(57)【要約】  【課題】  転写残トナー量の検出回路等を設けずとも転写残トナーを現像器で回収して良質な画像を形成可能なクリーナレス方式の画像形成装置を提供すること。  【解決手段】  トナーを負極性とした場合、現像ローラに印加するバイアス電圧の波形において、転写残トナーの残存部分における感光体ドラムの表面電位をＶｍ、感光体ドラムと現像ローラ間隔をｄ、現像電位Ｖ１とＶｍの差をｄで除した値を現像電界Ｅ１、回収電位Ｖ２とＶｍの差をｄで除した値を回収電界Ｅ２、Ｖ１の印加時間をＴ１、１周期分の波形をある電位を境に高電位側と低電位側に分けたときの高電位側と低電位側の面積が略等しくなる当該ある電位をＶａｖｅとしたとき、５．０×１０6≦Ｅ１≦１１．０×１０6（Ｖ／ｍ）、Ｅ２≦１０．８×１０6（Ｖ／ｍ）、６０≦Ｔ１≦１５０（μｓ）、Ｖ１＜Ｖｍ＜Ｖａｖｅ＜Ｖ２かつ｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜≧１００［Ｖ］の関係を満たす構成になっている。【選択図】  図１０
2006106107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像手段を備え、前記像担持体上のトナー像を転写材に転写させ、転写時に前記転写材に転写されずに前記像担持体上に残った転写残トナーを帯電させた後、前記現像手段に回収する画像形成装置であって、
前記現像手段は、前記像担持体に対し非接触の状態で対向配置され表面にトナーを担持するトナー担持体を備え、
前記トナー担持体には、直流成分に交流成分を重畳したバイアス電圧が印加されており、前記バイアス電圧の、１周期における一方のピーク電位を、前記トナー担持体から前記像担持体にトナーを供給するための電圧が印加されたときのピーク電位Ｖ１、他方のピーク電位を、前記像担持体から前記トナー担持体にトナーを回収するための電圧が印加されたときのピーク電位Ｖ２とすると共に、
前記帯電された転写残トナー層の残存部分における前記像担持体の表面電位をＶｍ、
前記像担持体と前記トナー担持体との対向部分における間隔をｄ、
│Ｖ１−Ｖｍ│を前記ｄで除した値を現像電界Ｅ１、
│Ｖ２−Ｖｍ│を前記ｄで除した値を回収電界Ｅ２、
前記バイアス電圧の１周期分の波形の内、電位Ｖｍよりも電位Ｖ１側の波形部分の電圧印加時間を現像位相時間Ｔ１、
前記バイアス電圧の１周期分の波形をある電位を境に低電位側と高電位側に分けたときの低電位側の面積と高電位側の面積が略等しくなる当該ある電位を面積中心電位Ｖａｖｅとしたとき、
（ａ）５．０×１０6≦Ｅ１≦１１．０×１０6［Ｖ／ｍ］、（ｂ）Ｅ２≦１０．８×１０6［Ｖ／ｍ］、（ｃ）６０≦Ｔ１≦１５０［μｓｅｃ．］、および（ｄ）Ｖ１＜Ｖ２のときにはＶ１＜Ｖｍ＜Ｖａｖｅ＜Ｖ２、Ｖ２＜Ｖ１のときにはＶ２＜Ｖａｖｅ＜Ｖｍ＜Ｖ１であり、かつ｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜≧１００［Ｖ］の関係を満たしていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
５．０×１０6≦Ｅ１≦８．０×１０6［Ｖ／ｍ］の関係を満たしてい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】
前記帯電された転写残トナー層の前記像担持体と反対側の表面電位をＶ０、前記トナー層の厚み方向における電圧をＶｔとしたとき、
前記表面電位Ｖｍは、前記Ｖ０から前記Ｖｔを差し引いた値であ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】
前記バイアス電圧は、矩形波であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記バイアス電圧の周波数をＨ［ｋＨｚ］としたとき、
８０−５×Ｈ≦Ｔ１≦２２０−２３×Ｈの関係を満たしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体およびトナーの帯電極性がマイナスであり、前記Ｖ１の電位がマイナス、前記Ｖ２の電位がプラスであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項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、現像手段がクリーナを兼ねるクリーナレス方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタ等の画像形成装置の分野では、クリーナレス方式の画像形成装置が注目されている。このクリーナレス方式とは、感光体ドラム上に形成された潜像を現像器のトナーで現像し、現像されたトナー像を記録シートに転写する構成の画像形成装置において、転写時に転写されずに感光体ドラム上に残ったトナー（転写残トナー）を専用のクリーナを用いてクリーニングするのではなく現像器に回収してクリーニングするという、現像器がクリーナを兼用する方式のことである。
【０００３】
このクリーナレス方式を用いると、専用のクリーナを別途配置する必要がなくなり、クリーニング後の廃トナーを溜めておくためのタンク等も不要になる。また、現像器に回収されたトナーを現像用に再利用できるメリットがあり、画像形成装置の小型化、低コスト化を実現することができる。
このようなクリーナレス方式の画像形成装置として、例えば特許文献１には、感光体ドラムとトナー薄層が形成された現像ローラとを所定の間隔を介して対向配置すると共に、ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳したバイアス電圧を現像ローラに印加する非接触現像方式の画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、感光体ドラムと現像ローラとの電位差による電界強度を感光体ドラム上の転写残トナー量に応じて制御することで転写残トナーをできるだけ回収し、回収できなかった転写残トナー像が記録シートに転写されて本来下地（白地）であるべき部分に現れる、いわゆるゴーストの発生を防止するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２３３２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、転写残トナー量の検出回路、検出されたトナー量に応じてバイアス電圧のピーク値を変化させるための制御回路等を別途設けなければならない。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、転写残トナー量の検出回路等を別途設けることなく良質な画像を形成することが可能なクリーナレス方式の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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像手段を備え、前記像担持体上のトナー像を転写材に転写させ、転写時に前記転写材に転写されずに前記像担持体上に残った転写残トナーを帯電させた後、前記現像手段に回収する画像形成装置であって、前記現像手段は、前記像担持体に対し非接触の状態で対向配置され表面にトナーを担持するトナー担持体を備え、前記トナー担持体には、直流成分に交流成分を重畳したバイアス電圧が印加されており、前記バイアス電圧の、１周期における一方のピーク電位を、前記トナー担持体から前記像担持体にトナーを供給するための電圧が印加されたときのピーク電位Ｖ１、他方のピーク電位を、前記像担持体から前記トナー担持体にトナーを回収するための電圧が印加されたときのピーク電位Ｖ２とすると共に、前記帯電された転写残トナー層の残存部分における前記像担持体の表面電位をＶｍ、前記像担持体と前記トナー担持体との対向部分における間隔をｄ、│Ｖ１−Ｖｍ│を前記ｄで除した値を現像電界Ｅ１、│Ｖ２−Ｖｍ│を前記ｄで除した値を回収電界Ｅ２、前記バイアス電圧の１周期分の波形の内、電位Ｖｍよりも電位Ｖ１側の波形部分の電圧印加時間を現像位相時間Ｔ１、前記バイアス電圧の１周期分の波形をある電位を境に低電位側と高電位側に分けたときの低電位側の面積と高電位側の面積が略等しくなる当該ある電位を面積中心電位Ｖａｖｅとしたとき、（ａ）５．０×１０6≦Ｅ１≦１１．０×１０6［Ｖ／ｍ］、（ｂ）Ｅ２≦１０．８×１０6［Ｖ／ｍ］、（ｃ）６０≦Ｔ１≦１５０［μｓｅｃ．］、および（ｄ）Ｖ１＜Ｖ２のときにはＶ１＜Ｖｍ＜Ｖａｖｅ＜Ｖ２、Ｖ２＜Ｖ１のときにはＶ２＜Ｖａｖｅ＜Ｖｍ＜Ｖ１であり、かつ｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜≧１００［Ｖ］の関係を満たしていることを特徴とする。
【０００６】
また、５．０×１０6≦Ｅ１≦８．０×１０6［Ｖ／ｍ］の関係を満たしていることを特徴とする。
さらに、前記帯電された転写残トナー層の前記像担持体と反対側の表面電位をＶ０、前記トナー層の厚み方向における電圧をＶｔとしたとき、前記表面電位Ｖｍは、前記Ｖ０から前記Ｖｔを差し引いた値であることを特徴とする。
【０００７】
また、前記バイアス電圧は、矩形波であることを特徴とする。
さらに、前記バイアス電圧の周波数をＨ［ｋＨｚ］としたとき、８０−５×Ｈ≦Ｔ１≦２２０−２３×Ｈの関係を満たしていることを特徴とする。
また、前記像担持体およびトナーの帯電極性がマイナスであり、前記Ｖ１の電位がマイナス、前記Ｖ２の電位がプラスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このように現像電界Ｅ１等の範囲を規定することにより、従来のように転写残トナー量を検出し、検出されたトナー量に基づいてバイアス電圧を可変制御するといった構成を設けなくても、転写残トナーを十分に回収でき、もって良質な画像を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態をデジタル複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した例について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、複写機１の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、複写機１は、大きく分けてイメージリーダ部２とプリンタ部１０とからなる。
【００１０】
イメージリーダ部２は、原稿の画像をＣＣＤイメージセンサ（不図示）により読み取って、電気信号を得る公知のものであり、この得られた電気信号は、制御部１００に送られる。制御部１００は、この電気信号に必要な処理を加えて画像データを生成し、これをプリンタヘッド１１のレーザダイオード（不図示）を駆動させるための駆動信号に変換する。
【００１１】
プリンタ部１０は、プリンタヘッド１１、画像プロセス部２０、給紙部３０および定着部５０を備える。
プリンタヘッド１１は、制御部１００から出力される駆動信号に基づきレーザーダイオードを駆動してレーザ光Ｌを出射し、回転駆動される感光体ドラム２１上を露光走査する。
【００１２】
画像プロセス部２０は、像担持体としての感光体ドラム２１と、これを中心にしてその周囲に配された、帯電手段としての帯電チャージャ２２、現像手段としての現像器２３、転写手段としての転写ローラ２４および帯電調整部材２５などから構成され、専用のクリーナを配しないクリーナレス方式によるものである。
給紙部３０は、転写材としての用紙を収納しておくための給紙カセット３１と、この用紙を給紙カセット３１から繰り出すためのピックアップローラ３２、繰り出された用紙を搬送する搬送ローラ対３３、３４、３５と、上記の露光走査タイミングに合わせて用紙を感光体ドラム２１に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対３６などから構成される。
【００１３】
感光体ドラム２１は、ここではアルミニウム等を円筒状に形成した導電性のドラム基体の外周面側にＯＰＣ感光体層が形成されてなり、不図示の駆動装置によって同図の矢印Ａ方向に所定のプロセス速度（周速度）で回転駆動されるようになっている。ここでは、当該プロセス速度が１００［ｍｍ／ｓｅｃ．］になっている。
感光体ドラム２１は、帯電チャージャ２２により所定の極性（ここでは、負：マイナス）で所定の電位Ｖ０（ここでは、ＤＣ−５００Ｖ）で一様に帯電され、このように一様に帯電した状態で上記レーザ光Ｌによる露光を受けると、感光体ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。ここでは、画像として顕されるべき部分が露光されるようになっている。なお、帯電手段としては、感光体ドラム２１を所定の電位に帯電させることができるものであれば良く、ローラ状、シート状、ブレード状等の部材を用いることもできる。
【００１４】
現像器２３は、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像を、感光体ドラム２１の帯電極性（マイナス）と同じ帯電極性を有するトナーＴを現像剤として用いて現像するものであり、いわゆる反転現像により現像位置Ｄにおいて現像して感光体ドラム２１上にトナー像を形成させるものである。
現像器２３は、現像ローラ２３１、規制板２３２、供給ローラ２３３および除電シール２３４を備えている。
【００１５】
現像ローラ２３１は、その表面にトナー薄層を形成してトナーＴを感光体ドラム２１に供給するトナー担持体として機能するものであり、現像位置Ｄにおいて感光体ドラム２１と所定の間隔ｄを空けて対向配置され、所定の周速度で同図の矢印Ｂ方向に回転駆動されるものである。ここでは、金属製芯金上に、基材ゴム層（厚み０．５〜２［ｍｍ］、体積抵抗１０4〜１０6［Ωｃｍ］程度のシリコーンゴム層）、表面抵抗層（厚み５〜３０［μｍ］、体積抵抗１０11〜１０12［Ωｃｍ］程度のウレタン樹脂層）が、この順に配されて構成されている外径１６［ｍｍ］のローラを用いた。また、上記間隔ｄが１００［μｍ］、周速度が１５０［ｍｍ／ｓｅｃ．］になっている。
【００１６】
この現像ローラ２３１には、電源部１０１から出力されるバイアス電圧ＶＢが印加されるようになっている。バイアス電圧ＶＢは、直流（ＤＣ）成分に交流（ＡＣ）成分が重畳されたものである。このバイアス電圧ＶＢが現像ローラ２３１に印加されることにより感光体ドラム２１と現像ローラ２３１間に電界が生じ、この電界によって現像を行い、また後述のように現像が行われていないときには転写残トナーを現像ローラ２３１を介して現像器２３内に回収する構成になっている。回収されたトナーは、現像のための現像剤として供される。この意味で現像器２３は、現像とクリーナの機能を併せ持ったものである。
【００１７】
供給ローラ２３３は、現像器２３内のトナーＴを現像ローラ２３１に供給するものであり、規制板２３２は、現像ローラ２３１に供給されるトナーの量を現像に適した量に規制して、現像ローラ２３１表面に所定厚さのトナー薄層を形成させるものである。なお、規制板２３２と供給ローラ２３３には、電源部１０１とは別の電源部（不図示）から、現像器２３内のトナー粒子に現像ローラ２３１に向かう方向への付勢力を作用させるための電圧が印加されており、トナー粒子が現像ローラ２３１表面に付着し易くなるようにして、トナー薄層の形成を助成している。
【００１８】
除電シール２３４は、現像器２３内のトナー粒子が外部に溢れ出すことを防止する遮蔽の機能を有すると共に上記別の電源部から出力されるトナーＴの除電のための電圧が印加されトナーＴの除電の機能も有している。
現像によるトナー像の形成動作と同期して、用紙がタイミングローラ対３６によって感光体ドラム２１の下方の転写位置まで搬送され、この転写位置において、転写ローラ２４の静電力により感光体ドラム２１表面に形成されたトナー像が用紙上に転写される。
【００１９】
トナー像が転写された用紙は、搬送ベルト４１により定着部５０に搬送され、ここで加熱、加圧されて、その表面のトナー粒子が用紙表面に融着して定着し、その後排出ローラ対５１により排出トレイ５２に排出される。
一方、転写時に用紙に転写されずに（本来転写されるべきところ転写できずに）感光体ドラム２１上に残ったトナー（転写残トナー）Ｔｗは、感光体ドラム２１の回転により帯電調整部材２５に搬送される。
【００２０】
帯電調整部材２５は、感光体ドラム２１表面に一様に接触するブラシ部を備え、当該ブラシ部に所定の電圧（例えば、ＤＣ＋２００［Ｖ］程度）が印加されることにより、感光体ドラム２１上の転写残トナーＴｗを一時的にブラシ部に回収した後、当該回収が終わるとブラシ部に回収されている転写残トナーＴｗにトナーの正規極性で所定の電圧を印加し帯電させた状態で感光体ドラム２１上に吐き出すものである。この意味で帯電調整部材２５は、転写残トナーＴｗを帯電させる機能と帯電極性を揃える機能とを果たすものと云える。
【００２１】
感光体ドラム２１上に吐き出された転写残トナーＴｗは、感光体ドラム２１の回転により、現像位置Ｄまで搬送され、現像ローラ２３１に印加されているバイアス電圧ＶＢにより現像器２３内に回収されることになる。
帯電調整部材２５による転写残トナーＴｗの回収は、例えば転写動作と同期して行われ、吐き出しは、吐き出されたトナーが次の用紙への画像形成のための帯電、露光等の動作が開始される前までに現像位置Ｄまで移動して現像器２３で回収されるようなタイミングで行われる。この回収、吐き出しの動作タイミングは、感光体ドラム２１のプロセス速度、感光体ドラム２１上の回転方向における転写位置から帯電調整部材２５の配設位置までの周面の距離、帯電調整部材２５の配設位置から現像位置Ｄまでの周面の距離、帯電、露光、転写の開始／終了タイミング等から予め決定される。
【００２２】
制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、イメージリーダ部２、プリンタ部１０の動作をタイミングを取りながら統一的に制御して円滑な複写動作を実行させる。また、電源部１０１に指示してバイアス電圧ＶＢを出力させる。
電源部１０１は、制御部１００からの指示により、画像形成において実際に現像が行われている時（現像時）と、画像形成に入る前の準備段階、画像形成終了後の後処理段階において現像が行われておらず感光体ドラム２１、現像ローラ２３１等が駆動されている間（非現像時。以下、「回収時」という。）とで、電圧および周波数の値を予め決められた現像時用または回収時用の値に切換えてバイアス電圧を出力する構成になっている。
【００２３】
具体的には、現像時用のバイアス電圧（以下、「電圧ＶＢ１」という。）は、現像に適した条件として、電圧波形が図２に示すようにＤＣ成分としてＶｄｃが−３００［Ｖ］の直流電圧に、ＡＣ成分としてピークピーク値Ｖｐｐが１６００［Ｖ］、周波数Ｈが２［ｋＨｚ］（１周期Ｔ＝５００［μｓｅｃ．］）、デューティ比（Ｔ１／Ｔ）が０．３５（Ｔ１＝１７５［μｓｅｃ．］）の矩形波が重畳された波形になっている。このような矩形波の電圧を印加することにより現像位置Ｄにおいてトナー粒子が現像ローラ２３１と感光体ドラム２１の間を往復運動し、その際に、感光体ドラム２１上の潜像部分だけにトナーが付着することでトナー像が形成、すなわち現像が行われることになる。
【００２４】
上記Ｔ１は、感光体ドラム２１と現像ローラ２３１間においてトナー粒子を往復運動の内のトナーの往動（現像ローラ２３から感光体ドラム２１への移動）時間に相当し、Ｔ２は、トナーの復動（感光体ドラム２１から現像ローラ２３１への移動）時間に相当する。
時間Ｔ１に印加される電圧Ｖ１（トナーの帯電極性と同極性）は、トナーを現像ローラ２３１から感光体ドラム２１に向けて移動させるためのもの（主に現像のためのもの）であり、逆に時間Ｔ２に印加される電圧Ｖ２（トナーの帯電極性と逆極性）は、トナーを感光体ドラム２１から現像ローラ２３１に向けて移動させるためのもの（主に回収のためのもの）である。そこで、以下ではＶ１を現像電位、Ｖ２を回収電位、Ｔ１を現像位相時間、Ｔ２を回収位相時間ということにする。また、現像ローラ２３１にＶ１が付与されている間に感光体ドラム２１と現像ローラ２３１間に生じる電界を現像電界Ｅ１、Ｖ２が付与されているときに生じる電界を回収電界Ｅ２という。なお、同図のＶ０は、帯電電位、Ｖｉは、露光により潜像が形成された部分の潜像電位を表している。
【００２５】
一方、回収時用のバイアス電圧（以下、「電圧ＶＢ２」という。）は、電圧波形が図３に示すように、Ｖｄｃ＝−３５５［Ｖ］の直流電圧に、Ｖｐｐ＝１２５０［Ｖ］、周波数Ｈ＝２［ｋＨｚ］（Ｔ＝５００［μｓｅｃ．］）、デューティ比（Ｔ１／Ｔ）が０．１５（Ｔ１＝７５［μｓｅｃ．］）の矩形波が重畳された波形になっている。
このように電圧ＶＢ２をＶＢ１と異ならせているのは、転写残トナーＴｗの回収効率をより向上させるためである。
【００２６】
すなわち、本願発明者は、上記特許文献１の構成のように転写残トナー量に基づいてバイアス電圧を可変制御するといった複雑な構成をとらずに、転写残トナーを画質に影響を与えることがないレベルまで十分に現像器２３で回収（清掃）できるように、次に説明するような思考錯誤を経て、回収時に印加すべきバイアス電圧の電位および周波数の適切な範囲を見出し、その範囲内に電圧ＶＢ２を設定したものである。
【００２７】
以下、ＶＢ１、ＶＢ２の設定について具体的に説明する。
（１）ＡＣ成分の電圧Ｖｐｐ、周波数Ｈについて
まず電圧Ｖｐｐを１０００〜２０００［Ｖ］の範囲に設定した。これは、Ｖｐｐが１０００［Ｖ］未満になると、感光体ドラム２１と現像ローラ２３１の間をトナーが十分な往復運動をすることができず（必要な電界が作用せず）、現像時においては現像能力が低下し、回収時においては十分な回収を行えないことになり、２０００［Ｖ］を越えると感光体ドラム２１へのリークの発生が顕著になるからである。このことは実験から予め導き出されている。
【００２８】
一方、周波数Ｈについては、２０００〜５０００［Ｈｚ］の範囲に設定することとした。これは、次の理由による。すなわち、２０００［Ｈｚ］未満になると、感光体ドラム２１と現像ローラ２３１間において単位時間当たりのトナーの往復動作回数が少なくなる。単位時間当たりの往復動作回数が少なくなるということは、感光体ドラム２１に移動したトナーの、感光体ドラム２１への押し付け時間が長くなることを意味し、感光体ドラム２１への付着力が強くなって、回収電界が発生しても当該トナーが感光体ドラム２１に残ってしまうことが多くなってしまう。したがって、現像時には、感光体ドラム２１上の潜像部分（画像が形成されるべき部分）には、トナーが付着され易くなって階調性が良くなるが、その一方で背景部分（下地部分）において本来トナーが付着されるべきでない部分にかぶりが現れ易くなり、回収時にもトナーの回収性も落ちることになることが判明したからである。
【００２９】
また、周波数Ｈが５０００［Ｈｚ］を越えると、現像電位Ｖ１と回収電位Ｖ２の切り換わりが早くなり過ぎ、例えば往動の途中で回収電界が発生するといったことが生じ、現像位置Ｄにおいてトナーの往復運動が行われ難くなる。
このような電圧Ｖｐｐ、周波数Ｈの範囲に基づき、本実施の形態では実験により良好な現像を行える現像時用のバイアス電圧として図２に示す矩形波の電圧を設定した。そして、回収時用のバイアス電圧として適切と考えられる電圧等の範囲を次に示す評価実験による結果から見出した。図３に示す矩形波の電圧は、当該範囲に属するものである。
【００３０】
（２）評価実験について
評価実験は、図４に示すように１枚の用紙に対し、副走査方向のＡ位置からＢ位置までの領域にだけベタ画像部とライン部を含む画像パターンが形成され、Ｂ位置からＣ位置までの領域には非画像部として画像が何も形成されないように画像形成動作を実行した。なお、用紙のＡ位置とＢ位置間の距離は、感光体ドラム２１の周長とほぼ同じで、Ａ位置とＣ位置間は周長の約３倍になっている。
【００３１】
また、帯電調整部材２５については、本実験では取り外して転写残トナーをそのまま通過させるようにした。これは、本実験では１枚の用紙に対し、感光体ドラム２１が約３回転するため、転写残トナーＴｗが現像位置Ｄに至るまでの間に帯電チャージャ２２により帯電されてトナー層の表面電位が−５００［Ｖ］となるからであり、通常の画像形成動作において転写残トナーＴｗが帯電調整部材２５により帯電されてトナー層の表面電位が−５００［Ｖ］となることと同条件とできるからである。
【００３２】
そして、用紙のＡ位置からＢ位置までのＡＢ領域には、図２に示す矩形波の電圧ＶＢ１を現像時用のバイアス電圧として印加し、Ｂ位置からＣ位置までのＢＣ領域には電圧ＶＢ１に代えて、回収時用のバイアス電圧として電圧Ｖｄｃ、Ｖｐｐ、周波数Ｈ、デューティ比を上記の範囲（１０００≦Ｖｐｐ≦２０００［Ｖ］、２０００≦Ｈ≦５０００［Ｈｚ］）内において任意の値に設定した電圧を印加して、転写残トナーを現像器２３に回収させるようにした。
【００３３】
転写残トナーの回収率が低いほど、ＡＢ領域に形成された画像パターンによる転写残トナーが十分に現像器２３に回収されず残ったままとなる。現像器２３に回収されず感光体ドラム２１上に残ったトナーは、感光体ドラム２１の回転により、転写位置において用紙のＢＣ領域（評価領域）に転写され、いわゆる転写残像（ゴースト）として現れることになる。
【００３４】
そこで、本評価実験では、上記Ｖｄｃ、Ｖｐｐ、Ｈ、デューティ比の各値をそれぞれ変化させたときに用紙のＢＣ領域に現れる転写残像の濃度、ＢＣ領域のかぶりの量を測定することにより、画質の良否を評価することとした。
転写残像の濃度の評価方法としては、用紙上において転写残像が現れる領域（図４の評価領域内の破線で示した部分）と現れない背景領域（破線以外の部分）それぞれの明度（Ｌ＊）を測定し、その差を数値化して、当該差が所定値、本実施の形態では２．０未満を「良（許容できる）」、２．０以上を「不良（許容できない）」とした。
【００３５】
一方、かぶりの量の評価方法としては、背景領域の色差が所定値、本実施の形態では９１．０以上のときを「良（許容できる）」、９１未満を「不良（許容できない）」とした。なお、明度ではなく色相をとってそれを比較し、良、不良を判定することもできる。
図５〜図９は、周波数Ｈを２［ｋＨｚ］として電圧Ｖｄｃ、Ｖｐｐ、デューティ比（Ｄｕｔｙ）をそれぞれ変化させたときの評価実験の結果を示す図である。
【００３６】
具体的には、図５は、デューティ比を１０［％］（ここではデューティ比０．１を百分率で表記している。）、Ｖｐｐを１２５０［Ｖ］、１４２０［Ｖ］、１６１０［Ｖ］、１７５０［Ｖ］の各値に設定すると共に各Ｖｐｐに対し複数のＶｄｃを設定して、設定されたＶｄｃにＶｐｐを重畳させた電圧をバイアス電圧ＶＢ２として印加したときの評価結果（転写残像、かぶりの良否）を示した図である。
【００３７】
より具体的には、例えば図５においてＶｐｐが１２５０［Ｖ］に対し、「Ｖｄｃ」として「−１５５［Ｖ］」、「−２５５［Ｖ］」、「−３５５［Ｖ］」、「−４７５［Ｖ］」の値が設定されている。すなわち、バイアス電圧ＶＢ２として（イ）ＤＣ−１５５［Ｖ］にＨが２［ｋＨｚ］、Ｖｐｐが１２５０［Ｖ］、デューティ比１０［％］の矩形波を重畳させた電圧（図１０参照）を印加させた場合、（ロ）ＤＣ−２５５［Ｖ］にＨが２［ｋＨｚ］、Ｖｐｐが１２５０［Ｖ］、デューティ比１０［％］の矩形波を重畳させた電圧を印加した場合、（ハ）ＤＣ−３５５［Ｖ］にＨが２［ｋＨｚ］、Ｖｐｐが１２５０［Ｖ］、デューティ比１０［％］の矩形波を重畳させた電圧を印加させた場合、（ニ）ＤＣ−４７５［Ｖ］にＨが２［ｋＨｚ］、Ｖｐｐが１２５０［Ｖ］、デューティ比１０［％］の矩形波を重畳させた電圧を印加させた場合のそれぞれについて別々に実験、評価がなされ、例えば（ａ）の場合では転写残像が「不良（×）」、かぶりが「良（○）」になったことが示されている。
【００３８】
このことはＶｐｐを１４２０、１６１０［Ｖ］等とした場合についても同様である。
同図の「回収電界」欄には、回収電界Ｅ２の強さを示す値が記載されている。例えば、上記（イ）の場合では、回収電界が９．４×１０6［Ｖ／ｍ］になっている。回収電界Ｅ２は、次の（式１）から算出される。
回収電界Ｅ２＝｜Ｖ２−Ｖｍ｜／ｄ・・・（式１）
ここで、Ｖ２は、回収電位Ｖ２のことである。例えば、上記（イ）の場合では、Ｖｐｐが１２５０［Ｖ］、Ｖｄｃが−１５５［Ｖ］であるから、図１０に示すように回収電位Ｖ２は、＋４７０［Ｖ］になる。また、現像電位Ｖ１は、−７８０［Ｖ］になる。
【００３９】
ｄは、図１に示す感光体ドラム２１と現像ローラ２３１の間隔を示す値であり、ここでは１００［μｍ］である。
一方、Ｖｍは、図１０に示すドラム表面電位Ｖｍに相当するものであり、次の（式２）から算出される。
ドラム表面電位Ｖｍ＝Ｖ０−Ｖｔ・・・（式２）
ここで、Ｖ０は、図１０（図３）の帯電電位Ｖ０を、Ｖｔは、図１０のトナー電圧Ｖｔを示している。具体的には、帯電電位Ｖ０は、帯電チャージャ２２により感光体ドラム２１表面が帯電されるときの電位（−５００［Ｖ］）であり、トナー電圧Ｖｔは、転写残トナーＴｗの層厚み方向における電圧を示している。
【００４０】
より具体的には、感光体ドラム２１上に残った転写残トナーＴｗは、感光体ドラム２１の回転により移動して、帯電チャージャ２２の位置を通過する際、帯電電位Ｖ０で帯電されることになる。その場合、図１１（ａ）に示すように、転写残トナーＴｗのトナー層の感光体ドラム２１と反対側の表面の電位（トナー層表面電位）は帯電電位Ｖ０に略等しくなるが、トナー層下面（感光体ドラム２１側に当たる裏面）は、トナー層の分だけ電位が上がる（マイナス帯電のため）ことになる。
【００４１】
回収電界Ｅ２は、上記したように回収電位Ｖ２と感光体ドラム表面電位との差により生じるものであるから、転写残トナーＴｗ残存部分のドラム表面電位を感光体ドラム２１の表面電位として扱った方が、回収電界の値をより正確に求めることができる。そこで、本実施の形態では、トナー電圧Ｖｔを考慮した感光体ドラム表面電位、すなわち帯電電位Ｖ０からトナー電圧Ｖｔ（ここでは、マイナス帯電のため負極性として扱う。）を差し引いた電位Ｖｍをドラム表面電位として、帯電電位Ｖ０と区別しているのである。
【００４２】
図１１（ｂ）は、帯電後の転写残トナーの表面電位Ｖ０と転写残トナーを除去したときのドラム表面電位Ｖｍを実測した結果を示すグラフである。
同図から、転写残トナー量Ｍが多くなるとトナー電圧Ｖｔも大きくなる（ドラム表面電位Ｖｍが上がる）ことが判る。
本実験では、転写後に実際に感光体ドラム２１上に残るトナーの量からトナー電圧Ｖｔを求めた。その結果、トナー電圧Ｖｔが約−３０［Ｖ］となった。
【００４３】
なお、トナー電圧Ｖｔは、例えば、次の（式３）から算出することも可能である。
Ｖｔ＝Ｍ（ｑ／ｍ）｛（Ｍ／εtδα）＋（２ｄp／εp）]／２ε0・・・（式３）
ここで、Ｍ：転写残トナー量［ｇ／ｍ2］、ｑ／ｍ：転写残トナー荷電量［Ｃ／ｇ］、ｄp：感光体層厚［ｍ］、ε0：真空の誘電率、εt：トナー層平均比誘電率、εp：感光体層比誘電率、δ：トナー比重［ｇ／ｍ3］、α：トナー層の充填率を示している。
【００４４】
当該（式３）は、画像形成装置の分野においては公知の式であり、例えば非特許文献としての「電子写真学会誌  第１９巻  第２号（１９８１）の第５２（１０）ページ」の「二成分磁気ブラシ現像の解析」欄の「２．理論解析」に記載されているものである。
転写残トナー量Ｍを転写効率に基づいて求めれば、トナー電圧Ｖｔを（式３）から予め算出しておくことも可能である。
【００４５】
トナー電圧Ｖｔを−３０［Ｖ］とすると、ドラム表面電位Ｖｍは、（式２）より−４７０［Ｖ］になり、回収電界Ｅ２は、（式１）より９．４×１０6［Ｖ／ｍ］として求めることができる。
図５に戻って、「現像電界」欄には、現像電界の強さを示す値が記載されている。例えば、上記（イ）の場合では、現像電界Ｅ１が３．１×１０6［Ｖ／ｍ］になっている。この現像電界Ｅ１は、次の（式４）から算出される。
【００４６】
現像電界Ｅ１＝｜Ｖ１−Ｖｍ｜／ｄ・・・（式４）
ここで、Ｖ１は、現像電位Ｖ１のことである。
さらに、「｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜」欄には、ドラム表面電位Ｖｍとバイアス波形面積中心電位（以下、「面積中心電位」という。）Ｖａｖｅとの差分の絶対値が記載されている。
面積中心電位Ｖａｖｅは、図１２に示すようにバイアス電圧ＶＢ２の波形の１周期分をある電位を境に低電位側と高電位側に分けたとき、低電位側の面積Ｓ１と高電位側の面積Ｓ２が略等しくなる当該ある電位のことであり、次の（式５）により算出できる。
【００４７】
Ｖａｖｅ＝Ｖｄｃ＋Ｖｐｐ（０．５−Ｄｕｔｙ）・・・（式５）
上記（イ）の場合、Ｖｄｃが−１５５［Ｖ］、Ｖｐｐが１２５０［Ｖ］、デューティ比（Ｄｕｔｙ）が１０［％］、すなわち０．１であるので、（式５）よりＶａｖｅ＝＋３４５［Ｖ］になる（図１０）。ドラム表面電位Ｖｍが−４７０［Ｖ］なので、結果｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜は、８１５［Ｖ］になる。
【００４８】
一方、（ロ）の場合は、Ｖｄｃの値が−２５５になっており、したがって現像電位Ｖ１は−８８０［Ｖ］、回収電位Ｖ２は＋３７０［Ｖ］、Ｖａｖｅは＋２４５［Ｖ］になる。Ｖｍの値が（イ）と略同じとできるため、回収電界Ｅ２は８．４×１０6［Ｖ／ｍ］、現像電界Ｅ１は４．１×１０6［Ｖ／ｍ］、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜は７１５［Ｖ］となる。
他の（ハ）と（ニ）の各場合についてもＶｄｃの値が変わることにより、回収電界Ｅ２、現像電界Ｅ１、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値が（イ）や（ロ）の場合と異なってくる。このことは、Ｖｐｐを１４２０、１６１０［Ｖ］等にした場合についても同様である。
【００４９】
図６は、デューティ比を１５［％］に、図７は２０［％］に、図８は３０［％］に、図９は３５［％］にそれぞれ固定し、Ｖｐｐ、Ｖｄｃを変えたときの評価結果を示した図であり、「回収電界」等の値については、図５同様にＶｄｃ等の値によって決まるものである。
図５〜図９を見ると、転写残像については現像電界Ｅ１が５．１×１０6［Ｖ／ｍ］≦Ｅ１≦１０．８×１０6［Ｖ／ｍ］、かつ現像位相時間Ｔ１が７５≦Ｔ１≦１５０［μｍ］の範囲では、「○（良）」になった。なお、現像電界Ｅ１は、図示していないが、５．０×１０6［Ｖ／ｍ］でも「○」になった。また、１１．０×１０6［Ｖ／ｍ］以下であれば「○」になった。これは、１１．０×１０6［Ｖ／ｍ］を越えると、リークが発生し始めることによるものである。リークについては回収電界についても同様であり、１０．８×１０6［Ｖ／ｍ］以下であれば「○」になった。したがってＥ１は、最大値が１１．０×１０6［Ｖ／ｍ］、Ｅ２は、最大値が１０．８×１０6［Ｖ／ｍ］が適切ということになる。このことは以下の他の条件についても同様である。
【００５０】
このように転写残像の良否が現像電界Ｅ１と現像位相時間Ｔ１に左右されるのは以下の理由による。
すなわち、感光体ドラム２１上の転写残トナーＴｗは、帯電チャージャ２２の位置を通過時に正規極性（マイナス）に帯電される、したがって、現像位置Ｄにおいて感光体ドラム２１と現像ローラ２３１の間に回収電界を生じさせれば転写残トナーＴｗを現像器２３に回収することが可能になる。ところが、転写残トナーＴｗの感光体ドラム２１との付着力が、回収電界Ｅ２による現像器２３への引き戻し力よりも強い場合、転写残トナーＴｗの一部は回収されず、感光体ドラム２１上に残ったままとなってしまう。この点から、回収電界Ｅ２をより大きくすることが考えられるが、上記付着力が強ければ意味がなく、また回収電界Ｅ２を大きくするにも限度がある。
【００５１】
逆に、回収電界Ｅ２を小さくすると現像電界Ｅ１が大きくなることになる。これは、Ｖｐｐが一定のとき回収電界Ｅ２と現像電界Ｅ１は半比例の関係にあるからである（図５等参照）。
現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２が交互に生じると、現像位置Ｄでは、現像時でなくても現像ローラ２３１上に担持されているトナー粒子が感光体ドラム２１表面と現像ローラ２３１間を往復運動することになる。このトナー粒子の往復運動は、感光体ドラム２１上の現像位置Ｄを通過する領域全体に渡って行われ、転写残トナーＴｗが付着している部分でも行われる。
【００５２】
ここで転写残トナーＴｗが付着している部分に着目すると、現像電界Ｅ１が作用しているときには、現像ローラ２３１上のトナー粒子が転写残トナーＴｗに向かって移動し、転写残トナーＴｗに衝突する。この衝突により転写残トナーＴｗのトナー層が崩れ、一部のトナー粒子が層外に叩き出される。現像電界Ｅ１が回収電界Ｅ２に切り換わり、回収電界Ｅ２が作用し始めると、感光体ドラム２１に移動したトナー粒子および叩き出されたトナー粒子は、現像ローラ２３１に戻ることになる。
【００５３】
このことから、現像電界Ｅ１をある程度大きくすると共にその作用時間（現像位相時間Ｔ１）を長くとれば、現像電界Ｅ１によるトナー粒子の衝突力（叩き出し効果）を利用して転写残トナーＴｗの回収性を向上できると考えられるからである。
なお、現像位相時間Ｔ１を長くとり過ぎると逆に回収効率が悪くなる。これは、叩き出されたトナー粒子は、一旦空間に飛び出すが、その後現像電界Ｅ１が作用し続けていると再度感光体ドラム２１に戻されることになるからである。これより、叩き出されたトナー粒子が空中に飛び出ている間に回収電界Ｅ２に切換わり現像器２３への回収がなされることが望ましく、この点で現像位相時間Ｔ１（デューティ比）の範囲を制限する必要が生じる。
【００５４】
一方、かぶりについて見ると、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値が１２７以上で、Ｖａｖｅの値がＶｍに対しトナーを回収できる電位関係（Ｖｍ＜Ｖａｖｅ＜Ｖ２）を満たしている場合に「良」になった。
このように、かぶりの良否が｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値に左右されるのは、次の理由による。
【００５５】
すなわち、ドラム表面電位Ｖｍは、転写残トナーＴｗに対し当該Ｖｍを境に現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２のいずれが作用することになるのかを示す電位であり、一方、面積中心電位Ｖａｖｅは、矩形波のバイアス電圧ＶＢ２に対し当該Ｖａｖｅを境に一方のピーク側の波形部分の面積と他方のピーク側の波形部分の面積が等しくなる電位である。
したがって、仮にＶａｖｅ＝Ｖｍの場合、バイアス電圧ＶＢ２の波形は、Ｖｍを境に一方のピーク側および他方のピーク側のそれぞれの面積が等しい矩形波になり、その結果現像電界Ｅ１によるトナー粒子の往動エネルギーと回収電界Ｅ２によるトナー粒子の復動エネルギーが等しくなることになる。
【００５６】
これに対し、例えばＶａｖｅ＞Ｖｍ（図１０）の場合、バイアス電圧ＶＢ２の波形は、Ｖｍを境に見たとき、一方のピーク側（現像側）の面積（Ｓ３）よりも他方のピーク側（回収側）の面積（Ｓ４）の方が大きい矩形波になるから、現像電界Ｅ１よりも回収電界Ｅ２によるエネルギーの方が強くなる。
かぶりは、トナー粒子が本来付着されるべきではない背景（下地）領域に現像によりトナー粒子が付着してしまうことで発生するものである。そのことからすると感光体ドラム２１上の下地領域については、回収時における現像位置Ｄでのトナー粒子の往復運動は、トナー粒子が感光体ドラム２１表面（転写残像が存在しない部分）に衝突した際に感光体ドラム２１表面に付着しない程度に行われることが望ましく、その意味で現像電界Ｅ１よりも回収電界Ｅ２によるエネルギーが強い方が良い、すなわち｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値をある程度大きくした方がかぶりが生じ難くなるからである。
【００５７】
逆に、例えばＶａｖｅ＜Ｖｍの場合を考えると、バイアス電圧ＶＢ２の波形は、Ｖｍを境に見たとき、現像側の面積（Ｓ３）の方が回収側の面積（Ｓ４）よりも大きい矩形波になる。この場合、現像電界Ｅ１の方が回収電界Ｅ２によるエネルギーよりも強くなって、逆にかぶりが生じ易くなる。そのため、Ｖａｖｅ＞Ｖｍの関係を満たす必要があることが判る。
【００５８】
このように実験により転写残像が現像電界Ｅ１と現像位相時間Ｔ１に影響されること、およびかぶりがＶａｖｅとＶｍの大小関係、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値に影響されることが判り、これより転写残像とかぶりを画質に影響を与えない程度まで抑えるには、現像電界Ｅ１、現像位相時間Ｔ１、ＶａｖｅとＶｍの大小関係および｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値をそれぞれ上記範囲内に入るように規定すれば良いことが判る。
【００５９】
図１３〜図１７は、図５〜図９の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の各値をプロットして示したグラフである。例えば、図１３は、図５に対応するものであり、図１４は、図６に対応するものである。グラフ中の「○」「×」は、「転写残像」と「かぶり」の評価結果を示しており、ここでは両方が「○」の場合に「○」が、一方または両方が「×」の場合に「×」がその結果に対応する現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２の値としてプロットされている。
【００６０】
図１４等における直線Ｌ１は、現像電界Ｅ１＝１１．０×１０6［Ｖ／ｍ］を示すライン、直線Ｌ２は、回収電界Ｅ２＝１０．８×１０6［Ｖ／ｍ］を示すライン、直線Ｌ３は、現像電界Ｅ１＝５．０×１０6［Ｖ／ｍ］を示すラインである。また、斜めの直線Ｌ４は、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値を１００とした場合における回収電界Ｅ２に対する現像電界Ｅ１の値を示す直線である。この直線Ｌ４は、次の各式により求められる。
【００６１】
すなわち、Ｖ２−Ｖｍ＝Ｖｄｃ＋０．５×Ｖｐｐ−Ｖｍ・・・（式６）
ここで、Ｖａｖｅ＝Ｖｄｃ＋Ｖｐｐ（０．５−Ｄｕｔｙ）・・・（式７）
（式６）、（式７）より次の（式８）を得ることができる。
Ｖ２−Ｖｍ＝Ｖａｖｅ＋Ｖｐｐ×Ｄｕｔｙ−Ｖｍ・・・（式８）
ここで、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜＝１００（但し、Ｖａｖｅ＞Ｖｍの条件があるので、Ｖｍ−Ｖａｖｅ＝−１００）とすると、（式８）から次の（式９）を得ることができる。
【００６２】
Ｖ２−Ｖｍ＝Ｖｐｐ×Ｄｕｔｙ＋１００・・・（式９）
当該（式９）の両辺をｄ（感光体ドラム２１と現像ローラ２３１の間隔）で除すると、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜＝１００のときの回収電界Ｅ２´を求めることができる。
回収電界Ｅ２´＝（Ｖｐｐ×Ｄｕｔｙ＋１００）／ｄ・・・（式１０）
図１４の場合、Ｄｕｔｙ＝１５［％］（０．１５）、ｄ＝１００［μｍ］なので、回収電界Ｅ２´は、次の（式１１）で表される。
【００６３】
回収電界Ｅ２´＝（０．１５Ｖｐｐ＋１００）×１０6・・・（式１１）
回収電界Ｅ２´に対する現像電界Ｅ１´は、次の（式１２）で表される。
現像電界Ｅ１´＝（Ｖｐｐ／ｄ）−回収電界Ｅ２´・・・（式１２）
したがって、Ｖｐｐを１２５０、１４２０、１６１０、１７５０［Ｖ］とした場合それぞれについて、（式１１）から回収電界Ｅ２´を求め、求めた回収電界Ｅ２´と（式１２）から現像電界Ｅ１´を求めて、求めた各値をプロットしていくと、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜＝１００の場合の回収電界に対する現像電界の値を示す直線Ｌ４を引くことができる。
【００６４】
なお、直線Ｌ４の左側に位置する破線は、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値を５０とした場合、直線Ｌ４の右隣に位置する破線は１５０とした場合、右端に位置する破線は２００とした場合のものである。各破線についても同様にして描くことができる。例えば、Ｌ４の左側の破線（｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜＝５０）の場合、上記（式１１）は、次の（式１３）で現すことができる。
【００６５】
回収電界＝（０．１５Ｖｐｐ＋５０）×１０6・・・（式１３）
現像電界は、上記（式１２）で求めることができ、（式１２）（式１３）よりＶｐｐの各値について回収電界と現像電界を求めることで｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜＝５０のラインを得ることができる。なお、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値を１００とした場合の直線Ｌ４および｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値を５０，１５０，２００とした場合の３本の破線の位置関係は、各図において同じである。
【００６６】
図１４以外の他の図１５等のグラフについても、図１４と同様に上記（式１０）（式１２）を用いて｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値を５０，１００，１５０，２００とした場合のラインを求めることができる。具体的には、図１５のグラフは、図７の実験結果によるものなので、図７によりＤｕｔｙ＝２０［％］となり、次の（式１４）で現される。
回収電界Ｅ２＝（０．２Ｖｐｐ＋１００）×１０6・・・（式１４）
なお、現像電界Ｅ１は、上記（式１２）から求められる。各図における直線Ｌ４は、現像電界Ｅ１、回収電界Ｅ２の適正範囲を示すためのラインとして用いられる。また、「転写残像」と「かぶり」の評価結果が「×」のものしかないグラフ（例えば、図１３、１７）や評価結果が「○」である領域が狭いもの（後述の図４２）については直線Ｌ４を省略している。このことは、以下の図面においても同様である。
【００６７】
図１３〜図１７を参照すれば、現像位相時間Ｔ１（５０、７５、１００、１５０、１７５μｓｅｃ．）毎に、評価結果が「○」になる現像電界Ｅ１、回収電界Ｅ２の範囲を目視することができる。
これまでは、周波数Ｈを２［ｋＨｚ］としたときの実験結果を示したが、周波数Ｈを３［ｋＨｚ］としたときの実験結果を図１８〜図２２、周波数Ｈを４［ｋＨｚ］としたときの実験結果を図２３〜図２７、周波数Ｈを５［ｋＨｚ］としたときの実験結果を図２８〜図３２にそれぞれ示す。各図は、周波数ごとにその値Ｈに対し適当と考えられるデューティ比、Ｖｄｃの値を想定し、その想定値で実験を行ったときの結果を示すものである。
【００６８】
図３３〜図４７は、図１８〜図３２に示す現像電界、回収電界の値をプロットして示した図である。例えば、図３３は、図１８に示す現像電界、回収電界の値を、図３４は、図１９に示す現像電界、回収電界の値をプロットした図である。
周波数Ｈを３［ｋＨｚ］とした場合、図１８〜図２２から現像電界Ｅ１が５．１×１０6［Ｖ／ｍ］以上、現像位相時間Ｔ１が７０〜１５０［μｓｅｃ．］、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜が１０１［Ｖ］以上のときに転写残像とかぶりについて良好な結果が得られた。
【００６９】
同様に、周波数Ｈを４［ｋＨｚ］とした場合、図２３〜図２７から現像電界Ｅ１が５．１×１０6［Ｖ／ｍ］以上、現像位相時間Ｔ１が６０〜１２５［μｓｅｃ．］、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜が１００［Ｖ］以上のときに転写残像とかぶりについて良好な結果が得られた。
周波数Ｈを５［ｋＨｚ］とした場合、図２８〜図３２から現像電界Ｅ１が５．２×１０6［Ｖ／ｍ］以上、現像位相時間Ｔ１が６０〜１００［μｓｅｃ．］、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜が１００［Ｖ］以上であれば転写残像とかぶりについて良好な結果が得られた。なお、図示していないが、現像電界Ｅ１は、周波数Ｈが３〜５［ｋＨｚ］のいずれの場合でも、５．０×１０6［Ｖ／ｍ］で転写残像について結果が「○」になった。
【００７０】
図２１、図２２等において、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜の値をマイナスで記載しているところがあるが、これはＶａｖｅ＞Ｖｍの関係を満たしていない、すなわちＶａｖｅ＜Ｖｍの関係になっていることを示すための記載であり、上記したようにかぶりが生じるものであるから評価結果は「×」になっている。
上記の各結果から現像電界Ｅ１、回収電界Ｅ２、現像位相時間Ｔ１、｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜のそれぞれの項目について、転写残像とかぶりについて良好な結果が得られた範囲を求めると、（ａ）５．０×１０6≦現像電界Ｅ１≦１１．０×１０6［Ｖ／ｍ］、（ｂ）回収電界Ｅ２≦１０．８×１０6［Ｖ／ｍ］、（ｃ）６０≦現像位相時間Ｔ１≦１５０［μｓｅｃ］、（ｄ）Ｖａｖｅ＞Ｖｍかつ｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜≧１００［Ｖ］になる。
【００７１】
したがって、この（ａ）〜（ｄ）の条件を、回収を良好に行うための条件（回収条件）として、当該条件を満たす構成をとることで、従来のように転写残トナー量を検出し、検出されたトナー量に基づいてバイアス電圧を可変制御するといった構成を設けなくても、クリーナレス方式において良好な画像形成を実現することが可能になる。図１４〜図１６、図３４〜図３６、図３９〜図４１、図４４〜図４６のグラフにおいて、実線で囲まれている範囲が、当該回収条件を満たす範囲に相当することになる。このように上記回収条件を満たす範囲内で現像電界Ｅ１等の値、すなわちＶｄｃ、Ｖｐｐ、Ｖｍ、Ｔ、Ｔ１、ｄの各値を装置構成（感光体ドラム２１のプロセス速度、電位／光感度特性、現像ローラの周速度、転写効率等）を考慮しながら任意に設定することができ、設計の自由度が増す。
【００７２】
また、本実施の形態では、現像時と回収時でバイアス電圧ＶＢ１、ＶＢ２を切換えて現像ローラ２３１に供給する構成をとっており、これにより現像として最適なバイアス電圧、回収として最適なバイアス電圧を使い分けることができ、現像、回収を最適な条件で実行することが可能になる。
上記では、転写残像の結果を「○（良い）」「×（不良）」の２段階で現したが、実験結果から「○」の範囲をさらに３段階（最良、より良い、良い）に分けると、最良の場合に５．０×１０6≦Ｅ１≦８．０×１０6［Ｖ／ｍ］、より良い場合に８．０×１０6≦Ｅ１≦１０．０×１０6［Ｖ／ｍ］の範囲になった。これより、現像電界Ｅ１としては、好ましくは５．０×１０6≦Ｅ１≦１０．０×１０6［Ｖ／ｍ］、より好ましくは５．０×１０6≦Ｅ１≦８．０×１０6［Ｖ／ｍ］とすることができる。
【００７３】
さらに、図１３、図１７、図３３、図３８、図４３、図４７のグラフで示されるように、プロットした点が全て×（転写残像とかぶりの一方または両方が不良）になる条件を排除した次の（式１５）を用いて、現像位相時間Ｔ１の範囲を現すことも可能である。
８０−５×Ｈ≦Ｔ１≦２２０−２３×Ｈ・・・（式１５）
ここで、Ｈは、バイアス電圧の周波数［ｋＨｚ］を示す。
【００７４】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、感光体ドラム２１上の転写残トナーＴｗを帯電調整部材２５に一旦回収した後、感光体ドラム２１上に吐き出し、吐き出されたトナーを現像器２３で回収する構成としたが、本実施の形態では、図４８に示すように、帯電調整部材２５を備えておらず転写残トナーＴｗを現像と同時に現像器２３に回収する構成になっており、この点が第１の実施の形態と大きく異なっている。以下、説明の都合上、第１の実施の形態と同じ内容についてはその説明を省略し、同じ構成要素については、同符号を付すものとする。
【００７５】
図４８に示すように、複写機２００の電源部２０１は、現像と回収を同時に行うためのバイアス電圧ＶＢを現像ローラ２３１に供給している。本実施の形態では、バイアス電圧ＶＢとして、Ｖｄｃが−３００［Ｖ］、Ｖｐｐが１６００［Ｖ］、Ｔが３３３［μｓｅｃ．］、Ｔ１が１１０［μｓｅｃ．］となる矩形波が使用されるようになっている。
このバイアス電圧は、第１の実施の形態で説明した回収条件を満たす（回収を良好に行える）範囲内で、かつ現像を良好に行えるものであり、実験から求められたものである。
【００７６】
バイアス電圧ＶＢは、画像形成動作中に常時現像ローラ２３１に印加されており、これにより感光体ドラム２１と現像ローラ２３１間に電界が発生し、発生した電界の作用によって、現像位置Ｄにおいて現像を行いながら、感光体ドラム２１上の転写残トナーＴｗ（帯電チャージャ２２で帯電されトナー層の表面電位が−５００［Ｖ］とされたもの。）を回収できるようになっている。この意味で、本実施の形態では、帯電チャージャ２２が転写残トナーＴｗを帯電させるための帯電手段として機能することになる。
【００７７】
なお、画像形成動作前や後処理時に転写残トナーＴｗの回収を行う場合には、感光体ドラム２１の回転駆動と共にバイアス電圧ＶＢの印加および帯電チャージャ２２による帯電動作を実行することで実現できる。
このように本実施の形態では帯電調整部材を配さない構成にしているので、簡素化、省スペース化でき、かつバイアス電圧を切換える構成を必要としない分、電源部２０１の回路構成を簡略化できるというメリットがある。
【００７８】
上記第１、第２の実施の形態では、トナーの極性が負の場合の例を説明したが、本発明は、正の場合も適用できる。トナーの極性が正の場合、負の場合に対して基本的に正負が逆になり、Ｖ１＞Ｖ０＞Ｖｍ＞Ｖａｖｅ＞Ｖ２の関係になる。例えば、図３の例であれば、Ｖ１＝＋９８０［Ｖ］、Ｖ２＝−２７０［Ｖ］等である。また，トナー電圧Ｖｔは、正極性として扱われ、例えばＶｔ＝＋３０［Ｖ］等になる。Ｖ０＝＋５００［Ｖ］とすると、（式２）より、Ｖｍ＝＋４７０［Ｖ］になる。これより、上記回収条件の内、（ａ）〜（ｃ）については同じであるが、（ｄ）についてはＶａｖｅ＜Ｖｍかつ｜Ｖｍ−Ｖａｖｅ｜≧１００［Ｖ］という条件が適用される。
【００７９】
（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態では、バイアス電圧ＶＢを矩形波としたが、これに限定されない。交流波形であり、その１周期における一方のピーク電位を現像電位Ｖ１（現像ローラ２３１から感光体ドラム２１にトナーを供給するための電圧が印加されたときのピーク電位）、他方のピーク電位を回収電位Ｖ２（感光体ドラム２１から現像ローラ２３１にトナーを回収するための電圧が印加されたときのピーク電位）とするものであれば、例えば正弦波、三角波等であっても良い。
【００８０】
（２）上記実施の形態では、モノクロの複写機で使用されるトナーの例を説明したが、トナーとしては、カラー画像を形成するためのトナー等であっても構わない。
（３）上記実施の形態では、本発明を複写機に適用した場合の例を説明したが、これに限定されず、プリンタ、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等の画像形成装置一般に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、現像器がクリーナを兼ねるクリーナレス方式の画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の実施の形態に係る複写機１の全体の構成を示す図である。
【図２】上記複写機１の現像ローラに印加される現像時用のバイアス電圧の波形の例を示す図である。
【図３】上記複写機１の現像ローラに印加される回収時用のバイアス電圧の波形の例を示す図である。
【図４】評価実験で用いられる画像パターンの例を示す図である。
【図５】バイアス電圧の周波数Ｈを２［ｋＨｚ］、デューティ比を１０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図６】バイアス電圧の周波数Ｈを２［ｋＨｚ］、デューティ比を１５［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図７】バイアス電圧の周波数Ｈを２［ｋＨｚ］、デューティ比を２０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図８】バイアス電圧の周波数Ｈを２［ｋＨｚ］、デューティ比を３０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図９】バイアス電圧の周波数Ｈを２［ｋＨｚ］、デューティ比を３５［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図１０】周波数Ｈを２［ｋＨｚ］、デューティ比を１０［％］、Ｖｐｐを１２５０［Ｖ］としたバイアス電圧の波形例を示す図である。
【図１１】（ａ）は、帯電された転写残トナーＴｗのトナー層上部と下部で電位差が生じている様子を模式的に示した図であり、（ｂ）は、転写残トナーＴｗを除去したときのドラム表面電位Ｖｍを実測した結果を示すグラフである。
【図１２】面積中心電位Ｖａｖｅを説明するための図である。
【図１３】図５の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図１４】図６の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図１５】図７の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図１６】図８の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図１７】図９の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図１８】バイアス電圧の周波数Ｈを３［ｋＨｚ］、デューティ比を１５［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図１９】バイアス電圧の周波数Ｈを３［ｋＨｚ］、デューティ比を２１［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２０】バイアス電圧の周波数Ｈを３［ｋＨｚ］、デューティ比を３３［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２１】バイアス電圧の周波数Ｈを３［ｋＨｚ］、デューティ比を４５［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２２】バイアス電圧の周波数Ｈを３［ｋＨｚ］、デューティ比を５０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２３】バイアス電圧の周波数Ｈを４［ｋＨｚ］、デューティ比を１６［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２４】バイアス電圧の周波数Ｈを４［ｋＨｚ］、デューティ比を２４［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２５】バイアス電圧の周波数Ｈを４［ｋＨｚ］、デューティ比を３０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２６】バイアス電圧の周波数Ｈを４［ｋＨｚ］、デューティ比を４０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２７】バイアス電圧の周波数Ｈを４［ｋＨｚ］、デューティ比を５０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２８】バイアス電圧の周波数Ｈを５［ｋＨｚ］、デューティ比を２０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図２９】バイアス電圧の周波数Ｈを５［ｋＨｚ］、デューティ比を３０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図３０】バイアス電圧の周波数Ｈを５［ｋＨｚ］、デューティ比を４０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図３１】バイアス電圧の周波数Ｈを５［ｋＨｚ］、デューティ比を５０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図３２】バイアス電圧の周波数Ｈを５［ｋＨｚ］、デューティ比を６０［％］としたときの評価実験の結果を示す図である。
【図３３】図１８の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図３４】図１９の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図３５】図２０の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図３６】図２１の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図３７】図２２の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図３８】図２３の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図３９】図２４の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４０】図２５の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４１】図２６の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４２】図２７の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４３】図２８の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４４】図２９の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４５】図３０の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４６】図３１の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４７】図３２の実験結果による現像電界Ｅ１と回収電界Ｅ２等の値をプロットして示したグラフである。
【図４８】第２の実施の形態に係る複写機２００の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１、２００      複写機
２１      感光体ドラム
２２      帯電チャージャ
２３      現像器
２４      転写ローラ
２５      帯電調整部材
１００      制御部
１０１、２０１      電源部
２３１      現像ローラ
【図１】
2006106107.tif 000003
【図２】
2006106107.tif 000004
【図３】
2006106107.tif 000005
【図４】
2006106107.tif 000006
【図５】
2006106107.tif 000007
【図６】
2006106107.tif 000008
【図７】
2006106107.tif 000009
【図８】
2006106107.tif 000010
【図９】
2006106107.tif 000011
【図１０】
2006106107.tif 000012
【図１１】
2006106107.tif 000013
【図１２】
2006106107.tif 000014
【図１３】
2006106107.tif 000015
【図１４】
2006106107.tif 000016
【図１５】
2006106107.tif 000017
【図１６】
2006106107.tif 000018
【図１７】
2006106107.tif 000019
【図１８】
2006106107.tif 000020
【図１９】
2006106107.tif 000021
【図２０】
2006106107.tif 000022
【図２１】
2006106107.tif 000023
【図２２】
2006106107.tif 000024
【図２３】
2006106107.tif 000025
【図２４】
2006106107.tif 000026
【図２５】
2006106107.tif 000027
【図２６】
2006106107.tif 000028
【図２７】
2006106107.tif 000029
【図２８】
2006106107.tif 000030
【図２９】
2006106107.tif 000031
【図３０】
2006106107.tif 000032
【図３１】
2006106107.tif 000033
【図３２】
2006106107.tif 000034
【図３３】
2006106107.tif 000035
【図３４】
2006106107.tif 000036
【図３５】
2006106107.tif 000037
【図３６】
2006106107.tif 000038
【図３７】
2006106107.tif 000039
【図３８】
2006106107.tif 000040
【図３９】
2006106107.tif 000041
【図４０】
2006106107.tif 000042
【図４１】
2006106107.tif 000043
【図４２】
2006106107.tif 000044
【図４３】
2006106107.tif 000045
【図４４】
2006106107.tif 000046
【図４５】
2006106107.tif 000047
【図４６】
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【図４７】
2006106107.tif 000049
【図４８】
2006106107.tif 000050