JP2003233245A

JP2003233245A - 画像形成方法、及びそれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2003233245A
Application number: JP2002033121A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hama; 雅之浜
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】現像装置によって現像同時クリーニングを行
う画像形成装置において、高画像比率画像出力による画
像欠陥（ポジゴースト）を防止し、同時に選択現像によ
る濃度低下とカブリの発生防止する。【解決手段】転写残トナー量に応じて現像ローラ１４
ａに印加する現像バイアスを制御する。転写残トナーの
回収しにくい条件時には、現像バイアスのＡＣ成分のＶ
ｐｐを高めに設定して現像時に形成される電界のドラム
表面での最大電界強度を大きくして転写残トナーの回収
効率を向上させて、回収不良によるゴースト画像を防止
する。低濃度低画像比率の画像出力時にはポジゴースト
のおそれがなく、現像バイアスによる電界強度及び周波
数を逆に低目に設定して選択現像を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等の画像形成装置、特にトナー像転写
後の像担持体上の残留トナーを現像と同時に回収して再
利用するクリーナレス方式（システム）の画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ
等の画像形成装置においては、一般に定期交換や補給が
必要な消耗品があり、その交換や補給の作業はサービス
マンやユーザが行い、これにより機能を維持している。
この定期交換が簡易であって、その回数が少ないことが
画像形成装置の品質及びサービス上の目標になってい
た。また、消耗品の再利用は経済性、環境保全の面から
も重要な課題であり、消耗品の廃棄はない方が好ましい
とされている。

【０００３】近年の画像形成装置の小型化・低コスト化
・メンテナンスフリー化の要請により、各ユニットの工
程簡素化・長寿命・高信頼性化が進められてきた。具体
的事例を挙げると、ａ−Ｓｉ感光体の採用によるドラム
無交換、潜像電位の安定化であり、一成分トナーを用い
たキャリヤ交換の不要な現像器であり、定着オイルや定
着クリーナの不要な球形磁性トナー等が挙げられる。

【０００４】特に、感光体上の残留トナーをクリーニン
グすることによって得られた転写残トナーを貯蔵する廃
トナーユニットの交換をなくすとともに、トナーの補給
回数及びその消費を低減させるためにトナー再利用装置
を備えた画像形成装置（以下「リユース型の画像形成装
置」という）が種々提案されている。特にリユース型の
画像形成装置として、転写残トナーのクリーニングの役
割を現像装置に持たせ、クリーニングと同時に現像を行
うという画像形成装置（以下「クリーナレス方式の画像
形成装置」という。）がある。

【０００５】このクリーナレス方式の画像形成装置は、
通常、転写部材と帯電部材との間に設けている、転写残
トナーを除去するための独立した専用のクリーニング装
置を具備していないので、スペース的利点が大きく画像
形成装置の大幅な小型化が可能になる。

【０００６】また現像装置において少量ずつリユースト
ナーを回収・混合していくため、リユース型の画像形成
装置でしばしば問題とされる画像不良、すなわち急激に
新トナーとリユーストナーとが混合されたときに起きる
コンタミと呼ばれるトナー帯電不良に起因する画像不良
が発生しにくい。

【０００７】図１３に従来のクリーナレス画像形成装置
の概略構成を示す。

【０００８】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
て感光ドラム１を備えている。感光ドラム１は表面に有
機光半導体（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）等の光導電層を有しており、同図中の矢印Ｒ１方向
に回転駆動される。この感光ドラム１の表面を、コロナ
帯電、ローラ接触帯電などの一次帯電器２により、例え
ば−５００Ｖに一様帯電する。ついで、露光装置３によ
って画像露光を行って、感光ドラム１上に静電潜像を形
成する。画像露光には、例えばアナログ露光や半導体レ
ーザあるいはＬＥＤアレイが用いられる。

【０００９】次に、現像装置４により正規現像又は反転
現像して、静電潜像をトナー像として可視化する。この
トナー像は、その後、矢印方向（同図中の右方から左
方）に搬送される紙等の転写材Ｐに、転写帯電器５によ
り転写され、分離帯電器６によって感光ドラム１表面か
ら分離されて定着器８に搬送される。転写材Ｐは、ここ
でトナー像が加熱、加圧されて表面に定着される。

【００１０】一方、転写時に転写材Ｐに転写されないで
感光ドラム１表面に残ったトナー（転写残トナー）は、
現像装置４に印加される現像バイアスによって除去され
回収される。こうして現像装置４に回収された転写残ト
ナーは、再び現像装置４内で混合され、帯電付与されて
現像に供される。

【００１１】このような構成によると、転写部（転写帯
電器５）と帯電部（一次帯電器２）との間に専用のクリ
ーニング装置（クリーナ）を配設する必要がなく、した
がって専用のクリーニング装置で除去した転写残トナー
を廃棄することなく、画像形成を行うことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような画像形成装置において、高濃度高画像比率の画像
を出力させたところ、画像のない部分に感光ドラム１の
回転周期で前画像のポジゴーストが発生してしまった。
このポジゴーストは、前画像の転写残トナーが現像領域
において回収できなかったために、あるいは回収不十分
であったために、それが転写部に至り、転写材Ｐの本来
ならば白地部であるところに転写されて発生する現象で
ある。

【００１３】一次帯電器２として、接触帯電装置を使用
し、感光ドラム１に接触させた接触帯電部材に直流電圧
を印加し、感光ドラム１を所定の極性・電位に一次帯電
させるとともに、この帯電部を通る感光ドラム１上の転
写残トナーを正規帯電極性に揃えて現像装置４に至らせ
ることにより、転写残トナーは現像装置４の現像時のト
ナー回収性において有利となり、上述の画像欠陥（ポジ
ゴースト）が防止できるようになる。

【００１４】しかしこの場合も、高湿下での画像出力
や、多数枚の連続出力による接触帯電部材のトナー汚染
によってトナーを十分に正規帯電極性に揃えられなくな
り、出力画像の品位が低下する。すなわち転写残トナー
の帯電量によって、画質が左右されてしまう。

【００１５】さらに現像バイアスによる現像ローラの電
位を制御して感光ドラム１表面電位（以下「ドラム電
位」という。）との電位差を大きくすることも転写残ト
ナー回収に効果があるが、現像能力を一定に保つために
は、例えば特開平１０−２１３９５５号公報に示されて
いるように、ドラム電位も制御して現像ポテンシャルを
調整することが必要で、特に非接触現像の場合にはこの
直流バイアスの電位差だけでは効果が十分でない。

【００１６】これに対して、非接触現像の場合には現像
バイアスに交流バイアスを印加して、交流バイアスのピ
ークトゥピーク（Ｖｐｐ）を高くする、あるいは現像ロ
ーラと感光ドラム１との距離を小さくするといったこと
で感光ドラム表面に寄与する交流バイアスの電界強度を
大きくすることにより現像ポテンシャルを大きく変化さ
せることなく感光ドラム１上の転写残トナーに大きな電
界をかけることができ、転写残トナー回収性は向上す
る。

【００１７】このような強電界の交流バイアスを用いる
ことによって感光ドラム表面上のトナーに大きな剥離力
を与えることができ、転写残トナーの多くなる画像出力
条件においても、転写残トナー回収不良によるポジゴー
ストは防止できる。

【００１８】しかしながら低濃度低画像比率の画像を出
力する場合などには現像性の高いトナーのみ現像に消費
されたり、トナー母体に外添した外添剤が消費されやす
くなったりするいわゆる選択現像が起きやすくなって、
現像装置４内に現像性の低いトナーばかりが蓄積された
り、外添剤量が変化して現像能力が低下したりして、出
力画像の濃度低下や背景地肌汚れ（カブリ）増加を招く
こととなる。

【００１９】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、像担持体に非接触の現像手段によって現像同時
クリーニングを行う画像形成装置において、高画像比率
画像出力による画像欠陥（ポジゴースト）を防止し、同
時に選択現像による濃度低下とカブリの発生防止するよ
うにした画像形成方法、及びそれを用いた画像形成装置
を提供することを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
像担持体表面を帯電手段により帯電し、帯電後の前記像
担持体表面を露光手段により露光して静電潜像を形成
し、前記像担持体に対して非接触に配置された現像部材
を有する現像手段により前記静電潜像にトナーを付着さ
せてトナー像として現像し、前記トナー像を転写手段に
より他部材に転写し、転写時に前記他部材に転写されな
いで前記像担持体表面に残った転写残トナーを前記現像
手段によって回収する画像形成方法において、前記現像
手段による現像時に前記現像部材に印加する現像バイア
スが交流成分を含むとともに、前記交流成分による電位
と前記像担持体表面との電位差で形成される電界の強度
について、前記像担持体表面と前記現像部材との最近接
位置での最大電界強度を、前記転写残トナー量に応じて
制御する、ことを特徴とする。

【００２１】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
画像形成方法において、前記転写残トナー量は、前記像
担持体上に形成するトナー像の画像部比率及び画像濃度
と、転写効率とから求める、ことを特徴とする。

【００２２】請求項３に係る発明は、請求項１に記載の
画像形成方法において、前記現像バイアスの交流成分に
おける電圧のピークトゥピークの値を変化させることに
より、前記最大電界強度を制御する、ことを特徴とす
る。

【００２３】請求項４に係る発明は、請求項１に記載の
画像形成方法において、前記最大電界強度を制御するに
際し、前記現像バイアスの交流成分における周波数と波
形とのうちの少なくとも一方を並行して制御する、こと
を特徴とする。

【００２４】請求項５に係る発明は、請求項１に記載の
画像形成方法において、前記現像部材と前記像担持体と
の間の距離を変化させることにより、前記最大電界強度
を制御する、ことを特徴とする。

【００２５】請求項６に係る発明は、請求項１に記載の
画像形成方法において、前記帯電手段は、導電性部材
と、前記導電性部材表面に担持された導電粒子とを有
し、前記導電性部材に帯電バイアスを印加し前記導電粒
子を介して放電を伴うことなく前記像担持体表面を帯電
する、ことを特徴とする。

【００２６】請求項７に係る発明は、請求項１に記載の
画像形成方法において、前記像担持体は、導電性基体上
にシリコン原子を母体とする非単結晶材料で構成された
光導電層及び炭素原子を母体とする非単結晶材料で構成
された表面層からなる、ことを特徴とする。

【００２７】請求項８に係る発明は、請求項１に記載の
画像形成方法において、前記トナーは、少なくとも結着
樹脂と磁性体とを含有するトナー粒子と無機微粉体から
なり、平均円形度０．９５０以上の磁性トナーであっ
て、前記磁性トナーの７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エル
ステッド）下における飽和磁化が１０Ａｍ^２／ｋｇ（ｅ
ｍｕ／ｇ）以上５０Ａｍ^２／ｋｇ以下である、ことを特
徴とする。

【００２８】請求項９に係る発明は、像担持体表面を帯
電手段により帯電し、帯電後の前記像担持体表面を露光
手段により露光して静電潜像を形成し、前記像担持体に
対して非接触に配置された現像部材を有する現像手段に
より前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として
現像し、前記トナー像を転写手段により他部材に転写
し、転写時に前記他部材に転写されないで前記像担持体
表面に残った転写残トナーを前記現像手段によって回収
する画像形成装置において、前記現像手段による現像時
に前記現像部材に印加する現像バイアスが交流成分を含
むとともに、前記交流成分による電位と前記像担持体表
面との電位差で形成される電界の強度について、前記像
担持体表面と前記現像部材との最近接位置での最大電界
強度を、前記転写残トナー量に応じて制御する、ことを
特徴とする。

【００２９】請求項１０に係る発明は、請求項９に記載
の画像形成装置において、前記転写残トナー量は、前記
像担持体上に形成するトナー像の画像部比率及び画像濃
度と、転写効率とから求める、ことを特徴とする。

【００３０】請求項１１に係る発明は、請求項９に記載
の画像形成装置において、前記現像バイアスの交流成分
における電圧のピークトゥピークの値を変化させること
により、前記最大電界強度を制御する、ことを特徴とす
る。

【００３１】請求項１２に係る発明は、請求項９に記載
の画像形成装置において、前記最大電界強度を制御する
に際し、前記現像バイアスの交流成分における周波数と
波形とのうちの少なくとも一方を並行して制御する、こ
とを特徴とする。

【００３２】請求項１３に係る発明は、請求項９に記載
の画像形成装置において、前記現像部材と前記像担持体
との間の距離を変化させることにより、前記最大電界強
度を制御する、ことを特徴とする。

【００３３】請求項１４に係る発明は、請求項９に記載
の画像形成装置において、前記帯電手段は、導電性部材
と、前記導電性部材表面に担持された導電粒子とを有
し、前記導電性部材に帯電バイアスを印加し前記導電粒
子を介して放電を伴うことなく前記像担持体表面を帯電
する、ことを特徴とする。

【００３４】請求項１５に係る発明は、請求項９に記載
の画像形成装置において、前記像担持体は、導電性基体
上にシリコン原子を母体とする非単結晶材料で構成され
た光導電層及び炭素原子を母体とする非単結晶材料で構
成された表面層からなる、ことを特徴とする。

【００３５】請求項１６に係る発明は、請求項９に記載
の画像形成装置において、前記トナーは、少なくとも結
着樹脂と磁性体とを含有するトナー粒子と無機微粉体か
らなり、平均円形度０．９５０以上の磁性トナーであっ
て、前記磁性トナーの７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エル
ステッド）下における飽和磁化が１０Ａｍ^２／ｋｇ（ｅ
ｍｕ／ｇ）以上５０Ａｍ^２／ｋｇ以下である、ことを特
徴とする。

【００３６】〔作用〕上述の構成による作用について説
明する。前述したように、高濃度高画像比率の画像の出
力による回収される転写残トナー量増加は転写残トナー
回収不良につながる。そこで上記のような構成をとり、
転写残トナー量に応じて現像バイアスを制御できるよう
にする。転写残トナーの回収しにくい条件時には、現像
バイアスのＡＣ成分のＶｐｐを高めに設定するなどして
現像時に形成される電界のドラム表面での最大電界強度
を大きくして転写残トナーの回収効率を向上させて、回
収不良によるゴースト画像を防止する。

【００３７】また、最大電界強度を大きく設定したこと
による背景地肌汚れおよび細線分解能低下は、周波数を
大きくすることで改善されるため、最大電界強度を大き
くした際には同時に周波数も大きくする。画像比率が大
きくトナー消費が促進される状況においては、最大電界
強度及び周波数を大きくした場合にも選択現像になりに
くく、濃度低下は起きない。

【００３８】これに対し、低濃度低画像比率の画像出力
時にはポジゴーストのおそれがなく、現像バイアスによ
る電界強度及び周波数を逆に低目に設定すると選択現像
を防ぐことができる。このように転写残トナーの量によ
って現像条件を制御することで現像性とトナークリーニ
ング性を同時に満足できるようになる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。なお、各図面において同一
の符号を付したものは、同様の構成を有し、又は同様の
作用・効果を奏するものであり、これらについての重複
説明は適宜省略するものとする。

【００４０】＜実施の形態１＞図１に本発明に係る画像
形成装置の一例を示す。なお、同図は、デジタル方式の
複写機の概略構成を示す縦断面図である。同図に示す複
写機（以下「画像形成装置」という。）は、像担持体と
してドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」と
いう。）１１を備えている。この感光ドラム１１は、駆
動手段（不図示）によって矢印方向に回転駆動される。
感光ドラム１１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方
向）に沿ってほぼ順に、一次帯電器（一次帯電手段）で
ある帯電ローラ１２、露光装置１３、現像装置（現像手
段）１４、転写帯電器（転写手段）１５、分離帯電器
（分離手段）１６が配設されている。さらに、他部材と
しての転写材（例えば紙、透明フィルム）Ｐの搬送方向
（矢印方向）の分離帯電器１６の下流側（同図中の左
側）には、定着装置１８が配設されている。

【００４１】上述の感光ドラム１１表面は、帯電ローラ
１５により所定の極性・電位に一様帯電される。次い
で、露光装置１３から発せられるレーザ光により、イメ
ージ露光が行われ、レーザ光照射部分の電荷が除去され
て静電潜像が形成される。感光ドラム１１表面の静電潜
像は、現像装置１４の帯電したトナーによって現像され
る。現像された感光ドラム１１表面のトナー像は、矢印
Ｋ方向に搬送される転写材Ｐに、転写帯電器１５によっ
て転写される。トナー像転写後の転写材Ｐは、分離帯電
器１６によって感光ドラム１１表面から分離され、定着
装置１８に搬送される。転写材Ｐは、ここで加熱、加圧
を受けて、転写材表面にトナー像が定着される。

【００４２】本発明に係る画像形成装置では転写材Ｐに
対するトナー像転写後の感光ドラム１１表面の転写残ト
ナーを除去する専用のクリーニング装置は具備させてお
らず、転写材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１
１表面は転写残トナーを付着したまま帯電ローラ１２と
の接触部Ａに到達し、ここで帯電ローラ１２の摺擦力と
帯電バイアスとにより転写残トナーが帯電ローラ１２上
に一時的に取り込まれて回収される。これによって感光
ドラム１１表面の転写残トナーパターンが掻き消され
て、さらに転写残トナーは帯電ローラ１２表面の帯電粒
子との摩擦帯電により帯電極性が反転したトナー電荷を
正規に揃えられて感光ドラム１１表面に徐々に吐き出さ
れていくことになる。吐き出されたトナー（以下「吐き
出し転写残トナー」という。）は現像装置１４によって
現像部に回収されて（現像同時クリーニング）、現像に
再利用される。

【００４３】以上の各部材とプロセスについて以下に詳
細に記述する。

【００４４】［像担持体（感光ドラム）］本実施の形態
においては、像担持体として、回転ドラム型の電子写真
感光体である感光ドラム１１を使用し、反転現像を行っ
ている。本実施の形態の複写機は反転現像を用いてお
り、感光ドラム１１は直径３０ｍｍの負極性ａ−Ｓｉ感
光体であり、矢印Ｒ１方向に２１０ｍｍ／ｓｅｃの周速
度をもって回転駆動される。感光ドラム１１は、その表
面に負極帯電性アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）で構
成された感光層を有する。さらにその最表面層にはａ−
Ｓｉよりもさらに硬度の高いアモルファスカーボン（ａ
−Ｃ）の保護膜を有している。ａ−Ｃの膜厚は表面層の
磨耗量と画像形成装置全体の寿命との関係から最適な膜
厚が決定できるが、一般的には０．０１〜１０μｍ、好
適には０．１〜１μｍの範囲が望ましい。表面層の膜厚
が０．０１μｍ以下だと機械的強度が損なわれ、逆に１
０μｍ以上になると残留電位が高くなる場合がある。ａ
−Ｓｉ感光ドラムは帯電ローラ１２などの感光ドラムに
当接する部材による磨耗に対して有機感光ドラムよりも
高い耐久性を示し、消耗品交換の必要がほとんどないた
め、クリーナレス方式のリユース型の画像形成装置のフ
リーメンテナンス、廃棄物レスというコンセプトと合致
する。さらにドラム削れによる削れ粉が少ないため、ク
リーナレス方式の課題である現像装置１４への異物混入
という観点からも有利である。

【００４５】［帯電］図１に示す画像形成装置は、一次
帯電手段として、感光ドラム１１に所定の押圧力をもっ
て接触させて配設した可撓性の接触帯電部材としての導
電性弾性ローラ（帯電ローラ）を備えている。同図中の
符号Ａは感光ドラム１１と帯電ローラ１２との帯電ニッ
プ部である。この帯電ローラ１２にはあらかじめその外
周面に帯電促進粒子（不図示）をコートして担持させて
あり、帯電ニップ部Ａには帯電促進粒子が存在してい
る。帯電ローラ１２は、本実施の形態においては、帯電
ニップ部Ａにおいて感光ドラム１１の回転方向と逆方向
（カウンタ方向）に１００％の周速で回転駆動され、感
光ドラム１１の面に対して速度差を持って接触する。そ
してこの帯電ローラ１２に帯電バイアス印加電源から所
定の帯電バイアスが印加される。これにより回転中の感
光ドラム１１の外周面が注入帯電方式で所定の極性・電
位に一様に接触帯電処理される。本実施の形態では帯電
ローラ１２には感光ドラム１１の外周面がほぼ−４００
Ｖに一様に帯電処理されるように、帯電バイアス印加電
源から帯電バイアスを印加する。

【００４６】クリーナレスシステムにおいては、転写残
トナーは、帯電ローラ１２が感光ドラム１１に対してカ
ウンタ方向に回転することで感光ドラム１１表面から一
時的に掻き取られる。これによって感光ドラム１１表面
の転写残トナーパターンが掻き消されて、さらに転写残
トナーは帯電促進粒子との摩擦帯電により帯電極性が反
転してトナー電荷を正規に揃えられて感光ドラム１１表
面に少しずつ吐き出されていくことこととなる。

【００４７】帯電ローラ１２、帯電促進粒子、注入帯電
等については以下に詳しく詳述する。

【００４８】（１）帯電ローラ本実施の形態における接触帯電部材としての帯電ローラ
１２は芯金上にゴム又は発泡体などにより中抵抗層を形
成することにより作製される。中抵抗層は樹脂（例えば
ウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、
硫化剤、発泡剤等により処方され、芯金上にローラ状に
形成した。その後、必要に応じて表面を研磨した。本実
施の形態の帯電ローラ１２のローラ抵抗を測定したとこ
ろ１００ｋΩであった。ローラ抵抗は、帯電ローラ１２
の芯金に総圧１ｋｇの加重がかかるよう直径３０ｍｍの
アルミ基体に帯電ローラ１２を圧着した状態で、芯金と
アルミ基体との間に１００Ｖを印加して計測した。

【００４９】ここで、接触帯電部材である帯電ローラ１
２は電極として機能することが重要である。つまり、弾
性を持たせて被帯電体としたの感光ドラム１１表面との
十分な接触状態を得ると同時に、移動する感光ドラム１
１表面を充電するために十分低い抵抗を有する必要があ
る。一方では感光ドラム１１表面にピンホールなどの低
耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する
必要がある。被帯電体として感光ドラム１１を用いた場
合、十分な帯電性と耐リークを得るには１０^４〜１０^７
Ωの抵抗が望ましい。さらに、帯電ローラ１２の表面は
帯電促進粒子を保持できるようにミクロな凹凸があるも
のが望ましい。帯電ローラ１２の硬度は、硬度が低すぎ
ると形状が安定しないために感光ドラム１１との接触性
が悪くなり、高すぎると感光ドラム１１との間に帯電ニ
ップ部Ａを確保できないだけでなく、感光ドラム１１表
面へのミクロな接触性が悪くなるので、アスカーＣ硬度
で２５度から５０度が好ましい範囲である。帯電ローラ
１２の材質としては、弾性発泡体に限定するものではな
く、弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢ
Ｒ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整のためにカー
ボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散させた
ゴム材や、またこれらを発泡させたものがあげられる。
また、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材
料を用いて抵抗調整をすることも可能である。帯電ロー
ラ１２は被帯電体としての感光ドラム１１に対して弾性
に抗して所定の押圧力で圧接させて配設し、本実施の形
態では幅数ｍｍの帯電ニップ部Ａを形成するようになっ
ている。

【００５０】（２）帯電促進粒子について本実施の形態では、帯電促進粒子として、比抵抗が１０
^７Ω・ｃｍ、平均粒径１．５μｍの導電性酸化亜鉛粒子
を用いた。帯電促進粒子は、一次粒子の状態で存在する
ばかりでなく、二次粒子の凝集した状態で存在すること
もなんら問題はない。どのような凝集状態であっても、
凝集体として帯電促進粒子としての機能が実現できれば
その形態は重要ではない。粒径は粒子が凝集体を構成し
ている場合は、その凝集体としての平均粒径として定義
した。粒径の測定には、光学又は電子顕微鏡による観察
から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって
体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決
定した。帯電促進粒子の抵抗値が２×１０^１２Ω・ｃｍ
以上であると帯電性が損なわれた。そのため、抵抗値が
１×１０^１２Ω・ｃｍ以下である必要があり、さらに好
ましくは１×１０^１ ^０Ω・ｃｍ以下であるとよい。本実
施の形態では１×１０^７Ω・ｃｍのものを用いた。抵抗
測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。すなわ
ち、底面積２．２６ｃｍ^２の円筒内に約０．５ｇの粉体
試料を入れ、上下電極に１５ｋｇの加圧を行うと同時に
１００Ｖの電圧を印加して抵抗値を計測し、その後正規
化して比抵抗を算出した。

【００５１】帯電促進粒子は、静電潜像の形成時、すな
わち露光装置１３による感光ドラム１１表面の露光時の
妨げにならないように、白色又は透明に近いことが望ま
しく、よって非磁性であることが好ましい。さらに、帯
電促進粒子が感光ドラム１１上から記録材Ｐに一部転写
されてしまうことを考えると黒以外の色トナーを使用す
る場合には、無色又は白色のものが望ましい。また、粒
径も現像剤の粒径に対して、１／２以下程度でないと画
像露光を遮ることがあった。そのため帯電促進粒子の粒
径は現像剤の粒径の１／２よりも小さいことが望まし
い。粒径の下限値としては、粒子として安定に得られる
ものとして１０ｎｍが限界と考えられる。帯電促進粒子
の材料としては、本実施の形態では酸化亜鉛を用いた
が、これに限るものではなく、その他、酸化チタンやア
ルミナなど他の金属酸化物の導電性無機粒子や有機物と
の混合物、又はこれらに表面処理を施したものなど各種
導電粒子が使用可能である。

【００５２】（３）注入帯電について像担持体である感光ドラム１１と接触帯電部材である帯
電ローラ１２との帯電ニップ部Ａに帯電促進粒子を介在
させることで、この帯電促進粒子の滑剤効果により、摩
擦抵抗が大きくてそのままでは感光ドラム１１に対して
速度差を持たせて接触させることが困難であった帯電ロ
ーラ１２であっても、それを感光ドラム１１面に対して
無理なく容易に効果的に速度差を持たせて接触させた状
態にすることが可能となるとともに、帯電ローラ１２が
帯電促進粒子を介して感光ドラム１１面に密に接触して
より高い頻度で感光ドラム１１面に接触する構成とな
る。

【００５３】帯電ローラ１２と感光ドラム１１との間に
十分な速度差を設けることにより、帯電ローラ１２と感
光ドラム１１との帯電ニップ部Ａにおいて帯電促進粒子
が感光ドラム１１に接触する機会を格段に増加させ、高
い接触性を得ることができ、帯電ローラ１２と感光ドラ
ム１１の帯電ニップ部Ａに存在する帯電促進粒子が感光
ドラム１１表面を隙間なく摺擦することで感光ドラム１
１に電荷を直接注入できるようになり、帯電ローラ１２
による感光ドラム１１の接触帯電は帯電促進粒子の介存
により注入帯電機構が支配的となる。

【００５４】速度差を設ける構成としては、帯電ローラ
１２を回転駆動又は固定して感光ドラム１１との間に速
度差を設けることになる。好ましくは、帯電ローラ１２
を回転駆動し、さらに、その表面の移動方向が感光ドラ
ム１１表面の移動方向とは逆方向となるように構成する
ことが望ましい。

【００５５】したがって、従来のローラ帯電等では得ら
れなかった高い帯電効率が得られ、帯電ローラ１２に印
加した電圧とほぼ同等の帯電電位を感光ドラム１１に与
えることができる。かくして、接触帯電部材として帯電
ローラ１２を用いた場合でも、帯電ローラ１２に対する
帯電に必要な印加バイアス（帯電バイアス）は感光ドラ
ム１１に必要な帯電電位相当の電圧で十分であり、放電
現象を用いない安定でかつ安全な接触帯電方式ないし接
触帯電装置を実現することができる。

【００５６】また、帯電ニップ部Ａや帯電ローラ１２の
表面に帯電促進粒子をあらかじめ担持させておくこと
で、画像形成装置使用の初期から上述の直接帯電性能を
支障なく発揮させることができる。

【００５７】（４）帯電ニップ部Ａや帯電ローラ１２に
対する帯電促進粒子の補給最初に、感光ドラム１１と帯電ローラ１２との帯電ニッ
プ部Ａに十分量の帯電促進粒子を介在させても、あるい
は帯電ローラ１２に十分量の帯電促進粒子を塗布してお
いても、画像形成装置の使用に伴い帯電促進粒子が帯電
ニップ部Ａや帯電ローラ１２から減少したり、帯電促進
粒子が劣化したりすることで、帯電性の低下が生じる。
このため帯電性の低下が生じた際には、帯電ニップ部Ａ
や帯電ローラ１２に対して帯電促進粒子を補給する必要
がある。

【００５８】帯電ローラ１２の表面に帯電促進粒子を供
給する帯電促進粒子供給手段を設けてもよいが、本実施
の形態では、現像装置１４内に供給することによって、
感光ドラム１１表面を介して帯電促進粒子を補給するよ
うにしてる。帯電促進粒子は、現像装置１４内ではトナ
ーに対する帯電補助剤としての外添剤であり、帯電部で
の帯電粒子であって、現像部で現像バイアスが印加され
て感光ドラム１１表面に供給され、感光ドラム１１の回
転によって帯電ローラ１２に到達するものである。

【００５９】［露光］露光装置１３としては、本実施の
形態では、レーザダイオード・ポリゴンミラー等を含む
レーザビームスキャナをしている。この露光装置１３
は、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対
応して強度変調されたレーザ光を出力し、このレーザ光
によって感光ドラム１１の一様帯電面を走査露光する。
この走査露光により感光ドラム１１表面に目的の画像情
報に対応した静電潜像が形成される。

【００６０】なお、感光ドラム１１表面に静電潜像を形
成するための光源としては、ＬＥＤアレイであってもよ
く、この場合は、目的の画像情報に対応する位置のＬＥ
Ｄを点灯することで、感光ドラム１１表面に静電潜像を
形成する。

【００６１】また、本実施の形態の画像形成装置では、
感光ドラム１１表面を除電するための、除電装置は、設
けていない。

【００６２】上述の感光ドラム１１表面は、帯電ローラ
１２により−４００Ｖに一様帯電される。次いで、露光
装置１３の半導体レーザから発せられる波長６８０ｎｍ
のレーザ光により、６００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）
でイメージ露光が行なわれ、レーザ光照射部分の電荷が
除去されて静電潜像が形成される。

【００６３】［現像］現像装置１４は、感光ドラム１１
に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像と
して現像するものである。現像装置１４は、表面にトナ
ーが薄層状に塗布される現像ローラ１４ａと現像容器内
のトナーを攪拌するとともに現像ローラ１４ａに向けて
移動させる攪拌部材と、現像ローラ１４ａ表面に塗布さ
れたトナーの層厚を規制する規制ブレード１４ｂとを有
している。現像ローラ１４ａと規制ブレード１４ｂとの
間のギャップは、２００μｍ程度に設定されている。現
像ローラ１４ａの表面はバインダーであるフェノール樹
脂と、ピグメントであるカーボン及びグラファイトから
なる樹脂によりコートされている。これらバインダーと
ピグメントとの組成重量比は、２．５：１．０に設定さ
れている。

【００６４】現像装置１４内のトナーは、現像ローラ１
４ａ表面に塗布され、現像ローラ１４ａ表面のコート樹
脂と摩擦帯電しながら規制ブレード１４ｂによってロー
ラ塗布量が約１．０ｍｇ／ｃｍ^２となるように層厚規制
される。層厚規制されたトナーは、現像ローラ１４ａの
表面に担持され、現像ローラ１４ａの矢印Ｒ４方向の回
転に伴って、感光ドラム１１表面に対向する現像位置に
搬送される。現像位置における現像ローラ１４ａと感光
ドラム１１との間のギャップ（以下「ＳＤギャップ」と
いう。）は、現像ローラ軸に回転可能に支持された感光
ドラム突き当てコロ（不図示）によって、１８０〜３０
０μｍに設定されている。

【００６５】トナーは、結着樹脂と磁性体とを含有する
トナー粒子とそこに外添された無機微粉体からなり、平
均円形度０．９５０以上の球形トナーである。この磁性
トナーは、７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エルステッド）
下における飽和磁化が１０Ａｍ^２／ｋｇ（ｅｍｕ／ｇ）
以上５０Ａｍ^２／ｋｇ以下である。外添された無機粉体
は主にトナーの帯電量を適正化する働きを持たせること
が可能であり、本実施の形態では、前述した酸化亜鉛等
の帯電粒子を使用する。本発明におけるトナーの平均円
形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法とし
て用いたものであり、本発明では東亜医用電子製フロー
式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−１０００」を用いて測定
を行い、３μｍ以上の円相当径の粒子群について測定さ
れた各粒子の円形度（Ｃｉ）を、図２の式（１）により
それぞれ求め、同図の式（２）で示すように測定された
全粒子の円形度の総和を全粒子数（ｍ）で除した値を平
均円形度（ＡｖＣ）と定義する。

【００６６】本発明における平均円形度とは、トナーの
凹凸度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合
１．０００を示し、トナーの表面形状が複雑になるほど
平均円形度は小さな値となる。

【００６７】円形度の高い球形トナーはトナー相互又は
種々の部材とのひっかかりが少ないため帯電ローラ１２
での機械的シェアが小さく、表面の形状変化が軽微であ
る。また、トナー母体自体の流動性が高いため、外添さ
れた無機粉体の量が変化しても流動性が大きく変化しに
くい。このように球形トナーはトナーの劣化が少ない形
状因子を持っている。さらに、感光ドラム１１からの離
型性に優れるため転写効率が優れており、画像濃度を十
分に確保することができるとともに転写残トナーを少な
くすることができる。このような理由から、クリーナレ
ス方式のリユースシステムでは円形度の高いトナーを使
用することが望ましい。

【００６８】また、トナーの７９．６ｋＡ／ｍ（１００
０エルステッド）下における飽和磁化が１０Ａｍ^２／ｋ
ｇ（ｅｍｕ／ｇ）以上であると、リユーストナーであっ
ても現像ローラ１４ａ上で十分な搬送性を有し、また飛
散の程度も良好となる。また、トナーの７９．６ｋＡ／
ｍ下における飽和磁化が５０Ａｍ^２／ｋｇ以下である
と、現像ローラ１４ａ及びリユーストナー供給ローラ上
での磁気によるトナー穂の大きさも小さい状態を維持で
き、現像領域で凝集してしまって画質が粗くなることが
ない。

【００６９】本発明の画像形成方法においては、現像ロ
ーラ１４ａに印加される交番バイアス電圧の絶対値が５
００Ｖ以上、好ましくは感光ドラム１１へのリークを考
慮して、５００〜１５００Ｖとするのがよい。ただし、
このリークは、現像ローラ１４ａと感光ドラム１１との
ギャップ（間隙）の設定により変動する。また、本発明
において、交番バイアス周波数は、１０００〜５０００
Ｈｚの範囲とすることが好ましい。すなわち、交番バイ
アス周波数が１０００Ｈｚ未満になると、得られる画像
の階調性はよくなるものの、地カブリを解消するのが困
難となる。これは、トナーの往復運動回数が少ない低周
波数領域では、非画像部においても現像剤バイアス電界
による感光ドラム１１へのトナーの押しつけ力が強くな
り過ぎるので、逆現像側バイアス電界によるトナーの剥
ぎ取り力によっても、非画像部に付着したトナーを完全
には除去できないためであると考えられる。一方、周波
数が５０００Ｈｚを超えると、トナーが感光ドラム１１
に充分接触しないうちに、逆現像側のバイアス電界が印
加されることになるので、現像性が低下する。つまり、
トナー自身が高周波数電界に応答できなくなる。本出願
人らの検討によれば、本発明においては、交番バイアス
電界の周波数を１５００〜３０００Ｈｚとすると、最適
な画像性を示すことが確認された。

【００７０】上述の理由を考慮し、現像時の現像バイア
スとしては、２０００Ｈｚ、ピーク間電圧８００Ｖｐ
ｐ、Ｄｕｔｙ５０％の交流電圧に、−２５０Ｖの直流電
圧を重畳させた重畳バイアスを現像ローラ１４ａに印加
する。これにより、感光ドラム１１表面の静電潜像は反
転現像されてトナーが付着されてトナー像として可視化
される。

【００７１】［転写］転写ローラ１５は、接触転写手段
としての中抵抗のローラであり、感光ドラム１１に所定
の当接力で当接されて感光ドラム１１との間に、転写ニ
ップ部を形成している。この転写ニップ部に給紙部（不
図示）から所定のタイミングで被記録体としての転写材
Ｐが給紙され、かつ転写ローラ１５に所定の転写バイア
スが印加されることで、感光ドラム１１表面のトナー像
が、転写ニップ部に給紙された転写材Ｐ表面に、静電気
力と押圧力とによって順次に転写されていく。トナー像
が転写された転写材Ｐは、分離帯電器１６によって感光
ドラム１１表面から分離される。

【００７２】［定着］転写材搬送方向（矢印Ｋ方向）に
沿っての分離帯電器１６の下流側には、熱定着方式等の
定着装置１８が配設されている。感光ドラム１１上のト
ナー像の転写を受け、さらに感光ドラム１１表面から分
離された転写材Ｐは、定着装置１８に導入され、定着ロ
ーラと加圧ローラとの間を通過する際に、加熱及び加圧
を受けて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後
の転写材Ｐは、画像形成物（プリント、コピー）として
画像形成装置本体の外部に排出され、これにより画像形
成が終了する。

【００７３】本実施の形態１においては、電界強度制御
手段として現像バイアスＶｐｐを制御する手段を有し、
吐き出し転写残トナー量はスキャナ部から読み取られた
デジタル画像信号をもとに画像形成に消費されるトナー
量を求め、そのトナー消費量から吐き出し転写残トナー
量を求めるものである。

【００７４】本実施の形態のシステムブロック図を図３
に示す。

【００７５】トナー消費量はスキャナ部２１から読み取
られたデジタル画像信号をもとに画像形成装置本体のＣ
ＰＵ２２により、１画像形成における平均濃度を検知
し、画像形成に消費されるトナー量を図４のグラフから
求める。転写残トナー量の算出式は、（転写残トナー量）＝（画像トナー消費量）×（転写効
率）である。たとえば、１画像形成あたりのトナー消費量が
０．４ｍｇ／ｃｍ^２、転写効率が９０％の場合には吐き
出し転写残トナー量は０．０４ｍｇ／ｃｍ^２となる。通
常は転写効率の変化はそれほど大きくなく吐き出し転写
残トナーの量に有意差を与えないが、高湿下での画像形
成時や特殊な転写材（転写媒体）にトナーを転写する場
合など、転写効率が大きく変化する場合には転写効率に
補正をかけるようにするとよい。なお、ここでの平均画
像濃度は単位面積当たりの画像濃度をいう。例えば、１
画像中に反射濃度が非画像部の０．１が５０％、０．５
のハーフトーンが５０％占めていたとすると平均画像濃
度は（０．１＋０．５）／２＝０．３となる。このよう
に求められた吐き出し転写残トナー量と画像形成装置本
体の記憶装置２４に記憶された数値をもとに現像バイア
ス電源回路２３を制御して現像装置１４の現像ローラ１
４ａの印加する現像バイアスＶｐｐを変化させる。

【００７６】本実施の形態との比較としてバイアス変更
を行わない場合での吐き出し転写残トナー量と非画像部
の汚れとの関係を図９に示す。吐き出し転写残トナー量
はテストチャートの画像比率を変えて調整した。非画像
部の汚れはカブリ反射濃度計による反射光量測定により
カブリとして数値化して％で表し、そのレベルを５段階
評価（○、△○、△、△×、×）で示した。カブリ数値
が１．０％以下のときに○、１．０〜１．５％で△○、
１．５〜２．０％で△、２．０〜２．５％で△×、２．
５％以上で×とした。

【００７７】図９の結果によれば、現像バイアスＶｐｐ
８００Ｖでの画出しにおいては吐き出し転写残トナー量
が０．０５ｍｇ／ｃｍ^２を超える場合に未回収トナーに
よる非画像部での画像汚れが目視で確認できるようにな
った。これは、転写残トナーは一旦、帯電ローラ１４ａ
に回収されて少しずつ均一に吐き出されて、現像域に達
して画像形成中又は非画像形成中に現像装置１４にて回
収されるが、転写残トナー量が大きくなってくると現像
装置１４での回収能力を上回ってしまって未回収トナー
となって画像上に転写されて画像の汚れとなるためであ
る。

【００７８】現像バイアスＶｐｐを１２００Ｖとすると
現像装置１４での回収能力が向上するため、吐き出し転
写残トナー量が増加してもカブリとして画像上に現れな
かった。

【００７９】しかしそのままＡ４にて１００００枚の連
続画出しを行ったところ、画像のベタ黒濃度が低下し画
質が低下した。これはＶｐｐのアップによりトナー中の
外添剤が消費され易くなって、現像装置１４中のトナー
の外添剤含有量が減少したためである。

【００８０】そこで本実施の形態では、吐き出し転写残
トナー０．０１ｍｇ／ｃｍ^２以下でＶｐｐが８００Ｖ、
吐き出し転写残トナー０．０５ｍｇ／ｃｍ^２以上でＶｐ
ｐが９００Ｖ、吐き出し転写残トナー０．０８ｍｇ／ｃ
ｍ^２以上でＶｐｐが１０００Ｖ、吐き出し転写残トナー
０．１０ｍｇ／ｃｍ^２以上でＶｐｐが１１００Ｖ、吐き
出し転写残トナー０．１２ｍｇ／ｃｍ^２以上でＶｐｐが
１２００Ｖ、となるように制御する。

【００８１】本実施の形態における現像域での最大電界
強度は、感光ドラム１１の表面電位と現像ローラ１４ａ
の表面電位との差が最大のとき、すなわちＡＣバイアス
波のピーク時の電界強度であり、次式から求める。

【００８２】（最大電界強度）＝（（現像ＤＣバイアス
オフセット電位）＋（現像ＡＣバイアスＶｐｐ）／２−
（感光ドラムベタ白部電位））／（ＳＤギャップ）本実施の形態では、最大電界強度は、ＳＤギャップが２
００μｍ、感光ドラムベタ白部電位が０Ｖであるので、
Ｖｐｐ８００Ｖのとき３．２５×１０^６Ｖ／ｍ、Ｖｐｐ
１２００Ｖのとき４．２５×１０^６Ｖ／ｍである。

【００８３】図１０に、本実施の形態を適用した場合の
評価結果を示す。

【００８４】図１０の結果で示されるように実施の形態
１のように本発明を適用することによって、吐き出し転
写残トナーの量が変化してもカブリレベルが悪化せず、
また濃度をほぼ一定に維持できている。

【００８５】Ｖｐｐを変化させたことによって、濃度や
解像度が変化してしまう場合には、Ｖｐｐ変化に応じて
ＡＣバイアスの周波数又は波形も制御するとよい。ま
た、形成する画像で現像ローラ長手方向の濃度の偏りが
大きく、吐き出しも不均一になる場合には、帯電ローラ
１２を長手方向に振れる構成や、ブラシなどで吐き出し
トナーをあらかじめ均一にならす構成にするとよい。

【００８６】このようなＶｐｐの制御は現像時に限るも
のでなく、より多く吐き出し転写残トナーを回収して帯
電ローラ１２又は転写ローラ１５のトナー汚れを防止す
るために、紙間（先行する転写材の後端と、これに続く
転写材の先端との間）、前回転時等の非画像部で実施す
るようにしてもよい。

【００８７】以上、本実施の形態では吐き出し転写残ト
ナー量にかかわらず良好なトナー回収性を示してカブリ
が多くならず、また、吐き出し転写残トナーの少ない、
すなわちトナー消費量の少ない画像で画出しを行った際
にも外添材料の変化が抑止されて現像性の低下を防止で
きた。また、本実施の形態の構成では特に新たな部材を
必要としないため、スペース及びコストの点で有利であ
る。

【００８８】＜実施の形態２＞本実施の形態では、吐き
出し転写残トナー量を帯電ローラ１２上のトナー量を検
知して求めて、そのトナー量に応じて電界強度を制御す
るものである。電界強度制御手段として現像バイアスＶ
ｐｐを制御する手段を有し、帯電方式として注入帯電を
用いた場合である。

【００８９】本実施の形態の構成は、図１に示す上述の
実施の形態１とほぼ同じであるが、帯電ローラ１２の上
に反射濃度センサ（不図示）が設けられており、帯電ロ
ーラ表面の反射濃度を測定して、その濃度から吐き出し
転写残トナー量を検知する構成となっている。転写残ト
ナーは帯電ローラ１２に一旦蓄積されて徐々に吐き出さ
れていくため、帯電ローラ１２上の反射濃度を測定する
ことで蓄積された転写残トナー量を検知することがで
き、これによって吐き出し転写残トナー量が転写の条件
に関わらず、図５に示すように、帯電ローラ表面の反射
濃度と吐き出し転写残トナー量との関係を表す図から間
接的に検出できる。検出された吐き出し転写残トナー量
に応じて、図６に示すグラフをもとに現像バイアスＶｐ
ｐを変化させる。Ｖｐｐを変化させる幅としては８００
Ｖ〜１２００Ｖである。ドラム表面における最大電界強
度としては、Ｖｐｐ８００Ｖのとき３．２５×１０^６Ｖ
／ｍ、Ｖｐｐ１２００Ｖのとき４．２５×１０^６Ｖ／ｍ
である。

【００９０】図１１に、本実施の形態を適用した画像形
成装置で画像出力した場合のカブリと濃度を示す。

【００９１】図１１に示すように、吐き出し転写残トナ
ー量が多くなった場合にもカブリレベルが変化せず、ま
た吐き出し転写残トナーの少ない低トナー消費の画像を
１００００枚出力した場合でも画像濃度低下がみられな
い。

【００９２】以上示したように、吐き出し転写残トナー
量を帯電ローラ１２上のトナー量を検知して求めて、そ
のトナー量に応じてＶｐｐを変化させて電界強度を制御
することによって、吐き出し転写残トナー量が増大した
ときの吐き出しトナー回収不良によるカブリと耐久出力
時の画像濃度の低下とを同時に防止できる。吐き出し転
写残トナー量を帯電ローラ１２上のトナー量を検知して
求める方式を用いることによって、転写効率に依存しな
い正確な吐き出し転写残トナーの量を検出できて、Ｖｐ
ｐ制御値を最適値に制御が可能になる。

【００９３】なお、実施の形態１と同様、Ｖｐｐを変化
させたことによって、濃度や解像度が変化してしまう場
合には、Ｖｐｐ変化に応じてＡＣバイアスの周波数又は
波形も制御するとよい。

【００９４】このようなＶｐｐの制御は現像時に限るも
のでなく、より多く吐き出し転写残トナーを回収して帯
電ローラ１２ないしは転写ローラ１５のトナー汚れを防
止するために、紙間、前回転時等の非画像部で実施して
もよい。

【００９５】また、帯電ローラ１２上にトナーが蓄積し
て、１画像内で大きくＶｐｐが変化して画質が変化して
しまい、画像に変化点が目立ってしまう場合にはドラム
周長（感光ドラム１１の周長）を１画像よりも長くす
る、あるいは感光ドラム１１上に積極的にトナーを吐き
出させるために、帯電ローラ１２に交流バイアスを紙間
で印加させてもよい。

【００９６】＜実施の形態３＞本実施の形態では、電界
強度制御手段として像担持体である感光ドラム１１と現
像ローラとのギャップ（ＳＤギャップ）を制御して現像
域における電界強度を制御する例である。帯電方式とし
て注入帯電を用いた場合である。なお、現像ＡＣバイア
スのＶｐｐは１０００Ｖに設定してある。

【００９７】図７はＳＤギャップを制御する機構をもた
せた本実施の形態の１４ａの端部を示した図である。同
図中の符号３１は現像ローラ、３３は感光ドラムであ
る。また図７における右側の図は、現像ローラ３１の中
心に配置された軸３５、及び突き当てコロ３２を側面か
ら見た図である。

【００９８】現像ローラ３１と感光ドラム３３とのギャ
ップは現像ローラ径よりＳＤギャップ分大きい突き当て
コロ３２のドラムコロ３４への加圧による突き当てによ
って確保される。さらに突き当てコロ３２のドラムコロ
３４に突き当たっている位置の反対側にギヤの歯が設け
られており、そのギヤに噛み合うように本体側にギヤ３
６が設けられている。ギヤ３６の回転によって突き当て
コロが回転できる構成となっている。

【００９９】本実施の形態においては、現像ローラ３１
の軸３５が突き当てコロ３２の中心から偏心した位置に
配置されている。したがってギヤ３６によって突き当て
コロ３２を回転させると、その回転角度に応じて軸３５
から感光ドラム３３表面までの距離が例えば、ａ，ｂ，
ｃのように変化し、これに対応して、感光ドラム３３表
面と現像ローラ３１表面とのギャップが変化する。すな
わち、ギヤ３６により突き当てコロ３２の回転角度を制
御することにより、ＳＤギャップを制御することが可能
となる。

【０１００】なお、ＳＤギャップの最小値はａの距離の
位置を用いた場合で、１８０μｍ、このときの最大電界
強度が４．１７×１０^６Ｖ／ｍである。ＳＤギャップの
最大値はｃの距離で、２５０μｍ、このときの最大電界
強度が３．００×１０^６Ｖ／ｍである。

【０１０１】図８のテーブルに従い、吐き出し転写残ト
ナー量によってこのＳＤギャップを変化させる。図１２
に、このときのカブリとベタ黒反射濃度との関係を示
す。

【０１０２】図１２からわかるように、吐き出し転写残
トナー量が多くなった場合にもカブリレベルが変化せ
ず、また吐き出し転写残トナーの少ない低トナー消費の
画像を１００００枚出力した場合でも画像濃度低下がみ
られない。なお、ＳＤギャップを変化させたことによっ
て、濃度や解像度が変化してしまう場合には、ＳＤギャ
ップの変化に応じてＡＣバイアスの周波数又は波形も制
御するとよい。

【０１０３】このようなＳＤギャップの制御は現像時に
限るものでなく、より多く吐き出し転写残トナーを回収
して帯電ローラ１２ないしは転写ローラ１５のトナー汚
れを防止するために、紙間、前回転時等の非画像部で実
施してもよい。

【０１０４】以上示したように、吐き出し転写残トナー
量を帯電ローラ１２上のトナー量を検知して求めて、そ
のトナー量に応じてＳＤギャップを変化させて電界強度
を制御することによって吐き出しトナー回収不良による
カブリと耐久出力時の画像濃度の低下とを同時に防止で
きる。

【０１０５】

【発明の効果】以上示したように、本発明によると、転
写残トナー量を検知して求めて、そのトナー量に応じて
現像域での電界強度を制御することによって、吐き出し
トナー回収不良によるカブリと耐久出力時の画像濃度の
低下との双方を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図である。

【図２】円形度と、平均円形度との定義を示す図であ
る。

【図３】画像濃度を検知して現像バイアスを変化させる
ためのフローチャートである。

【図４】平均画像濃度からトナー消費量を算出するため
のグラフである。

【図５】帯電ローラ表面の反射濃度と吐き出し転写残ト
ナー量との関係を表す図である。

【図６】吐き出し転写残トナー量と現像バイアスＶｐｐ
制御値との関係を示す図である。

【図７】ＳＤギャップを変化させるための構成を示す図
である。

【図８】吐き出し転写残トナー量とＳＤギャップ制御値
との関係を示す図である。

【図９】従来例における吐き出し転写残トナーと画質の
関係を示す図である。

【図１０】実施の形態１の吐き出し転写残トナーと画質
の関係を示す図である。

【図１１】実施の形態２の吐き出し転写残トナーと画質
の関係を示す図である。

【図１２】実施の形態３の吐き出し転写残トナーと画質
の関係を示す図である。

【図１３】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１１像担持体（感光ドラム）１２帯電手段（導電性部材、帯電ローラ）１３露光手段（露光装置）１４現像手段（現像装置）１４ａ現像部材（現像ローラ）１５転写手段（転写帯電器）Ｐ他部材（転写材）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｇ０３Ｇ 21/00 ２Ｈ１３４ 21/00 ３７０２Ｈ２００３７０ 15/08 ５０７Ｂ５０７ＬＦターム(参考） 2H005 EA02 EA10 2H027 DB01 DD00 DE07 EA05 2H068 DA12 2H073 AA02 AA03 BA03 BA04 BA13 BA22 BA24 CA02 2H077 AA37 AC16 AD13 AD18 AD36 BA07 DA01 DA08 DA31 DB08 2H134 GA01 GB02 HF12 HF13 HF16 JA05 JA11 KG01 KG03 KG04 KG07 KG08 KH01 2H200 FA03 GA18 GA23 GA33 GA35 GA36 GA46 GA49 GA57 GA59 GB14 GB25 HA02 HA21 HB12 HB43 HB45 HB46 HB47 HB48 JA02 MA03 MA04 MA14 MA20 MB06 MC01 NA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体表面を帯電手段により帯電し、
帯電後の前記像担持体表面を露光手段により露光して静
電潜像を形成し、前記像担持体に対して非接触に配置さ
れた現像部材を有する現像手段により前記静電潜像にト
ナーを付着させてトナー像として現像し、前記トナー像
を転写手段により他部材に転写し、転写時に前記他部材
に転写されないで前記像担持体表面に残った転写残トナ
ーを前記現像手段によって回収する画像形成方法におい
て、前記現像手段による現像時に前記現像部材に印加する現
像バイアスが交流成分を含むとともに、前記交流成分に
よる電位と前記像担持体表面との電位差で形成される電
界の強度について、前記像担持体表面と前記現像部材と
の最近接位置での最大電界強度を、前記転写残トナー量
に応じて制御する、ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】前記転写残トナー量は、前記像担持体上
に形成するトナー像の画像部比率及び画像濃度と、転写
効率とから求める、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】前記現像バイアスの交流成分における電
圧のピークトゥピークの値を変化させることにより、前
記最大電界強度を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項４】前記最大電界強度を制御するに際し、前
記現像バイアスの交流成分における周波数と波形とのう
ちの少なくとも一方を並行して制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項５】前記現像部材と前記像担持体との間の距
離を変化させることにより、前記最大電界強度を制御す
る、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項６】前記帯電手段は、導電性部材と、前記導
電性部材表面に担持された導電粒子とを有し、前記導電性部材に帯電バイアスを印加し前記導電粒子を
介して放電を伴うことなく前記像担持体表面を帯電す
る、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項７】前記像担持体は、導電性基体上にシリコ
ン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電層
及び炭素原子を母体とする非単結晶材料で構成された表
面層からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項８】前記トナーは、少なくとも結着樹脂と磁
性体とを含有するトナー粒子と無機微粉体からなり、平
均円形度０．９５０以上の磁性トナーであって、前記磁
性トナーの７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エルステッド）
下における飽和磁化が１０Ａｍ^２／ｋｇ（ｅｍｕ／ｇ）
以上５０Ａｍ^２／ｋｇ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項９】像担持体表面を帯電手段により帯電し、
帯電後の前記像担持体表面を露光手段により露光して静
電潜像を形成し、前記像担持体に対して非接触に配置さ
れた現像部材を有する現像手段により前記静電潜像にト
ナーを付着させてトナー像として現像し、前記トナー像
を転写手段により他部材に転写し、転写時に前記他部材
に転写されないで前記像担持体表面に残った転写残トナ
ーを前記現像手段によって回収する画像形成装置におい
て、前記現像手段による現像時に前記現像部材に印加する現
像バイアスが交流成分を含むとともに、前記交流成分に
よる電位と前記像担持体表面との電位差で形成される電
界の強度について、前記像担持体表面と前記現像部材と
の最近接位置での最大電界強度を、前記転写残トナー量
に応じて制御する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】前記転写残トナー量は、前記像担持体
上に形成するトナー像の画像部比率及び画像濃度と、転
写効率とから求める、ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記現像バイアスの交流成分における
電圧のピークトゥピークの値を変化させることにより、
前記最大電界強度を制御する、ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記最大電界強度を制御するに際し、
前記現像バイアスの交流成分における周波数と波形との
うちの少なくとも一方を並行して制御する、ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記現像部材と前記像担持体との間の
距離を変化させることにより、前記最大電界強度を制御
する、ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記帯電手段は、導電性部材と、前記
導電性部材表面に担持された導電粒子とを有し、前記導電性部材に帯電バイアスを印加し前記導電粒子を
介して放電を伴うことなく前記像担持体表面を帯電す
る、ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記像担持体は、導電性基体上にシリ
コン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電
層及び炭素原子を母体とする非単結晶材料で構成された
表面層からなる、ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１６】前記トナーは、少なくとも結着樹脂と
磁性体とを含有するトナー粒子と無機微粉体からなり、
平均円形度０．９５０以上の磁性トナーであって、前記
磁性トナーの７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エルステッ
ド）下における飽和磁化が１０Ａｍ^２／ｋｇ（ｅｍｕ／
ｇ）以上５０Ａｍ^２／ｋｇ以下である、ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。