(57)【要約】【課題】粒径の小さいトナーを使用するにもかかわらず十分な現像性が得られ、しかもキャリア付着の発生量を抑えることができる画像形成装置の提供。【解決手段】画像形成装置は、像形成体上に形成した静電潜像を、体積平均粒径が３〜５μｍであるトナーと、体積平均粒径が１５〜５０μｍであり、磁化の強さが３０〜８０ｅｍｕ／ｇのキャリアからなる二成分現像剤を用いて現像し、像形成体と現像剤担持体との間に直流バイアス電圧およびこれに重畳して交番電界を印加し、現像剤担持体表面のうち像形成体との最近接位置において法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力が２５ｇｆ以上であり、非画像形成領域における交番電界の大きさを画像形成領域よりも小さくすることを特徴とする。【選択図】　図１
2004038113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転されるドラム状の像形成体と、
この像形成体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
像形成体と現像領域を介して対向し、現像剤を現像領域に搬送して前記静電潜像を現像することにより当該像形成体上にトナー像を形成する現像手段と、
このトナー像を記録媒体または中間転写体に転写する転写手段と、
像形成体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを有し、
前記現像剤は、体積平均粒径が３〜５μｍの範囲のトナーと、体積平均粒径が１５〜５０μｍの範囲で、磁化の強さが３０〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲であるキャリアとよりなる２成分現像剤である画像形成装置において、
現像手段の現像剤担持体の表面には、当該表面における像形成体との最接近位置において法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における強度が２５ｇｆ以上となる磁気吸引力が作用されると共に、
像形成体と現像剤担持体との間に、直流バイアス電圧を印加する直流電圧印加機構および交番電界を重畳して印加する交番電界印加機構が設けられており、
前記交番電界印加機構は、像形成体の周長方向に並ぶ画像形成領域および非画像形成領域に対して、画像領域においては作動状態とされ、非画像形成領域においては非作動状態とされることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記交番電界印加機構は、その非作動状態における交番電界の大きさが、作動状態における交番電界の１／２以下とされ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】
現像手段の現像剤担持体の表面において、像形成体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向における上流側または下流側に１０°離れた現像剤担持体の表面上の位置から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力が２０ｇｆ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
回転されるドラム状の像形成体と、
この像形成体を帯電手段により帯電し露光手段により露光して像形成体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
像形成体と現像領域を介して対向し、現像剤を現像領域に搬送して前記静電潜像を現像することにより当該像形成体上にトナー像を形成する反転現像方式の現像手段と、
このトナー像を記録媒体または中間転写体に転写する転写手段と、
像形成体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを有し、
前記現像剤は、体積平均粒径が３〜５μｍの範囲のトナーと、体積平均粒径が１５〜５０μｍの範囲で、磁化の強さが３０〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲であるキャリアとよりなる２成分現像剤である画像形成装置において、
現像手段の現像剤担持体の表面には、当該表面における像形成体との最接近位置において法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における強度が２５ｇｆ以上となる磁気吸引力が作用されると共に、
像形成体と現像剤担持体との間に、直流バイアス電圧を印加する直流電圧印加機構および交番電界を重畳して印加する交番電界印加機構が設けられており、
像形成体上の地肌濃度を検知する光学式センサが設けられ、この光学式センサにより検知された像形成体上の地肌濃度が基準値より高い場合に、像形成体の帯電電位が高くなるよう、フィードバック制御されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記地肌濃度が基準値より高い場合に、像形成体の帯電電位が高くなるよう、かつ露光手段の露光強度が大きくなるよう、フィードバック制御されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
回転されるドラム状の像形成体と、
この像形成体を帯電手段により帯電し露光手段により露光して像形成体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
像形成体と現像領域を介して対向し、現像剤を現像領域に搬送して前記静電潜像を現像することにより当該像形成体上にトナー像を形成する反転現像方式の現像手段と、
このトナー像を記録媒体または中間転写体に転写する転写手段と、
像形成体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを有し、
前記現像剤は、体積平均粒径が３〜５μｍの範囲のトナーと、体積平均粒径が１５〜５０μｍの範囲で、磁化の強さが３０〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲であるキャリアとよりなる２成分現像剤である画像形成装置において、
現像手段の現像剤担持体の表面には、像形成体との最接近位置である現像剤担持体の表面上の点から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置において２５ｇｆ以上の磁気吸引力が作用されると共に、
像形成体と現像剤担持体との間に、直流バイアス電圧を印加する直流電圧印加機構および交番電界を重畳して印加する交番電界印加機構が設けられており、
像形成体上の地肌濃度を検知する光学式センサが設けられ、この光学式センサにより検知された像形成体上の地肌濃度が基準値より高い場合に、現像手段の直流バイアス電圧が低くなるよう、フィードバック制御されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記地肌濃度が基準値より高い場合に、現像手段の直流バイアス電圧が低くなるよう、かつ現像剤担持体の回転速度が大きくなるよう、フィードバック制御されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
現像手段の現像剤担持体の表面において、像形成体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向における上流側または下流側に１０°離れた現像剤担持体の表面上の点から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力が２０ｇｆ以上であることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記光学式センサは、像形成体と現像剤担持体との間に印加された直流バイアス電圧による直流バイアス電位と像形成体の帯電電位との電位差が画像形成動作中における当該電位差よりも小さく制御された状態で動作されて地肌濃度の検知が行われることを特徴とする請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の画像形成装置において、オフセット印刷と遜色のない高画質な画像を形成させることが求められており、この要求に応えるために、体積平均３〜５μｍ程度の粒径の小さいトナーを用いて解像性を高めることが検討されている。しかし、粒径の小さいトナーを用いると、単位重量あたりのトナーの表面積が増加するためにトナーの帯電量が高くなる傾向があり、このためにトナーの現像性が悪化するという欠点があった。
そこで、粒径の小さいトナーを用いるにあたり、トナーの現像性を悪化させずに向上させる技術が求められている。
【０００３】
トナーの現像性を向上させる方法の一つとして、像形成体と現像剤担持体との間に交番電界を印加する方法がある。この方法を用いると、現像領域にあるキャリアとトナーとが交番電界により振動を受けるためにトナーがキャリアから分離しやすくなり、トナーの像形成体上に対する飛翔の現象が助長されるため、現像性が向上される。
しかし、この方法による場合には、トナーと同時にキャリアも飛散が助長されるようになる結果、キャリアが像形成体に付着することによるキャリア付着の発生量が増加する、という問題がある。
【０００４】
トナーの現像性を向上させる他の方法として、粒径の小さなキャリアを用いる方法がある。粒径の小さなキャリアを用いることによって単位重量あたりのキャリアの表面積が増加し、現像剤担持体が担持する単位重量あたりの現像剤に含まれるトナーの量が増加し、その結果、トナーの現像性が向上される。
しかし、この方法による場合には、キャリアの粒径が小さいことに起因してキャリアの磁性が弱いものとなり、現像剤担持体に担持されないキャリアの割合が増加して飛散の現象が助長されるため、キャリア付着の発生量が増加する、という問題がある。
【０００５】
像形成体においてキャリア付着が生ずると、転写やクリーニングの工程で押圧力を受けた際にキャリアが像形成体の表面を傷つけ、像形成体の消耗を早める原因となる。また、像形成体に付着したキャリアがクリーニングブレードのエッジを傷つけるために、トナーすり抜けなどのクリーニング不良が発生し、画像汚れの原因となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、粒径の小さいトナーによる現像剤を使用するにもかかわらず十分な現像性が得られ、しかもキャリア付着が抑制された画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、回転されるドラム状の像形成体と、
この像形成体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
像形成体と現像領域を介して対向し、現像剤を現像領域に搬送して前記静電潜像を現像することにより当該像形成体上にトナー像を形成する現像手段と、
このトナー像を記録媒体または中間転写体に転写する転写手段と、
像形成体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを有し、
前記現像剤は、体積平均粒径が３〜５μｍの範囲のトナーと、体積平均粒径が１５〜５０μｍの範囲で、磁化の強さが３０〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲であるキャリアとよりなる２成分現像剤である画像形成装置において、
現像手段の現像剤担持体の表面には、当該表面における像形成体との最接近位置において法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における強度が２５ｇｆ以上となる磁気吸引力が作用されると共に、
像形成体と現像剤担持体との間に、直流バイアス電圧を印加する直流電圧印加機構および交番電界を重畳して印加する交番電界印加機構が設けられており、
前記交番電界印加機構は、像形成体の周長方向に並ぶ画像形成領域および非画像形成領域に対して、画像領域においては作動状態とされ、非画像形成領域においては非作動状態とされることを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像形成装置においては、前記交番電界印加機構は、その非作動状態における交番電界の大きさが、作動状態における交番電界の１／２以下とされることが好ましい。
【０００９】
本発明の画像形成装置においては、現像手段の現像剤担持体の表面において、像形成体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向における上流側または下流側に１０°離れた現像剤担持体の表面上の位置から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力が２０ｇｆ以上であることが好ましい。
【００１０】
本発明の画像形成装置は、回転されるドラム状の像形成体と、
この像形成体を帯電手段により帯電し露光手段により露光して像形成体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
像形成体と現像領域を介して対向し、現像剤を現像領域に搬送して前記静電潜像を現像することにより当該像形成体上にトナー像を形成する反転現像方式の現像手段と、
このトナー像を記録媒体または中間転写体に転写する転写手段と、
像形成体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを有し、
前記現像剤は、体積平均粒径が３〜５μｍの範囲のトナーと、体積平均粒径が１５〜５０μｍの範囲で、磁化の強さが３０〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲であるキャリアとよりなる２成分現像剤である画像形成装置において、
現像手段の現像剤担持体の表面には、当該表面における像形成体との最接近位置において法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における強度が２５ｇｆ以上となる磁気吸引力が作用されると共に、
像形成体と現像剤担持体との間に、直流バイアス電圧を印加する直流電圧印加機構および交番電界を重畳して印加する交番電界印加機構が設けられており、
像形成体上の地肌濃度を検知する光学式センサが設けられ、この光学式センサにより検知された像形成体上の地肌濃度が基準値より高い場合に、像形成体の帯電電位が高くなるよう、フィードバック制御されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像形成装置においては、前記地肌濃度が基準値より高い場合に、像形成体の帯電電位が高くなるよう、かつ露光手段の露光強度が大きくなるよう、フィードバック制御されることが好ましい。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、回転されるドラム状の像形成体と、
この像形成体を帯電手段により帯電し露光手段により露光して像形成体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
像形成体と現像領域を介して対向し、現像剤を現像領域に搬送して前記静電潜像を現像することにより当該像形成体上にトナー像を形成する反転現像方式の現像手段と、
このトナー像を記録媒体または中間転写体に転写する転写手段と、
像形成体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段とを有し、
前記現像剤は、体積平均粒径が３〜５μｍの範囲のトナーと、体積平均粒径が１５〜５０μｍの範囲で、磁化の強さが３０〜８０ｅｍｕ／ｇの範囲であるキャリアとよりなる２成分現像剤である画像形成装置において、
現像手段の現像剤担持体の表面には、像形成体との最接近位置である現像剤担持体の表面上の点から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置において２５ｇｆ以上の磁気吸引力が作用されると共に、
像形成体と現像剤担持体との間に、直流バイアス電圧を印加する直流電圧印加機構および交番電界を重畳して印加する交番電界印加機構が設けられており、
像形成体上の地肌濃度を検知する光学式センサが設けられ、この光学式センサにより検知された像形成体上の地肌濃度が基準値より高い場合に、現像手段の直流バイアス電圧が低くなるよう、フィードバック制御されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の画像形成装置においては、前記地肌濃度が基準値より高い場合に、現像手段の直流バイアス電圧が低くなるよう、かつ現像剤担持体の回転速度が大きくなるよう、フィードバック制御されることが好ましい。
【００１４】
本発明の画像形成装置においては、現像手段の現像剤担持体の表面において、像形成体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向における上流側または下流側に１０°離れた現像剤担持体の表面上の点から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力が２０ｇｆ以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明の画像形成装置において、前記光学式センサは、像形成体と現像剤担持体との間に印加された直流バイアス電圧による直流バイアス電位と像形成体の帯電電位との電位差が画像形成動作中における当該電位差よりも小さく制御された状態で動作されて地肌濃度の検知が行われることが好ましい。
【００１６】
【作用】
本発明の画像形成装置によれば、像形成体上の画像形成領域において交番電界印加機構が作動状態とされる結果、十分な量の現像が行われると共に、非画像形成領域においては交番電界が非作動状態とされるために、キャリアの飛翔が抑制され、その結果、像形成体に対するキャリア付着の発生量を少なくすることができる。
【００１７】
また、本発明の画像形成装置によれば、像形成体上に光学式センサを備えることにより、地肌濃度に応じて、像形成体の帯電電位または現像手段の直流バイアス電圧が、感光体の帯電電位と直流バイアス電位との電位差が一定の範囲に保たれるようにフィードバック制御されるために、像形成体に対するキャリア付着の発生を抑制することができる。
【００１８】
さらに、本発明の画像形成装置によれば、露光手段の露光強度が、感光体の露光電位と直流バイアス電位との電位差が一定の範囲に保たれるように制御されるために、現像濃度を一定に保つことができる。
【００１９】
さらに、本発明の画像形成装置によれば、現像剤担持体の回転速度が制御されることにより、一定の画像濃度を保つことができる。
【００２０】
さらに、本発明の画像形成装置によれば、前記光学式センサが、像形成体と現像剤担持体との間に印加された直流バイアス電圧による直流バイアス電位と像形成体の帯電電位との電位差が画像形成動作中における当該電位差よりも小さく制御された状態で動作されて地肌濃度の検知が行われるために、高い感度で地肌濃度の検知を行うことができる。
【００２１】
さらに、本発明の画像形成装置によれば、特定の位置における法線方向の磁気吸引力が規制されていることにより、現像剤担持体上の現像剤が飛散されずに確実に現像領域に搬送することができ、これにより像形成体に対するキャリア付着の発生量を少なくすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の画像形成装置における主要部の構成の例を示す説明図である。この主要部は、時計方向に回転駆動される像形成体であるドラム状の感光体１０と、この感光体１０の外周に沿って感光体１０の回転方向に対して各々動作順に並ぶように配置された、帯電手段１１、露光手段１２、現像手段１３、転写手段１４、分離手段１５およびクリーニング手段１６により構成されている。
【００２３】
感光体１０は、例えばアルミニウムなどよりなる円筒状の金属基体の外周面に感光層が形成されてなり、感光層としては例えばセレン、砒素セレン、アモルファスセレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛、アモルファスシリコンなどよりなる無機感光層または有機光導電性化合物よりなる有機感光層などが用いられる。
そして、感光体１０としては、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成されてなる有機感光体が好ましく、電荷輸送層と電荷発生層とが積層されてなる機能分離型のものが特に好ましい。
【００２４】
帯電手段１１は、例えば制御グリッド１１１と帯電極１１２とを有するスコロトロン帯電器よりなり、感光体１０の表面と対向して平行に伸びるように配設されている。帯電極１１２には、グリッド電圧を印加するための電源１１３が接続されている。
【００２５】
露光手段１２は、デジタル化された画像データを光信号に変換して感光体１０を露光するデジタル光学系、例えばレーザ光学系を構成するレーザ照射装置により構成されており、例えばレーザーダイオードよりなる光源（図示せず）よりのレーザ光が、回転されるポリゴンミラー、ｆθレンズおよびシリンドリカルレンズなどよりなる光学系を介して、感光体１０の表面に選択的に照射される。
露光手段１２には、露光強度を制御するための露光強度制御装置１２１が接続されている。
【００２６】
現像手段１３は、感光体１０の表面と現像領域Ｐを介して対向するように配置された現像剤担持体である現像スリーブ１３１を備えており、この現像スリーブ１３１は内部にマグネット（図示せず）が固定されている。さらに現像スリーブ１３１には、直流バイアス電圧を印加するための電源１３２が接続されており、これにより直流バイアス電圧印加機構が構成されている。
現像スリーブ１３１の表面には、内部に固定されたマグネットにより、摩擦帯電により感光体１０の表面電位と逆の極性に帯電されたキャリアと、キャリアとは逆の極性に帯電されたトナーとからなる２成分現像剤が担持されており、当該２成分現像剤は、現像スリーブ１３１が回転されることにより、現像剤規制部材１３３により搬送量が制御された状態で現像領域Ｐに搬送される。
【００２７】
クリーニング手段１６は、エッジの先端が感光体１０の表面に当接する状態で感光体１０の軸方向に伸びるように配置された、例えばウレタンゴムなどの弾性体よりなる板状のクリーニングブレード１６１を有するブレードクリーニング機構を備えている。
クリーニング手段１６は、クリーニングブレード１６１により掻き取られた感光体１０上の未転写トナーを、回収ローラおよびこの回収ローラに当接してまたは近接して設けられたスクレーパにより回収し、現像手段１３に搬送するためのトナーリサイクル機構を有していてもよい。
【００２８】
本発明に用いられるトナーは、重合法により製造された体積平均粒径が３〜５μｍの範囲であるトナー粒子よりなるものとされる。
このトナーは、球形化度が０．９３〜０．９６であるトナー粒子よりなるものであることが好ましく、このトナーを用いることにより、優れた現像性を確実に得ることができる。
ここで「球形化度」とは、ワーデルの真の球形化度Ψをいい、下記式（１）で定義されるものである。
【００２９】
【数１】
式（１）
Ψ＝（粒度分布より真球と仮定して算出された比表面積／ＢＥＴ比表面積）
【００３０】
上記式（１）における「粒度分布より真球と仮定して算出された比表面積」は、日本電子社販売のレーザ回折式粒度分布測定装置ヘロス（ＨＥＲＯＳ）により測定されたものであり、トナー粒子の分散は、５０ｃｃのビーカに測定試料と界面活性剤と分散媒である水とを入れた後、出力１５０Ｗの超音波ホモジナイザーにより６０秒間にわたって行われる。
また、上記式（１）における「ＢＥＴ比表面積」は、島津製作所製のマイクロメリテックス・フローソープＩＩ２３００型により測定されたものである。
【００３１】
本発明に用いられるトナーは、トナー粒子の粒度分布のシャープさを示すＣＶ値が２５％以下であるものであることが好ましい。
ここに、トナー粒子の粒度分布は、コールターカウンターＴＡＩＩ（コールター社製）により測定され、ＣＶ値は下記式（２）により求められたものである。
【００３２】
【数２】
式（２）
ＣＶ値＝（粒子径の標準偏差／算術径）×１００（％）
【００３３】
ＣＶ値が２５％以下であることにより、転写されたトナーの層の空隙が減少して定着性が向上し、オフセットが発生しにくくなる。また、トナーの帯電量分布をよりシャープなものとすることができ、これにより転写効率が高くなって画質を向上させることができる。
【００３４】
本発明において用いられるトナーは、少なくとも樹脂と着色剤とを含有するものであるが、必要に応じて無機微粒子や有機微粒子などで構成される外添剤が添加されたものであってもよい。
外添剤としては、体積平均粒径が数十ｎｍの無機の微粒子であるコロイダルシリカ、アルミナ、酸化チタンなどが用いられ、それらの湿度による特性の変化を少なくするために、当該無機の微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコンオイル、高級脂肪族化合物などによって疎水化処理が施されることが好ましい。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
【００３５】
本発明に用いられるキャリアは、体積平均粒径が１５〜５０μｍのキャリア粒子よりなるものとされる。
本発明に用いられるキャリアは、１ｋＯｅの磁場における磁化の強さが３０〜８０ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。磁化の強さが３０ｅｍｕ／ｇより小さい場合には、現像スリーブによるキャリアの束縛力が不十分になるため、キャリア付着が発生し、感光体の表面に傷を生じさせる原因となり易い。一方、磁化の強さが８０ｅｍｕ／ｇよりも大きい場合には、感光体に接触する磁気ブラシが硬くなりすぎるため、感光層の減耗量が大きくなる可能性がある。
本発明に用いられる現像剤においては、キャリアとトナーとの混合比としては、現像剤中のトナー濃度が５〜８質量％の範囲にあることが好ましい。
【００３６】
本発明の画像形成装置においては、次のようにして画像形成動作が行われる。すなわち、回転駆動される感光体１０の表面が、帯電手段１１により所定の極性に順次帯電され、この感光体１０の表面に露光手段１２により選択的に光を照射することにより、照射箇所の電位が低下して静電潜像が形成される。
【００３７】
一方、現像手段１３を構成する現像スリーブ１３１の表面は、反転現像を行うために直流バイアス電圧により感光体１０の表面電位と同じ極性の電位状態とされ、感光体１０の表面電位と同じ極性に帯電されたトナーを含む現像剤が、その搬送量が現像スリーブ１３１の外周面から離間した状態で設けられた現像剤規制部材１３３によって規制された状態で、現像領域Ｐに搬送される。
【００３８】
現像スリーブ１３１と感光体１０との間に直流バイアス電圧に重畳して交番電界を印加する交番電界印加機構が設けられている。そして現像領域Ｐにおいて、現像スリーブ１３１と感光体１０との間に印加された直流バイアス電圧およびこれに重畳して印加された交番電界の作用によって現像が行われる。
【００３９】
感光体１０上に形成されたトナー像は、搬送路に沿って搬送されてきたシートに転写手段１４により転写され、トナー像が転写されたシートは分離手段１５によって感光体１０の表面から分離された後、図示しない定着装置において定着処理が行われる。
【００４０】
一方、転写領域を通過した感光体１０上に残留する未転写トナーが、クリーニング手段１６におけるクリーニングブレード１６１により機械的に除去される。而して、上記の画像形成動作が必要に応じて繰り返される。
【００４１】
本発明の画像形成装置においては、感光体１０上に形成された静電潜像を顕像化するために、現像スリーブ１３１の単位面積あたりの現像剤搬送量が１０〜３５ｍｇ／ｃｍ２　、感光体１０の線速度Ｖｐと現像スリーブ１３１の線速度Ｖｓとの線速度比（Ｖｓ／Ｖｐ）が１．０〜３．０に設定されることが好ましい。線速度比（Ｖｓ／Ｖｐ）が１．０よりも小さい場合には、十分な画像濃度を得るために、現像スリーブ１３１の単位面積当たりのキャリア搬送量を増加させる必要があるが、キャリア搬送量を増加することによって感光体１０の表面に擦過傷を生じ易くなる。一方、線速度比（Ｖｓ／Ｖｐ）が３．０よりも大きい場合には、形成される磁気ブラシの擦過力が過剰となり、感光体１０の減耗量を増加させる原因となる。
【００４２】
また、現像スリーブ１３１においては、現像スリーブ１３１表面から法線方向へ０．１ｍｍ離間した位置での磁気吸引力が、現像スリーブ１３１の内部に固定されたマグネットにより、２５ｇｆ以上、３５ｇｆ以下と規定されている。
ここで「磁気吸引力」は、メッキ処理を施した縦１ｍｍ、横３５ｍｍ、厚み１ｍｍの鉄ブロックを、現像剤担持体と０．１ｍｍ離間して設け、この鉄ブロックが現像剤担持体内部のマグネットによって吸引される力と定義される。
当該磁気吸引力が２５ｇｆ以下であると、現像スリーブ１３１がキャリアを担持する力が少ないために、像形成体へのキャリアの飛散が発生してしまう原因となり、当該磁気吸引力が３５ｇｆ以上であると、現像領域Ｐにおける２成分現像剤中に適度な空隙が与えられず、トナーの感光体１０への飛翔が抑制されてしまう。
【００４３】
また、現像剤担持体の回転方向における上下流側に１０°の現像剤担持体の表面上の位置から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力が２０ｇｆ以上３５ｇｆ以下とされることが好ましい。
ここで、現像剤担持体の回転方向における上下流側に１０°離れた現像剤担持体の表面上の位置とは、図２において、現像スリーブ１３１の中心Ａと、感光体１０の中心Ｂを結ぶ直線Ｌ０　から現像スリーブ１３１の中心Ａから回転方向における上流側への角度θが１０°である法線Ｌ１　が現像剤担持体の表面と交わる位置Ｑ１　、並びに下流側への角度θが１０°である法線Ｌ２　が現像剤担持体の表面と交わる位置Ｑ２　である。
【００４４】
交番電界印加機構は、感光体１０上の画像形成領域に先行して設定された先導領域の先頭が現像領域Ｐに到達した時点から作動状態とされ、感光体１０上の画像形成領域に続いて設定された後尾領域の終端が現像領域Ｐから外れた時点より非作動状態とされる。
【００４５】
この非作動状態における交番電界の大きさは、作動状態における交番電界の大きさの１／２以下とされればよいが、非作動状態において交番電界は印加されなくてもよい。
【００４６】
交番電界印加機構が上記の作動条件に従って作動されることにより、非画像形成領域においては、現像剤に与えられる振動が抑制されることにより、キャリアの飛翔が抑えられ、像形成体に対するキャリア付着の発生量を少なくすることが可能になる。
【００４７】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、上記第１の実施形態において、地肌濃度を検知する光学式センサ２０が配設され、現像手段１３において反転現像が行われる構成である。
【００４８】
具体的には、図１を用いて説明すると、感光体の帯電電位（ＶＨ）、感光体露光電位（ＶＬ）および直流バイアス電位（Ｖｄｃ）が互いに同じ極性であって、その絶対値は（ＶＨ）＞（Ｖｄｃ）＞（ＶＬ）であり、直流バイアス電圧印加機構に重畳して交番電界印加機構が作動されることにより、現像領域Ｐにおいて、現像スリーブ１３１上のトナーが、感光体１０の露光領域に付着する反転現像が行われる。
また、感光体１０の回転方向におけるクリーニング手段１６の上流側に、光学式センサ２０が配設されている。
【００４９】
この光学式センサ２０を用いた地肌濃度検知手段によって、感光体１０上の未転写トナーをクリーニング手段１６により除去する前の地肌濃度が検知され、この検知結果により、例えば地肌濃度が基準値よりも高い場合には、例えば帯電手段１１のグリッド電圧を高くすることにより、感光体１０の帯電電位が高くなるようフィードバック制御される。この感光体１０の帯電電位の制御に代えて、またはそれと共に、直流バイアス電位が低くなるように、感光体１０と現像スリーブ１３１との間に接続された直流バイアス電圧制御装置（図示せず）がフィードバック制御されてもよい。このようなフィードバック制御がなされることにより、感光体の帯電電位と直流バイアス電位との電位差が一定の範囲に保たれるようになるために、形成される可視画像において像形成体に対するキャリア付着の発生を抑制することができる。
【００５０】
また、例えば感光体１０の帯電電位が高くなるようフィードバック制御される場合に、露光手段１２の露光強度を高くするように露光強度制御装置（図示せず）を制御することにより、地肌濃度に対応して、感光体１０の露光電位と直流バイアス電位との電位差を一定の範囲に保つことができるために、形成される可視画像において現像濃度を一定に保つことができ、しかも像形成体に対するキャリア付着の発生を抑制することができる。
【００５１】
また、直流バイアス電位が低くなるよう直流バイアス電圧がフィードバック制御される場合に、現像剤担持体の回転速度を高くするように現像剤担持体回転速度制御装置（図示せず）を制御することにより、現像スリーブ１３１の単位時間当たりの現像剤の搬送量を変化させて一定の画像濃度を保つことができ、しかもキャリア付着の発生を抑制することができる。
【００５２】
光学式センサ２０は、感光体１０の帯電電位と現像手段１３の直流バイアス電位との電位差が、通常の画像形成動作中における当該電位差よりも小さく制御された状態で動作されて地肌濃度の検知が行われることが好ましい。これにより高い感度で地肌濃度の検知を行うことができる。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
【００５４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５５】
＜実施例１＞
図１に示す構成に従って、画像形成装置を作製した。具体的には、像形成体である感光体は線速度（Ｖｐ）が３２０ｍｍ／ｓｅｃとなる状態に設定し、帯電手段としてはスコロトロン帯電器を用い、現像手段としては回転駆動される現像剤担持体を備え、この現像剤担持体に感光体の表面電位と同じ極性のバイアス電圧が印加され、２成分現像剤によって現像が行われるものを用い、現像剤担持体による現像剤の搬送量を２５ｍｇ／ｃｍ２　に設定した。
２成分現像剤はトナーとキャリアとよりなり、トナーとしては、重合法により製造された、体積平均粒径が４．０μｍ、球形化度が０．９５５、ＣＶ値が２０％であるトナー粒子よりなる負帯電性（帯電量；３０μＣ／ｇ）を有するものを用い、キャリアとしては、表面にスチレン−アクリル系樹脂が被覆された体積平均粒径３５μｍであり、磁化の強さが６０ｅｍｕ／ｇであるものを用いた。この２成分現像剤において、トナー濃度は５．０％であった。
クリーニング装置としては、ブレードクリーニング方式のものを用いた。
【００５６】
以上において、感光体の帯電電位ＶＨを−７００Ｖ、感光体の露光電位ＶＬを−１００Ｖ、感光体と現像スリーブの間に直流バイアス電圧を印加して直流バイアス電位Ｖｄｃを−６００Ｖに設定した。また、感光体と現像スリーブの間に、直流バイアス電圧に重畳して、交番電界印加機構により、最大ピーク値から最小ピーク値の差が−１０００Ｖの交番電圧を印加した。感光体の帯電電位と直流バイアス電位との電位差の絶対値を、１００〜１５０Ｖに固定した。
【００５７】
交番電界印加機構は、感光体の表面上の画像形成領域に先行する長さ３０ｍｍの先導領域の先頭が、現像領域Ｐに到達した時点から作動状態とされ、感光体の表面上の画像形成領域に続く長さ２０ｍｍの後尾領域の終端が現像領域Ｐから外れた時点において非作動状態とされるように設定した。
交番電界印加機構は、非作動状態において印加される交番電圧を０Ｖとした。現像手段の現像剤担持体表面においては、像形成体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向における上流側または下流側に１０°離れた現像剤担持体の表面上の位置から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力を２２ｇｆに設定した。
現像剤担持体表面において像形成体との最近接位置の点から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力と、非画像形成領域における交番電界印加機構の作動／非作動状態を、下記表１に従って制御して実写テストを行い、キャリア付着量の測定および画像汚れの有無について評価を行った。
表１において「非画像形成領域における交番電界」は、非画像形成領域において交番電界印加機構が非作動状態とされ、印加される交番電界が０Ｖである場合を「制御有り」とし、非画像形成領域において交番電界印加機構が作動状態のままである場合を「制御無し」とした。
【００５８】
キャリア付着量として、画像形成操作を１万回行った場合においてクリーニング装置内に溜まったキャリアの重量を測定した。そして、キャリア付着量が２ｇ以下である場合を、キャリア付着の抑制の効果があると評価した。
ブレードすり抜けの評価は、画像形成操作を１０万回行った場合において画像汚れの発生の有無を観察し、画像汚れが確認された場合を「有り」、画像汚れが確認されなかった場合を「無し」として評価を行った。結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2004038113.tif 000003
【００６０】
以上のように、現像手段の現像剤担持体表面のうち、像形成体との最近接位置である現像剤担持体の表面上の点から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置において２５ｇｆ以上の磁気吸引力が作用され、画像形成領域外にて交番電界印加機構を非作動状態とした場合に、キャリア付着が確実に抑制され、画像汚れが発生することなく画質の高い画像が形成されることが確認された。
【００６１】
＜実施例２＞
実施例１と同様に画像形成装置を作製し、現像剤担持体表面において法線方向に０．１ｍｍ離間した位置における磁気吸引力と、非画像形成領域での交番電圧を０Ｖとする代わりに、交番電圧比率、すなわち画像形成領域での交番電圧と非画像形成領域での交番電圧との比率（＝１００×非画像形成領域における交番電界／画像形成領域における交番電界）を下記表２に従って設定することの他は、実施例１と同様にして実写テストを行い、キャリア付着量と画像汚れの有無について評価を行った。結果を下記表２に示す。
【００６２】
【表２】
2004038113.tif 000004
【００６３】
以上のように、現像手段の現像剤担持体表面のうち、像形成体との最近接位置である現像剤担持体の表面上の点から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置において２５ｇｆ以上の磁気吸引力が作用され、非画像形成領域外における交番電界の大きさを画像形成領域における大きさよりも小さくする場合にも、キャリア付着が確実に抑制され、画像汚れが発生することなく画質の高い画像が形成されることが確認された。
【００６４】
＜実施例３＞
感光体のクリーニング手段の上流側に光学式センサを配置した他は実施例１と同様に画像形成装置を作製した。この光学式センサは、帯電手段のグリッド電圧の印加を制御する制御装置に接続され、光学式センサにて測定した地肌濃度が設定された基準値よりも高い場合には、感光体の帯電電位を高くするようフィードバック制御されている。
また、この光学式センサは、像形成体と現像剤担持体との間に印加された直流バイアス電圧による直流バイアス電位と像形成体の帯電電位との電位差が画像形成動作中における当該電位差よりも小さく制御された状態で動作されて地肌濃度の検知が行われる。
この画像形成装置を用いて、磁気吸引力を２５ｇｆ以上に保ち、かつ感光体の帯電電位ＶＨと直流バイアス電位ＶｄｃにおけるＶＨ−Ｖｄｃの絶対値を１００〜１５０Ｖに保ち、実施例１と同様にして実写テストを行い、キャリア付着量と画像汚れについて評価した。
上記の条件における実写テストの結果、キャリア付着量は２ｇ以下となり、画像汚れは発生しなかった。
【００６５】
＜実施例４＞
光学式センサにより測定された地肌濃度が、設定された基準値よりも高い場合に、感光体の帯電電位が高くなるようにする代わりに、直流バイアス電圧を低くするようフィードバック制御されるよう構成されたこと以外は、実施例３と同様にして画像形成装置を作製した。
この画像形成装置を用いて、磁気吸引力および感光体の帯電電位ＶＨと直流バイアス電位ＶｄｃにおけるＶＨ−Ｖｄｃの絶対値とを実施例３と同様にする他は実施例１と同様にして実写テストを行い、キャリア付着量と画像汚れについて評価した。
上記の条件における実写テストの結果、キャリア付着量は２ｇ以下となり、また、画像汚れは発生しなかった。
【００６６】
以上のように、現像時において、現像手段の現像剤担持体表面のうち、像形成体との最近接位置である現像剤担持体の表面上の点から法線方向に０．１ｍｍ離間した位置において２５ｇｆ以上の磁気吸引力が作用され、感光体の帯電電位と直流バイアス電位との電位差の絶対値が５０〜１００Ｖである場合にも、キャリア付着が確実に抑制され、画像汚れが発生することなく画質の高い画像が形成されることが確認された。
【００６７】
＜実施例５＞
光学式センサにより測定された地肌濃度が、設定された基準値よりも高い場合に、感光体の帯電電位が高くなるように制御されると共に、露光手段の露光強度が大きくなるよう、フィードバック制御される構成とされたこと以外は、実施例３と同様にして画像形成装置を作製した。
この画像形成装置を用いて、磁気吸引力および感光体の帯電電位ＶＨと直流バイアス電位ＶｄｃにおけるＶＨ−Ｖｄｃの絶対値とを実施例３と同様にする他は実施例１と同様にして実写テストを行い、キャリア付着量と画像汚れについて評価した。
上記の条件における実写テストの結果、キャリア付着量は２ｇ以下となり、また、画像汚れは発生しなかった。
【００６８】
＜実施例６＞
光学式センサにより測定された地肌濃度が、設定された基準値よりも高い場合に、直流バイアス電圧が低くなるように制御されると共に、現像剤担持体の回転速度が大きくなるよう、フィードバック制御される構成とされたこと以外は、実施例３と同様にして画像形成装置を作製した。
この画像形成装置を用いて、磁気吸引力および感光体の帯電電位ＶＨと直流バイアス電位ＶｄｃにおけるＶＨ−Ｖｄｃの絶対値とを実施例３と同様にする他は実施例１と同様にして実写テストを行い、キャリア付着量と画像汚れについて評価した。
上記の条件における実写テストの結果、キャリア付着量は２ｇ以下となり、また、画像汚れは発生しなかった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、像形成体上の画像形成領域において交番電界印加機構が作動状態とされる結果、十分な量の現像が行われると共に、非画像形成領域においては交番電界が非作動状態とされるために、キャリアの飛翔が抑制され、その結果、像形成体に対するキャリア付着の発生量を少なくすることができる。
【００７０】
また、本発明の画像形成装置によれば、像形成体上に光学式センサを備えることにより、地肌濃度に応じて、像形成体の帯電電位または現像手段の直流バイアス電圧が、感光体の帯電電位と直流バイアス電位との電位差が一定の範囲に保たれるようにフィードバック制御されるために、像形成体に対するキャリア付着の発生を抑制することができる。
【００７１】
さらに、本発明の画像形成装置によれば、露光手段の露光強度が、感光体の露光電位と直流バイアス電位との電位差が一定の範囲に保たれるように制御されるために現像濃度が一定に保たれる。
【００７２】
さらに、本発明の画像形成装置によれば、現像剤担持体の回転速度が制御されることにより一定の画像濃度を保つことができる。
【００７３】
さらに、本発明の画像形成装置によれば、直流バイアス電位と帯電電位との電位差が、地肌濃度を検知する光学式センサの位置における値が現像を行う現像領域における値よりも小さくなるよう制御されることにより、光学式センサによる地肌濃度の検知感度を高くすることができる。
【００７４】
さらに、本発明の画像形成装置によれば、特定の位置における法線方向の磁気吸引力が規制されていることにより、現像剤担持体上の現像剤が飛散されずに確実に現像領域に搬送することができ、これにより像形成体に対するキャリア付着の発生量を少なくすることができる。
【００７５】
上記のように、本発明の画像形成装置によれば、小粒径のトナーを用いながらキャリア付着の発生量を少なくすることができ、これにより、転写やクリーニングの工程で押圧力を受けた際にも感光体が傷つかず、ブレードすり抜けなどに起因する画像汚れの発生を抑制することができ、高い画質の画像を得ることができる。また、キャリア付着の発生量が少ないことにより感光体の減耗が抑制され、長期間にわたって安定な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の構成の概略を示す説明図である。
【図２】本発明の画像形成装置において作用される磁気吸引力についての説明図である。
【符号の説明】
１０　　感光体
１１　帯電手段
１１１　制御グリット
１１２　帯電極
１１３　電源
１２　露光手段
１２１　露光強度制御装置
１３　現像手段
１３１　現像スリーブ
１３２　電源
１３３　現像剤規制部材
１４　転写手段
１５　分離手段
１６　クリーニング手段
１６１　クリーニングブレード
２０　　光学式センサ
Ｐ　　現像領域
【図１】
2004038113.tif 000005
【図２】
2004038113.tif 000006