JP2004062114A

JP2004062114A - Image forming device

Info

Publication number: JP2004062114A
Application number: JP2002224240A
Authority: JP
Inventors: Atsuka Matsuura; 松浦　熱河; Kazuto Watanabe; 渡辺　和人
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【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／ｍ^３］、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／ｍ^２］、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×Ｌｃ^２／６
【選択図】　　　　図６In an image forming apparatus including charging by magnetic brush injection and an intermediate transfer member, adhesion of magnetic particles to the intermediate transfer member is reduced.
Kind Code: A1 A moving speed vim [m / sec] of an intermediate transfer belt in a transfer section, a moving speed vopc [m / sec] of an image carrier, and a movement of the image carrier in contact with the intermediate transfer belt. , The contact width N [m] in the direction, the charging potential Vc [V], the true specific gravity ρd [kg / m ³ ] of the developing carrier, the particle size Lc [m] of the magnetic particles, the particle size Ld [m] of the developing carrier, The toner concentration Wt [wt%], the toner charge amount qt [C / kg], the electrostatic capacity β [F / m ² ] per unit area of the image carrier 11, and the two-dimensional projected shape of the magnetic particles is an external tangent. And the contact width k [m] that makes electrical contact has the following relationship.
β × | Vc | × {| vopc-vim | × N / vim + k} × k <| qt | × {Wt / (100-Wt)} × ρd × π × Ld × Lc 2/6
[Selection] Fig. 6

Description

【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／ｍ^３］、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／ｍ^２］、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×Ｌｃ^２／６
【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）×（Ｌ^２／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１０^１０〜１０^１４［Ω・ｃｍ］であることが望ましい。
電荷注入層の体積抵抗値が１０^１０［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１０^１４［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１×１０^１２　［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１０^８〜１０^１２［Ω・ｃｍ］、表面層単体では１０^１０〜１０^１５　［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１×１０^１０［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（ＳｎＯ_２）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１１ｅ_１中に導電性粒子１１ｅ_２を含有させた構成となっている。バインダー樹脂１１ｅ_１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１１ｅ_２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（ＳｎＯ_２）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／ｍ^２］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１０^１０〜１０^１４［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１０^１３［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１０^４〜１０^９［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１１ｅ_２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１０^４〜１０^９［Ω・ｃｍ］が好ましい。この例では体積抵抗値が１×１０^６［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［ｃｍ^２］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（ｎＤ^３）｝×｛Σ（ｎＤ^４）｝
【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）×（Ｌ^２／Ｓ）
【００６７】
磁性キャリアとしては、体積抵抗値１０^１０〜１０^１４［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１×１０^１２［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３．２×１０^３　［ｋｇ／ｍ^３］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／ｍ^３］、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／ｍ^２］、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×Ｌｃ^２／６
【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／ｍ^２］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／ｍ^２］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／ｍ^２］
【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×｛（ｙ^２／４）−（ｘ^２／４）＋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×｛ｒ^２−（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／ｍ^３］、トナーの真比重ρｔ［ｋｇ／ｍ^３］、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×Ｌｃ^２／６
【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×Ｌｄ^３／６［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×Ｌｄ^３／６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×Ｌｃ^２／６
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×Ｌｃ^２／６
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】

【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／ｍ^２］、Ｌｃ＝３０×１０^−６［ｍ］、
Ｌｄ＝３５１０^−６［ｍ］、Ｗｔ＝８［ｗｔ％］、ρｄ＝３．２×１０^３［ｋｇ／ｍ^３］、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×Ｌｃ^２／６／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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile apparatus using a magnetic brush contact charging system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electrophotographic image forming apparatus charges the surface of an image carrier such as a photoreceptor to a predetermined potential, and selectively removes the charged potential by an exposure unit or a charge removing unit to form an electrostatic latent image on the image carrier. The image forming apparatus has a function of forming an image and attaching a toner to the electrostatic latent image by a developing unit to form a toner image.
In recent years, a contact charging device has been used as a means for charging the surface of an image carrier. Contact charging is a charging method in which a charging member such as a roller, a magnetic brush, or a fur brush is directly brought into contact with an image carrier to perform charging. The amount of discharge products (ozone and NOx) is smaller than that of corona charging, and Attention has been paid to its low power advantage.
[0003]
The charging mechanism of the image carrier in the contact charging includes discharge charging and injection charging, and charging characteristics are determined depending on which is dominant.
“Discharge charging” is a mechanism in which an image carrier is charged by a discharge phenomenon that occurs in a minute gap formed between a contact charging member and an image carrier, and inevitably discharge products such as ozone and NOx And so on, there is a possibility that a problem such as image deletion will occur.
[0004]
On the other hand, “injection charging” is a mechanism in which charges are directly injected from a contact portion between a contact charging member and an image carrier to charge the image carrier. A typical configuration for achieving injection charging is a surface layer. The charging member is brought into contact with an image carrier having a resistance value adjusted by dispersing conductive particles into the image carrier (hereinafter, the resistance value is adjusted so that the charge can be injected into the image carrier). Layer is referred to as a “charge injection layer”). Such a method is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-3921. Injection charging does not generate a discharge product in principle, so there are few problems such as image deletion, and the environment is not affected. Further, unlike discharge charging, it is also known as a charging method that consumes less power because there is no discharge threshold voltage.
[0005]
Whether discharge charging or injection charging is dominant is determined by various conditions, but largely depends on the configuration of the contact charging member. For example, in the injection charging, in order to improve the injection efficiency, the contact property between the charging member and the image carrier is good, in other words, the charging member can make certain contact with one point on the image carrier. is necessary.
Here, when one point on the image carrier contacts only one point of the charging member in the contact area between the charging member and the image carrier, the surfaces of the image carrier and the charging member must be sufficiently smooth. However, it is difficult in terms of processing accuracy or cost to improve the smoothness of the image carrier and the charging member to such an extent that charging unevenness does not appear in the image. In order to ensure that the charging member contacts one point on the image carrier, it is preferable that various points of the charging member contact one point on the image carrier.
[0006]
Therefore, it is desirable that the charging member is in contact with the image carrier with a speed difference as large as possible, and it is desirable that the contact area between the charging member and the image carrier be as long as possible in the moving direction of the image carrier. Further, it is desirable that the charging member be densely configured.
In order to describe the relationship between the charging mechanism and the configuration of the contact charging member in more detail, a charging member used for contact charging will be described. As a typical charging member, a charging roller and a magnetic brush are known.
[0007]
As a typical configuration example of the charging roller, there is a configuration in which a flexible medium resistance layer is formed on a cored bar, and the surface thereof is brought into contact with the surface of the image carrier. Generally, counter rotation is difficult due to a high coefficient of friction with the image carrier, and it is difficult to provide a speed difference to the image carrier.
The magnetic brush is a charging member that forms a magnetic brush by magnetically constraining conductive magnetic particles with a magnet roll or the like to form a magnetic brush, and brings the magnetic brush into contact with the image carrier.
[0008]
When contact charging is performed, whether the charging mechanism of discharge charging or injection charging is dominant can be determined by examining the relationship between the voltage applied to the charging member and the charging voltage on the surface of the image carrier. In pure discharge charging, the charging voltage does not change until the voltage applied to the charging member reaches a predetermined discharge starting voltage, and the charging voltage starts to change after exceeding the discharge starting voltage. Therefore, in order to obtain the charging voltage Vd on the surface of the image carrier, it is necessary to apply a voltage of approximately Vd + Vth to the charging member, where Vth is the discharge starting voltage.
On the other hand, in the case of pure injection charging, the charging voltage of the image carrier changes in proportion to the voltage applied to the charging member, so that a voltage of approximately Vd is applied to the charging member to obtain the charging voltage Vd on the surface of the image carrier. do it.
[0009]
Examining the relationship between the voltage applied to the charging roller and the charging voltage of the image carrier in the contact charging by the charging roller, it is generally found that in the case of a conventional charging roller, an applied voltage higher than that in order to bring the charging potential to a predetermined value. It turns out to be necessary. This indicates that contact charging using a charging roller cannot achieve sufficient charging only by injection charging and requires discharge charging. The reason for this is that the charging roller having a large frictional force with the image carrier cannot make a sufficient speed difference with respect to the image carrier, so that the contact property between the charging member and the image carrier is not sufficient, and the injection charging is not performed. This is probably because it is unlikely to occur.
[0010]
On the other hand, in the contact charging by the magnetic brush, the relationship between the voltage applied to the sleeve carrying the magnetic brush and the charging voltage of the image carrier was examined. And the charging voltage of the image carrier can be brought close to each other.
The reason for this is that the magnetic brush does not have a large frictional force with the image carrier, so that it is possible to have a large speed difference. It is considered that the fact that it is easy to secure a wide area makes it possible to almost certainly contact the magnetic brush with the entire area to be charged on the image carrier and create a situation close to pure injection charging. .
As described above, contact charging using a magnetic brush (hereinafter, referred to as “magnetic brush injection charging”) is a method capable of realizing injection charging with a small amount of discharge products and low power consumption.
[0011]
When an image is formed using an image carrier that can be injected and charged, stable transfer conditions are required. In general, the electrical resistance of recording paper varies greatly depending on the paper quality and environment. Therefore, when a transfer method in which the image carrier and the recording paper are in direct contact is used, the transfer conditions vary due to the variation in electrical resistance of the recording paper. When an image carrier capable of being injected and charged is used, if the transfer conditions fluctuate, an excessive current may flow into the image carrier at the time of transfer, causing a problem such as pinhole leak.
[0012]
Therefore, in a system using injection charging, it is preferable to provide an intermediate transfer member. Conventionally, in order to improve the transfer efficiency of the toner image from the image carrier to the intermediate transfer member, the image transfer member is moved in the primary transfer portion. A method has been proposed in which a speed difference is provided between the speed and the moving speed of the intermediate transfer member. This method promotes the transfer of the toner by giving a movement to the toner in the transfer section, and is particularly effective in the case of forming a color image in which two or more color toner images are transferred in an overlapping manner.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a system using magnetic brush injection charging, when a speed difference is provided between the moving speed of the intermediate transfer member and the moving speed of the image carrier, magnetic particles are easily released from the image carrier to the intermediate transfer member. It turned out there were conditions. When the magnetic particles are released onto the intermediate transfer body, the magnetic particles enter the transfer nip and the fixing nip in the secondary transfer process and the fixing process, thereby inhibiting each process and causing an image defect or damaging a component. The problem described above occurs. In particular, in a color image forming apparatus for forming an image of two or more colors on the intermediate transfer member, the above-mentioned problem becomes more serious due to the emission of magnetic particles during image formation of each color.
[0014]
In recent years, a cleaner-less system using magnetic brush injection charging has attracted attention, and such a cleaner-less system does not have a dedicated cleaning mechanism for collecting the transfer residual toner remaining on the image carrier. This is a system in which toner is collected by a magnetic brush in a charging device. The collected toner is discharged onto the image carrier after the charging polarity is adjusted by friction with the magnetic brush, and is carried to the developing device with the rotation of the image carrier to be collected. Does not occur.
[0015]
In such a cleanerless system, even if the magnetic particles constituting the magnetic brush adhere to the image carrier from the charging device for some reason, if the magnetic particles are not released onto the intermediate transfer member, the magnetic brush is re-used. It is collected by the charging device and reused. Conversely, when most of the magnetic particles attached to the image carrier are released to the intermediate transfer member, the number of magnetic particles constituting the magnetic brush is reduced, and the charging performance is reduced.
Therefore, the “easiness of release of the magnetic particles attached to the image carrier onto the intermediate transfer member” greatly affects the life of the charging device. In addition, since the released magnetic particles become waste, an increase in the amount of released magnetic particles to the intermediate transfer member has a bad effect on the environment.
As a means for preventing problems caused by magnetic particles released to the intermediate transfer body, a method of recovering magnetic particles from the intermediate transfer body using magnetic force has been proposed, but providing a recovery member leads to an increase in cost, and The life of the charging device is not improved because the collected magnetic particles are not reused.
[0016]
Therefore, an object of the present invention is to prevent a defect such as an image defect by reducing the emission of magnetic particles onto an intermediate transfer member in a system using a magnetic brush injection charging and an intermediate transfer member. .
Also, in a cleaner-less image forming apparatus using a charging method based on magnetic brush injection charging and an intermediate transfer member, by reducing the emission of magnetic particles onto the intermediate transfer member, the life of the charging means is extended, and waste is reduced. It also aims to prevent the adverse effects on the environment from the increase.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a charging unit for charging an image carrier to a predetermined charging potential, a latent image forming unit for forming an electrostatic latent image on the charged image carrier, and a method of adhering toner to the electrostatic latent image. The present invention is directed to an image forming apparatus that includes a developing unit that forms a toner image by causing the toner image to be transferred, and an intermediate transfer unit that transfers the toner image from an image carrier to an intermediate transfer member at a transfer unit.
The charging unit is a charging unit that performs charging by bringing magnetic particles into contact with the image carrier, and the developing unit is a two-component developing device that uses a two-component developer including a toner and a development carrier.
[0018]
Further, the moving speed of the intermediate transfer body at the transfer section is vim [m / sec], the moving speed of the image carrier at the transfer section is vpc [m / sec], and the image carrier and the intermediate transfer body come into contact at the transfer section. The contact width (nip length) in the moving direction of the intermediate transfer member is N [m], the charging potential is Vc [V], and the true specific gravity of the developing carrier is ρd [kg / m].³], The particle size of the magnetic particles is Lc [m], the particle size of the development carrier is Ld [m], the toner concentration is Wt [wt%], the charge amount of the toner is qt [C / kg], The capacitance per unit area is β [F / m²Assuming that the contact width at which the two-dimensional projected shape of the magnetic particles makes electrical contact with the external tangent is k [m], the above-mentioned object is achieved by having the following relationship between them. .
β × | Vc | × ｛| vopc-vim | × N / vim + k｝ × k <| qt | × {Wt / (100−Wt)} × ρd × π × Ld × Lc²/ 6
[0019]
In such an image forming apparatus, means for generating a speed difference between the moving speed vim [m / sec] of the intermediate transfer body at the transfer section and the moving speed vopc [m / sec] of the image carrier at the transfer section. It is good to have.
Further, in this image forming apparatus, in the projected figure projected by the toner on the two-dimensional plane, L is the maximum length of a straight line connecting two points on the outer periphery of the projected figure, and S is the area of the projected figure. Then, the shape factor SF1 defined by the following equation is preferably 150 or less.
SF1 = (100π / 4) × (L²/ S)
[0020]
In this image forming apparatus, the image bearing member preferably has a surface friction coefficient μ in a range of 0.01 <μ <0.5.
Further, the contact width k at which the two-dimensional projected shape of the magnetic particles electrically contacts the external tangent line is 0.03 × 10⁻ ⁶[M] <k <1.55 × 10⁻ ⁶It is good to be in the range of [m]. Furthermore, in the image forming apparatus, it is preferable that the developing unit has a function of collecting toner remaining on the image carrier without being transferred to the intermediate transfer body.
[0021]
In addition, separately from the image forming apparatus, the charging unit is a charging unit that performs charging by bringing the magnetic particles into contact with the image carrier in the same manner as described above, and determines the absolute value of the charge amount of the magnetic particles mixed in the transfer unit. Q1, when the absolute value of the amount of charge injected from the image carrier to the magnetic particles by the transfer electric field is Q2, the speed difference formed between the intermediate transfer body and the image carrier in the transfer section is Q1 The above-mentioned object can also be achieved by an image forming apparatus set so as not to exceed.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
First, a schematic configuration of a main part of a tandem type color image forming apparatus which is an embodiment of an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1Y, an intermediate transfer mechanism 2, which is an intermediate transfer unit, a fixing device 3, a sheet cassette 4, and the like.
[0023]
The image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1Y are image forming stations for forming black, cyan, magenta, and yellow toner images, respectively. The intermediate transfer mechanism 2 includes the image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1M. From 1Y, the toner images are sequentially primary-transferred onto an intermediate transfer belt 24, which is an intermediate transfer body, and superimposed and carried as a color image. Therefore, primary transfer rollers 25K, 25C, 25M, and 25Y are provided in the transfer units of the image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1Y on the back side of the intermediate transfer belt 24.
[0024]
Further, in order to secondarily transfer the color image on the intermediate transfer belt 24 to a recording medium 5 such as a recording paper or an OHP film fed from a paper feeding cassette 4 by a paper feeding mechanism (not shown), a secondary transfer is performed. An opposing roller 23 and a secondary transfer roller 26 are provided at a secondary transfer position on the recording medium 5 with the intermediate transfer belt 24 interposed therebetween.
The fixing device 3 includes a heating roller 31 and a pressure roller 32, and is a device that fixes the toner image collectively transferred to the recording medium 5 by heat or pressure. The fixing device 3 is not limited to a fixing device using roller fixing, and various fixing devices using belt fixing, surf fixing and the like can be adopted.
This image forming apparatus employs a cleaner-less system in which a transfer residual toner on an image carrier is collected by a developing device.
[0025]
[Overview of each part]
Since the image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1Y have the same configuration except that the color of the toner used is different, only one image forming station will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, 11 is an image carrier made of a photoreceptor, 12 is a contact charging device as charging means, 13 is a developing device as developing means, 14 is an exposure device as latent image forming means, and 15 is an auxiliary charging device. Is shown.
The image carrier 11 is a photosensitive drum that is rotated in the direction of the arrow, that is, clockwise by a rotation drive mechanism (not shown). Its diameter is set to 30 [mm], and the speed of movement of the photoconductor surface during rotation is set to vpc [m / sec].
[0026]
The surface layer of the image carrier 11 is composed of a charge injection layer. In order to perform good injection charging as an image forming apparatus, the volume resistivity (= volume resistivity) of the charge injection layer must be 10¹⁰-10¹⁴[Ω · cm] is desirable.
The volume resistance value of the charge injection layer is 10¹⁰If it is smaller than [Ω · cm], it becomes difficult to hold the electrostatic latent image for a certain period of time, and an image blur called image deletion occurs. On the other hand, the volume resistance value of the charge injection layer is 10¹⁴If it is larger than [Ω · cm], good charge injection becomes difficult, and the charging performance decreases. In this example, the volume resistance value is 1 × 10¹²A charge injection layer of [Ω · cm] is used.
Details of the image carrier 11 will be described later.
[0027]
The contact charging device 12 includes a fixedly supported magnet roll 12a, a non-magnetic sleeve 12b rotatably provided outside the magnet roll 12a, and a sponge which is attracted onto the non-magnetic sleeve 12b by the magnetic force of the magnet roll 12a. And a magnetic particle 12c that forms a magnetic brush.
The non-magnetic sleeve 12b is arranged so that the closest distance to the image carrier 11 is 500 [μm], and is rotated in the direction of the arrow, ie, clockwise by a rotation driving mechanism (not shown). The outer diameter of the non-magnetic sleeve 12b is 16 mm, and the moving speed of the surface during rotation is 1.5 times the peripheral speed of the image carrier 11 (1.5 × vopc [m / sec]). Is set. A DC voltage of Vc [V] and an AC voltage having an amplitude of 2 × Vc [V] and a frequency of 1500 [Hz] are applied to the non-magnetic sleeve 12b from a power supply (not shown).
[0028]
Here, the AC voltage has an amplitude of 500 to 2000 [V] and a frequency of 500 to 4000 [Hz] so that the image carrier 11 can be charged with little hazard and noise and can be charged to a practically uniform level. It is preferable to set. Although the application of an AC voltage is not essential to the present invention, in the case of application of only a DC voltage, the potential difference between the non-magnetic sleeve 12b and the image carrier 11 becomes smaller as the charging progresses, whereby the magnetic particles 12c The apparent resistance value decreases. Therefore, it is preferable to apply an AC voltage. Since it is impossible to perform strictly uniform charging, the term “uniform charging” as used herein means uniformity that does not generally cause a problem in performing the function as an image forming apparatus.
[0029]
The developing device 13 includes a fixedly supported magnet roll 13a and a non-magnetic sleeve 13b rotatably provided outside the magnet roll 13a. The non-magnetic sleeve 13b is arranged so that the closest distance to the image carrier 11 is 500 [μm], and is rotated in the arrow direction, that is, clockwise by a rotation drive mechanism (not shown). The outer diameter of the non-magnetic sleeve 13b is 16 [mm], and the moving speed of the surface during rotation is set to 1.5 times the peripheral speed of the image carrier 11 (1.5 × vopc [m / sec]). Have been.
[0030]
A developer 13c containing a magnetic carrier and a non-magnetic toner is carried on the non-magnetic sleeve 13b, and the magnetic carrier adsorbed on the non-magnetic sleeve 13b by the magnetic force of the magnet roll 13a is transferred to the image carrier. A magnetic brush is formed in an area near the magnetic brush, and the magnetic brush and the image carrier 11 are rubbed with each other to perform contact two-component development.
A developing bias voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied between the nonmagnetic sleeve 13 b of the developing device 13 and the image carrier 11. In this example, a DC voltage of -400 [V] and an AC voltage of a rectangular wave bias voltage having an amplitude of 1700 [V] and a frequency of 1800 [Hz] are applied.
A stirring roller 13e for stirring a developer 13c containing a magnetic carrier and a non-magnetic toner and a supply roller for supplying the developer 13c to the non-magnetic sleeve 13b are also provided in a case 13d of the developing device 13. Have been. Details of the developer will be described later.
[0031]
The exposure device 14 is a device for writing a latent image on the surface of the image carrier 11 charged according to image information, and uses various means such as an optical scanning device using a polygon mirror and an LED (light emitting diode) array. be able to.
The auxiliary charging device 15 is provided to make the polarity of the transfer residual toner uniform so as to be easily collected. The auxiliary charging device 15 has a DC voltage of a polarity opposite to that of the charging from a power source (not shown) or an AC voltage superposed thereon. It is configured such that a bias voltage is applied. In this example, a conductive fiber brush is used, and a voltage of +500 [V] is applied thereto.
[0032]
(Intermediate transfer mechanism)
Next, the intermediate transfer mechanism 2 shown in FIG. 1 will be described. The intermediate transfer mechanism 2 includes a drive roller 21, a tension roller 22, a secondary transfer opposing roller 23, and an intermediate transfer belt 24 formed by a seamless belt as an intermediate transfer member stretched therebetween. Is 75 [μm] in this example. The intermediate transfer belt 24 is composed of at least two layers including a surface layer in contact with the image carrier 11 and another layer, and has a volume resistance of 10⁸-10¹²[Ωcm], 10 for the surface layer alone¹⁰-10^Fifteen[Ω · cm].
[0033]
If the volume resistance of the intermediate transfer belt 24 as a whole is too high, the transfer electric field acting on the toner is weakened, and the transfer efficiency is reduced. On the other hand, if the overall volume resistance is too low, the transfer current is likely to diffuse through the intermediate transfer belt 24 to the edge surface direction having a potential difference or to the non-image portion of the image carrier 11 and to the toner itself. Due to the inflow, a transfer electric field of sufficient strength is not applied between the transfer member and the image carrier 11, and transfer efficiency is reduced.
Also, if the volume resistance value of the surface layer alone of the intermediate transfer belt 24 is too low, the current is diffused during the primary transfer, and the transfer discharge area is widened, so that the area upstream of the intended primary transfer portion is increased. The toner scatters from the non-contact portion to the intermediate transfer member, causing image deterioration. If the volume resistance value of the surface layer alone of the intermediate transfer belt 24 is too high, the transfer charge distribution unevenness generated according to the charge pattern on the image carrier 11 in the primary transfer process of the previous color every time the transfer is repeated. Remain, and the transfer characteristics become unstable.
From the above, in this example, the intermediate transfer belt 24 has a high resistance surface layer having a thickness of several μm, and has a volume resistance of 1 × 10¹⁰A seamless belt of [Ω · cm] is used.
[0034]
The volume resistivity of the seamless belt and the volume resistivity of the surface layer were measured by using a high resistivity meter (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: Hiresta IP) with an HRS probe (inner electrode diameter 5.9 [mm], ring electrode inner diameter 11). [Mm]), voltage was applied to the front and back of the seamless belt, and the value after 10 [sec] was used. The applied voltage is 100 [V] when measuring the volume resistance of the entire seamless belt and 500 [V] when measuring the volume resistance of the surface layer.
As a material of the seamless belt, various resins such as a fluororesin, a polycarbonate resin, a silicone resin, a polyester resin, and a styrene / acrylic resin, or a mixture of two or more thereof can be used as the surface layer. Conductive fine particles such as carbon and metal powder may be further contained for the purpose of reducing the adhesion of the toner.
[0035]
As a layer other than the surface layer, various rubbers and elastomers (for example, natural rubber and silicone rubber) or resins (for example, phenol resin and polyethylene resin) can be used. For resistance adjustment, conductive fine particles such as carbon and metal powder may be further included.
In the present embodiment, a multi-layer seamless belt is used as the intermediate transfer belt 24, but a single-layer seamless belt may be used. For example, a single-layer seamless belt in which various rubbers, elastomers, and resins contain conductive fine particles such as carbon or metal powder for resistance adjustment is considered.
[0036]
The intermediate transfer belt 24 moves in the direction of arrow A in FIG. 1 at the speed of vim [m / sec] during image formation. In the contact area between the intermediate transfer belt 24 and the image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1Y for the respective colors, primary transfer rollers 25K, 25C, 25M, and 25Y are provided on the back side. Each of the primary transfer rollers has a configuration in which a conductive rubber layer is provided on a cored bar, and a primary transfer bias voltage of +300 [V] is applied during primary transfer. The primary transfer bias at the downstream image forming station may be higher than the primary transfer bias at the upstream image forming station.
[0037]
A secondary transfer roller 26 is provided so as to face the secondary transfer opposing roller 23 via the intermediate transfer belt 24. The secondary transfer roller 26 has a configuration in which a conductive rubber layer is provided on a cored bar, and a transfer bias of +2000 [V] is applied during the secondary transfer. By the operation of the secondary transfer roller 26, the color toner image that has been transferred onto the intermediate transfer belt 24 is transferred onto the recording medium 5 fed from the paper feed cassette 4.
[0038]
The contact width (referred to as “nip length”) of the intermediate transfer belt 24 in the moving direction of the intermediate transfer belt 24 between the intermediate transfer belt 24 and the image carriers 11 of the image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1Y of each color is common, Is N [m]. Here, the contact nip length N at rest can be measured, for example, as follows.
That is, a double-sided tape is stuck on the intermediate transfer body belt 24 directly or via paper or the like, and the image carrier 11 coated with toner is brought into contact with the double-sided tape with the same pressure as in image formation. Next, the intermediate transfer belt 24 is moved and the image carrier 11 is driven to rotate by the intermediate transfer belt 24, so that the toner on the image carrier 11 adheres to the double-sided tape. Then, the length of the toner adhered on the tape in the moving direction of the intermediate transfer belt 24 is measured.
An intermediate transfer cleaning member 27 is provided downstream of the secondary transfer roller 26, and has a function of cleaning the secondary transfer residual toner on the intermediate transfer body belt 24 and the paper dust adhered during the secondary transfer. I have.
[0039]
(Image forming operation)
Here, an image forming operation by the image forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
This image forming apparatus is an image forming apparatus that can function as a copier and a printer. When functioning as a copier, image information read from a scanner is subjected to various image processing such as A / D conversion, MTF (amplitude transfer function) correction, and gradation processing, and is converted into write data. When functioning as a printer, image information in a format such as a page description language or bitmap transferred from a computer or the like is subjected to image processing and converted into write data.
Next, according to the write data, the image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1Y shown in FIG. 1 form black, cyan, magenta, and yellow toner images, respectively. Since the operation of each image forming station is common, the operation of one image station will be described with reference to FIG.
[0040]
When the image forming operation is started, first, the contact charging device 12 charges the surface of the image carrier 11 to -700 [V]. More specifically, a current flows through the magnetic particles 12 c by the voltage applied to the non-magnetic sleeve 12 b, and tin oxide (SnO 2) contained in the charge injection layer of the image carrier 11.₂) Charge is injected. Since the contact charging device 12 performs counter rotation with respect to the image carrier 11, many magnetic particles 12c come into contact with one point on the image carrier 11 to make charging more uniform.
[0041]
The exposed surface of the charged image carrier 11 is exposed by the exposure device 14 in accordance with the write data. That is, by changing the potential of the image portion by light irradiation, a difference from the potential of the non-image portion not irradiated with light is generated, and an electrostatic latent image is formed by this potential difference (potential contrast).
By rotating the image carrier 11 in the direction of the arrow, the electrostatic latent image is two-component developed by the developing device 13 and visualized on the image carrier 11 as a toner image. At this time, since the magnetic carrier contained in the developer 13c has a higher volume resistance value than the magnetic particles 12c contained in the contact charging device 12, injection charging to the image carrier is prevented.
[0042]
The toner image on the image carrier 11 is primarily transferred by a voltage applied to a primary transfer roller 25 (K, C, M, Y) at a contact portion with the intermediate transfer belt 2 shown in FIG. The toner image is primarily transferred onto the belt 24. The image forming stations 1K, 1C, 1M, and 1Y operate at the timing at which the color toner images overlap each other on the intermediate transfer belt 24 to form a color image, and the color image formed on the intermediate transfer belt 24 is secondarily transferred. It is guided to a secondary transfer area, which is a portion where the opposing roller 23 and the secondary transfer roller 26 oppose each other.
[0043]
A recording medium 5 such as a recording paper or an OHP film is also conveyed to the secondary transfer area at the same timing as the color image reaches the secondary transfer area. Here, the color image on the intermediate transfer belt 24 is The image is transferred to the recording medium 5 by the voltage applied to the secondary transfer roller 26. The transferred color image is fixed on the recording medium 5 by the fixing device 3, and a color image is output.
[0044]
On the other hand, the toner remaining on the image carrier 11 without being primary-transferred is adjusted to a positive polarity by the auxiliary charger 15 shown in FIG. The driving force for this recovery is an electric force due to a negative voltage applied to the contact charging device 12 and a force due to sliding of the magnetic particles 12c.
The polarity of the temporarily collected transfer residual toner is again adjusted to minus by frictional charging with the magnetic particles 12c. Here, since the toner generally has a high volume resistance value, if the transfer residual toner is mixed into the magnetic particles 12c to some extent, the resistance value between the image carrier 11 and the non-magnetic sleeve 12b increases, and a potential difference is generated. The toner whose polarity has been adjusted to the negative polarity moves again onto the image carrier 11 due to this potential difference, and is conveyed to a portion facing the developing device 13.
[0045]
At a portion where the image carrier 11 and the developing device 13 are opposed to each other, the transfer residual toner adhered to the image portion remains as it is on the image carrier 11 as a toner image, and only the transfer residual toner adhered to the non-image portion is caused by the developer 13c. Collected by magnetic brush. In this example, since the magnetic brush rotates in the counter direction with respect to the image carrier, the transfer residual toner attached to the non-image portion can be efficiently collected.
[0046]
(Details of image carrier)
Here, the configuration of the image carrier 11 will be described in more detail. FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a part of the cross section of the image carrier.
The image carrier 11 has an undercoat layer 11b (20 [μm]), a charge generation layer 11c (0.2 to 0.5 [μm]), a charge transport layer on an aluminum substrate 11a having a diameter of 30 [mm]. 11d (20 to 30 [μm]) is sequentially formed on a general organic photoreceptor, and a charge injection layer 11e having a thickness of 3 [μm] is further formed as a surface layer. .
[0047]
The charge injection layer 11e will be described in more detail.₁Inside conductive particles 11e₂Is included. Binder resin 11e₁For example, a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used, and specifically, resins such as acryl, polyester, polycarbonate, polyamide, polyurethane, polystyrene, and epoxy can be used. In this example, an acrylic resin is used.
On the other hand, the conductive particles 11e₂For example, metal oxide particles, conductive carbon particles, or the like can be used. In this example, tin oxide (SnO 2) having excellent light transmittance and not hindering exposure is used.₂). The capacitance β per unit area of the image carrier 11 is 100 × 10⁻ ⁸[F / m²].
[0048]
Note that even if the charge injection layer 11e is not provided as in this example, the volume resistance of the surface layer is 10¹⁰-10¹⁴In the range of [Ω · cm], charge injection into the image carrier 11 is possible, and when the charge transport layer 11d is the outermost surface, the volume resistance value of the charge transport layer 11d is within the above range. Just fine. For example, if the volume resistance value is 10¹³An amorphous silicon photoconductor having a resistance of about [Ω · cm] may be used.
Here, the measurement of the volume resistance value of the surface layer of the image carrier such as the charge injection layer is a surface resistance value obtained by measuring on the surface of the image carrier 11.
[0049]
As a method for adjusting the friction coefficient of the surface of the image carrier 11, there are mainly a method of supplying a substance that reduces the friction coefficient of the photoconductor to the surface of the image carrier 11, There is a method of including a lubricant.
As a method of supplying a material for reducing the coefficient of friction of the photoreceptor to the surface of the image carrier 11, a wax molded as a substance for reducing the friction coefficient is molded on a block and is brought into contact with the surface of the image carrier 11. Or a method in which wax as a substance for reducing the coefficient of friction is added to and mixed with the toner.
[0050]
In the case of this example, a carnauba wax of a free fatty acid type in which free fatty acids are reduced to 1% or less is used as a wax which hardly fixes the photoreceptor or the magnetic brush to the carrier. Here, the reason why it is desirable to use a wax that has a small amount of sticking to the magnetic brush is that, in the image forming apparatus according to the present invention, the magnetic brush is This is because the wax comes into contact with the magnetic brush because of contact with the image carrier 11. In addition, in the case of performing the injection charging as in this example, the fixation of the wax to the magnetic brush of the charging unit by the contact charging device 12 leads to the deterioration of the charging performance, and significantly lowers the image quality. This is because, from the viewpoint of prevention, it is desirable to use a wax having a small amount of adhesion to the magnetic brush.
[0051]
As another method of supplying a substance for reducing the friction coefficient of the photoconductor to the surface of the image carrier 11, a method of applying a silicone oil on the image carrier 11 can be considered.
On the other hand, as a method of incorporating a lubricant into the image carrier 11, there is a method of incorporating a fluorine atom-containing resin into the surface layer, that is, the charge injection layer 11e.
In this example, the friction coefficient μ of the surface of the image carrier 11 is set to 0.01 <μ <0.5 by such various means.
[0052]
The following effects can be obtained by reducing the friction coefficient μ of the surface of the image carrier 11.
If the frictional force generated between the image bearing member 11 and the magnetic brush is too large, the charging section prevents the magnetic brush from contacting the image bearing member 11 with a sufficient speed difference, and the charging performance is reduced. By reducing the coefficient of friction μ, the contact between the magnetic brush of the contact charging device 12 and the image carrier 11 can be improved, and thereby the charging efficiency can be improved. Further, when the discharge product adheres, the coefficient of friction of the image carrier 11 increases. However, since the generation of the discharge product is extremely small in injection charging, matching as a system is good.
[0053]
Further, in this example, as will be described later, a cleaner-less system that collects and reuses the transfer residual toner in the developing device 13 is used. However, when the cleaner-less system is used in a color image forming apparatus, a cleaning blade is used. There is a special effect that a color shift of a color image caused by the impact of the image can be eliminated.
However, in addition to the cleaning blade, there is an impact on the image carrier 11 due to the pressure from the primary transfer unit provided with the contact charging device 12, the developing device 13, and the primary transfer rollers 25K, 25C, 25M, and 25Y. . In particular, when the intermediate transfer belt 24 and the image carrier 11 come into contact with a speed difference, the impact from the intermediate transfer belt 24 to the image carrier 11 increases. Conventionally, the impact from the cleaning blade was so strong that these impacts did not cause much problem. However, when a high-definition color image was to be formed, it became a problem.
[0054]
Therefore, in this image forming apparatus, the impact on the image carrier 11 is reduced by setting the friction coefficient μ of the surface of the image carrier 11 to be small, and the color shift during the color image formation can be reduced. The benefits have been further improved.
However, in order to prevent re-injection in the transfer section, the friction coefficient of the image carrier 11 need not be in this range, and the present invention is not limited to such an image carrier 11.
If the coefficient of friction between the image carrier 11 and the magnetic brush is smaller than 0.01, it becomes difficult to collect the transfer residual toner in the contact charging device 12 and the developing device 13.
[0055]
Here, the measurement of the friction coefficient μ is a value obtained by measurement by the Euler belt method. The measurement of the friction coefficient by the Euler belt method is performed by cutting a measurement sheet (PPC paper TYPE 6200A4 size T, manufactured by Ricoh Co., Ltd.) into a size of 297 × 30 mm on a part of the surface of the image carrier, and setting the center of the measurement sheet at the image carrier 11. In the circumferential direction of 90 degrees. A weight of 100 [g] (0.98 [N]) is attached to one end of the measurement paper in the winding direction, and a digital pull push gauge is attached to the other end. And measure the value of the digital pull push gauge at the moment when the measurement paper starts to move. Assuming that the measured value at this time is F [N], the friction coefficient μ is obtained by μ = ln (F / 0.98) / (π / 2).
[0056]
[Details of contact charging device]
Next, details of the contact charging device 12 will be described with reference to FIG.
The magnetic particles 12c shown in FIG. 4 are raised by the magnetic force of the magnet roll 12a in a region facing the image carrier 11 to form a magnetic brush, and the magnetic brush and the image carrier 11 come into contact with each other. A charging nip tn (a value at the time of stopping rotation) of about 6 [mm] is formed. Here, the “charging nip” is a contact width between the magnetic particles 12 c serving as a charging member and the image carrier 11 in the moving direction of the surface of the image carrier 11.
[0057]
The volume resistance value of the magnetic particles 12c is 10⁴-10⁹[Ω · cm] is preferable. The reason is related to the mechanism of magnetic brush injection charging. The contact charging device 12 injects the electric charge by the applied voltage into the electric charge injection layer 11e of the image carrier 11 shown in FIG. 3 through the magnetic particles 12c and charges the electric charge. A brush is used for resistance, and conductive particles 11e in the charge injection layer 11e.₂Are capacitors (capacitors), and are considered equivalent to an electric circuit model in which these are connected in series.
[0058]
Therefore, in order to charge the capacitor (= charge the image carrier) during about 0.05 sec (in this case) when one point on the image carrier 11 passes through the charging nip tn, the resistance (= magnetic The resistance of the particles 12c) must be low. On the other hand, if the resistance of the electric circuit is too low, a strong voltage is applied to the image carrier 11, and the charged potential is concentrated on defects in the image carrier 11, which may cause a destruction of current (pinhole leak). is there. From such a viewpoint, the volume resistance value of the magnetic particles 12c is 10⁴-10⁹[Ω · cm] is preferable. In this example, the volume resistance value is 1 × 10⁶[Ω · cm] magnetic particles are used.
[0059]
The volume resistance value of the magnetic particles 12c is a value measured by the method described below. The cell is filled with magnetic particles 12c, and a voltage is applied to two electrodes arranged so as to sandwich the magnetic particles 12c from above and below. The value of the current flowing at this time is detected by an ammeter to determine the resistance value.
The two electrodes have an equal cross-sectional shape such that their cross sections overlap if no magnetic particles are present, and the contact area with the magnetic particles is 2 [cm].²]. The measurement is performed in an environment of a temperature of 25 [° C.] and a humidity of 60 [%]. A magnetic particle is sandwiched by applying a load of 10 [kg] to an upper electrode of the two electrodes, and 100 [V] is applied between the two electrodes. ] Was applied. The thickness of the magnetic particles sandwiched at this time was 1 [mm].
[0060]
The average particle size of the magnetic particles 12c is preferably 5 to 100 [μm] so that good triboelectric charging occurs when transfer residual toner is mixed. Further, from the viewpoint of achieving both adhesion to the image carrier 11 and uniform charging, the average particle diameter is preferably from 10 to 50 [μm], particularly preferably from 15 to 40 [μm]. In this example, contact charging is performed using magnetic particles having an average particle size of 30 [μm].
The average particle size of the magnetic particles 12c was calculated based on the particle size distribution (the relationship between the number frequency and the particle size) of the particles measured on a number basis. Specifically, the weight average particle diameter Dw is represented by the following equation.
Dw = {1 /} (nD³)｝ × ｛Σ (nD⁴)｝
[0061]
In the above formula, D indicates the representative particle size [μm] of the particles existing in each channel, and n indicates the total number of particles existing in each channel. The channel indicates a length for equally dividing the particle size range in the particle size distribution diagram, and in this example, a length of 2 [μm] is employed. The lower limit of the particle size stored in each channel was adopted as the representative particle size of the particles present in each channel. As a particle size analyzer for measuring the particle size distribution, a Microtrac particle size analyzer (model HRA {9320-X100}: manufactured by Honeywell) was used under the following measurement conditions.
(1) Particle size range: 100 to 108 [μm]
(2) Channel length (channel width): 2 [μm]
(3) Number of channels: 46
The magnetic particles 12c in this example are obtained by reducing sintered ferrite, but may also be obtained by kneading a resin and a ferromagnetic material.
[0062]
In order to prevent re-injection at the primary transfer portion, it is preferable that the magnetic particles 12c have a shape close to a sphere to some extent. This is because, in the case of a shape close to a sphere, the area in electrical contact with the image carrier 11 in the primary transfer portion is reduced, and injection of electrons from the image carrier 11 into the magnetic particles 12c can be suppressed. However, if the area in contact with the image carrier 11 becomes too small, the performance of charge injection decreases.
From such a viewpoint, the contact width k at which the two-dimensional projected shape of the magnetic particles makes electrical contact with the external tangent line is preferably within the following range.
0.03 × 10⁻ ⁶[M] <k <1.55 × 10⁻ ⁶[M]
When k is larger than this range, it becomes difficult to prevent the magnetic particles from adhering to the intermediate transfer body by re-injection, and when k is smaller than this range, the charging performance decreases. Problems such as uneven charging occur. In this example, k = 0.89 × 10⁻ ⁶磁性 Use magnetic particles of [m].
[0063]
[Developer details]
Next, the developer used in the developing device 13 described with reference to FIG. 2 will be described in detail with reference to FIG.
The two-component developer 13c used in this embodiment contains a non-magnetic toner and a magnetic carrier, and has a ratio of 92% by weight (92% by weight) of the magnetic carrier and 8% by weight (8% by weight) of the non-magnetic toner. Used. In the case of the image forming apparatus according to the present invention, it is desirable that the weight% of the toner is 5 wt% to 15 wt%. If the weight% of the toner is less than 5 wt%, the toner concentration becomes low, and if it exceeds 15 wt%, toner scattering and fogging (toner adhesion to non-image portions) are likely to occur.
[0064]
Various non-magnetic toners can be used. In this embodiment, the binder resin contains a wax component and a colorant, and the average particle size (weight average particle size) produced by a polymerization method is 5 μm. ] Toner is used.
The measurement of the average particle size can be determined by the Coulter counter method. More specifically, it was determined by a measurement method described below using a Coulter Counter TA-II and a Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter Inc.).
First, a surfactant (preferably an alkylbenzene sulfonate) as a dispersant is added in an amount of 0.1 to 5 [ml] in 100 to 150 [ml] of a water-soluble electrolyte (hereinafter simply referred to as “electrolyte”). Here, the electrolytic solution is prepared by using sodium chloride (NaCl) (first grade reagent) into an aqueous solution of about 1 [Wt%] NaCl, and for example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used.
[0065]
Next, 2 to 20 mg of the measurement sample was added to the electrolyte solution, and the electrolyte solution in which the sample was suspended was subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes. The volume distribution and the number distribution are calculated by measuring the volume and the number of the toner particles or the toner using a 100 μm aperture. From the distribution thus obtained, the weight average particle diameter (D) of the toner can be obtained.
In addition, as a channel, it is less than 2.00-2.52 micrometers; 2.52-3.17 micrometers; 3.17-4.00 micrometers; 4.00-5.04 micrometers; 5.04-6.35 micrometers. 6.35 to less than 8.00 μm; 8.00 to less than 10.08 μm; 10.08 to less than 12.70 μm; 12.70 to less than 16.00 μm; 16.00 to less than 20.20 μm; Use 13 channels of less than 25.40 μm; 25.40-32.00 μm; 32.00-40.30 μm.
[0066]
Even when the speed difference | vopc-vim | between the intermediate transfer belt 24 and the image carrier 11 is small, or when the transfer nip length N is small, in order to improve the efficiency of the primary transfer, the toner should be close to spherical. preferable. That is, by using the spherical toner and the developing device 13 of the image forming apparatus according to the present invention, the adhesion of the magnetic particles 12c can be effectively prevented while securing the primary transfer rate. Specifically, it is desirable to use a toner having a shape factor SF1 of 150 or less.
Here, the shape factor SF1 is a coefficient indicating the degree of roundness of the shape of the object, and can be obtained from a projected figure formed by projecting the target substance on a two-dimensional plane. Specifically, in a projected figure in which the shape of the target substance is projected on a two-dimensional plane, assuming that the maximum value of the length of a straight line connecting two points on the outer periphery of the projected figure is L and the area of the projected figure is S, Is a value defined as
SF1 = (100π / 4) × (L²/ S)
[0067]
As a magnetic carrier, a volume resistance value of 10¹⁰-10¹⁴[Ω · cm] is preferably used. When the injection charging is performed as in this embodiment, it is necessary to use a magnetic carrier having a higher resistance than the magnetic particles 12c used in the contact charging device 12.
The reason is that if development is performed using a magnetic brush having a resistance value equal to or less than that of the magnetic particles 12c, charge is injected into the image carrier 11 even in the development section, and the electrostatic latent image disappears. That's why. On the other hand, when a carrier having a high volume resistance value is used, the developing electric field is weakened and the developing ability is reduced.
From this point of view, in this embodiment, the volume resistance value is 1 × 10¹²A magnetic carrier of [Ω · cm] is used. The volume resistance value of the magnetic carrier can be obtained by the same method as the measurement of the volume resistance value of the magnetic particles 12c described above.
[0068]
Further, the average particle size (weight average particle size) of the magnetic carrier is preferably about 10 to 80 [μm] so as to cause good triboelectric charging with the toner. In this embodiment, a magnetic carrier having an average particle size of about 35 [μm] is used. The measurement of the average particle size of the magnetic carrier can be performed by the same measurement method as the measurement of the average particle size of the magnetic particles 12c used in the contact charging device described above.
In this embodiment, a magnetic carrier obtained by kneading a resin and a ferromagnetic material is used, but a magnetic carrier obtained by reducing a sintered ferrite or the like can also be used. The true specific gravity ρd of the magnetic carrier is about 3.2 × 10³[Kg / m³]Met.
[0069]
Furthermore, the charge amount of the toner measured by the blow-off method is set to qt [μC / g] (a value at the time of stirring for 10 minutes at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%). The charge amount of the toner in this embodiment is desirably −15 to −50 [μC / g]. When the charge amount of the toner is −15 [μC / g] or more, toner scattering and fogging (toner adhesion to non-image portions) easily occur, and when the charge amount is −50 [μC / g] or less, the adhesion amount between the toner and the carrier. May become too strong and the carrier may adhere to the image carrier during development.
[0070]
Here, in a system in which charging is performed using the magnetic particles 12c and two-component development is performed using a magnetic brush made of the two-component developer 13c as in this embodiment, the magnetic particles 12c are developed by the contact charging device 12 from the contact charging device 12. It is desirable that the charge amount of the toner does not largely change even when the toner is mixed in the device 13.
Specifically, the frictional charging characteristic of the magnetic particles 12c with respect to the toner is adjusted so that the toner is not reversely charged even when the ratio of the magnetic particles 12c in the two-component developer 13c is increased to some extent. It is preferable that the polarity is the same as that of the frictional charging characteristic of the magnetic carrier in 13c.
[0071]
Otherwise, as the magnetic particles 12c enter the developing device 13, the amount of the oppositely charged toner increases, and fog (toner adhesion to a non-image portion) occurs. More desirably, the frictional charging characteristic of the magnetic particles 12c with respect to the toner is substantially equal to the frictional charging characteristic of the magnetic carrier in the two-component developer 13c with respect to the toner.
From such a viewpoint, the frictional charging characteristic of the magnetic particles 12c used in this embodiment with respect to the toner is adjusted to be substantially equal to the frictional charging characteristic of the magnetic carrier in the two-component developer 13c with respect to the toner.
[0072]
[Explanation of operation of the present invention]
One feature of the present invention is a charging unit in which the charging device 12 in the above-described embodiment performs charging by bringing the magnetic particles 12c into contact with the image carrier 11, and the contact charging by the magnetic particles 12c That is, charge injection into the body 11 is possible.
Another feature of the present invention is that the moving speed vim [m / sec] of the intermediate transfer belt 24, which is the intermediate transfer member, at the transfer portion, the moving speed vopc [m / sec] of the image carrier 11 at the transfer portion, and the transfer speed The nip length N [m], which is the contact width in the moving direction of the intermediate transfer belt 24 where the image carrier 11 and the intermediate transfer belt 24 come into contact with each other, the charging potential Vc [V], the amount of the developing carrier in the developer 13 c True specific gravity ρd [kg / m³], The particle size Lc [m] of the magnetic particles 12c, the particle size Ld [m] of the developing carrier, the toner concentration Wt [wt%], the charge amount qt [C / kg] of the toner, the unit area of the image carrier 11 Capacitance per unit [F / m²] And the contact width k [m] with which the two-dimensional projected shape of the magnetic particles 12c makes electrical contact with the external tangent has the following relationship.
β × | Vc | × ｛| vopc-vim | × N / vim + k｝ × k <| qt | × {Wt / (100−Wt)} × ρd × π × Ld × Lc²/ 6
[0073]
We have been studying an image forming apparatus using both charge injection charging with magnetic particles and an intermediate transfer member. The difference is the difference between the moving speed vopc of the image carrier in the transfer unit and the moving speed vim of the intermediate transfer member in the transfer unit. It has been found that when the speed difference | vopc-vim | exceeds a certain value Δv_c (hereinafter, “critical speed difference”), the carrier adhesion amount on the intermediate transfer member rapidly increases.
Further investigation has revealed that the critical speed difference Δv_c also changes depending on the nip length N at which the image carrier and the intermediate transfer member are in contact at the transfer portion. Accordingly, the present inventors have conducted intensive studies and found that carrier adhesion can be prevented when each parameter satisfies the above formula.
[0074]
Here, the reason why the carrier emission to the intermediate transfer member is reduced when the above expression is satisfied is considered as follows.
In an image forming apparatus that performs charge injection charging using magnetic particles, when the magnetic particles spill out of the charging device and adhere to the image carrier, as shown in FIG. 6, the magnetic particles are transferred between the surface of the image carrier 11 and the image carrier 11. While being attached to the surface of the image carrier 11 (magnetic particles A in FIG. 6) by an electric field E1 generated from the potential difference between the center and the center, the magnetic particles are carried to the developing device 13 (not shown in FIG. 6) shown in FIG. , Will be collected there.
The collected magnetic particles function as a carrier for development in the developing device. However, the magnetic particles for injection charging have a lower electric resistance than the original carrier for development, and thus are more likely to be polarized. Easy to adhere to non-image areas. Therefore, even if the magnetic particles for injection charging are once collected in the developing device, the magnetic particles for injection charging easily adhere to the image carrier 11 again and are easily transported to the transfer unit.
[0075]
In the transfer section, a transfer electric field E2 for adhering the toner to the intermediate transfer belt 24 is formed between the transfer section and the primary transfer roller 25. The transfer electric field E2 has a polarity opposite to that of the charge injected into the image carrier 11. The charge e is attracted from the charge injection site on the surface of the image carrier 11 in the direction of the intermediate transfer belt 24. Since the surface of the intermediate transfer belt 24 and the toner generally have a high electric resistance, the electric charge e is not suddenly injected. However, the magnetic particles are designed to have a low electric resistance in order to perform injection charging. The charge e on the image carrier 11 is injected into the magnetic particles (the magnetic particles B in FIG. 6) in a process reverse to the charge injection in the above (hereinafter referred to as “re-injection”).
[0076]
The following can be expected as the nature of this re-injection.
Since it is considered that the transfer section has better contact between the magnetic particles and the image carrier 11 than the charging section, re-injection at the transfer section is performed more reliably than injection at the charging section.
-Magnetic particles tend to adhere to the non-image area due to frictional charging characteristics with the toner, but most of the injected charge exists in the non-image area without being discharged, and prevents re-injection. Since no toner is present, the amount of charge to be re-injected is substantially equal to the amount of charge injected and charged in the charging section.
[0077]
For this reason, it is considered that most of the electric charge existing at the injection site at the contact portion between the magnetic particles and the image carrier 11 is re-injected into the magnetic particles. When the charge is re-injected into the magnetic particles, the magnetic particles B, which should be electrostatically attached to the image carrier 11 by the transfer electric field E2 shown in FIG. The electrostatic attraction with the body 11 is lost. When the re-injection further proceeds and the electric polarity of the magnetic particles B is reversed, the magnetic particles B tend to be electrostatically attached to the intermediate transfer belt 24 by the transfer electric field E2. It is considered that the magnetic particles are more likely to be discharged onto the intermediate transfer belt 24 as the amount of the re-injected charge increases.
[0078]
Considering that the electrostatic attraction is dominant for the sake of simplicity, if the electrostatic charge of the magnetic particles after passing through the transfer section is positive, the magnetic particles are not discharged onto the intermediate transfer belt 24 and If the remaining charge remains on the carrier 11 (magnetic particles D in FIG. 6) and the charge is 0 or negative, the transfer electric field E2 by the voltage (+600 V) applied to the primary transfer roller 25 acts on the intermediate transfer belt 24. (Magnetic particles C in FIG. 6).
[0079]
Here, when the speed difference at the transfer portion between the image carrier 11 and the intermediate transfer belt 24 is 0, the amount of charge re-injected into the magnetic particles is supplied from a narrow range on the image carrier 11. Stay on. However, in order to improve the transfer rate from the image carrier 11 to the intermediate transfer belt 24, there may be a speed difference between the two. Generally, the transfer rate is 0.1% of the moving speed of the intermediate transfer body in the transfer section. As described above, desirably, a speed difference of 0.5% or more is provided (| vopc-vim | /vim≧0.005).
[0080]
For this reason, when a speed difference is provided between the image carrier 11 and the intermediate transfer belt 24, as shown in FIG. 7, the magnetic particles B move in parallel due to rotation or slip in the transfer nip. The parallel movement causes re-injection from many injection sites on the image carrier 11, and more charges are re-injected from the image carrier 11 into the magnetic particles B.
As a result, it is expected that more magnetic particles will be released onto the intermediate transfer belt 24. Also, at this time, assuming that the charge amount of the magnetic particles carried to the transfer portion has a sharp distribution, when the above speed difference becomes a certain value or more, the standard magnetic particles charge by re-injection. It is considered that the toner becomes free, and the amount of discharge onto the intermediate transfer belt 24 increases at a stretch.
[0081]
From the above considerations, it is considered that the effect of reducing the carrier emission onto the intermediate transfer belt 24 according to the present invention can be explained. That is, | vopc-vim | is the speed difference between the image carrier 11 and the intermediate transfer belt 24, and N / vim is the time during which one point on the intermediate transfer belt 24 exists in the transfer nip. vim | × N / vim represents the length of the surface of the image carrier 11 (= the maximum length that the magnetic particles can contact the image carrier 11) at which one point on the intermediate transfer belt 24 comes into contact with the movement. .
[0082]
As a result, the width in the body movement direction of the intermediate transfer belt 24 at which the magnetic particles come into contact with the image carrier 11 at the transfer unit is the sum of | vopc−vim | × N / vim and the contact width at rest.
Also, since the charging potential Vc is considered to be proportional to the amount of charge injected per one injection site on the image carrier 11, the amount of charge to be re-injected can be considered to be proportional to Vc. Considering this proportional relationship more specifically, the charge density σ [C / m on the charged image carrier 11²] Is a capacitance density β [F / m] from a rechargeable capacitor (capacitor) (Q = CV).²] And the voltage Vc [V] can be obtained as follows.
σ = β × Vc [C / m²]
[0083]
Here, it is considered that all the charges contained in the contacting injection site are re-injected into the magnetic particles attached to the non-image portion. The reason is that the relative speed between the magnetic particles and the image carrier 11 is lower in the transfer unit than in the charging unit, and it is considered that the magnetic particles contact one injection site for a long time.
The amount of re-injected electric charge is high due to the electric resistance of the surface of the intermediate transfer belt 24, and the amount of electric charge injected from the magnetic particles into the intermediate transfer belt 24 by the transfer electric field is very small. It is considered that particles hardly dissipate while passing through the transfer portion. Therefore, the amount of charge re-injected into the magnetic particles is obtained by multiplying the charge density σ by the contact area between the magnetic particles and the image carrier 11.
[0084]
Further, the contact width k [m] at which the two-dimensional projected shape of the magnetic particles makes electrical contact with the external tangent is obtained as follows.
The magnetic particles are photographed with a reflection scanning electron microscope (SEM) or a similar device, and contours are extracted from the photographed image by digital image processing to obtain a two-dimensional projected image. The length of one pixel constituting the digital image is preferably 100 nm or less. Here, an image is taken at a magnification of 500 to 1000 times, and a value when one pixel length is 20 [nm] to 60 [nm] is used.
[0085]
Next, binarization processing is performed on the two-dimensional projected image of the magnetic particles. Here, for convenience of explanation, it is assumed that data of “1” is given to a region where a magnetic particle exists, and “0” is given to other regions.
Then, at a boundary portion of the binary image 50 obtained as shown in FIG. 8A, the binary image 50 is viewed from a predetermined direction with respect to the binary image 50 as shown in FIG. The length x where the contacted tangent line L contacts the pixel 51 having data "1" is digitally obtained. Hereinafter, “contact with the pixel 51 having the data“ 1 ”” is expressed as “contact with the binary image”. Specifically, as shown in FIG. 8B, the number x of the pixels 51 where the horizontal or vertical line, which is the tangent L, contacts the binary image 50 is counted. Further, the number y of the pixels 52 that are continuous in the line closest to the tangent L is counted.
[0086]
Then, from the obtained x, y, and the length p of one pixel of the binarized image 50, the radius of curvature r at the contact point is obtained by the following equation.
r = p × ｛(y²/ 4)-(x²/ 4) +3｝ / 2
This formula assumes that the tangent line LI and the virtual circle RI are in contact with each other, as shown in FIG. 9, and the distance between the tangent line LI and the circle RI on a perpendicular line drawn from the tangent line LI to the circle RI is p and A, the point on the circle RI when the distance between the tangent LI and the circle RI on the perpendicular drawn from the tangent LI to the circle RI is 2 × p passes through B, and the point A passes through the point A. When a point at which a straight line parallel to the tangent line LI passes through a contact point of the tangent line LI and the circle RI and intersects a straight line LV orthogonal to the tangent line LI is C, and a point at which a straight line passing through the point B and parallel to the tangent line LI intersects the straight line LV is D. , And the distance AC is (x / 2) × p, and the distance BD is (y / 2) × p.
That is, assuming that the circle RI is in contact at the contact point of the binarized image 50, the square of the hypotenuse (the radius r of the circle RI in this case) of the right triangle is the square of the other two sides from x and y. Using the formula "equal to the sum", the radius r of the case circle RI is obtained by the above equation.
[0087]
Finally, using the radius of curvature r, a contact width k [m] at which the two-dimensional projected shape is in electrical contact with the external tangent is obtained by the following equation.
k = 2 × ｛r²-(R-1 [nm])²｝^0.5
As shown in FIG. 10, the above equation is obtained on the circle RI when the distance between the tangent LI and the circle RI on a perpendicular drawn from the virtual circumscribed circle RI to the tangent LI is 1 [nm]. Let E be a point, and let F be a point at which a straight line passing through the point E and parallel to the tangent LI intersects a straight line LV passing through the tangent of the tangent LI and the circle RI and orthogonal to the tangent LI. It was done.
Although 1 [nm] is a distance at which charge transfer occurs due to the tunnel effect, it is known that a region in electrical contact can be evaluated as a region in which the tunnel effect occurs. Contact width. Of course, in a special situation, the distance at which the tunnel effect occurs differs, so it is necessary to use a value that is appropriate for the situation.
[0088]
In the above, the case of one contact point has been described for the sake of simplicity. However, when there are two or more contact points, x and y are obtained for each contact point, similar calculations are performed, and these are added. . In this case, when a common pixel group is used as the width y of the second line for the plurality of contact points x1, x2,..., The common pixels are divided into a plurality of pixels y1, proportional to the values of x1, x2,. ., and similar calculations are performed for each combination {x1, y1}, {x2, y2},. Specifically, as shown in FIG. 11, when x1: x2 = 6: 4, the calculation is performed by dividing y1: y2 = 6: 4 and y.
[0089]
This operation is performed for a plurality of magnetic particles, and a value obtained by averaging the obtained plurality of k is used as a value of a true electrical contact width k. In order to make the value of k highly reliable, it is preferable to perform calculations on 10 or more particles.
Then, by using the value of k thus obtained, the contact area Soc between the magnetic particles and the image carrier can be approximated by a rectangle.
移動 Movement distance of magnetic particles in transfer section｝ × Contact width = ｛| vopc−vim | × N / vim + k｝ × k
It becomes. Here, {| vopc-vim | × N / vim + k} is the contact width in the moving direction of the intermediate transfer body (intermediate transfer belt 24), and the contact width due to the movement | vopc-vim | × N / vim and the contact at rest This is the sum of the width k.
[0090]
Therefore, the charge amount Q2 re-injected into the magnetic particles is
Charge density × contact area = σ × Soc
= Β × | Vc | × ｛| vopc−vim | × N / vim + k｝ × k
It becomes. Note that a contact width (nip length) in the moving direction of the intermediate transfer body at which the image carrier and the intermediate transfer body come into contact with each other in the transfer unit is N [m].
[0091]
Next, the charge amount Q1 held when one magnetic particle reaches the transfer portion is determined in the developing nip because most of the magnetic particles released onto the image carrier 11 are collected by the developing device 13. Is considered to have a charge amount substantially equal to that of the developing carrier. The charge amount Q1 is determined by the charge amount qt [C / kg] of the toner and the true specific gravity ρd [kg / m³], The true specific gravity of the toner ρt [kg / m³], The particle diameter Lc [m] of the magnetic particles, and the toner concentration Wt [wt%] can be calculated as follows.
−qt × {Wt / (100−Wt)} × ρd × π × Ld × Lc²/ 6
[0092]
More specifically, the charge amount of the development carrier is -qt × {Wt / (100−Wt)} [C / kg] since the charge amount of the toner is qt [C / kg]. The mass per development carrier is ρd × π × Ld, where ρd is the true specific gravity of the development carrier and Ld is the particle size of the development carrier.³/ 6 [kg], the charge amount per carrier is -qt × {Wt / (100−Wt)} × ρd × π × Ld³/ 6.
Here, since the charge amount due to frictional charging is considered to be proportional to the surface area, the charge amount per magnetic particle is calculated by calculating the surface charge ratio (Lc / Ld) per charge amount per carrier obtained by the above equation.²Multiply by
−qt × {Wt / (100−Wt)} × ρd × π × Ld × Lc²/ 6
It becomes.
[0093]
As described above, it can be considered that, after all, when the following relationship is satisfied, “the disappearance of the charge amount of the magnetic particles due to re-injection” is prevented in the transfer portion, and the adhesion of the magnetic particles to the intermediate transfer member is eliminated.
β × | Vc | × ｛| vopc-vim | × N / vim + k｝ × k <| qt | × {Wt / (100−Wt)} × ρd × π × Ld × Lc²/ 6
In other words, according to the present invention, when magnetic particles for injection charging enter the transfer portion formed by the image carrier 11 and the intermediate transfer belt 24 as an intermediate transfer member, the magnetic particles are transferred from the image carrier 11 to the magnetic particles. The mechanism is to prevent the adhesion of the magnetic particles to the intermediate transfer belt 12 by setting the injected charge amount Q2 to be equal to or less than the charged amount Q1 of the magnetic particles.
[0094]
〔Experimental result〕
Therefore, in the image forming apparatus described above with reference to FIGS. 1 to 5, an experiment was performed by changing the following parameters to evaluate the adhesion state of the development carrier.
1. Charge potential of image carrier 11: Vc [V]
2. Moving speed of the surface of the image carrier 11: vpc [m / sec]
3. Moving speed of the intermediate transfer belt 24 at the transfer section: vim [m / sec]
4. Nip length formed by the intermediate transfer belt 24 and each image forming station 1K, 1C, 1M, 1Y: N [m]
5. Toner charge amount: qt [C / kg]
Table 1 shows the results obtained by this experiment.
Where Δv = | vopc−vim |,
Z = | Vc | × {Δv × N / vim + k} / | qt |.
As described above, in this example, k = 0.89 × 10⁻ ⁶[M].
[0095]
[Table 1]

[0096]
In Table 1, × and × in the column of “Carrier adhesion” on the far right indicate the following evaluation.
：: Carrier adhesion is hardly observed
×: Carrier adhesion is observed
The presence or absence of this carrier adhesion was determined as follows. That is, in the state where the secondary transfer step is not performed and the intermediate transfer cleaning member 27 (FIG. 1) is separated from the intermediate transfer belt 24, about 10 continuous white images are continuously formed, and then the intermediate transfer is performed. The pressure-sensitive adhesive tape was pressed onto the belt 24, and it was determined whether or not the developing carrier particles adhered.
[0097]
In this embodiment, 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], the condition for preventing charge re-injection is modified as follows.
| Vc | × ｛| vopc−vim | × N / vim + k} / | qt | <{Wt / (100−Wt)} × ρd × π × Ld × Lc²/6/β/k=5.16
This condition matches well with the experimental results shown in Table 1.
[0098]
As is apparent from the above description, by applying the present invention, it is possible to obtain an image forming apparatus including a magnetic brush injection charging and an intermediate transfer body, in which the adhesion of magnetic particles to the intermediate transfer body is reduced. It is.
Further, in this embodiment, since the cleanerless system is employed, the life of the charging device can be prolonged by re-collecting the magnetic particles to the charging device, and the adverse effect on the environment can be reduced.
Furthermore, since the above-described embodiment is a color image forming apparatus, the effect of reducing the adhesion of magnetic particles from each image carrier to the intermediate transfer belt is particularly large.
[0099]
Further, by using an image carrier having a small surface friction coefficient, color shift between color images is prevented. In general, when an image carrier having a small surface friction coefficient is used, magnetic particles adhered on the image carrier easily slip on the image carrier in the primary transfer portion, so that electrons are discharged from many charge injection sites on the image carrier. Will be injected. However, when an image carrier having a small surface friction coefficient is used in the image forming apparatus embodying the present invention, it is possible to reduce the adhesion of magnetic particles to the intermediate transfer body while ensuring the effect of preventing color misregistration between color images. It becomes possible. However, the application of the present invention is not limited to an image forming apparatus using an image carrier having a small surface friction coefficient.
[0100]
[Other embodiments]
The present invention can be applied to various image forming apparatuses as long as it has an injection-chargeable image carrier and an intermediate transfer member.
For example, as shown in FIG. 12, color developing devices 13C, 13M, 13Y, and 13K containing cyan, magenta, yellow, and black toners respectively rotate toward each color to form a toner image facing the image carrier 11. It is also applicable to an image forming apparatus in which a toner image on the image carrier 11 is formed and transferred to the drum-shaped intermediate transfer body 20 for each color, and a color image is formed on the intermediate transfer body 20. .
[0101]
Alternatively, as shown in FIG. 13, the present invention can be applied to a monochrome image forming apparatus that transfers a toner image formed on an image carrier 11 by a developing device 13 to a recording medium 5 via a drum-shaped intermediate transfer body 20. It is.
In FIGS. 12 and 13, the same parts as those of the image forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the configuration and operation of each part are the same as those of the above-described image forming apparatus. The description is omitted here.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the image forming apparatus including the magnetic brush injection charging and the intermediate transfer member, by reducing the adhesion of the magnetic particles to the intermediate transfer member, it is possible to reduce defects such as image defects. Occurrence can be prevented.
Further, since the image forming apparatus according to the present invention employs the cleanerless system, it is possible to extend the life of the charging device and reduce adverse effects on the environment by collecting magnetic particles again in the charging device. .
[0103]
Furthermore, by using a toner of a specific shape in the present invention, the transfer rate of the toner from the image carrier to the intermediate transfer member is further improved, and the release of magnetic particles onto the intermediate transfer member is prevented. be able to.
Further, the image forming apparatus according to the present invention can reduce the coefficient of friction of the image carrier in order to prevent color misregistration caused by an impact from another image forming member to the image carrier. An increase in the release of magnetic particles onto the body can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram showing one of image forming stations of the color image forming apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged part of a cross-section near the surface of an image carrier 11 in the image forming station shown in FIG.
FIG. 4 is an enlarged explanatory view of a contact charging device 12 in the image forming station shown in FIG.
5 is an enlarged explanatory view of a main part of a developing device 13 in the image forming station shown in FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining re-injection of magnetic particles when the moving speed of the intermediate transfer member and the moving speed of the image carrier shown in FIG. 2 are the same.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining re-injection of magnetic particles when the moving speed of the intermediate transfer member and the moving speed of the image carrier shown in FIG. 2 are different.
FIG. 8 is an explanatory diagram for obtaining a contact width k at which a two-dimensional projected shape of a magnetic particle used in the present invention electrically contacts an external tangent line.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a process for obtaining a radius of curvature at a contact point of the binarized image with an external tangent line.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a process for calculating the radius of curvature.
FIG. 11 is an explanatory diagram of pixel division on the second line when there are two contact points.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a main part corresponding to FIG. 1 of a color image forming apparatus according to another embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a main part corresponding to FIG. 1 of a monochrome image forming apparatus according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1K, 1C, 1M, 1Y: Image station
2: Intermediate transfer mechanism # 3: Fixing device
11: Image carrier (photosensitive drum)
12: Contact charging device # 12a: Magnet roll
12b: Non-magnetic sleeve # 12c: Magnetic particles
13: developing device # 13a: magnet roll
13b: Non-magnetic sleeve # 13c: Developer
13C, 13M, 13Y, 13K: color developing device
14: Exposure device # 15: Auxiliary charging device
20: drum-shaped intermediate transfer member
21: drive roller 21 22: tension roller
23: Secondary transfer facing roller # 24: Intermediate transfer belt
26: Secondary transfer roller
27: Intermediate transfer cleaning member
50: Binary image

Claims

A charging unit for charging the image carrier to a predetermined charging potential; a latent image forming unit for forming an electrostatic latent image on the charged image carrier; and a toner image formed by attaching toner to the electrostatic latent image. And an intermediate transfer unit for transferring the toner image from the image carrier to an intermediate transfer member at a transfer unit.
The charging unit is a charging unit that performs charging by bringing the magnetic particles into contact with the image carrier,
The developing means is a two-component developing device using a two-component developer including a toner and a developing carrier,
The moving speed of the intermediate transfer body at the transfer section is vim [m / sec], the moving speed of the image carrier at the transfer section is vpc [m / sec], and the image carrier and the intermediate transfer at the transfer section. The contact width in the movement direction of the intermediate transfer member in contact with the member, N [m], the charging potential Vc [V], the true specific gravity of the developing carrier ρd [kg / m ³ ], the particles of the magnetic particles The diameter is Lc [m], the particle size of the developing carrier is Ld [m], the toner concentration is Wt [wt%], the charge amount of the toner is qt [C / kg], and the unit area of the image carrier is Assuming that the capacitance per unit is β [F / m ² ] and the contact width at which the two-dimensional projected shape of the magnetic particles makes electrical contact with an external tangent is k [m], the following relationship exists between them. An image forming apparatus comprising:
β × | Vc | × {| vopc-vim | × N / vim + k} × k <| qt | × {Wt / (100-Wt)} × ρd × π × Ld × Lc 2/6

The image forming apparatus according to claim 1,
Means for generating a speed difference between a moving speed vim [m / sec] of the intermediate transfer member at the transfer portion and a moving speed vopc [m / sec] of the image carrier at the transfer portion. Image forming apparatus.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein
In the projected figure in which the toner is projected on a two-dimensional plane, L is the maximum value of the length of a straight line connecting two points on the outer periphery of the projected figure, and S is the area of the projected figure. An image forming apparatus, wherein a defined shape factor SF1 is 150 or less.
SF1 = (100π / 4) × (L ² / S)

The image forming apparatus according to claim 1, wherein
An image forming apparatus according to claim 1, wherein said image carrier has a surface friction coefficient μ in a range of 0.01 <μ <0.5.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The magnetic contact two-dimensional projection shape of the particles are in contact circumscribes line electrically width k is ^{^{0.03 × 10 - 6 [m]}} <k <1.55 × 10 - 6 [m]
An image forming apparatus, wherein

The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus, wherein the developing unit has a function of collecting toner remaining on the image carrier without being transferred to the intermediate transfer body.

Charging means for charging the image carrier to a predetermined charging potential; latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the charged image carrier; and toner by attaching toner to the electrostatic latent image An image forming apparatus comprising: a developing unit that forms an image; and an intermediate transfer unit that transfers the toner image from the image bearing member to an intermediate transfer body at a transfer unit.
The charging unit is a charging unit that performs charging by bringing the magnetic particles into contact with the image carrier,
When the absolute value of the charge amount of the magnetic particles mixed into the transfer unit is Q1 and the absolute value of the charge amount injected from the image carrier into the magnetic particles by the transfer electric field is Q2, An image forming apparatus, wherein a speed difference between a transfer member and the image carrier is set so that Q2 does not exceed Q1.