。
【０１７１】
制御部８０２は、下流側の現像スリーブ３１の周速の調整後にカウント開始した画像形成枚数が４０枚に達すると（Ｓ２２のＹＥＳ）、図１３に示すように、感光ドラム３に露光装置６の最大出力を用いた検出用静電像Ｑｔｅｓｔを形成する（Ｓ２３）。
【０１７２】
図１９に示すように、静電像Ｑｔｅｓｔの前後で下流側の現像ローラ３１に流れる電流を測定すると、静電像Ｑｔｅｓｔの現像に起因する現像剤の抵抗値の減少量に応じた電流差ΔＩｒが検出される。
【０１７３】
制御部８０２は、検出部８０１を用いて検出用静電像Ｑｔｅｓｔの前後で現像ローラ３１に流れる電流を検出して電位差ΔＩｒを測定する（Ｓ２４）。
【０１７４】
制御部８０２は、予め設定された対ドラム周速比Ｓｒと電流差ΔＩｒのルックアップテーブルを電流差ΔＩｒで参照して、下流側の現像スリーブ３１の対ドラム周速比Ｓｒを決定する（Ｓ２５）。
【０１７５】
制御部８０２は、下流側の現像スリーブ３１の周速Ｖｒを変更して（Ｓ２６）画像形成を継続し（Ｓ２１）、画像形成ジョブが終了すると（Ｓ２７のＹＥＳ）、画像形成を終了する。
【０１７６】
図１３に示すように、検出用静電像Ｑｔｅｓｔは、非画像部と画像部（ベタ画像）から成る。
【０１７７】
図５に示すように、検出用静電像Ｑｔｅｓｔの前後では、上述したように、かぶり取りコントラストＶｂａｃｋが異なるため、かぶり取りコントラストＶｂａｃｋによって下流側の帯電ローラ３１に流れる電流は、図１９に示すように異なっている。検出用静電像Ｑｔｅｓｔの通過後の非画像部で検出される電流は、検出用静電像Ｑｔｅｓｔが来る前の非画像部で検出される電流に比較して、磁気穂を通じた電荷注入量の差によって、電流差ΔＩｒだけ小さくなる。
【０１７８】
図２０に示すように、電流差ΔＩｒは、下流側の現像ローラ３１の対ドラム周速比Ｓｒに対して傾きγを有する比例関係にあるため、周速比Ｓｒを下げるほどかぶり取り電圧Ｖｂａｃｋの低下は小さくて済む。傾きγは、上述した被覆率、すなわち現像剤のＴＤ比に依存するため、実施例３と同様に、傾きγとＴＤ比の関係をルックアップテーブルに設定しておくことができる。制御部８０２は、現像装置２０Ｃで実測されたＴＤ比に基づいて傾きγを決定し、傾きγから、検出された電流差ΔＩｒが所望の電流以下になるような対ドラム周速比Ｓｒを決定する。
【０１７９】
上流側の現像ローラの周速比Ｖｔを１．６に設定して、実施例１と同様にトナー補給を停止した状態で、下流側の現像ローラの周速比Ｖｒを調整モードにより０．８〜１．６の範囲で変化させた。画像枚数４０枚、８０枚、１２０枚、１６０枚、２００枚、２４０枚の調整モードで設定された下流側の現像ローラの周速比Ｖｒを実施例１と対比して表１４に示す。なお、プロセススピードは７００ｍｍ／ｓｅｃで検討を行った。
【０１８０】
【表１４】
2013174778.tif 000024
【０１８１】
表１４に示すように、実施例１が常に対ドラム周速比Ｓｒを１．２で固定したのに対し、実施例４では、調整モードを実行することで、ＴＤ比の高い範囲では実施例１よりも高い対ドラム周速比Ｓｒが設定された。そして、画像枚数４０枚、８０枚、１２０枚、１６０枚、２００枚、２４０枚の調整モードの直後の出力画像について、実施例１と同様に、白地かぶり画像不良と現像性とを評価した。評価結果を表１５に示す。表１５の各枠において、白地かぶり画像不良／現像性の２つの評価結果を示している。
【０１８２】
【表１５】
2013174778.tif 000025
【０１８３】
表１５に示すように、実施例４では、調整モードによって下流側の現像ローラ３１の対ドラム周速比Ｓｒを最適に制御して、下流側の現像ローラ３１の周速Ｖｒを必要以上に落とすことがないため、長期にわたり高い現像性を維持できる。
【０１８４】
＜実施例５＞
図２に示すように、実施例５では、現像装置２０内の現像剤のトナー比率が低下するほど、下流側の現像ローラ２１の周速Ｖｒを低下させる。制御部７０２は、ＴＤ比センサ３７の出力情報から現像装置２０内の現像剤のトナー比率を演算する。
【０１８５】
トナー比率検出手段の一例であるＴＤ比センサ３７は、現像ローラ３１に担持される前の現像剤のトナー比率情報を検出する。制御部７０２は、現像ローラ３１に担持される前の現像剤のトナー比率が低いほど現像ローラ３１の周速が低くなるように、トナー比率情報に基づいて駆動モータ６０を制御する。
【０１８６】
制御部７０２は、現像装置２０で実測されたＴＤ比を用いて、電位差ΔＶｒと対ドラム現像ローラ周速比Ｓｒとの比例関係の傾きγ（図１６）を決定する。制御部７０２は、傾きγに対応するテーブルを作成して、図１５に示すように、電位差ΔＶｒが所望の電位以下になってかぶり取りコントラストを十分に確保できる対ドラム現像ローラ周速比Ｓｒを決定する。駆動モータ６０は、制御部７０２により最適化された周速により、現像ローラ２１、３１を回転駆動する。
【０１８７】
制御部７０２は、上流側の現像ローラの周速比Ｖｔを１．６に設定して、実施例１と同様に、下流側の現像ローラの周速比Ｖｒを、現像剤のトナー比率の実測値に応じて１．１〜１．６の範囲で変化させた。
【０１８８】
＜実施例６＞
実施例１〜５では、現像ローラ２１、３１の回転方向が感光ドラム３の対向面と同一方向となるウイズ回転であった。しかし、本発明は、ウイズ回転には限定されない。現像ローラ２１、３１の回転方向が感光ドラム３の対向面と反対方向となるカウンタ回転の場合でも実施できる。
【０１８９】
実施例６の画像形成装置として、図２の（ａ）において感光ドラム３の回転方向が逆の場合を考える。この場合、トナー像の一次転写部は、現像ローラ２１の上方に配置され、一次転写部と現像ローラ２１との間に光学式センサＫＳが配置されることになる。実施例６の画像形成装置は、実施例１と同様、現像剤を受け渡す側の現像ローラ２１の周速度を、現像剤を受け渡される側の現像ローラ３１の周速度よりも高く設定することで、現像性を高く保ちつつ画像の白地部のかぶりトナーを軽減することができる。トナーリッチな磁気ブラシで現像を行う現像ローラ２１に高い周速度を設定して現像性を確保するとともに、トナーが消費されて抵抗値が低下した磁気ブラシで現像を行う現像ローラ３１に低い周速度を設定して、かぶり取りコントラストの低下を抑制する。
【０１９０】
実施例６の画像形成装置では、現像ローラ２１、３１と感光ドラム３の相対速度が高いため、現像ローラ２１、３１の周速度が感光ドラム３周速度より低くても実施例１よりも高い現像性を確保できる。したがって、駆動手段の一例である駆動モータ５０、６０は、現像ローラ２１及び現像ローラ３１と感光ドラム３とを対向部において、逆方向に移動させるとともに、現像ローラ２１及び現像ローラ３１を感光ドラム３よりも低い周速度で回転駆動する。加えて、駆動モータ５０、６０は、現像ローラ３１を現像ローラ２１の周速よりも低い周速で回転駆動する。
【符号の説明】
【０１９１】
３  感光ドラム、５  帯電装置、６  露光装置、７  中間転写ベルト
１０  ドラムクリーニング装置、２０  現像装置
２１  上流側の現像ローラ、２２  上流側のマグネット部材
２３  現像スクリュー、２７  現像容器、３０  トナー補給部
３１  下流側の現像ローラ、３２  下流側のマグネット部材
３３  攪拌スクリュー、３７  ＴＤ比センサ、４０  現像電源
５０、６０  駆動モータ、７０２、８０２  制御部、ＫＳ  光学式センサ
【図１】
2013174778.tif 000027
【図２】
2013174778.tif 000028
【図３】
2013174778.tif 000029
【図４】
2013174778.tif 000030
【図５】
2013174778.tif 000031
【図６】
2013174778.tif 000032
【図７】
2013174778.tif 000033
【図８】
2013174778.tif 000034
【図９】
2013174778.tif 000035
【図１０】
2013174778.tif 000036
【図１１】
2013174778.tif 000037
【図１２】
2013174778.tif 000038
【図１３】
2013174778.tif 000039
【図１４】
2013174778.tif 000040
【図１５】
2013174778.tif 000041
【図１６】
2013174778.tif 000042
【図１７】
2013174778.tif 000043
【図１８】
2013174778.tif 000044
【図１９】
2013174778.tif 000045
【図２０】
2013174778.tif 000046