(57)【要約】【課題】磁気ブラシ注入帯電と中間転写体を含んだ画像形成装置において、中間転写体への磁性粒子の付着を低減させる。【解決手段】転写部における中間転写ベルト２４の移動速度ｖｉｍ［ｍ／ｓｅｃ］、像担持体１１の移動速度ｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］、像担持体１１と中間転写ベルト２４とが接触するその移動方向での接触幅Ｎ［ｍ］、帯電電位Ｖｃ［Ｖ］、現像キャリアの真比重ρｄ［ｋｇ／ｍ３］、磁性粒子の粒径Ｌｃ［ｍ］、現像キャリアの粒径Ｌｄ［ｍ］、トナーの濃度Ｗｔ［ｗｔ％］、トナーの帯電量ｑｔ［Ｃ／ｋｇ］、像担持体１１の単位面積あたりの静電容量β［Ｆ／ｍ２］、磁性粒子の２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅ｋ［ｍ］との間に次の関係を有する。β×｜Ｖｃ｜×｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝×ｋ＜｜ｑｔ｜×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ×Ｌｃ２／６【選択図】　　　　図６
2004062114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を所定の帯電電位に帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、その静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、そのトナー像を転写部において前記像担持体から中間転写体に転写させる中間転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記帯電手段は、磁性粒子を像担持体に接触させることによって帯電を行なう帯電手段であり、
前記現像手段は、トナー及び現像キャリアから成る２成分現像剤を用いる２成分現像装置であり、
前記中間転写体の前記転写部における移動速度をｖｉｍ［ｍ／ｓｅｃ］、前記像担持体の前記転写部における移動速度をｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］、前記転写部において前記像担持体と前記中間転写体とが接触する中間転写体の移動方向での接触幅をＮ［ｍ］、前記帯電電位をＶｃ［Ｖ］、前記現像キャリアの真比重をρｄ［ｋｇ／ｍ３］、前記磁性粒子の粒径をＬｃ［ｍ］、前記現像キャリアの粒径をＬｄ［ｍ］、前記トナーの濃度をＷｔ［ｗｔ％］、前記トナーの帯電量をｑｔ［Ｃ／ｋｇ］、前記像担持体の単位面積あたりの静電容量をβ［Ｆ／ｍ２］、前記磁性粒子の２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅をｋ［ｍ］とすると、これらの間に以下の関係があることを特徴とする画像形成装置。
β×｜Ｖｃ｜×｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝×ｋ＜｜ｑｔ｜×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ×Ｌｃ２／６
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記中間転写体の前記転写部における移動速度ｖｉｍ［ｍ／ｓｅｃ］と前記像担持体の前記転写部における移動速度ｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］との間に速度差を生じさせる手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
前記トナーは、該トナーを２次元平面に投影した投影図形において、Ｌを投影図形の外周上の２点を結ぶ直線の長さの最大値とし、Ｓを投影図形の面積として、下記の式で定義される形状係数ＳＦ１が１５０以下であることを特徴とする画像形成装置。
ＳＦ１＝（１００π／４）×（Ｌ２／Ｓ）
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記像担持体は表面摩擦係数μが０．０１＜μ＜０．５の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記磁性粒子の２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅ｋが
０．０３×１０−６［ｍ］＜ｋ＜１．５５×１０−６［ｍ］
の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記現像手段は、前記中間転写体に転写されずに前記像担持体上に残留したトナーを回収する機能を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
像担持体を所定の帯電電位に帯電させる帯電手段と、帯電された前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像にトナーを付着させる事でトナー像を形成する現像手段と、そのトナー像を転写部において前記像担持体から中間転写体に転写させる中間転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記帯電手段は、磁性粒子を像担持体に接触させることによって帯電を行なう帯電手段であり、
前記転写部に混入した前記磁性粒子の帯電量の絶対値をＱ１、転写電界によって前記像担持体から前記磁性粒子に注入される電荷量の絶対値をＱ２としたとき、前記転写部において前記中間転写体と前記像担持体との間に生じる速度差が、Ｑ２がＱ１を超えないように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気ブラシ接触帯電方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置は、感光体等の像担持体の表面を所定の電位に帯電させ、その帯電電位を露光手段や除電手段によって選択的に除電して像担持体上に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によってトナーを付着させてトナー像する機能を有する画像形成装置である。
近年、像担持体の表面を帯電する手段として接触帯電装置が用いられるようになっている。接触帯電とは、ローラ、磁気ブラシ、ファーブラシ等の帯電部材を像担持体に直接接触させて帯電を行なう帯電方式であり、コロナ帯電に比べ放電生成物（オゾンやＮＯｘ）が微量で、かつ低電力という利点を有するため、注目されている。
【０００３】
その接触帯電における像担持体の帯電メカニズムには、放電帯電と注入帯電とがあり、どちらが支配的かによって帯電特性が決定される。
「放電帯電」とは、接触帯電部材と像担持体との間に形成される微小ギャップで生じる放電現象により像担持体が帯電されるメカニズムであり、必然的に放電生成物であるオゾンやＮＯｘなどが発生するので、画像流れ等の問題が発生する可能性がある。
【０００４】
一方「注入帯電」とは、接触帯電部材と像担持体との接触部から電荷が直接注入されて像担持体が帯電されるメカニズムであり、注入帯電を達成する代表的な構成は、表面層に導電粒子を分散させて抵抗値を調整した像担持体に対して帯電部材を接触させて電荷を注入させる構成である（以下、像担持体において電荷を注入可能なように抵抗値が調整された層を「電荷注入層」と表現する）。このような方式は、例えば特開平６−３９２１号公報に開示されている。注入帯電は原理的に放電生成物を発生させないため、画像流れ等の問題が少なく、環境を該することもない。また、放電帯電と異なり、放電しきい値電圧が存在しないから電力消費が少ない帯電方式としても知られている。
【０００５】
放電帯電と注入帯電のいずれが支配的であるかは種々の条件で決まるが、接触帯電部材の構成にも大きく依存する。例えば、注入帯電では注入効率向上のために、帯電部材と像担持体との接触性が良好であること、換言すれば像担持体上の一点に対して帯電部材がある程度確実に接触することが必要である。
ここで、帯電部材と像担持体との接触領域において、像担持体上の一点が帯電部材の一点としか接触しない場合には、像担持体および帯電部材の表面を充分平滑にしなければならない。しかし、画像に帯電ムラが表れない程度まで像担持体や帯電部材の平滑度を向上させることは、加工精度またはコストの面で困難である。そこで、像担持体上の一点に対して帯電部材を確実に接触させるためには、像担持体上の一点に対して帯電部材の様々な箇所が接触するようにすることが好ましい。
【０００６】
そのため、帯電部材は像担持体に対してできるだけ大きな速度差をもって接触していることが望ましく、帯電部材と像担持体との接触領域は像担持体の移動方向にできるだけ長いことが望ましい。また、帯電部材は密に構成されていることが望ましい。
帯電メカニズムと接触帯電部材の構成との関係についてより詳しく説明するために、接触帯電に用いられる帯電部材について説明する。代表的な帯電部材としては、帯電ローラ及び磁気ブラシが知られている。
【０００７】
帯電ローラの代表的な構成例としては、芯金上に可撓性の中抵抗層を形成し、その表面を像担持体の表面に接触させるものがある。一般に、像担持体との摩擦係数が高いためにカウンター回転が困難であり、像担持体に対して速度差を持たせにくい。
磁気ブラシは、導電性磁性粒子をマグネットロール等によって磁気拘束して穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシを像担持体に接触させる帯電部材である。
【０００８】
接触帯電を行なった際に、放電帯電と注入帯電のいずれの帯電メカニズムが支配的であるかは、帯電部材への印加電圧と像担持体表面の帯電電圧との関係を調べればわかる。純粋な放電帯電では帯電部材への印加電圧が所定の放電開始電圧に達するまでは帯電電圧は変化せず、放電開始電圧を超えたのちに帯電電圧が変化し始める。このため像担持体表面の帯電電圧Ｖｄを得るには、放電開始電圧をＶｔｈとすると略Ｖｄ＋Ｖｔｈの電圧を帯電部材に印加する必要がある。
一方、純粋な注入帯電では帯電部材への印加電圧に比例して像担持体の帯電電圧が変化するので、像担持体表面の帯電電圧Ｖｄを得るためには略Ｖｄの電圧を帯電部材に印加すればよい。
【０００９】
帯電ローラによる接触帯電において、帯電ローラへの印加電圧と像担持体の帯電電圧との関係を調べると、一般に従来の帯電ローラでは帯電電位を所定の値にするためにはそれ以上の印加電圧が必要であることがわかる。このことは、帯電ローラを用いた接触帯電では注入帯電のみによっては充分な帯電ができず、放電帯電が必要であることを示している。この理由として、像担持体との摩擦力が大きい帯電ローラは像担持体に対して速度差を充分稼ぐことができないので、帯電部材と像担持体との接触性が充分ではなく、注入帯電が起こりにくいためと考えられる。
【００１０】
一方、磁気ブラシによる接触帯電において、磁気ブラシを担持するスリーブへの印加電圧と像担持体の帯電電圧との関係を調べると、帯電ローラを像担持体に接触させる場合と比較して、印加電圧と像担持体の帯電電圧とを近づけることができる。
この理由は、磁気ブラシは像担持体との摩擦力が大きくないので大きな速度差を持たせることが可能であること、及び磁気ブラシは柔軟に変形することができるので、像担持体との接触領域を広く確保することが容易であることにより、像担持体上の被帯電領域全域に対してほぼ確実に磁気ブラシが接触して純粋な注入帯電に近い状況を作り出すことができるためと考えられる。
このように、磁気ブラシを用いた接触帯電（以下、「磁気ブラシ注入帯電」という）は放電生成物が微量で、かつ電力消費が少ない注入帯電を実現することが可能な方式である。
【００１１】
ところで、注入帯電が可能な像担持体を用いて画像形成を行う場合、転写条件が安定であることが要求される。一般に、記録紙の電気抵抗は紙質や環境によって変動が大きいので、像担持体と記録紙とが直接接触する転写方法を用いると記録紙の電気抵抗の変動により転写条件が変動する。そして、注入帯電可能な像担持体を使用した場合、転写条件が変動すると転写時に像担持体に過大な電流が流れ込み、ピンホールリーク等の不具合を引き起こす恐れがある。
【００１２】
そのため、注入帯電を使用したシステムでは中間転写体を設けるのが好ましく、従来より、像担持体から中間転写体へのトナー像の転写効率を向上させるために、一次転写部において像担持体の移動速度と中間転写体の移動速度との間に速度差を持たせる方式が提案されている。この方式は転写部においてトナーに動きを与えることによってトナーの転写を促進させる方式であり、２色以上のトナー像を重ねて転写するカラー画像形成の場合に特に有効な方式である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、磁気ブラシ注入帯電を使用したシステムにおいて、中間転写体の移動速度と像担持体の移動速度との間に速度差を持たせる場合、像担持体から中間転写体へ磁性粒子が放出し易い条件があることが判明した。磁性粒子が中間転写体上に放出されると、２次転写工程や定着工程において転写ニップや定着ニップに磁性粒子が入り込むため、各工程を阻害して画像不良を発生させたり、構成部品を傷つけるという不具合が生じる。特に中間転写体上に２色以上の画像を形成するカラー画像形成装置においては、各色の画像形成時に磁性粒子が放出されることによって上記の不具合は一層深刻になる。
【００１４】
また近年、磁気ブラシ注入帯電を使用したクリーナレスシステムが注目されており、かかるクリーナレスシステムは、像担持体上に残留した転写残トナーを回収するための専用のクリーニング機構を設けず、転写残トナーが帯電装置において磁気ブラシによって回収されるシステムである。その回収されたトナーは、磁気ブラシとの摩擦によって帯電極性を整えられた後に像担持体上に吐き出され、像担持体の回転に伴ない現像装置に運ばれて回収されるため、廃トナーが発生しない。
【００１５】
このようなクリーナレスシステムにおいては、磁気ブラシを構成する磁性粒子が何らかの理由により帯電装置から像担持体に付着した場合であっても、その磁性粒子が中間転写体上に放出されなければ、再び帯電装置に回収され再利用されることになる。逆に、像担持体に付着した磁性粒子の多くが中間転写体に放出されると、磁気ブラシを構成する磁性粒子が減少して帯電性能の低下を招く。
従って、像担持体に付着した磁性粒子の「中間転写体上への放出されやすさ」は帯電装置の寿命に大きく影響する。また、放出された磁性粒子は廃棄物となるので、中間転写体への磁性粒子の放出量が増加すると環境への悪影響を及ぼすことになる。
中間転写体へ放出された磁性粒子による不具合を防止する手段として、磁力を用いて中間転写体から磁性粒子を回収する方法が提案されているが、回収部材を設けることはコストアップにつながり、また回収された磁性粒子は再利用されないために帯電装置の寿命は改善されない。
【００１６】
そこで、この発明は、磁気ブラシ注入帯電と中間転写体とを使用したシステムにおいて、中間転写体上への磁性粒子の放出を低減させることによって画像不良等の不具合の防止を図ることを目的とする。
また、磁気ブラシ注入帯電による帯電方式と中間転写体とを使用したクリーナレスの画像形成装置において、中間転写体上への磁性粒子の放出を低減させることによって、帯電手段の寿命を延ばすと共に廃棄物増加による環境への悪影響を防止することも目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、像担持体を所定の帯電電位に帯電させる帯電手段と、帯電された上記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、その静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、そのトナー像を転写部において像担持体から中間転写体に転写させる中間転写手段とを備えた画像形成装置を対象とする。
そして、上記帯電手段は磁性粒子を像担持体に接触させることによって帯電を行なう帯電手段であり、上記現像手段はトナー及び現像キャリアから成る２成分現像剤を使用する２成分現像装置である。
【００１８】
さらに、中間転写体の転写部における移動速度をｖｉｍ［ｍ／ｓｅｃ］、像担持体の転写部における移動速度をｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］、転写部において像担持体と中間転写体とが接触する中間転写体の移動方向での接触幅（ニップ長）をＮ［ｍ］、上記帯電電位をＶｃ［Ｖ］、現像キャリアの真比重をρｄ［ｋｇ／ｍ３］、磁性粒子の粒径をＬｃ［ｍ］、現像キャリアの粒径をＬｄ［ｍ］、トナーの濃度をＷｔ［ｗｔ％］、トナーの帯電量をｑｔ［Ｃ／ｋｇ］、像担持体の単位面積あたりの静電容量をβ［Ｆ／ｍ２］、磁性粒子の２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅をｋ［ｍ］とすると、これらの間に次式の関係を有するようにすることにより、上記の目的を達成する。
β×｜Ｖｃ｜×｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝×ｋ＜｜ｑｔ｜×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ×Ｌｃ２／６
【００１９】
このような画像形成装置において、上記中間転写体の転写部における移動速度ｖｉｍ［ｍ／ｓｅｃ］と像担持体の転写部における移動速度ｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］との間に速度差を生じさせる手段を有するとよい。
さらに、この画像形成装置では、上記トナーが、２次元平面に投影した投影図形において、Ｌを投影図形の外周上の２点を結ぶ直線の長さの最大値とし、Ｓを投影図形の面積としたとき、次式によって定義される形状係数ＳＦ１が１５０以下であるとよい。
ＳＦ１＝（１００π／４）×（Ｌ２／Ｓ）
【００２０】
そして、この画像形成装置において、上記像担持体は表面摩擦係数μが０．０１＜μ＜０．５の範囲にあるとよい。
さらに、上記磁性粒子の２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅ｋが、０．０３×１０−６［ｍ］＜ｋ＜１．５５×１０−６［ｍ］の範囲にあるとよい。さらにまた、上記画像形成装置は、上記現像手段が、上記中間転写体に転写されずに上記像担持体上に残留したトナーを回収する機能を有するとよい。
【００２１】
また、上記画像形成装置とは別に、上記と同様に帯電手段が磁性粒子を像担持体に接触させることによって帯電を行なう帯電手段であり、転写部に混入した磁性粒子の帯電量の絶対値をＱ１、転写電界によって像担持体から磁性粒子に注入される電荷量の絶対値をＱ２としたとき、転写部において中間転写体と像担持体との間に形成される速度差を、Ｑ２がＱ１を超えないように設定した画像形成装置によっても前述の目的を達成できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、図１を用いて、この発明を適用した画像形成装置の一実施形態であるタンデム型カラー画像形成装置の要部の概略構成について説明する。
図１に示す画像形成装置は、作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙと、中間転写手段である中間転写機構２、定着装置３、給紙カセット４等から構成されている。
【００２３】
作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー像を形成するための作像ステーションであり、中間転写機構２は、各作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙからトナー像を中間転写体である中間転写ベルト２４上に順次一次転写し、重ねてカラー画像として担持する。そのため、中間転写ベルト２４の裏側の各作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙの転写部に、一次転写ローラ２５Ｋ，２５Ｃ，２５Ｍ，２５Ｙが設けられている。
【００２４】
さらに、その中間転写ベルト２４上のカラー画像を、給紙カセット４から図示しない給紙機構によって給送される記録紙やＯＨＰフィルム等の被記録体５に二次転写するために、二次転写対向ローラ２３と二次転写ローラ２６とが、被記録体５への二次転写位置に中間転写ベルト２４を挟んで設けられている。
定着装置３は、加熱ローラ３１と加圧ローラ３２を備え、被記録体５に一括転写されたトナー像を熱や圧力によって定着させる装置である。なお、この定着装置３としては、ローラ定着によるものに限らず、ベルト定着、サーフ定着等による各種定着装置を採用可能である。
なお、この画像形成装置は、像担持体上の転写残トナーを現像装置で回収するクリーナレスシステムを採用している。
【００２５】
〔各部の概要〕
作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙは使用するトナーの色が異なる以外は同様な構成であるので、１つの作像ステーションのみを図２を用いて説明する。
図２において、１１は感光体による像担持体、１２は帯電手段である接触帯電装置、１３は現像手段である現像装置、１４は潜像形成手段である露光装置、１５は補助帯電装置をそれぞれ示している。
像担持体１１は、図示を省略した回転駆動機構によって矢印方向すなわち時計回り方向に回転される感光体ドラムである。その直径は３０［ｍｍ］、回転時における感光体表面の移動速度はｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］の速さに設定されている。
【００２６】
その像担持体１１の表面層は電荷注入層で構成されている。画像形成装置として良好な注入帯電を行なうためには、電荷注入層の体積抵抗値（＝体積抵抗率）は１０１０〜１０１４［Ω・ｃｍ］であることが望ましい。
電荷注入層の体積抵抗値が１０１０［Ω・ｃｍ］よりも小さい場合には、静電潜像を一定時間保持することが困難となり、画像流れと呼ばれる画像のボケが発生してしまう。一方、電荷注入層の体積抵抗値が１０１４［Ω・ｃｍ］よりも大きい場合には、良好な電荷注入が困難となり、帯電性能が低下してしまう。本例では体積抵抗値が１×１０１２　［Ω・ｃｍ］の電荷注入層を用いる。
この像担持体１１の詳細は後述する。
【００２７】
接触帯電装置１２は、固定支持されたマグネットロール１２ａと、そのマグネットロール１２ａの外側に回転自在に設けられた非磁性スリーブ１２ｂと、マグネットロール１２ａの磁力によって非磁性スリーブ１２ｂ上に吸着されて穂立ちし、磁気ブラシを形成する磁性粒子１２ｃとからなる。
非磁性スリーブ１２ｂは、像担持体１１に対して最近接距離が５００［μｍ］となるように配置されており、図示を省略した回転駆動機構によって矢印方向すなわち時計回り方向に回転される。その非磁性スリーブ１２ｂの外径は１６［ｍｍ］、回転時における表面の移動速度は像担持体１１の周速の１．５倍の速さ（１．５×ｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］）に設定されている。この非磁性スリーブ１２ｂには、図示しない電源よりＶｃ［Ｖ］の直流電圧及び振幅が２×Ｖｃ［Ｖ］で周波数が１５００［Ｈｚ］の交流電圧が印加されている。
【００２８】
ここで交流電圧は、像担持体１１へのハザードや騒音が少なく、かつ実用可能な程度に均一な帯電ができるように、振幅は５００〜２０００［Ｖ］、周波数は５００〜４０００［Ｈｚ］に設定するのが好ましい。交流電圧を印加することはこの発明にとって必須ではないが、直流電圧のみの印加の場合には帯電が進むにつれて非磁性スリーブ１２ｂと像担持体１１との電位差が小さくなり、これによって磁性粒子１２ｃの見かけの抵抗値が低下してしまう。そのため、交流電圧を印加するのが好ましい。なお、厳密に均一な帯電を行なうことは不可能であるので、ここでいう「均一な帯電」とは、画像形成装置としての機能を果たす上で一般に問題にならない程度の均一さを意味する。
【００２９】
現像装置１３は、固定支持されたマグネットロール１３ａと、このマグネットロール１３ａの外側に回転自在に設けられた非磁性スリーブ１３ｂとを有している。非磁性スリーブ１３ｂは像担持体１１に対して最近接距離が５００［μｍ］となるように配置されており、また図示を省略した回転駆動機構によって矢印方向、すなわち時計回り方向に回転される。その非磁性スリーブ１３ｂは外径１６［ｍｍ］、回転時における表面の移動速度は像担持体１１の周速の１．５倍の速さ（１．５×ｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］）に設定されている。
【００３０】
この非磁性スリーブ１３ｂ上には、磁性キャリアと非磁性トナーとを含んだ現像剤１３ｃが担持されており、マグネットロール１３ａの磁力によって非磁性スリーブ１３ｂ上に吸着された磁性キャリアが像担持体との近接領域において磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシと像担持体１１とが摺擦することにより接触２成分現像を行なう。
この現像装置１３の非磁性スリーブ１３ｂと像担持体１１との間には、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。この例では、直流電圧として−４００［Ｖ］、交流電圧として振幅が１７００［Ｖ］で周波数が１８００［Ｈｚ］の矩形波バイアス電圧を印加する。
この現像装置１３のケース１３ｄ内には、磁性キャリアと非磁性トナーとを含んだ現像剤１３ｃを撹拌する撹拌ローラ１３ｅと、その現像剤１３ｃを非磁性スリーブ１３ｂへ供給するための供給ローラも設けられている。その現像剤の詳細については後述する。
【００３１】
露光装置１４は、画像情報に従って帯電した像担持体１１の表面に潜像を書き込むための装置であり、ポリゴンミラーを用いた光走査装置やＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ等、種々の手段を使用することができる。
また、補助帯電装置１５は、転写残トナーの極性をそろえて回収しやすくするために設けられており、図示しない電源より帯電の場合と逆極性の直流電圧、あるいはこれに交流電圧を重畳させたバイアス電圧が印加されるように構成されている。本例では、導電性繊維ブラシを用い、それに＋５００［Ｖ］の電圧を印加する。
【００３２】
〔中間転写機構〕
次に、図１に示した中間転写機構２について説明する。中間転写機構２は、駆動ローラ２１と、テンションローラ２２と、二次転写対向ローラ２３と、それらに張架された中間転写体であるシームレスベルトによる中間転写ベルト２４を含み、その中間転写ベルト２４の厚みは、この例では７５［μｍ］となっている。この中間転写ベルト２４は、像担持体１１に接触する表面層とそれ以外の層とを含む少なくとも２層から構成されており、体積抵抗値は中間転写ベルト２４全体として１０８〜１０１２［Ω・ｃｍ］、表面層単体では１０１０〜１０１５　［Ω・ｃｍ］となっている。
【００３３】
この中間転写ベルト２４の全体としての体積抵抗値が高すぎる場合には、トナーに作用する転写電界が弱まり転写効率が低下する。逆に全体としての体積抵抗値が低すぎる場合には、中間転写ベルト２４を通じて転写電流が電位差の有る縁面方向や像体担持体１１の非画像部に拡散しやすくなると共に、トナー自体にも流入するため、像担持体１１との間で充分な強さの転写電界がかからなくなり、転写効率が低下する。
また、中間転写ベルト２４の表面層単体としての体積抵抗値が低すぎる場合には、一次転写の際に電流が拡散して転写放電領域が広がることになり、意図した一次転写部よりも上流の非接触状態の個所からトナーが中間転写体に飛び散って画像劣化を招く。中間転写ベルト２４の表面層単体としての体積抵抗値が高すぎる場合には、転写を重ねるごとに前色の一次転写工程での像担持体１１上の電荷パターンに応じて生じた転写電荷分布ムラが残り、転写特性が不安定になる。
以上のことから、この例では厚さ数μｍの高抵抗表面層を有し、中間転写ベルト２４全体として体積抵抗値が１×１０１０［Ω・ｃｍ］であるシームレスベルトを用いる。
【００３４】
このシームレスベルトの体積抵抗値および表面層の体積抵抗値の測定は、高抵抗抵抗率計（三菱化学社製：ハイレスタＩＰ）にＨＲＳプローブ（内側電極直径５．９［ｍｍ］、リング電極内径１１［ｍｍ］）を接続し、シームレスベルトの表裏に電圧を印加して１０［秒］後の値を用いた。その印加する電圧は、シームレスベルト全体の体積抵抗値測定時には１００［Ｖ］、表面層の体積抵抗値抵抗値測定時には５００［Ｖ］である。
シームレスベルトの材料は、表面層としてはフッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン・アクリル樹脂などの各種樹脂、あるいはこれらを２種以上混合したものが使用可能である。トナーの固着低減等のために、更にカーボンや金属紛等の導電性微粒子を含有させてもよい。
【００３５】
表面層以外の層としては、各種のゴムやエラストマー（例えば天然ゴムやシリコーンゴム）、または樹脂（例えばフェノール樹脂やポリエチレン樹脂）が使用可能である。抵抗調整のために、さらにカーボンや金属紛等の導電性微粒子を含有させてもよい。
なお、中間転写ベルト２４として本例では複層のシームレスベルトを用いたが、単層のシームレスベルトを用いてもよい。例えば、各種のゴム、エラストマー、樹脂に対して、抵抗調整のためにカーボンや金属紛等の導電性微粒子を含有させた単層のシームレスベルトが考えられる。
【００３６】
中間転写ベルト２４は、画像形成時にはｖｉｍ［ｍ／ｓｅｃ］の速さで図１の矢印Ａの方向に移動する。この中間転写ベルト２４と各色の作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙとの接触領域においては、裏側に一次転写ローラ２５Ｋ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｙがそれぞれ設けられている。その各一次転写ローラは、芯金上に導電ゴム層を設けた構成となっており、一次転写時には＋３００［Ｖ］の一次転写バイアス電圧が印加される。なお、下流側の作像ステーションでの一次転写バイアスが、上流側の作像ステーションでの一次転写バイアスよりも高くなるようにしてもよい。
【００３７】
また、中間転写ベルト２４を介して二次転写対向ローラ２３と対向するように、二次転写ローラ２６が設けられている。この二次転写ローラ２６は芯金上に導電ゴム層を設けた構成となっており、二次転写時には＋２０００［Ｖ］の転写バイアスが印加される。この二次転写ローラ２６の作用によって、中間転写べルト２４上に重ねて転写されたカラーのトナー像を、給紙カセット４から給送される被記録体５に転写する。
【００３８】
中間転写ベルト２４と各色の作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙの像担持体１１との中間転写ベルト２４の移動方向での接触幅（「ニップ長」という）は全て共通で、静止時でのニップ長がＮ［ｍ］となっている。ここで静止時の接触ニップ長Ｎは、例えば次のようにして測定することが可能である。
すなわち、中間転写体ベルト２４上に両面テープを直接又は紙等を介して貼り付け、この両面テープに対してトナーを塗布した像担持体１１を画像形成時と同じ圧力をもって接触させる。次に、中間転写体ベルト２４を移動させるとともに像担持体１１を中間転写ベルト２４に従動回転させ、両面テープに像担持体１１上のトナーを付着させる。そして、そのテープ上に付着したトナーの中間転写ベルト２４の移動方向の長さを測定する。
二次転写ローラ２６の下流には中間転写クリーニング部材２７が設けられており、中間転写体ベルト２４上の２次転写残トナーや２次転写の際に付着した紙紛などをクリーニングする機能を果している。
【００３９】
〔画像形成動作〕
ここで、この図１および図２に示した画像形成装置による画像形成動作について説明する。
この画像形成装置は、複写機およびプリンタとして機能することができる画像形成装置である。複写機として機能する際には、スキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ（振幅伝達関数）補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する際には、コンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され、書込みデータに変換される。
次いで、その書込みデータにしたがって、図１に示した各作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙが、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー像をそれぞれ形成する。各作像ステーションの動作は共通なので、１つの画像ステーションに関して図２を用いてその動作を説明する。
【００４０】
画像形成動作が始まると、まず接触帯電装置１２は像担持体１１の表面を―７００［Ｖ］に帯電させる。より詳細には、非磁性スリーブ１２ｂに印加された電圧により磁性粒子１２ｃに電流が流れ、像担持体１１の電荷注入層に含有される酸化錫（ＳｎＯ２）に電荷が注入される。接触帯電装置１２は像担持体１１に対してカウンター回転を行なっているため、像担持体１１上の一点に対して多くの磁性粒子１２ｃが接触し、帯電をより均一にする。
【００４１】
その帯電された像担持体１１の表面に対して、露光装置１４が書込みデータに応じた露光を行なう。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させることによって、光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位差（電位コントラスト）による静電潜像を形成する。
像担持体１１の矢印方向への回転によって、その静電潜像は現像装置１３によって２成分現像され、トナー像として像担持体１１上に可視化される。このとき現像剤１３ｃに含まれる磁性キャリアは、接触帯電装置１２に含まれる磁性粒子１２ｃよりも体積抵抗値が高いために、像担持体への注入帯電が防止される。
【００４２】
像担持体１１上のトナー像は、図１に示した中間転写ベルト２との接触部において、一次転写ローラ２５（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に印加された電圧により一次転写され、中間転写ベルト２４上にトナー像が一次転写される。作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙは、中間転写ベルト２４上で各色トナー像が重なってカラー画像を形成するタイミングで動作を行ない、中間転写ベルト２４上に形成されたカラー画像は二次転写対向ローラ２３と二次転写ローラ２６との対向部である二次転写領域に導かれる。
【００４３】
二次転写領域にカラー画像が到達するのにタイミングを合わせて、記録紙やＯＨＰフィルム等の被記録体５も２次転写領域に搬送され、ここで、中間転写ベルト２４上のカラー画像は、二次転写ローラ２６に印加された電圧によって被記録体５に転写される。その転写されたカラー画像は、定着装置３によって被記録体５に定着され、カラー画像が出力される。
【００４４】
一方、一次転写されずに像担持体１１上に残留したトナーは、図２に示した補助帯電器１５によってプラス側に帯電極性を整えられ、接触帯電装置１２に一時回収される。この回収の原動力は、接触帯電装置１２に印加されたマイナス電圧による電気的な力と、磁性粒子１２ｃの摺擦による力である。
一時回収された転写残トナーは、磁性粒子１２ｃとの摩擦帯電により再び極性がマイナスに整えられる。ここで、トナーは一般に体積抵抗値が高いために、転写残トナーが磁性粒子１２ｃにある程度混入すると、像担持体１１と非磁性スリーブ１２ｂとの間の抵抗値が上昇して電位差が発生する。極性がマイナスに整えられたトナーは、この電位差によって再び像担持体１１上に移動し、現像装置１３との対向部に運ばれる。
【００４５】
像担持体１１と現像装置１３との対向部では、画像部に付着した転写残トナーはそのままトナー像として像担持体１１上に残り、非画像部に付着した転写残トナーのみが現像剤１３ｃによる磁気ブラシによって回収される。この例では磁気ブラシは像担持体に対してカウンター方向に回転しているために、非画像部に付着した転写残トナーを効率よく回収することができる。
【００４６】
〔像担持体の詳細〕
ここで、像担持体１１の構成についてさらに詳細に説明する。図３はその像担持体の断面の一部を拡大して示す模式的な断面図である。
この像担持体１１は、直径３０［ｍｍ］のアルミニウム基体１１ａ上に、下引層１１ｂ（２０［μｍ］）、電荷発生層１１ｃ（０．２〜０．５［μｍ］）、電荷輸送層１１ｄ（２０〜３０［μｍ］）が順次重ねて形成された一般的な有機感光体に対し、さらに表面層として厚さ３［μｍ］の電荷注入層１１ｅを重ねて形成した構成となっている。
【００４７】
電荷注入層１１ｅについてさらに詳細に説明すると、その電荷注入層１１ｅは、バインダー樹脂１１ｅ１中に導電性粒子１１ｅ２を含有させた構成となっている。バインダー樹脂１１ｅ１としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が使用可能であり、具体的にはアクリル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、エポキシ等の各樹脂が使用可能である。この例ではアクリル樹脂を用いるものとする。
一方、導電性粒子１１ｅ２としては、金属酸化物粒子や導電性カーボン粒子等を用いることが可能であるが、この例では光透過性に優れていて露光を阻害しない酸化錫（ＳｎＯ２）を使用する。この像担持体１１の単位面積あたりの静電容量βは、１００×１０−８［Ｆ／ｍ２］である。
【００４８】
なお、この例のように電荷注入層１１ｅを設けなくても、表面層の体積抵抗値が１０１０〜１０１４［Ω・ｃｍ］の範囲であれば、像担持体１１への電荷注入は可能であり、電荷輸送層１１ｄが最表面の場合にはその電荷輸送層１１ｄの体積抵抗値が上記範囲内にあればよい。例えば、体積抵抗値が１０１３［Ω・ｃｍ］程度であるアモルファスシリコン感光体を使用してもよい。
ここで、電荷注入層など像担持体表面層の体積抵抗値の測定は、像担持体１１の表面上で測定して得た表面抵抗値である。
【００４９】
この像担持体１１の表面の摩擦係数を調節するための方法としては、主に像担持体１１の表面に感光体の摩擦係数を低減させる物質を供給する方法と、像担持体１１の内部に潤滑剤を含有させる方法とがある。
像担持体１１の表面に感光体の摩擦係数を低減させる物質を供給する方法としては、摩擦係数を低減させる物質としてのワックスをブロック上に成型したものを像担持体１１の表面に当接させる方法や、あるいは摩擦係数を低減させる物質としてのワックスをトナーに添加混合させる方法がとられる。
【００５０】
この例の場合には、感光体や磁気ブラシのキャリアへの固着が少ないワックスとして遊離脂肪酸を１％以下にした脱遊離脂肪酸タイプのカルナウバワックスを使用する。ここで、磁気ブラシへの固着が少ないワックスを使用することが望ましい理由は、後述するようにこの発明による画像形成装置では、接触帯電装置１２による帯電部及び現像装置１３による現像部で磁気ブラシが像担持体１１に接触するので、ワックスと磁気ブラシとが接触する機会が多いからである。また、この例のように注入帯電を行なう場合には、接触帯電装置１２による帯電部の磁気ブラシへのワックスの固着は帯電性能の低下につながり、画像品質を著しく低下させてしまうので、これを防止する観点からも磁気ブラシへの固着が少ないワックスが望ましいからである。
【００５１】
像担持体１１の表面に感光体の摩擦係数を低減させる物質を供給する他の方法としては、シリコーンオイルを像担持体１１上に塗布する方法も考えられる。
一方、像担持体１１の内部に潤滑剤を含有させる方法としては、フッ素原子含有樹脂を表面層、すなわち電荷注入層１１ｅに含有させる方法がある。
この例では、このような各種の手段により像担持体１１の表面の摩擦係数μを、０．０１＜μ＜０．５とする。
【００５２】
像担持体１１の表面の摩擦係数μを小さくすることにより、以下のような効果がある。
像担持体１１と磁気ブラシとの間に生じる摩擦力が大きすぎる場合には、帯電部で磁気ブラシが像担持体１１と充分な速度差をもって接触することが阻害され、帯電性能が低下するが、摩擦係数μを小さくすることによって接触帯電装置１２の磁気ブラシと像担持体１１との接触性を向上させ、それによって帯電効率を向上させることができる。また、放電生成物が付着すると像担持体１１の摩擦係数は増大するが、注入帯電においては放電生成物の発生が極めて少ないので、システムとしてのマッチングもよい。
【００５３】
さらに、この例では後述するように、転写残トナーを現像装置１３にて回収して再利用するクリーナレスシステムを採用しているが、クリーナレスシステムをカラー画像形成装置に使用する場合、クリーニングブレードの衝撃に起因するカラー画像の色ずれをなくすことができるという特段の効果がある。
しかし、クリーニングブレード以外にも、接触帯電装置１２、現像装置１３、一次転写ローラ２５Ｋ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｙがそれぞれ設けられている一次転写部からの圧力による像担持体１１への衝撃は存在する。特に、中間転写べルト２４と像担持体１１とが速度差を持って接触する場合には、中間転写ベルト２４から像担持体１１への衝撃は大きくなる。従来は、クリーニングブレードからの衝撃が強かったため、これらの衝撃があまり問題にならなかったが、高精細なカラー画像を形成しようとすると問題になる。
【００５４】
そこで、この画像形成装置では、像担持体１１の表面の摩擦係数μを小さく設定して像担持体１１への衝撃を小さくしており、カラー画像形成時に色ずれを低減できるというクリーナレスシステムの利点をさらに向上させている。
もっとも、転写部における再注入を防止するためには、像担持体１１の摩擦係数はこの範囲でなくともよく、この発明はこのような像担持体１１に限られるものではない。
なお、像担持体１１と磁気ブラシとの間の摩擦係数が０．０１よりも小さい場合には、接触帯電装置１２や現像装置１３での転写残トナーの回収が困難になる。
【００５５】
ここで、摩擦係数μの測定はオイラーベルト方式による測定で求めた場合の値である。オイラーベルト方式による摩擦係数の測定は、像担持体表面の一部に測定用紙（リコー製ＰＰＣ用紙ＴＹＰＥ６２００Ａ４サイズＴ目）を２９７×３０ｍｍのサイズに裁断し、この測定用紙の中央を像担持体１１の周方向で９０度の角度範囲に巻き回す。測定用紙の巻き回し方向端部の一方には１００［ｇ］（０．９８［Ｎ］）の分銅を取り付け、他方にはデジタルプルプッシュゲージを取り付け、分銅が揺れない状態で測定用紙を一定速度の条件で牽引し、測定用紙が動き始めた瞬間におけるデジタルプルプッシュゲージの値を測定する。このときの測定値をＦ［Ｎ］とすると、摩擦係数μはμ＝ｌｎ（Ｆ／０．９８）／（π／２）で求められる。
【００５６】
〔接触帯電装置の詳細〕
次に、接触帯電装置１２の詳細について図４を参照して説明する。
図４に示す磁性粒子１２ｃは、像担持体１１との対向領域においてマグネットロール１２ａの磁力により穂立ちされて磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシと像担持体１１とが接触することによって５〜６［ｍｍ］程度の帯電ニップｔｎ（回転停止時の値）を形成する。ここで「帯電ニップ」とは、像担持体１１の表面の移動方向における帯電部材である磁性粒子１２ｃと像担持体１１との接触幅である。
【００５７】
磁性粒子１２ｃの体積抵抗値としては１０４〜１０９［Ω・ｃｍ］が好ましい。その理由は磁気ブラシ注入帯電のメカニズムに関係する。接触帯電装置１２は、印加された電圧による電荷を磁性粒子１２ｃを介して図３に示した像担持体１１の電荷注入層１１ｅに注入してそれを帯電させるものであるが、この機構は磁気ブラシを抵抗、電荷注入層１１ｅ中の導電性粒子１１ｅ２をコンデンサ（キャパシタ）とし、これらが直列接続された電気回路モデルと等価であると考えられている。
【００５８】
したがって、像担持体１１上の一点が帯電ニップｔｎを通過する約０．０５ｓｅｃ（この例の場合）の間にコンデンサを充電（＝像担持体を帯電）させるために電気回路の抵抗（＝磁性粒子１２ｃの抵抗）は低くなければならない。一方、電気回路の抵抗が低すぎると像担持体１１に強い電圧が印加されることになり、像担持体１１中の欠陥に帯電電位が集中して通電破壊（ピンホールリーク）を生じる恐れがある。このような観点から、磁性粒子１２ｃの体積抵抗値としては１０４〜１０９［Ω・ｃｍ］が好ましい。この例では体積抵抗値が１×１０６［Ω・ｃｍ］の磁性粒子を使用する。
【００５９】
この磁性粒子１２ｃの体積抵抗値は、次に述べる方法で測定した場合の値である。セルに磁性粒子１２ｃを充填し、この磁性粒子１２ｃを上下から挟み込むようにして配置した２つの電極に電圧を印加する。このときに流れる電流値を電流計で検出して抵抗値を求める。
その２つの電極は、磁性粒子が存在しなければその断面が重なるような等しい断面形状を持ち、磁性粒子との接触面積は２［ｃｍ２］である。測定は気温２５［℃］、湿度６０［％］の環境で行ない、２つの電極のうち上方にある電極に１０［ｋｇ］の荷重をかけて磁性粒子を挟み込み、２つの電極間に１００［Ｖ］の電圧を印加して行なった。このとき挟み込まれた磁性粒子の厚みは１［ｍｍ］であった。
【００６０】
磁性粒子１２ｃの平均粒径は、転写残トナーが混入した際に良好な摩擦帯電を起こすように５〜１００［μｍ］が好ましい。また、像担持体１１への付着および均一帯電の両立という観点からは、平均粒径は１０〜５０［μｍ］、特に１５〜４０［μｍ］であるのが好ましい。この例では平均粒径３０［μｍ］の磁性粒子を用いて接触帯電を行なう。
磁性粒子１２ｃの平均粒径は、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）に基づいて算出した。具体的には、重量平均粒径Ｄｗ　は次の式で表される。
Ｄｗ＝｛１／Σ（ｎＤ３）｝×｛Σ（ｎＤ４）｝
【００６１】
上式中、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、本例の場合には、２［μｍ］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、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。粒径分布を測定するための粒度分析計としては、マイクロトラック粒度分析計（モデルＨＲＡ　９３２０−Ｘ１００　：Ｈｏｎｅｗｅｌｌ社製）を以下の測定条件で用いた。
（１）粒径範囲：１００〜１０８［μｍ］
（２）チャネル長さ（チャネル幅）：２［μｍ］
（３）チャネル数：４６
なお、この例の磁性粒子１２ｃは焼結したフェライトを還元処理したものであるが、この他に樹脂と強磁性体とを混練したものなども用いることができる。
【００６２】
一次転写部での再注入を防止するためには、磁性粒子１２ｃはある程度球体に近い形状であることが好ましい。球体に近い形状の場合、一次転写部で像担持体１１と電気的に接触する面積が小さくなり、像担持体１１から磁性粒子１２ｃへの電子の注入が抑制できるからである。ただし、像担持体１１と接触する面積が小さくなりすぎると電荷注入の性能が低下する。
このような観点から、磁性粒子の２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅ｋは次の範囲であることが好ましい。
０．０３×１０−６　［ｍ］＜ｋ＜１．５５×１０−６［ｍ］
ｋがこの範囲よりも大きい場合には、再注入による中間転写体への磁性粒子の付着を防止することが困難となり、また、ｋがこの範囲よりも小さい場合には、帯電性能が低下して帯電ムラ等の不具合が発生する。本例ではｋ＝０．８９×１０−６　［ｍ］の磁性粒子を使用する。
【００６３】
〔現像剤の詳細〕
次に、図２によって説明した現像装置１３で使用する現像剤について、図５を参照して詳細に説明する。
この実施例で使用する２成分現像剤１３ｃは、非磁性トナー及び磁性キャリアを含み、磁性キャリアを９２重量％（９２ｗｔ％）と非磁性トナーを８重量％（８ｗｔ％）の割合からなるものを用いる。この発明による画像形成装置の場合、トナーの重量％は５ｗｔ％〜１５ｗｔ％であることが望ましい。トナーの重量％が５ｗｔ％未満であるとトナー濃度が薄くなり、１５ｗｔ％を越えるとトナー飛散やかぶり（非画像部へのトナー付着）が発生しやすくなるからである。
【００６４】
非磁性トナーとしては種々のものを使用することができ、この実施例では結着樹脂にワックス成分および着色剤を含み、重合法で作成された平均粒径（重量平均粒径）が５［μｍ］のトナーを使用する。
平均粒径の測定は、コールターカウンター法により求めることができる。より詳細には、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）を用いて、以下に述べる測定方法により求めた。
まず、水溶性電解液（以下単に「電解液」という）１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５［ｍｌ］加える。ここで、電解液とは塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）（試薬純度１級品）を用いて約１［Ｗｔ％］ＮａＣｌ水溶液に調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。
【００６５】
次に、上記電解液に測定試料を２〜２０「ｍｇ」加えて試料を懸濁した電解液を、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、その後上記測定装置により、アパーチャとして１００μｍアパーチャを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。それによって得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ）を求めることができる。
なお、チャネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャネルを使用する。
【００６６】
中間転写ベルト２４と像担持体１１との速度差｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜が小さい場合、あるいは転写ニップ長Ｎが小さい場合でも、一次転写の効率を向上させるためには、トナーは球形に近いことが好ましい。すなわち球形トナーとこの発明による画像形成装置の現像装置１３に使用することで、一次転写率を確保しつつ磁性粒子１２ｃの付着を効果的に防止できる。具体的には、形状係数ＳＦ１が１５０以下であるトナーを使用するのが望ましい。
なお、ここでいう形状係数ＳＦ１とは物体の形状の丸さ度合いを示す係数であって、対象物質を２次元平面状に投影してできる投影図形から求めることができる。具体的には、対象物質の形状を２次元平面に投影した投影図形において、投影図形の外周上の２点を結ぶ直線の長さの最大値をＬ、投影図形の面積をＳとすると、以下のように定義される値である。
ＳＦ１＝（１００π／４）×（Ｌ２／Ｓ）
【００６７】
磁性キャリアとしては、体積抵抗値１０１０〜１０１４［Ω・ｃｍ］のものを使用するのが好ましい。注入帯電をこの実施例のように行う場合、磁性キャリアとしては接触帯電装置１２で使用する磁性粒子１２ｃに比べ高抵抗のものを使用する必要がある。
その理由は、磁性粒子１２ｃと同程度以下の抵抗値の磁気ブラシを用いて現像を行なうと、現像部においても像担持体１１に電荷注入がされてしまい、静電潜像が消滅してしまうためである。その一方で、体積抵抗値が高いキャリアを用いると、現像電界が弱まり現像能力が低下してしまう。
このような観点より、この実施例では体積抵抗値が１×１０１２［Ω・ｃｍ］である磁性キャリアを使用する。磁性キャリアの体積抵抗値は、上述した磁性粒子１２ｃの体積抵抗値の測定と同様な方法で求めることができる。
【００６８】
また、磁性キャリアの平均粒径（重量平均粒径）は、トナーと良好に摩擦帯電を起こすように１０〜８０［μｍ］程度が好ましい。この実施例では平均粒径が３５［μｍ］程度の磁性キャリアを用いる。磁性キャリアの平均粒径の測定は、前述した接触帯電装置で使用される磁性粒子１２ｃの平均粒径の測定と同様な測定方法で行うことができる。
この実施例では、磁性キャリアとして樹脂と強磁性体とを混練したものを用いたが、焼結したフェライトを還元処理したものなども用いることができる。磁性キャリアの真比重ρｄは約３．２×１０３　［ｋｇ／ｍ３］であった。
【００６９】
さらにまた、ブローオフ法で測定するトナーの帯電量をｑｔ［μＣ／ｇ］（気温２０℃、湿度６０％での、１０分間攪拌時の値）とする。この実施例におけるトナーの帯電量としては、−１５〜−５０［μＣ／ｇ］であることが望ましい。トナーの帯電量が−１５［μＣ／ｇ］以上であるとトナー飛散やかぶり（非画像部へのトナー付着）が起こりやすく、−５０［μＣ／ｇ］以下であるとトナーとキャリアの付着量が強くなりすぎて現像時にキャリアが像担持体に付着してしまうことがある。
【００７０】
ここで、この実施例のように磁性粒子１２ｃを用いて帯電を行ない、且つ２成分現像剤１３ｃによる磁気ブラシを用いて２成分現像を行なうシステムにおいては、磁性粒子１２ｃが接触帯電装置１２から現像装置１３に混入した場合にも、トナーの帯電量が大きく変わらないようにすることが望ましい。
具体的には、２成分現像剤１３ｃ中に占める磁性粒子１２ｃの割合がある程度大きくなった場合でもトナーが逆帯電しないように、トナーに対する磁性粒子１２ｃの摩擦帯電特性は、トナーに対する２成分現像剤１３ｃ中の磁性キャリアの摩擦帯電特性と同極であることが好ましい。
【００７１】
さもないと、磁性粒子１２ｃが現像装置１３に混入するに従い逆帯電トナーが増加して、かぶり（非画像部へのトナー付着）が発生してしまう。さらに望ましくは、トナーに対する磁性粒子１２ｃの摩擦帯電特性は、トナーに対する２成分現像剤１３ｃ中の磁性キャリアの摩擦帯電特性とほぼ等しいことが望ましい。
このような観点から、この実施例で用いる磁性粒子１２ｃのトナーに対する摩擦帯電特性は、２成分現像剤１３ｃ中の磁性キャリアのトナーに対する摩擦帯電特性とほぼ等しくなるように調整されている。
【００７２】
【この発明に係る作用の説明】
この発明の一つの特徴は、上述の実施例における帯電装置１２が、磁性粒子１２ｃを像担持体１１に接触させることによってで帯電を行なう帯電手段であり、この磁性粒子１２ｃによる接触帯電は像担持体１１への電荷注入が可能であることである。
また、この発明の他の特徴は、中間転写体である中間転写ベルト２４の転写部における移動速度ｖｉｍ［ｍ／ｓｅｃ］、像担持体１１の転写部における移動速度ｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］、転写部において像担持体１１と中間転写ベルト２４とが接触する中間転写ベルト２４の移動方向での接触幅であるニップ長Ｎ［ｍ］、帯電電位Ｖｃ［Ｖ］、現像剤１３ｃ中の現像キャリアの真比重ρｄ［ｋｇ／ｍ３］、磁性粒子１２ｃの粒径Ｌｃ［ｍ］、現像キャリアの粒径Ｌｄ［ｍ］、トナーの濃度Ｗｔ［ｗｔ％］、トナーの帯電量ｑｔ［Ｃ／ｋｇ］、像担持体１１の単位面積あたりの静電容量β［Ｆ／ｍ２］、磁性粒子１２ｃの２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅ｋ［ｍ］との間に、次式の関係を持たせることである。
β×｜Ｖｃ｜×｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝×ｋ＜｜ｑｔ｜×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ×Ｌｃ２／６
【００７３】
磁性粒子による電荷注入帯電と中間転写体とを併用した画像形成装置を検討していたところ、転写部における像担持体の移動速度ｖｏｐｃと転写部における中間転写体の移動速度ｖｉｍとの差である速度差｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜が一定の値Δｖ＿ｃ（以下、「臨界速度差」）を超えた場合、中間転写体上へのキャリア付着量が急激に増加することを見出した。
さらに検討を進めると、臨界速度差Δｖ＿ｃは、転写部において像担持体と中間転写体とが接触するニップ長Ｎによっても変化することが判明した。そこで鋭意検討を行い、各パラメータが上記の式を満足するときにキャリア付着を防止できることを知得した。
【００７４】
ここで、上記の式を満足する時に中間転写体へのキャリア放出が低減される理由については、次のように考えられる。
磁性粒子による電荷注入帯電を行なう画像形成装置において、磁性粒子が帯電装置からこぼれ落ちて像担持体に付着した場合、図６に示すように、磁性粒子は像担持体１１の表面と像担持体１１の中心との間の電位差から生じる電界Ｅ１によって像担持体１１の表面に付着したまま（図６における磁性粒子Ａ）、図２に示した現像装置１３（図６には図示しない）に運ばれ、そこで回収される。
その回収された磁性粒子は現像装置内で現像用キャリアとして機能するが、注入帯電用の磁性粒子は本来の現像用キャリアに比べて電気抵抗が低いために分極しやすく、そのため像担持体１１の非画像部に付着しやすい。従って、現像装置に一旦回収された場合でも、注入帯電用の磁性粒子は再び像担持体１１に付着して転写部に運ばれやすい。
【００７５】
転写部では、トナーを中間転写ベルト２４に付着させるための転写電界Ｅ２が一次転写ローラ２５との間に形成されており、この転写電界Ｅ２は像担持体１１に注入された電荷とは逆極性の電荷であるため、像担持体１１の表面の電荷注入サイトから電荷ｅが中間転写体ベルト２４の方向に引きつけられる。中間転写ベルト２４の表面やトナーは一般に電気抵抗が高いため、電荷ｅが急激に注入されることはないが、磁性粒子は注入帯電を行なうために電気抵抗が低く設計されているので、帯電ニップにおける電荷注入とは逆のプロセスで像担持体１１上の電荷ｅが磁性粒子（図６における磁性粒子Ｂ）中に注入されることになる（以下「再注入」という）。
【００７６】
この再注入の性質としては、次のことが予想できる。
・帯電部よりも転写部の方が磁性粒子と像担持体１１との接触性が良いと考えられるため、転写部での再注入は帯電部における注入よりも確実に行われる。
・トナーとの摩擦帯電特性の関係で磁性粒子は非画像部に付着しやすいが、非画像像部では注入された電荷の大部分が除電されることなく存在しており、また再注入を妨げるトナーも存在しないので、再注入される電荷量は帯電部で注入帯電された電荷量にほぼ等しい。
【００７７】
このため、磁性粒子と像担持体１１との接触部において、注入サイトに存在する電荷はそのほとんどが磁性粒子中に再注入されると考えられる。磁性粒子に電荷が再注入されると、本来は図６に示した転写電界Ｅ２によって像担持体１１に静電付着させられるはずの磁性粒子Ｂは、その電気極性が変化していき、像担持体１１との静電引力は失われていく。さらに再注入が進んで磁性粒子Ｂの電気極性が反転すると、その磁性粒子Ｂは転写電界Ｅ２によって中間転写ベルト２４に静電付着しやすくなる。このように再注入される電荷量が増加するに従い、磁性粒子は中間転写ベルト２４上に放出されやすくなると考えられる。
【００７８】
話を簡単にするために静電引力が支配的だと考えると、転写部を抜けたときの磁性粒子の帯電電荷がプラスならば、その磁性粒子は中間転写ベルト２４上に放出されずに像担持体１１上に残り（図６における磁性粒子Ｄ）、帯電電荷が０またはマイナスならば、一次転写ローラ２５に印加された電圧（＋６００Ｖ）による転写電界Ｅ２などの作用により、中間転写ベルト２４上に放出されると考えることができる（図６における磁性粒子Ｃ）。
【００７９】
ここで、像担持体１１と中間転写ベルト２４との転写部における速度差が０である場合には、磁性粒子に再注入される電荷量は像担持体１１上の狭い範囲から供給されるものに留まる。しかし、像担持体１１から中間転写ベルト２４への転写率向上のため両者に速度差を持たせることがあり、一般に、転写率は転写部における中間転写体の移動速度に対して０．１％以上、望ましくは０．５％以上の速度差を持たせると向上する（｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜／ｖｉｍ≧０．００５）。
【００８０】
このような理由から、像担持体１１と中間転写ベルト２４との間に速度差が設けられた場合には、図７に示すように、磁性粒子Ｂは転写ニップ内における回転あるいは滑りによって平行移動させられ、この平行移動によって像担持体１１上の多くの注入サイトから再注入を受けることになり、より多くの電荷が像担持体１１から磁性粒子Ｂに再注入される。
その結果、より多くの磁性粒子が中間転写ベルト２４上に放出されることになるものと予想される。また、このとき転写部に運ばれる磁性粒子の帯電量がシャープな分布を持っているとすると、上記速度差がある一定以上の値になったときに、標準的な磁性粒子が再注入により電荷フリーとなり、中間転写ベルト２４上への放出量が一気に増加すると考えられる。
【００８１】
以上の考察により、この発明による中間転写ベルト２４上へのキャリア放出低減効果を説明できると考えられる。すなわち、｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜は像担持体１１と中間転写ベルト２４との速度差であり、Ｎ／ｖｉｍは中間転写ベルト２４上の一点が転写ニップに存在する時間であり、従って、｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍは移動により中間転写ベルト２４上の一点が接触する像担持体１１の表面の長さ（＝磁性粒子が像担持体１１と接触しうる最大長さ）を表すことになる。
【００８２】
その結果、転写部で磁性粒子が像担持体１１と接触する中間転写ベルト２４の体移動方向の幅は、｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍと静止時の接触幅との和になる。
また、帯電電位Ｖｃは像担持体１１上の一つの注入サイトあたりの注入電荷量と比例していると考えられるので、再注入される電荷量はＶｃに比例すると考えることができる。より具体的にこの比例関係について考えると、帯電された像担持体１１上の電荷密度σ［Ｃ／ｍ２］は、コンデンサ（キャパシタ）の充電式（Ｑ＝ＣＶ）より静電容量密度β［Ｆ／ｍ２］と電圧Ｖｃ［Ｖ］から次のように求めることができる。
σ＝β×Ｖｃ［Ｃ／ｍ２］
【００８３】
ここで、非画像部に付着した磁性粒子には、接触する注入サイト中に含まれるすべての電荷が再注入されると考えられる。その理由は、帯電部に比べ転写部では磁性粒子と像担持体１１との相対速度が遅く、磁性粒子が１つの注入サイトに長時間接触すると考えられるからである。
また、再注入された電荷量は、中間転写ベルト２４の表面の電気抵抗が高いので、転写電界に引かれて電荷が磁性粒子から中間転写ベルト２４に注入する量はごくわずかであるため、磁性粒子が転写部を通過する間に散逸することはほとんどないと考えられる。従って、磁性粒子中に再注入される電荷量は電荷密度σに磁性粒子と像担持体１１との接触面積を乗じたものとなる。
【００８４】
また、磁性粒子の２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅ｋ［ｍ］は以下のように求められる。
磁性粒子を反射型走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）またはこれに類する装置で撮影し、撮影された画像からデジタル画像処理により輪郭を抽出し、２次元投影画像を得る。デジタル画像を構成する１つのピクセルの長さは１００ｎｍ以下であることが好ましい。ここでは倍率５００〜１０００倍で撮影を行ない、１つのピクセル長が２０［ｎｍ］〜６０［ｎｍ］である場合の値を使用する。
【００８５】
次に、磁性粒子の２次元投影画像に２化処理を施す。ここで説明の便宜上、磁性粒子が存在する領域では“１”、その他の領域では“０”のデータが付与されるものとする。
そして、図８の（ａ）に示すように得られた２値化画像５０の境界部分において、同図の（ｂ）に拡大して示すように２値化画像５０に対して所定の方向から当接させた接線Ｌがデータ“１”を持つピクセル５１と接触する長さｘをデジタル的に求める。以下「データ“１”を持つピクセル５１と接触する」ことを「２値化画像と接触する」と表現する。具体的には、図８の（ｂ）に示すように、接線Ｌである水平または垂直ラインと２値化画像５０とが接触するピクセル５１の数ｘをカウントする。また接線Ｌに２番目に近いラインにおいて連続するピクセル５２の数ｙをカウントする。
【００８６】
そして、得られたｘ，ｙ、および２値化画像５０の１ピクセルの長さｐから、接触点における曲率半径ｒを次式によって求める。
ｒ＝ｐ×｛（ｙ２／４）−（ｘ２／４）＋３｝／２
この式は、図９に示すように、接線ＬＩと仮想的な円ＲＩとが接した場合を想定し、接線ＬＩから円ＲＩへ引いた垂線上での接線ＬＩと円ＲＩの距離がｐとなる場合の円ＲＩ上の点をＡ、接線ＬＩから円ＲＩへ引いた垂線上での接線ＬＩと円ＲＩの距離が２×ｐとなる場合の円ＲＩ上の点をＢ、点Ａを通り接線ＬＩに平行な直線が接線ＬＩと円ＲＩの接点を通り接線ＬＩと直交する直線ＬＶと交わる点をＣ、点Ｂを通り接線ＬＩに平行な直線が直線ＬＶと交わる点をＤとしたとき、距離ＡＣが（ｘ／２）×ｐ、距離ＢＤが（ｙ／２）×ｐとして計算した場合に導かれる式である。
すなわち、２値化画像５０の接点において円ＲＩが接しているとみなして、ｘおよびｙから、「直角三角形の斜辺（この場合円ＲＩの半径ｒ）の二乗は、他の２辺の二乗の和に等しい」という公式を用いて、場合円ＲＩの半径ｒを求めたのが上式である。
【００８７】
最後に、この曲率半径ｒを用いて次の式によって、２次元投影形状が外接線と電気的に接触する接触幅ｋ［ｍ］を求める。
ｋ＝２×｛ｒ２−（ｒ−１［ｎｍ］）２｝０。５
上記の式は、図１０に示すように、前述した仮想的な外接円ＲＩから接線ＬＩへ引いた垂線上での接線ＬＩと円ＲＩの距離が１［ｎｍ］となる場合の円ＲＩ上の点をＥ、その点Ｅを通り接線ＬＩに平行な直線が、接線ＬＩと円ＲＩの接点を通り接線ＬＩと直交する直線ＬＶと交わる点をＦとしたときに、距離ＥＦをｋ／２としたものである。
１［ｎｍ］とは、トンネル効果による電荷移動が発生する距離であるが、電気的に接触している領域はトンネル効果が発生する領域と評価できることが知られているため、結局ｋが電気的な接触幅となる。勿論、特殊な状況ではトンネル効果が発生する距離は異なるので、状況に即した値を使うことが必要となる。
【００８８】
以上は説明を簡単にするために接触点が１つの場合について説明したが、接触点が２つ以上ある場合は、各接触点についてｘ，ｙを求めて同様な計算を行ない、これを足し合わせる。このとき複数の接触点ｘ１，ｘ２，……に関して２ライン目の幅ｙとして共通のピクセル群が用いられる場合、この共通のピクセルをｘ１，ｘ２，……の値に比例した複数のピクセルｙ１，ｙ２，……に分割し、各組み合わせ｛ｘ１，ｙ１｝，｛ｘ２，ｙ２｝，……について同様な計算を行なう。具体的には、図１１に示すように、ｘ１：ｘ２＝６：４の場合、ｙ１：ｙ２＝６：４とｙを分割して計算を行なう。
【００８９】
この作業を複数の磁性粒子について行い、得られた複数のｋを平均して得た値を真の電気的な接触幅ｋの値として用いる。このｋの値を信頼性の高いものにするために、１０以上の粒子について計算を行なうとよい。
そして、このように求めたｋの値を用いると、磁性粒子と像担持体との接触面積Ｓｏｃは、長方形近似により
｛転写部での磁性粒子の移動距離｝×接触幅＝｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝×ｋ
となる。ここで｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝は中間転写体（中間転写ベルト２４）の移動方向での接触幅で、移動による接触幅｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍと静止時の接触幅ｋの和である。
【００９０】
したがって磁性粒子中に再注入される電荷量Ｑ２は、
電荷密度×接触面積＝σ×Ｓｏｃ
＝β×｜Ｖｃ｜×｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝×ｋ
となる。なお、転写部において前記像担持体と前記中間転写体とが接触する中間転写体の移動方向での接触幅（ニップ長）をＮ［ｍ］とする。
【００９１】
次に、磁性粒子１つ当たりが転写部に到達した時に保持する電荷量Ｑ１は、像担持体１１上に放出された磁性粒子の大部分が現像装置１３で回収されることから、現像ニップにおいては現像用キャリアとほぼ等しい電荷量を有すると考えられる。この電荷量Ｑ１は、トナーの帯電量ｑｔ［Ｃ／ｋｇ］、現像キャリアの真比重ρｄ［ｋｇ／ｍ３］、トナーの真比重ρｔ［ｋｇ／ｍ３］、磁性粒子の粒径Ｌｃ［ｍ］、トナーの濃度Ｗｔ［ｗｔ％］を用いて次のように計算できる。
−ｑｔ×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ×Ｌｃ２／６
【００９２】
より詳細に説明すると、まず現像キャリアの帯電量は、トナーの帯電量がｑｔ［Ｃ／ｋｇ］であるので、−ｑｔ×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝　［Ｃ／ｋｇ］である。現像キャリア１つあたりの質量は、現像キャリアの真比重をρｄ、現像キャリアの粒径をＬｄとすると、ρｄ×π×Ｌｄ３／６［ｋｇ］であるので、キャリア１つあたりの帯電電荷量は、−ｑｔ×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ３／６となる。
ここで、摩擦帯電による電荷量は表面積に比例すると考えられるため、磁性粒子１つあたりの電荷量は、上記式で得られたキャリア１つあたりの帯電電荷量に表面積比（Ｌｃ／Ｌｄ）２を乗じて
−ｑｔ×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ×Ｌｃ２／６
となる。
【００９３】
以上により、結局、以下の関係が成立する時に転写部において「再注入による磁性粒子の電荷量の消滅」が防止され、中間転写体への磁性粒子の付着がなくなると考えることができる。
β×｜Ｖｃ｜×｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝×ｋ＜｜ｑｔ｜×｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ×Ｌｃ２／６
換言すれば、この発明は、像担持体１１と中間転写体である中間転写ベルト２４とが形成する転写部に注入帯電用の磁性粒子が入り込んだ場合に、像担持体１１から磁性粒子に再注入される電荷量Ｑ２を磁性粒子の帯電電荷量Ｑ１以下にすることによって、中間転写ベルト１２への磁性粒子の付着を防止することをメカニズムとするものである。
【００９４】
〔実験結果〕
そこで、図１から図５によって前述した画像形成装置において、以下のパラメータを変化させて実験を行ない、現像キャリアの付着状態を評価した。
１．像担持体１１の帯電電位：Ｖｃ［Ｖ］
２．像担持体１１表面の移動速度：ｖｏｐｃ［ｍ／ｓｅｃ］
３．中間転写ベルト２４の転写部における移動速度：ｖｉｍ［ｍ／ｓｅｃ］
４．中間転写ベルト２４と各作像ステーション１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙとが形成するニップ長：Ｎ［ｍ］
５．トナー帯電量：ｑｔ［Ｃ／ｋｇ］
そして、この実験によって得られた結果を表１に示す。
ここで、Δｖ＝｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜、
Ｚ＝｜Ｖｃ｜×｛Δｖ×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝／｜ｑｔ｜である。
また上述したように本例では、ｋ＝０．８９×１０−６　［ｍ］である。
【００９５】
【表１】
2004062114.tif 000003
【００９６】
この表１における一番右の「キャリア付着」の欄の○と×は次の評価を示す。
○：キャリア付着がほとんど認められない
×：キャリア付着が認められる
このキャリア付着の有無は次のようにして判断した。すなわち、二次転写工程を行わず且つ中間転写クリーニング部材２７（図１）を中間転写ベルト２４から離間させた状態で、全面白色の画像を１０枚ほど連続して作像し、その後その中間転写ベルト２４上に粘着テープを押し付け、現像キャリア粒子が付着するか否かで判断した。
【００９７】
この実施例では、β＝１００×１０−８［Ｆ／ｍ２］、Ｌｃ＝３０×１０−６［ｍ］、
Ｌｄ＝３５１０−６［ｍ］、Ｗｔ＝８［ｗｔ％］、ρｄ＝３．２×１０３［ｋｇ／ｍ３］、ｋ＝０．８９×１０−６［ｍ］であるので、電荷の再注入防止条件は以下のように変形される。
｜Ｖｃ｜×｛｜ｖｏｐｃ−ｖｉｍ｜×Ｎ／ｖｉｍ＋ｋ｝／｜ｑｔ｜＜｛Ｗｔ／（１００−Ｗｔ）｝×ρｄ×π×Ｌｄ×Ｌｃ２／６／β／ｋ＝５．１６
この条件は表１に示した実験結果とよく合っている。
【００９８】
以上から明らかなように、この発明の適用により、磁気ブラシ注入帯電と中間転写体を含んだ画像形成装置において、中間転写体への磁性粒子の付着を低減させた画像形成装置を得ることが可能である。
また、この実施例ではクリーナレスシステムを採用しているので、磁性粒子を帯電装置に再回収することにより帯電装置の寿命を延ばし、環境への悪影響を低減させることが可能になる。
さらに、前述した実施例はカラー画像形成装置であるため、各像担持体から中間転写ベルトへの磁性粒子の付着を低減する効果が特に大きい。
【００９９】
またさらに、表面摩擦係数の小さい像担持体を使用することによって、カラー画像間の色ずれを防止している。一般に、表面摩擦係数の小さい像担持体を使用する場合、像担持体上に付着した磁性粒子が一次転写部において像担持体上を滑りやすく、そのため像担持体上の多くの電荷注入サイトから電子を注入されることになる。しかし、この発明を実施した画像形成装置において表面摩擦係数の小さい像担持体を使用すると、カラー画像間の色ずれを防止する効果を確保しつつ、中間転写体への磁性粒子の付着を低減させることが可能になる。しかし、この発明は表面摩擦係数の小さい像担持体を使用する画像形成装置に適用を限られるものではない。
【０１００】
［他の実施の形態］
この発明は、注入帯電可能な像担持体と中間転写体とを有するような構成であれば、種々の画像形成装置に適用可能である。
例えば、図１２に示すように、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナーを含んだカラー現像装置１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋが一色ごとに回転しつつ像担持体１１に対向してトナー像を形成し、像担持体１１上のトナー像を一色ごとにドラム状の中間転写体２０に転写して、その中間転写体２０上でカラー画像を形成するような画像形成装置にも適用可能である。
【０１０１】
あるいは、図１３に示すように、現像装置１３によって像担持体１１上に形成したトナー像を、ドラム状の中間転写体２０を介して被記録体５に転写するモノクロ画像形成装置にも適用可能である。
なお、これらの図１２，１３において、図１，２に示した画像形成装置と同様な部分には同一の符号を付してあり、それらの各部の構成および作用は前述の画像形成装置の場合と同様であるので、ここでは説明は省略する。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、磁気ブラシ注入帯電と中間転写体を含んだ画像形成装置において、中間転写体への磁性粒子の付着を低減させることによって、画像不良等の不具合の発生を防止することができる。
また、この発明による画像形成装置は、クリーナレスシステムを採用しているので、磁性粒子を帯電装置に再回収することにより帯電装置の寿命を延ばし、環境への悪影響を低減させることが可能になる。
【０１０３】
さらにまた、この発明に特定形状のトナーを用いることによって、像担持体から中間転写体へのトナーの転写率をさらに向上させ、且つ中間転写体上への磁性粒子が放出されることを防止することができる。
また、この発明による画像形成装置は、他の作像部材から像担持体への衝撃によって生じる色ずれを防止するために像担持体の摩擦係数を小さく押さえることができ、その場合にも中間転写体上への磁性粒子の放出が増加するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態であるカラー画像形成装置の要部を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したカラー画像形成装置の作像ステーションの一つを拡大して示す構成図である。
【図３】図２に示した作像ステーションにおける像担持体１１の表面付近の断面の一部を拡大して示す模式的な断面図である。
【図４】図２に示した作像ステーションにおける接触帯電装置１２の拡大説明図である。
【図５】図２に示した作像ステーションにおける現像装置１３の要部拡大説明図である。
【図６】図２に示した中間転写体の移動速度と像担持体の移動速度が同じ場合における磁性粒子の再注入を説明するための説明図である。
【図７】図２に示した中間転写体の移動速度と像担持体の移動速度が異なる場合における磁性粒子の再注入を説明するための説明図である。
【図８】この発明に用いた磁性粒子の２次元投影形状が外接線と電気的に接触するところの接触幅ｋを求めるための説明図である。
【図９】２値化画像の外接線との接点における曲率半径を求めるための処理の説明図である。
【図１０】同じくその曲率半径を求めるための処理の説明図である。
【図１１】同じく接点が２つある場合の２ライン目のピクセルの分割についての説明図である。
【図１２】この発明の他の実施形態であるカラー画像形成装置の図１に対応する要部の概略構成図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態であるモノクロ画像形成装置の図１に対応する要部の概略構成図である。
【符号の説明】
１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ：画像ステーション
２：中間転写体機構　　３：定着装置
１１：像担持体（感光体ドラム）
１２：接触帯電装置　　１２ａ：マグネットロール
１２ｂ：非磁性スリーブ　　１２ｃ：磁性粒子
１３：現像装置　　　１３ａ：マグネットロール
１３ｂ：非磁性スリーブ　　１３ｃ：現像剤
１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ，１３Ｋ：カラー現像装置
１４：露光装置　　　　　１５：補助帯電装置
２０：ドラム状の中間転写体
２１：駆動ローラ２１　　２２：テンションローラ
２３：二次転写対向ローラ　　２４：中間転写ベルト
２６：二次転写ローラ
２７：中間転写クリーニング部材
５０：２値化画像
【図１】
2004062114.tif 000004
【図２】
2004062114.tif 000005
【図３】
2004062114.tif 000006
【図４】
2004062114.tif 000007
【図５】
2004062114.tif 000008
【図６】
2004062114.tif 000009
【図７】
2004062114.tif 000010
【図８】
2004062114.tif 000011
【図９】
2004062114.tif 000012
【図１０】
2004062114.tif 000013
【図１１】
2004062114.tif 000014
【図１２】
2004062114.tif 000015
【図１３】
2004062114.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月17日(2002.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置は、感光体等の像担持体の表面を所定の電位に帯電させ、その帯電電位を露光手段や除電手段によって選択的に除電して像担持体上に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像手段によってトナーを付着させてトナー像とする機能を有する画像形成装置である。
近年、像担持体の表面を帯電する手段として接触帯電装置が用いられるようになっている。接触帯電とは、ローラ、磁気ブラシ、ファーブラシ等の帯電部材を像担持体に直接接触させて帯電を行なう帯電方式であり、コロナ帯電に比べ放電生成物（オゾンやＮＯｘ）が微量で、かつ低電力という利点を有するため、注目されている。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一方「注入帯電」とは、接触帯電部材と像担持体との接触部から電荷が直接注入されて像担持体が帯電されるメカニズムであり、注入帯電を達成する代表的な構成は、表面層に導電粒子を分散させて抵抗値を調整した像担持体に対して帯電部材を接触させて電荷を注入させる構成である（以下、像担持体において電荷を注入可能なように抵抗値が調整された層を「電荷注入層」と表現する）。このような方式は、例えば特開平６−３９２１号公報に開示されている。注入帯電は原理的に放電生成物を発生させないため、画像流れ等の問題が少なく、環境を害することもない。また、放電帯電と異なり、放電しきい値電圧が存在しないから電力消費が少ない帯電方式としても知られている。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
上式中、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、本例の場合には、２［μｍ］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、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用した。粒径分布を測定するための粒度分析計としては、マイクロトラック粒度分析計（モデルＨＲＡ　９３２０−Ｘ１００　：Ｈｏｎｅｗｅｌｌ社製）を以下の測定条件で用いた。
（１）粒径範囲：１００〜８［μｍ］
（２）チャネル長さ（チャネル幅）：２［μｍ］
（３）チャネル数：４６
なお、この例の磁性粒子１２ｃは焼結したフェライトを還元処理したものであるが、この他に樹脂と強磁性体とを混練したものなども用いることができる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
この再注入の性質としては、次のことが予想できる。
・帯電部よりも転写部の方が磁性粒子と像担持体１１との接触性が良いと考えられるため、転写部での再注入は帯電部における注入よりも確実に行われる。
・トナーとの摩擦帯電特性の関係で磁性粒子は非画像部に付着しやすいが、非画像部では注入された電荷の大部分が除電されることなく存在しており、また再注入を妨げるトナーも存在しないので、再注入される電荷量は帯電部で注入帯電された電荷量にほぼ等しい。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
次に、磁性粒子の２次元投影画像に２値化処理を施す。ここで説明の便宜上、磁性粒子が存在する領域では“１”、その他の領域では“０”のデータが付与されるものとする。
そして、図８の（ａ）に示すように得られた２値化画像５０の境界部分において、同図の（ｂ）に拡大して示すように２値化画像５０に対して所定の方向から当接させた接線Ｌがデータ“１”を持つピクセル５１と接触する長さｘをデジタル的に求める。以下「データ“１”を持つピクセル５１と接触する」ことを「２値化画像と接触する」と表現する。具体的には、図８の（ｂ）に示すように、接線Ｌである水平または垂直ラインと２値化画像５０とが接触するピクセル５１の数ｘをカウントする。また接線Ｌに２番目に近いラインにおいて連続するピクセル５２の数ｙをカウントする。