JP2003233263A

JP2003233263A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003233263A
Application number: JP2002032030A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hama; 雅之浜; Fumihiro Arataira; 文弘荒平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は上記に鑑みて開発、提案されたもの
で、帯電粒子を用いて注入帯電を行う画像形成装置につ
いて、形成させる画像の比率、湿度、転写材の粗さ、転
写回数によらず、常に良好な定着性能と耐久性を発揮で
きる定着装置を装備した画像形成装置を実現することを
目的とする。【解決手段】本発明に係る画像形成装置の代表的な構
成は、感光ドラム１と、感光ドラム１表面に対して接触
して、感光ドラム１との接触部に帯電粒子を介在させて
感光ドラム１を帯電する帯電ローラ２と、帯電面に静電
潜像を形成する露光手段３と、現像ローラ14に担持され
たトナーによって静電潜像をトナー像として現像する現
像器４と、トナー像を転写材Ｐに転写する転写帯電器５
と、トナー像を転写材に定着する定着装置７を有する画
像形成装置において、定着装置７にはトナーと同極性の
定着バイアスが印加されており、湿度、画像比率、転写
材種、トナー像転写回数のうち少なくとも１つの情報に
応じて定着バイアスを制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機やレーザービ
ームプリンターのような画像形成装置に関するものであ
る。より詳しくは、電子写真感光体、静電記録誘電体等
の像担持体を接触帯電部材によって帯電する帯電手段
と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込
み手段と、現像剤担持体に担持させた現像剤によって像
担持体の静電潜像をトナー像として現像する現像手段
と、像担持体のトナー像を像担持体と被転写部材間に電
界を作用させて被転写部材側に転写させる転写手段と被
転写部材にトナー像を定着させる定着手段を備え、定着
手段に定着バイアスを印加する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置や静電記録装置等に用いら
れる画像形成方法において、電子写真感光体、静電記録
誘電体等の像担持体上に潜像を形成する方法についても
様々な方法が知られている。

【０００３】例えば、電子写真法では、潜像担持体とし
ての光導電性物質を利用した感光体上を所要の極性、電
位に一様に帯電処理した後に、画像パターン露光を施す
ことにより電気的潜像を形成する方法が一般的である。

【０００４】従来、潜像担持体を所要の極性、電位に一
様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置としては
コロナ帯電器（コロナ放電器）がよく使用されていた。

【０００５】コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であ
り、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲むシール
ド電極を備え、放電開口部を被帯電体である像担持体に
対向させて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に
高圧を印加することにより生じる放電電流（コロナシャ
ワー）に像担持体面をさらすことで像担持体面を所定に
帯電させるものである。

【０００６】近年では、潜像担持体等の被帯電体の帯電
装置として、コロナ帯電器に比べて低オゾン、低電力等
の利点があることから接触帯電装置が多く提案され、ま
た実用化されている。

【０００７】接触帯電装置は、像担持体等の被帯電体
に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブ
ラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材（接触帯電部
材、接触帯電器）を接触させ、この接触帯電部材に所定
の帯電バイアスを印加して被帯電体面を所定の極性、電
位に帯電させるものである。

【０００８】接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、
帯電原理）には、（１）放電帯電機構と、（２）直接注
入帯電機構の２種類の帯電機構が混在しており、どちら
が支配的であるかにより各々の特性が現れる。

【０００９】（１）放電帯電機構接触帯電部材と被帯電体との微小間隙に生じる放電現象
により被帯電体表面が帯電する機構である。

【００１０】放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に
一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな
電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロ
ナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電
生成物を生じることが原理的に避けられないため、オゾ
ンなど活性イオンによる弊害は避けられない。

【００１１】（２）直接注入帯電機構接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷が注入されるこ
とで被帯電体表面が帯電する系である。直接帯電、ある
いは注入帯電、あるいは電荷注入帯電とも称される。よ
り詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接
触して、放電現象を介さずに、つまり放電を基本的に用
いないで被帯電体表面に直接電荷注入を行うものであ
る。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値以下
の印加電圧であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位
に帯電することができる。この帯電系はイオンの発生を
伴わないため放電生成物による弊害は生じない。しか
し、直接注入帯電であるため、接触帯電部材の被帯電体
への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこでより高
い頻度で被帯電体に接触する構成をとるため、接触帯電
部材はより密な接触点を持つ、被帯電体との速度差を多
く持つ等の構成が必要となる。

【００１２】図１１は像担持体の帯電方法として直接注
入帯電機構を採用した電子写真画像形成装置の概略構成
断面図である。同図に示す画像形成装置は、像担持体と
して感光ドラム101を有している。感光ドラム101は表面
に有機光半導体（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ）等の光導電層を備えており、同図中の時計周り
に回転駆動される。

【００１３】この感光ドラム101の表面を、ローラ接触
帯電の一次帯電器102により、例えば−５００Ｖに一様
帯電する。帯電ローラの周りには帯電粒子が塗布されて
おり、像担持体の帯電は帯電粒子を介して注入帯電で行
われる。

【００１４】帯電粒子は帯電粒子供給手段108により帯
電ローラに随時供給され、帯電ローラ表面を常に新しい
状態に保っている。新しい帯電粒子が供給される分、帯
電ローラから過剰分の帯電粒子を排出することになり、
排出される帯電粒子は像担持体上に吐き出されて、転写
媒体上の非画像部に少しずつ付着して定着装置に移動す
るか、そのまま転写媒体に付着したまま機外に排出され
る。

【００１５】なお、反転現像では帯電粒子はドラム電位
と逆極性でかつトナーとも逆極性であり、非画像部に付
着して汚れとならないように、白色もしくは透明性が高
いものを用いる。

【００１６】ついで、画像露光103を行って、感光ドラ
ム101上に静電潜像を形成する。画像露光103には、たと
えばアナログ露光や半導体レーザあるいはＬＥＤアレイ
が用いられる。

【００１７】次に、現像器104により反転現像して、静
電潜像をトナー像として可視化する。このトナー像は、
その後、矢印方向（同図中の右方から左方）に搬送され
る転写材Ｐに、転写帯電器105により転写され、分離帯
電器106によって感光ドラム101表面から分離されて定着
装置107に搬送される。転写材Ｐは、ここでトナー像が
加熱、加圧されて表面に定着される。定着装置107には
定着ローラを有しており、定着ローラにはローラ表面に
付着したトナーや帯電粒子、紙粉等の通紙時の付着物を
除去して安定した定着性能を維持するための定着クリー
ニングウェブが設けてある。

【００１８】転写時に転写材に転写されないで感光ドラ
ム101表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリー
ニング装置109によって感光ドラム上から除去され回収
される。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のような画像形成装置のように帯電粒子を用いた場
合に、帯電装置から吐き出された帯電粒子が像担持体上
に多く存在することになる。像担持体上に帯電粒子が存
在することで、転写工程でスペーサー粒子として作用し
てトナーの転写を助けたり、クリーニング工程でクリー
ニングブレードと像担持体のニップ部で転写残トナーの
充分な阻止層を形成したりする効果がある反面、転写工
程でトナーと一緒に転写材に転写されやすくなり、転写
材に帯電粒子が付着することになる。

【００１９】さらにこの排出された帯電粒子はトナーと
逆極性のため、現像領域を通過した段階で像担持体非画
像域に帯電粒子が多く存在することになり、転写時には
転写材の非画像域に帯電粒子が付着しやすくなる。

【００２０】さらに低湿環境では帯電粒子自体の帯電量
（トナーとは逆極）が大きく、現像で回収されにくいた
め、非画像部に帯電粒子が残りやすくなり、帯電粒子が
転写材に付着しやすくなる。

【００２１】さらに転写材の表面粗さが粗いほど、感光
体上の帯電粒子が転写材に機械的に掻き取られて帯電粒
子が転写材に付着しやすくなる。

【００２２】さらに感光体から転写材あるいは中間転写
体に転写される回数が増えると、感光ドラム上の帯電粒
子が転写材に付着する量も増える。

【００２３】そして定着装置には通常、定着させるトナ
ーのオフセットを防ぐ目的でトナーとは逆極性のバイア
スを印加するのでトナーとは逆極性の帯電粒子は逆に定
着ドラムに付着しやすくなる。

【００２４】このため定着手段を通過する転写媒体上に
付着した帯電粒子の量が多いほど定着装置にこの帯電粒
子が蓄積し易くなる。帯電粒子が定着装置に蓄積すると
定着部材の磨耗による耐久性低下、あるいは定着効率低
下といった弊害が起きる。

【００２５】すなわち、画像形成させる画像の比率、湿
度、転写材表面の粗さ、転写回数によって定着装置の寿
命、性能が左右される。さらには大量に蓄積された帯電
粒子が凝集してこぼれて、排出される転写媒体に付着し
て画像を汚すのみならず、排出口からこぼれて本体が設
置された場所の周囲を汚すことになる。

【００２６】本発明は上記に鑑みて開発、提案されたも
ので、帯電粒子を用いて注入帯電を行う画像形成装置に
ついて、形成させる画像の比率、湿度、転写材の粗さ、
転写回数によらず、常に良好な定着性能と耐久性を発揮
できる定着装置を装備した画像形成装置を実現すること
を目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持
体と、該像担持体表面に対して接触して、該像担持体と
の接触部に帯電粒子を介在させて該像担持体を帯電する
帯電手段と、帯電面に静電潜像を形成する潜像形成手段
と、現像ローラに担持されたトナーによって該静電潜像
をトナー像として現像する現像手段と、該トナー像を転
写材に転写する転写手段と、該トナー像を転写材に定着
する定着手段を有する画像形成装置において、定着手段
にはトナーと同極性の定着バイアスが印加されており、
湿度、画像比率、転写材種、トナー像転写回数のうち少
なくとも１つの情報に応じて該定着バイアスを制御する
ことを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】［第一実施形態］本発明に係る画
像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明す
る。図１は第一実施形態の画像形成装置を表す概略断面
図、図２は定着バイアスの制御フローチャート、図３は
従来の画像形成装置における画像比率に対するウェブ巻
き取りローラ駆動時間と定着装置に蓄積した帯電粒子の
量を示す図、図４は本実施形態にかかる画像形成装置の
画像比率に対するウェブ巻き取りローラ駆動時間と定着
装置７に蓄積した帯電粒子の量を示す図である。

【００２９】図１に本発明に係る画像形成装置の一例を
示す。なお、同図は、デジタル方式の複写機の概略構成
を示す縦断面図である。同図に示す複写機（以下「画像
形成装置」という。）は、像担持体としてドラム型の電
子写真感光体１（以下「感光ドラム」という。）を備え
ている。この感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によ
って矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１の周囲に
は、その回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電手段であ
る帯電ローラ２、露光手段３、現像器４（現像手段）、
転写帯電器５（転写手段）、分離帯電器６が配設されて
いる。さらに、転写材Ｐの搬送方向（矢印方向）の分離
帯電器６の下流側（同図中の左側）には、定着装置７が
配設されている。

【００３０】上述の感光ドラム１表面は、帯電ローラ２
により一様帯電される。次いで、露光手段３から発せら
れるレーザ光により、イメージ露光が行なわれ、レーザ
光照射部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像器４の帯
電したトナーによって現像され、矢印方向に搬送される
転写材Ｐに、転写帯電器５によって転写される。トナー
像転写後の転写材Ｐは、分離帯電器６によって感光ドラ
ム１表面から分離され、定着装置７に搬送される。定着
装置７に搬送された転写材Ｐは、加熱、加圧を受けて、
表面にトナー像が定着される。定着された被画像形成材
は本体から排出されるか、ユーザーによって両面印刷の
指示がでていれば、もう一度像形成前に再搬送し、最初
にトナー像を形成した反対側の面にもう一度トナー像を
形成させる。

【００３１】転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光
体面の転写残トナーを除去する専用のクリーニング装置
は具備させておらず、転写材Ｐに対するトナー画像転写
後の感光体面は転写残トナーを付着したまま一次帯電ロ
ーラ２との接触部Ａに到達し、ここで帯電ローラ２の摺
擦力と帯電バイアスにより転写残トナーが帯電ローラ２
上に一時的に取り込まれて回収される。これによって転
写残トナーパターンが掻き消されて、さらに転写残トナ
ーは帯電ローラ２表面の帯電粒子との摩擦帯電により帯
電極性が反転したトナー電荷を正規に揃えられて感光体
上に徐々に吐き出されていくこととなる。吐き出された
トナー（以下、吐き出し転写残トナー）は現像装置よっ
て現像部に回収されて（現像同時クリーニング）、現像
に再利用される。

【００３２】以上の各部材とプロセスについて以下に詳
細に記述する。

【００３３】［像担持体］感光ドラム１は像担持体（被
帯電体）としての回転ドラム型の電子写真感光体であ
る。本実施形態の複写機は反転現像を用いており、感光
体１は直径30ｍｍの負極性ａ−Ｓｉ感光体であり、矢印
の方向に210ｍｍ／ｓｅｃの周速度をもって回転駆動さ
れる。感光ドラム１は、その表面に負極帯電性アモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｉ）で構成された感光層を有す
る。さらにその最表面層にはａ−Ｓｉよりもさらに硬度
の高いアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）の保護膜を有し
ている。ａ−Ｃの膜厚は表面層の磨耗量と電子写真装置
の寿命との関係から最適な膜厚が決定できるが、一般的
には０．０１μｍ〜１０μｍ、好適には０．１μｍ〜１
μｍの範囲が望ましい。表面層の膜厚が０．０１μｍ以
下だと機械的強度が損なわれ、１０μｍ以上になると残
留電位が高くなる場合がある。ａ−Ｓｉ感光ドラムは帯
電ローラなどの観光ドラムに当接する部材による磨耗に
対して有機感光ドラムよりも高い耐久性を示し、特に帯
電粒子で摺擦される本実施形態のようなシステムでは有
効である。

【００３４】［帯電］帯電ローラ２は感光体１に所定の
押圧力をもって接触させて配設した可撓性の接触帯電部
材としての導電性弾性ローラである。接触部Ａは感光体
１と帯電ローラ２との帯電ニップ部である。

【００３５】帯電ローラ２には予めその外周面に帯電粒
子Ｍをコートして担持させてあり、帯電ニップ部Ａには
帯電粒子Ｍが存在している。帯電ローラ２は、帯電ニッ
プ部Ａにおいて感光体１の回転方向と逆方向（カウンタ
ー方向）に１００％の周速で回転駆動され、感光体１の
面に対して速度差を持って接触する。そしてこの帯電ロ
ーラ２に帯電バイアス電源から所定の帯電バイアスが印
加される。これにより回転感光体１の外周面が注入帯電
方式で所定の極性、電位に一様に接触帯電処理される。
帯電ローラ２には感光体１の外周面がほぼ−４００Ｖに
一様に帯電処理されるように、帯電バイアス電源から帯
電バイアスを印加する。

【００３６】帯電ローラ２、帯電粒子Ｍ、注入帯電等に
ついては以下に詳しく詳述する。

【００３７】（１）帯電ローラ接触帯電部材としての帯電ローラ２は、芯金上にゴムあ
るいは発泡体の中抵抗層を形成することにより作成され
る。中抵抗層は樹脂（例えばウレタン）、導電性粒子
（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により
処方され、芯金の上にローラ状に形成し、必要に応じて
表面を研磨した。

【００３８】帯電ローラ２のローラ抵抗を測定したとこ
ろ100ｋΩであった。ローラ抵抗は、帯電ローラ２の芯
金に総圧１ｋｇの加重がかかるようφ30ｍｍのアルミ基
体に帯電ローラ２を圧着した状態で、芯金とアルミ基体
との間に100Ｖを印加して計測した。

【００３９】ここで、接触帯電部材である帯電ローラ２
は、電極として機能することが重要である。つまり、弾
性を持たせて被帯電体との十分な接触状態を得ると同時
に、移動する被帯電体を充電するに十分低い抵抗を有す
る必要がある。一方では被帯電体にピンホールなどの低
耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する
必要がある。

【００４０】被帯電体として電子写真用感光体を用いた
場合、十分な帯電性と耐リークを得るには10⁴〜10⁷Ωの
抵抗が望ましい。さらに、帯電ローラ２の表面は帯電粒
子Ｍを保持できるようミクロな凹凸があるものが望まし
い。帯電ローラ２の硬度は、硬度が低すぎると形状が安
定しないために被帯電体との接触性が悪くなり、高すぎ
ると被帯電体との間に帯電ニップ部Ａを確保できないだ
けでなく、被帯電体表面へのミクロな接触性が悪くなる
ので、アスカーＣ硬度で２５度から５０度が好ましい範
囲である。

【００４１】帯電ローラ２の材質としては、弾性発泡体
に限定するものではなく、弾性体の材料として、ＥＰＤ
Ｍ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵
抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電
性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたも
のがあげられる。また、特に導電性物質を分散せずに、
イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能
である。帯電ローラ２は被帯電体としての感光ドラム１
に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接され、幅数ｍ
ｍの帯電ニップ部Ａを形成している。

【００４２】（２）帯電粒子Ｍについて帯電粒子Ｍとして、比抵抗が10⁷Ω・ｃｍ、平均粒径
１．５μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。帯電粒子
は、一次粒子の状態で存在するばかりでなく、二次粒子
の凝集した状態で存在することもなんら問題はない。ど
のような凝集状態であれ、凝集体として帯電粒子として
の機能が実現できればその形態は重要ではない。

【００４３】粒径は粒子が凝集体を構成している場合
は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径
の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、
１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒
度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって決定し
た。

【００４４】帯電粒子Ｍの抵抗値が２×１０¹²Ω・ｃｍ
以上であると帯電性が損なわれるため、抵抗値が１×１
０¹²Ω・ｃｍ以下である必要があり、さらに好ましくは
１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下である必要がある。本実施形態
では１×１０⁷Ω・ｃｍのものを用いた。抵抗測定は、
錠剤法により測定し正規化して求めた。即ち、底面積
２．２６ｃｍ²の円筒内に約０．５ｇの粉体試料を入れ
上下電極に15ｋｇの加圧を行うと同時に100Ｖの電圧を
印加し抵抗値を計測し、その後正規化して比抵抗を算出
した。

【００４５】帯電粒子Ｍは潜像露光時に妨げにならない
よう、白色または透明に近いことが望ましく、よって非
磁性であることが好ましい。さらに、帯電粒子が感光体
上から転写材Ｐに一部転写されてしまうことを考えると
カラー記録では無色、あるいは白色のものが望ましい。
また、粒径も現像剤の粒径に対して、１／２以下程度で
ないと画像露光を遮ることがあった。そのため帯電粒子
Ｍの粒径は現像剤の粒径の１／２よりも小さいことが望
ましい。粒径の下限値としては、粒子として安定に得ら
れるものとして10ｎｍが限界と考えられる。

【００４６】帯電粒子Ｍの材料としては、酸化亜鉛を用
いたが、これに限るものではなく、その他、酸化チタン
やアルミナなど他の金属酸化物の導電性無機粒子や有機
物との混合物、あるいは、これらに表面処理を施したも
のなど各種導電粒子が使用可能である。

【００４７】（３）注入帯電について像担持体である感光体１と接触帯電部材である帯電ロー
ラ２との帯電ニップ部Ａに帯電粒子Ｍを介在させること
で、帯電粒子Ｍの滑剤効果により、摩擦抵抗が大きくて
そのままでは感光体１に対して速度差を持たせて接触さ
せることが困難であった帯電ローラ２であっても、それ
を感光体１面に対して無理なく容易に効果的に速度差を
持たせて接触させた状態にすることが可能となると共
に、帯電ローラ２が帯電粒子Ｍを介して感光体１面に密
に接触してより高い頻度で感光体１面に接触する構成と
なる。

【００４８】帯電ローラ２と感光体１との間に十分な速
度差を設けることにより、帯電ローラ２と感光体１の接
触部Ａにおいて帯電粒子Ｍが感光体１に接触する機会を
格段に増加させ、高い接触性を得ることができ、帯電ロ
ーラ２と感光体１の帯電ニップ部Ａに存在する帯電粒子
Ｍが感光体１表面を隙間なく摺擦することで感光体１に
電荷を直接注入できるようになり、帯電ローラ２による
感光体１の接触帯電は帯電粒子Ｍの介存により注入帯電
機構が支配的となる。

【００４９】速度差を設ける構成としては、帯電ローラ
２を回転駆動あるいは固定して感光体１と速度差を設け
ることになる。好ましくは、帯電ローラ２を回転駆動
し、さらに、その回転方向は感光体１表面の移動方向と
は逆方向に回転するように構成することが望ましい。

【００５０】従って、従来のローラ帯電等では得られな
かった高い帯電効率が得られ、帯電ローラ２に印加した
電圧とほぼ同等の帯電電位を感光体１に与えることがで
きる。かくして、接触帯電部材として帯電ローラ２を用
いた場合でも、帯電ローラ２に対する帯電に必要な印加
バイアスは感光体１に必要な帯電電位相当の電圧で十分
であり、放電現象を用いない安定かつ安全な接触帯電方
式ないし装置を実現することができる。

【００５１】また、帯電ニップ部Ａや帯電ローラ２の表
面に帯電粒子Ｍを予め担持させておくことで、プリンタ
使用の全くの初期より上記の直接帯電性能を支障なく発
揮させることができる。

【００５２】（４）帯電ニップ部Ａや帯電ローラ２に対
する帯電粒子Ｍの補給最初に、感光体１と帯電ローラ２との帯電ニップ部Ａに
十分量の帯電粒子Ｍを介在させても、あるいは帯電ロー
ラ２に十分量の帯電粒子Ｍを塗布しておいても、装置の
使用に伴い帯電粒子Ｍが帯電ニップ部Ａや帯電ローラ２
から減少したり、帯電粒子Ｍが劣化したりすることで、
帯電性の低下が生じる。そのため、帯電性の低下が生じ
た際には、帯電ニップ部Ａや帯電ローラ２に対して帯電
粒子Ｍを補給する必要がある。

【００５３】帯電ローラ２の面に帯電粒子Ｍを供給する
帯電粒子供給手段を設けてもよいが、現像器４内に供給
することによって、感光体表面を介して帯電粒子Ｍを補
給している。帯電粒子Ｍは現像装置内ではトナーに対す
る帯電補助剤としての外添剤であり、帯電部での帯電粒
子であって、現像部でバイアスが印加されて感光体へ供
給し、帯電ローラ２へ到達するものである。

【００５４】［露光］露光手段３は、レーザーダイオー
ド、ポリゴンミラー等を含むレーザービームスキャナ
（露光装置）である。レーザービームスキャナ３は目的
の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強
度変調されたレーザー光Ｌを出力し、レーザー光Ｌでも
って回転感光体１の一様帯電面を走査露光する。レーザ
ー光Ｌにより回転感光体１の表面に目的の画像情報に対
応した静電潜像が形成される。

【００５５】具体的には、一次帯電ローラ２により−４
００Ｖに一様帯電された感光ドラム１の表面に、露光手
段３の半導体レーザから発せられる波長680ｎｍのレー
ザ光により、600ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）でイメー
ジ露光が行なわれ、レーザ光照射部分の電荷が除去され
て静電潜像が形成される。

【００５６】静電潜像形成手段に用いる光源は、ＬＥＤ
アレイであっても良く、この場合は、目的の画像情報に
対応する位置のＬＥＤを点灯し、感光体１の面に静電潜
像を形成する。

【００５７】また、露光手段は静電潜像形成手段に用い
る光源のみであり、除電光は設けていない。

【００５８】［現像］現像器４は、回転感光体１に形成
された静電潜像をトナー像として現像する。

【００５９】図１に示すように、現像器２は、表面にト
ナーが薄層状に塗布される現像ローラ14と、現像器４内
のトナーを攪拌するとともに現像ローラ14に向けて移動
させる攪拌部材と、現像ローラ14表面に塗布されたトナ
ーの層厚を規制する規制ブレード13から構成されてい
る。

【００６０】現像ローラ14と規制ブレード13との間のギ
ャップは、２００μｍに設定されている。現像ローラの
表面はバインダーであるフェノール樹脂と、ピグメント
であるカーボンおよびグラファイトからなる樹脂により
コートされており、その組成重量比は、（バインダー：
ピグメント＝２．５：１．０）である。

【００６１】現像ローラ14表面に塗布され、現像ローラ
表面のコート樹脂と摩擦帯電しながら規制ブレード13に
よってローラ塗布量を約１．０ｍｇ／ｃｍ²層厚規制さ
れたトナーは、現像ローラ14の表面に担持され、その矢
印方向の回転に伴って、感光ドラム１表面に対向する現
像位置に搬送される。

【００６２】現像位置における現像ローラ14と感光ドラ
ム１との間のギャップ（以下ＳＤギャップ）は、現像ロ
ーラ軸に回転可能に支持された不図示の感光ドラム突き
当てコロによって、180〜３００μｍに設定されてい
る。トナーは負極性の磁性一成分トナー（７μｍ）を用
い、現像方式は、ジャンピング現像とした。

【００６３】トナーは、結着樹脂と磁性体とを含有する
トナー粒子とそこに外添された無機微粉体から成り、平
均円形度０．９５０以上の球形トナーであって、該磁性
トナーの７９．６ｋＡ／ｍ（１０００エルステッド）下
における飽和磁化が10Ａｍ²／ｋｇ（ｅｍｕ／ｇ）以上5
0Ａｍ²／ｋｇ以下である。外添された無機粉体は主にト
ナーの帯電量を適正化する働きを持たせることが可能で
あり、本実施形態では前述した酸化亜鉛等の帯電粒子を
使用する。

【００６４】円形度の高い球形トナーはトナー同士また
は種々の部材とのひっかかりが少ないため帯電ローラで
の機械的シェアが小さく、表面の形状変化が軽微であ
る。また、トナー母体自体の流動性が高いため、外添さ
れた無機粉体の量が変化しても流動性が大きく変化しに
くい。このように球形トナーはトナーの劣化が少ない形
状因子を持っている。さらに、ドラムからの離形性に優
れるため転写効率が優れており、画像濃度を十分かせげ
るとともに転写残トナーを少なくすることができる。こ
のため、クリーナレスリユースシステムでは円形度の高
いトナーを使用することが望ましい。

【００６５】また、トナーの７９．６ｋＡ／ｍ（１００
０エルステッド）下における飽和磁化が10Ａｍ²／ｋｇ
（ｅｍｕ／ｇ）以上であると、リユーストナーであって
も現像ローラ上で十分な搬送性を有し、また飛散の程度
も良好となる。また、トナーの７９．６ｋＡ／ｍ下にお
ける飽和磁化が50Ａｍ²／ｋｇ以下であると、現像ロー
ラ及びリユーストナー供給ローラ上での磁気によるトナ
ー穂の大きさも小さい状態を維持でき、現像領域で凝集
してしまって画質が粗くなることがない。

【００６６】本発明の画像形成方法においては、現像ス
リーブに印加される交番バイアス電圧の絶対値が500Ｖ
以上、好ましくは潜像担持体へのリークを考慮して、50
0〜1500Ｖとするのがよい。但し、このリークは、現像
スリーブと潜像担持体との間隙の設定により変動する。
又、本発明において、交番バイアス周波数は、1000〜50
00Ｈｚの範囲とすることが好ましい。即ち、交番バイア
ス周波数が1000Ｈｚ未満になると、得られる画像の階調
性はよくなるものの、地カブリを解消するのが困難とな
る。

【００６７】これは、トナーの往復運動回数が少ない低
周波数領域では、非画像部においても現像剤バイアス電
界による潜像担持体へのトナーの押しつけ力が強くなり
過ぎるので、逆現像側バイアス電界によるトナーの剥ぎ
取り力によっても、非画像部に付着したトナーを完全に
は除去できないためであると考えられる。

【００６８】一方、周波数が5000Ｈｚを超えると、トナ
ーが潜像担持体に充分接触しないうちに、逆現像側のバ
イアス電界が印加されることになるので、現像性が低下
する。つまり、トナー自身が高周波数電界に応答できな
くなる。本発明においては、交番バイアス電界の周波数
を1500Ｈｚ〜3000Ｈｚとすると、最適な画像性を示すこ
とが確認された。

【００６９】上記の理由を考慮し、現像時の現像バイア
スとしては、2000Ｈｚ、ピーク間電圧800Ｖｐｐ、Ｄｕ
ｔｙ５０％の交流電圧に、−２５０Ｖの直流電圧を重畳
させた重畳バイアスを現像ローラ４に印加する。これに
より、感光ドラム１表面の静電潜像は反転現像されトナ
ーが付着されてトナー像として可視化される。なお、ト
ナーの飛散を抑制するため、紙間、前回転時等の非画像
部での感光ドラム１および現像ローラ４駆動時には交流
電圧は印加されない。

【００７０】［転写］転写帯電器５は接触転写手段とし
ての中抵抗の転写ローラであり、感光体１に所定に圧接
させて転写ニップ部を形成させてある。

【００７１】この転写ニップ部に不図示の給送部から所
定のタイミングで被記録体としての転写材Ｐが給送さ
れ、かつ転写ローラ５に所定の転写バイアス電圧が印加
されることで、感光体１側の現像剤像が転写ニップ部に
給送された転写材Ｐの面に、静電気力と押圧力にて順次
に転写されていく。ここで、帯電粒子はポジ極性だが、
主に感光ドラム上非潜像形成部に存在する帯電粒子の一
部が押圧力により転写媒体上に移動する。

【００７２】［定着］定着装置７は熱定着方式等の定着
装置である。感光体１側の現像剤像の転写を受けた転写
材Ｐは回転感光体１の面から分離されてこの定着装置７
に導入され、定着ローラの熱と圧力により現像剤像の定
着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として装置
外へ排出される。

【００７３】本定着装置は定着ローラ８と加圧ローラ９
とを有し、本実施形態では、定着ローラ８を、直径40ｍ
ｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウムの芯金上に、厚さ５０μ
ｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆して離型層を形成した構
成とした。この定着ローラ８の芯金の内側には、定着ロ
ーラ８を内部から加熱するヒータが設置される。

【００７４】また、定着ローラ８は、直径14ｍｍの鉄の
芯金上に、厚さ８ｍｍのシリコーンスポンジゴムの弾性
層を形成し、さらにその上に厚さ５０μｍのＰＦＡ樹脂
チューブを被覆して離型層を形成した構成とした。この
定着ローラ８の硬度は、約５６°（アスカーＣ硬度計に
より荷重１ｋｇで測定）である。

【００７５】本実施形態では、この加圧ローラ９を図示
しない加圧手段により20Ｎの押圧力で定着ローラ８に押
圧して、定着ローラ８と加圧ローラ９との間に約５ｍｍ
幅の定着ニップを形成させた。

【００７６】定着ローラ８上部にはクリーニングウェブ
装置10が設けられており、定着ローラ８に付着したトナ
ー、帯電粒子、転写媒体からの紙粉、炭酸カルシウム等
を除去し、かつウェブに含浸されたオイルを定着ローラ
８に塗布する。

【００７７】また、定着時に、定着ローラ８と加圧ロー
ラ９との間にオフセット防止用の電位差を付すために、
定着バイアス電源により定着ローラ８の芯金に定着バイ
アスとして、トナーと同極性の直流電圧、本実施形態で
は、可変のＤＣバイアスを印加して定着ローラ８の表面
電位を−３００〜−９００Ｖに保持する。加圧ローラ９
の芯金にもＤＣ電源を接続してバイアス印加し、０また
は＋３００Ｖに保持できるようになっている。

【００７８】上記のように、定着ローラ８は、フッ素樹
脂（ＰＦＡ）の離型層により表面の離型性を高めるとと
もに、定着バイアスを印加するので、表面の対オフセッ
ト性が高まり、転写材上のトナー像からトナーが定着ロ
ーラ８に付着するのを防ぐことができる。従って、定着
ニップで定着ローラ８からのトナーが後続の転写材に付
着して、後続の転写材上の画像を汚す、いわゆる画像の
オフセット現象が発生するのを防止することができる。

【００７９】しかしながら、前述したように、転写材に
帯電粒子が付着していると転写材の通紙の定着時、帯電
粒子が定着ローラ８に付着、蓄積することに起因した、
定着ローラの削れ、トナーオフセット等が発生する。

【００８０】そこで、本実施形態は、上記したように、
連続通紙定着時、定着ローラ８に印加する定着バイアス
を制御する。

【００８１】具体的には、転写材上に帯電粒子が多く付
着する条件、すなわち画像比率が小さい時は定着バイア
スを弱くし、定転写材上帯電粒子付着が多くない時、す
なわち画像比率が大きい時は定着バイアス強くすること
である。

【００８２】なお、定着バイアスの制御範囲は画像で見
た目に影響を及ぼすようなトナーのオフセットが著しく
変化するような低いバイアスの領域でなく、画質には大
きな影響を及ぼさない高いバイアスの範囲で行うのが望
ましい。具体的には定着バイアスが−２００Ｖ以下であ
ると、文字の中抜け等画質に影響を及ぼすトナーオフセ
ットが発生しやすい。

【００８３】本実施形態は、上記構成にて出力画像の画
像比率を検知し求め、その検知結果に応じて定着装置の
定着ローラ８に印加される定着バイアスの制御を行うも
のである。図２に定着バイアス制御のフローチャートを
示す。

【００８４】画像比率の算出はスキャナにて読み込まれ
たデータをもとに本体ＣＰＵにて行う。算出された画像
比率と本体メモリに記録されたテーブルをもとに定着バ
イアスが決定される。そして、決定された定着バイアス
となるようにＣＰＵから電圧電源回路にバイアス変更信
号が送られて制御されたバイアスが定着ローラ８に印加
される。

【００８５】さらに本実施形態では、一枚の転写材両面
に画像を形成させる場合には、帯電粒子が加圧ローラ９
に付着することがないように加圧ローラ９が＋３００Ｖ
の電位を保持するようにバイアス制御している。

【００８６】図３は従来の画像形成装置における画像比
率に対する定着バイアスの電圧値と定着装置に蓄積した
帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示す図、図４は上記
定着バイアス制御のフローに従って制御された、本実施
形態の画像比率に対する定着バイアスの電圧値と定着装
置に蓄積した帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示す図
である。

【００８７】図３の従来例では定着バイアス制御せずに
本実施形態画像形成装置で実施形態と同様の評価したも
のである。

【００８８】帯電粒子蓄積量は、Ａ４サイズの画像を画
像比率を５〜８０％（罫線チャート）でかつ両面記録で
各々３０００枚出力した後、定着クリーニングローラの
表面及び内部に蓄積した異物の総重量と異物中の帯電粒
子の重量比（蛍光Ｘ線定量分析による）から算出した。
また加圧ローラの帯電粒子による汚れを目視で評価し
た。

【００８９】図４に示すように、本実施形態によれば、
定着バイアスを出力画像の画像比率によって変えること
で、図３の従来例に比べて定着ローラ８への帯電粒子の
蓄積が抑止でき、定着装置寿命を長くできる。

【００９０】しかも画像比率の高い場合には充分定着バ
イアスを大きくしてあるのでトナーの定着オフセットが
発生しにくく、転写媒体が定着ローラ８に巻きつくこと
もなかった。

【００９１】さらに定着ローラ８に合わせて加圧ローラ
９にも定着バイアス印加、制御を行っているので、両面
に画像画規制した場合にも加圧ローラ９への帯電粒子の
付着を防止することができる。

【００９２】［第二実施形態］次に本発明に係る画像形
成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図
５は本実施形態にかかる画像形成装置の定着装置の概略
断面図、図６は従来の画像形成装置における湿度及び転
写材の種類に対する定着バイアスの電圧制御値と定着装
置に蓄積した帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示す
図、図７は本実施形態にかかる定着バイアス制御のフロ
ーに従って制御された、実際の湿度及び転写材の種類に
対する定着バイアスの電圧制御値と定着装置に蓄積した
帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示す図である。上記
第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の
符号を付して説明を省略する。

【００９３】本実施形態の画像形成装置は上記第一実施
形態とほぼ同じ構成であるが、定着装置としてフィルム
加熱方式の定着装置を用い、転写材上に付着した帯電粒
子の量を見積もるのに湿度と転写材の種類を条件として
用いた。

【００９４】図５に本実施形態に係る定着装置の断面図
を示す。フィルム加熱方式の定着装置は定着ローラ８上
の定着フィルム19を備え、この定着フィルムは耐熱性、
離型性、耐久性、熱伝導性等を考慮して複合層フィルム
とし、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上さ
せるために厚さ５〜２０μｍ程度の薄肉となっている。

【００９５】定着フィルム19は、フィルム製の基層上に
プライマー層を設け、その上に離型層を設けた３層構造
のローラ状フィルムとなっており、基層は、熱伝導性が
良い金属酸化物としてマグネシア（ＭｇＯ）を45ｗｔ％
含有させた、耐熱樹脂のポリイミド（ＰＩ）のフィルム
から形成した。プライマー層は、基層と離型層との接着
性を確保するためのもので、ポリイミド樹脂およびフッ
素樹脂からなる接着剤からなり、この接着剤には導電性
を付与するために酸化チタン（ＴｉＯ₂）を含有させて
いる。離型層は、フッ素樹脂のＰＦＡに導電性カーボン
粒子を０．５ｗｔ％含有させた樹脂液を調製し、これに
基層上にプライマー層を設けたフィルム円筒中間体を浸
漬して、ディッピング法によりプライマー層上にコーテ
ィングした。

【００９６】加圧ローラ９との定着ニップの部分の定着
フィルム19の内面部分には、ヒートホルダ15により断熱
支持されたヒータが設置され、このヒータは、電気絶縁
性、耐熱性および低熱容量性材料のアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）を使用したセラミック基板17の一方の、定着ニッ
プに向ける側の面に、発熱源として銀パラジウム（Ａｇ
／Ｐｄ）の線状の発熱体18を設けてなっている。発熱体
18は図示しない高電気絶縁性のガラスコート層により被
覆されている。セラミック基板17の他方の面には、温度
検知素子であるサーミスタ16や温度ヒューズ等が設けら
れている。定着フィルムの表面温度は、サーミスタ16の
温度検知に基づく制御回路（図示せず）からの発熱体18
への通電制御によって、定着に適した一定温度に制御さ
れる。

【００９７】加圧ローラ９の基本構成は、アルミニウム
芯金の直径を10ｍｍ、シリコンスゴムの弾性層の厚さを
６ｍｍ、ＰＦＡチューブによる離型層の厚さを４０μｍ
とし、加圧ローラ９の直径を23ｍｍとした。加圧ローラ
２の硬度は約４２°（アスカーＣ硬度計により荷重500
ｇで測定）である。

【００９８】定着フィルム19と加圧ローラ９との間の定
着ニップは、加圧ローラ９を８ニュートン（Ｎ）の押圧
力で定着フィルム19に押し当てることにより、約３ｍｍ
幅に形成した。

【００９９】本体奥側に設けられた不図示の定着バイア
ス電源から直接離型層表面に直接定着バイアスを印加し
て、トナーオフセットを防ぐ構成となっている。定着バ
イアスは、本体の感光ドラム付近に設けられた不図示の
湿度検知センサーにより求められた湿度により決定され
る。

【０１００】さらに本体上部の操作部に設けられたボタ
ンによりユーザーは画像形成させる転写材を選択する仕
組みになっており、選択された転写材により定着バイア
スを変化させるようにしている。転写材の選択肢とし
て、転写材表面の粗い順に、普通紙、コート紙、光沢紙
をユーザーに指定させるようにしており、すなわち定着
バイアスは転写材の種類により３段階に制御される。

【０１０１】得られた湿度および転写材の種類の情報と
本体メモリに記録されたテーブルをもとに定着バイアス
が決定され、決定された定着バイアスとなるようにＣＰ
Ｕから電圧電源回路に信号が送られて制御されたバイア
スが定着ローラ８に印加される。

【０１０２】図６は従来の画像形成装置における湿度及
び転写材の種類に対する定着バイアスの電圧制御値と定
着装置に蓄積した帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示
す図、図７は上記定着バイアス制御のフローに従って制
御された、実際の湿度及び転写材の種類に対する定着バ
イアスの電圧制御値と定着装置に蓄積した帯電粒子の量
及び加圧ローラ汚れを示す図である。

【０１０３】帯電粒子蓄積量はＡ４サイズの画像を画像
比率１５％の罫線チャートで各々３０００枚出力した
後、定着クリーニングローラの表面及び内部に蓄積した
異物の総重量と異物中の帯電粒子の重量比（蛍光Ｘ線定
量分析による）から算出した。また加圧ローラの帯電粒
子による汚れを目視で評価した。

【０１０４】図７に示すように、本実施形態によれば、
フィルム加熱式定着装置を設けた画像形成装置において
も、湿度と転写材に応じて定着バイアスを変えること
で、図６の従来例に比べて定着ローラ８への帯電粒子の
蓄積が抑止でき、定着装置寿命を長くできる。

【０１０５】しかも帯電粒子の付着が少ない場合には充
分定着バイアスを大きくしてあるのでトナーの定着オフ
セットが発生しにくく、転写材が定着ローラ８に巻きつ
くこともない。

【０１０６】定着フィルム19に通電劣化しやすい材料を
用いる場合は、定着ニップの転写材有無を検知するよう
にして、通紙していないときには定着バイアスを印加し
ない、あるいは極力低く設定しておくように制御すると
よい。

【０１０７】［第三実施形態］次に本発明に係る画像形
成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。図
８は本実施形態にかかる画像形成装置を表す概略断面
図、図９は従来の画像形成装置における転写回数に対す
る定着バイアスの電圧値と定着装置に蓄積した帯電粒子
の量及び加圧ローラ汚れを示す図、図１０は本実施形態
にかかる定着バイアス制御のフローに従って制御され
た、転写回数に対する定着バイアスの電圧値と定着装置
に蓄積した帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示す図で
ある。上記第一実施形態と説明の重複する部分について
は、同一の符号を付して説明を省略する。

【０１０８】本実施形態はフルカラー複写機に本発明を
適応させた例である。図８にフルカラー電子写真形成装
置の概略断面図を示す。

【０１０９】図８に示す画像形成装置は、第１の像担持
体としての回転ドラム型の電子写真感光体51（以下「感
光ドラム」という。）を備えている。

【０１１０】感光ドラム51は、駆動手段（不図示）によ
って矢印方向に回転駆動される。感光ドラム51の周囲に
は、帯電手段としての帯電ローラ52が配置され、画像形
成装置が画像形成動作に入ると、感光ドラム51表面を所
定の極性、所定の電位に一様に帯電させる。帯電ローラ
52により一様に帯電された感光ドラム51の表面は、露光
装置53が発光する、画像信号に対応して変調されたレー
ザ光により露光されて、静電潜像が形成される。

【０１１１】本実施の形態によると、画像形成装置はフ
ルカラーの中間転写方式の画像形成装置であるので、画
像信号に基づいて色分解されたレーザ光で露光されて感
光ドラム51表面に形成された静電潜像は、それぞれのタ
イミングで現像装置により現像され、それぞれブラック
（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）の各単色のトナー像が感光ドラム51上に形成され
る。感光ドラム51上に順次に形成されたそれぞれ単色の
トナー像は、感光ドラム51に一次転写ニップにて当接す
るように配置され矢印方向に回転する第２の像担持体と
しての中間転写ドラム55（中間転写体）上に静電的に一
次転写される。４色フルカラーの画像を形成する場合
は、中間転写ドラム55が４回転することで、イエロー、
シアン、マゼンタ、ブラックのそれぞれのトナー像が重
なるように一次転写されて、これら４色のトナー像によ
り合成カラートナー像が形成される。

【０１１２】一方、紙等の転写材は、給送ローラによっ
て給送され中間転写ドラム55上の合成カラートナー
像の形成が完了するのに同期して、転写装置56（転写
系）まで搬送されてくる。

【０１１３】中間転写ドラム55上に重ねて一次転写され
た合成カラートナー像は、中間転写ドラム55に、二次転
写ニップを形成して当接される転写装置56にて、転写材
Ｐ上に静電的に一括で二次転写される。また、本実施の
形態の画像形成装置にて単色の画像形成を行う場合は、
一次転写を行った後、単色のトナー像はそのまま中間転
写ドラム55上を転写装置56との二次転写ニップにまで至
り、二次転写を受けることになる。

【０１１４】転写装置56は転写材上にトナー像を静電的
に転写すると同時に、転写装置56を構成する転写回転体
としての転写ベルトに転写材Ｐを静電的に吸着させて、
中間転写ドラム55表面から転写材を分離する。

【０１１５】転写材上に転写されたトナー像は、定着装
置57まで搬送されて、例えば熱及び圧力によって転写材
Ｐ上に永久定着され、その後、永久画像をのせた転写材
Ｐは画像形成装置本体外部に排出されて、画像形成が完
了する。

【０１１６】一方、一次転写後の感光ドラム51は、クリ
ーニング装置58により、表面に残留している転写残トナ
ーの除去を受ける。さらに、二次転写後の中間転写ドラ
ム７に残留している転写残トナーは、回収手段としてバ
イアスを印加される回収ローラ９により再帯電され、一
次転写ニップを介して感光ドラム51上に回収され、上述
のクリーニング装置58により除去されることになる。

【０１１７】感光ドラム51は、上記第一実施形態と同じ
アモルファスシリコン感光体であるが、本実施形態では
直径108ｍｍに形成されている。

【０１１８】帯電ローラは、上記第一実施形態と同じロ
ーラ部材、帯電粒子を用いているが、本実施形態では感
光体クリーナを設けているため、現像装置からの帯電粒
子供給は受けられない。そのため帯電粒子供給手段59を
帯電ローラに接触するように設けている。帯電粒子供給
手段59は表面に一定の凹凸を設けた絶縁性帯電粒子搬送
ローラを有しており、帯電ローラ52と従動回転するよう
になっている。

【０１１９】帯電ローラ上の帯電粒子が感光体上に吐き
出されて少なくなってくると、帯電粒子供給手段内に設
けらた不図示の帯電粒子塗布部材が帯電粒子供給ローラ
に帯電粒子を塗布する。

【０１２０】帯電粒子の有無は本実施形態では帯電電流
量を検知することにより行っているが、反射濃度測定装
置を設けて、帯電ローラ表面の反射濃度より帯電粒子量
を検知するようにしても良い。この帯電ローラにはＤＣ
成分に、ＡＣ成分を重畳したバイアスが印加され、感光
ドラム51を、約−４００Ｖに一様に帯電することができ
る。

【０１２１】露光装置53は、上記第一実施形態と同じレ
ーザーダイオード、ポリゴンミラー等を含むレーザービ
ームスキャナであり、一様帯電後の感光ドラム51表面に
画像情報に応じた波長6300ｎｍのレーザ光を照射して静
電潜像を形成する。

【０１２２】現像装置は、ブラック、イエロー、マゼン
タ、シアンの各色のトナーを収納した現像器54Ｋ、54
Ｙ、54Ｍ、54Ｃを感光ドラムに対して並べて設けてあ
り、必要なときに感光体に近接させることによって現像
に供される現像器54Ｋ、54Ｙ、54Ｍ、54Ｃのいずれかを
感光ドラム51に対向する現像位置に配置して現像を行う
ものである。現像器54Ｋ、54Ｙ、54Ｍ、54Ｃは、非磁性
一成分トナーを用いたジャンピング方式の現像器であ
り、トナーとして、ワックスを含んだコア／シェル構造
の粒径６μｍの重合トナーを、塗布ローラによって現像
スリーブに塗布し、弾性ブレードでトナー層厚を規制し
た後、現像スリーブに印加したＤＣ成分とＡＣ成分とを
重畳させた現像バイアスによって、トナーを感光ドラム
51上の静電潜像にジャンプさせて反転現像するものであ
る。

【０１２３】中間転写体55は、本実施の形態では、直径
186ｍｍ、長手方向の長さ310ｍｍであり、アルミニウム
芯金上に肉厚５ｍｍの導電ゴム層が形成され、さらに、
この導電ゴム層の上に抵抗層が２０μｍの厚さでコーテ
ィングされた、いわゆる固体ドラム状のものである。ア
ルミニウム芯金には給電ばね（不図示）により300Ｖの
一次転写バイアスが印加されている。導電ゴム層は、エ
ピクロルヒドリンゴムとＮＢＲゴムとを混合させて体積
抵抗率を１×１０⁶Ω・ｃｍに調整したものであり、抵
抗層は、体積抵抗率１×１０¹²Ω・ｃｍのウレタン樹脂
である。中間転写体全体の抵抗値は、長手方向の長さ31
0ｍｍ、ニップ幅５ｍｍで金属電極を当接させ、1000Ｖ
の電圧を印加して測定すると、５Ｘ１０⁶Ωとなる。

【０１２４】転写装置56は、本実施の形態では、転写ロ
ーラと駆動ローラとに転写ベルトを巻き掛けて構成され
ている。すなわち、転写装置56は、転写材Ｐの搬送方向
の上流側の転写ローラが転写ベルトを介して中間転写ド
ラム55に当接するように配置されている。また、駆動ロ
ーラは、中間転写ドラム55の周速と転写ベルトの周速と
が等しくなるように転写ベルトと転写口一ラとをそれぞ
れ矢印方向に駆動する。

【０１２５】また、転写装置56は中間転写ドラム55に対
して接離可能に構成され、二次転写時に転写材Ｐを介し
て中間転写ドラム55に当接する。当接圧は３．２ｋｇｆ
である。さらに、転写ローラには、静電的に中間転写
ドラム55から転写材Ｐ上にトナー像を転写するために、
高圧電源により定電流制御の二次転写バイアスが印加さ
れている。二次転写電流は、この二次転写バイアスによ
り転写ローラの芯金部から中間転写ドラム55の芯金部方
向に流れ、転写ベルトから転写材Ｐの方向の電荷供給に
より、トナー像は転写材Ｐ上に転写される。なお、定電
流制御値は、例えばＡ３サイズ紙通紙時には＋２０μＡ
である。

【０１２６】上述構成の画像形成装置は、直径186ｍｍ
の中間転写ドラム55を有することから、転写材として用
いることができる最大通紙サイズはＡ３サイズである。
また、本実施形態の画像形成装置のプロセススピードは
117ｍｍ／ｓｅｃである。

【０１２７】本実施形態のようなフルカラーシステムに
おいては、転写工程がイエロー、マゼンタ、シアン、ブ
ラック各色にて行われるため、必ずしも白地部だけにＣ
粒子が付着するわけではない。このため転写材上に付着
する帯電粒子の量は画像比率にかならずしも依存しな
い。

【０１２８】むしろ、フルカラー画像形成装置では、現
像された４色のトナー像それぞれについて転写工程を持
ち、感光体上の帯電粒子が転写材上に付着する機会が大
きくなるため、感光体から転写材あるいは中間転写体へ
の転写回数に大きく依存する。

【０１２９】そこで、本実施形態では転写の回数により
定着バイアスが決定されるようになっている。転写の回
数は基本的には、単色で画像出力する場合には１回、フ
ルカラー出力では４回であるが、画像、或いはユーザー
の指示によっては、２回、３回もあり得る。

【０１３０】形成する画像は本体ＣＰＵにて転写回数
が、何回必要であるかを求めて、必要転写回数をもとに
定着バイアス電源回路に信号を送り、定着バイアスを決
定する。

【０１３１】そして決定された定着バイアスとなるよう
にＣＰＵから電圧電源回路に信号が送られて制御された
バイアスが定着ローラ８に印加される。

【０１３２】図９は従来の画像形成装置における転写回
数に対する定着バイアスの電圧値と定着装置に蓄積した
帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示す図、図１０は本
実施形態にかかる定着バイアス制御のフローに従って制
御された、本実施形態の転写回数に対する定着バイアス
の電圧値と定着装置に蓄積した帯電粒子の量及び加圧ロ
ーラ汚れを示す図である。図９の従来例は定着バイアス
制御せずに本実施形態の画像形成装置と同様の評価した
ものである。

【０１３３】帯電粒子蓄積量はＡ４サイズの画像を画像
比率各色１０％の写真入チャートで各々１０００枚出力
した後、定着クリーニングローラの表面及び内部に蓄積
した異物の総重量と異物中の帯電粒子の重量比（蛍光Ｘ
線定量分析による）から算出した。また加圧ローラの帯
電粒子による汚れを目視で評価した。

【０１３４】図１０に示すように、本実施形態によれ
ば、４色のトナーを使ったフルカラーの画像形成装置に
おいても、定着バイアスを転写回数によって変えること
で、図９の従来例に比べて定着ローラ８への帯電粒子の
蓄積が抑止でき、定着装置寿命を長くできる。しかも転
写回数が多く帯電粒子の転写材上付着が比較的少ない場
合には充分に定着バイアスを大きくしてあるのでトナー
の定着オフセットが発生しにくく、転写材が定着ローラ
８に巻きつくこともなかった。

【０１３５】なお、感光ドラムのシステムに限らず、よ
り高速化に対応した４つの感光ドラムを各色に割り当て
て並べたタンデム方式のフルカラー画像形成装置等転写
工程を複数回行う画像形成装置に対しても効果がある。

【０１３６】

【発明の効果】以上示したように、帯電粒子を用いて帯
電を行う画像形成装置において、定着バイアスを制御可
能にし、湿度、画像比率、転写材種、トナー像転写回数
に応じて定着バイアスを変更した。これにより、形成さ
せる画像の比率、湿度、転写材の粗さ、転写回数によら
ず、常に良好な定着性能と耐久性を発揮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態にかかる画像形成装置を表す概略
断面図である。

【図２】定着バイアスの制御フローチャートである。

【図３】従来の画像形成装置における画像比率に対する
ウェブ巻き取りローラ駆動時間と定着装置に蓄積した帯
電粒子の量を示す図である。

【図４】第一実施形態にかかる画像形成装置の画像比率
に対するウェブ巻き取りローラ駆動時間と定着装置７に
蓄積した帯電粒子の量を示す図である。

【図５】第二実施形態にかかる画像形成装置の定着装置
の概略断面図である。

【図６】従来の画像形成装置における湿度及び転写材の
種類に対する定着バイアスの電圧制御値と定着装置に蓄
積した帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示す図であ
る。

【図７】第二実施形態にかかる定着バイアス制御のフロ
ーに従って制御された、実際の湿度及び転写材の種類に
対する定着バイアスの電圧制御値と定着装置に蓄積した
帯電粒子の量及び加圧ローラ汚れを示す図である。

【図８】第三実施形態にかかる画像形成装置を表す概略
断面図である。

【図９】従来の画像形成装置における転写回数に対する
定着バイアスの電圧値と定着装置に蓄積した帯電粒子の
量及び加圧ローラ汚れを示す図である。

【図１０】第三実施形態にかかる定着バイアス制御のフ
ローに従って制御された、転写回数に対する定着バイア
スの電圧値と定着装置に蓄積した帯電粒子の量及び加圧
ローラ汚れを示す図である。

【図１１】従来の注入帯電を用いた画像形成装置の例を
表す概略断面図である。

【符号の説明】

Ａ …接触部Ｌ …レーザー光Ｍ …帯電粒子Ｐ …転写材１ …感光ドラム２ …帯電ローラ３ …露光手段４ …現像器５ …転写帯電器６ …分離帯電器７ …定着装置８ …定着ローラ９ …加圧ローラ 10 …クリーニングウェブ装置 13 …規制ブレード 14 …現像ローラ 15 …ヒートホルダ 16 …サーミスタ 17 …セラミック基板 18 …発熱体 19 …定着フィルム 51 …感光ドラム 52 …帯電ローラ 53 …露光装置 54 …現像器 55 …中間転写ドラム 56 …転写装置 57 …定着装置 58 …クリーニング装置 59 …帯電粒子供給手段

フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA01 DA14 DA45 DB01 DC02 DE01 DE07 DE09 EA15 EA18 EA20 EC06 EC07 EC09 ED25 JC08 2H033 AA02 BA25 BA51 BA59 BB01 BB18 BB28 CA08 CA09 CA11 CA16 CA19 CA23 2H200 FA01 GA01 GA23 GA31 GA44 GB22 GB23 GB25 GB30 HA01 HA21 HA28 HB12 HB17 JA01 PA02 PA10 PA22 PB28 PB34 PB36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体表面に対して接
触して、該像担持体との接触部に帯電粒子を介在させて
該像担持体を帯電する帯電手段と、帯電面に静電潜像を
形成する潜像形成手段と、現像ローラに担持されたトナ
ーによって該静電潜像をトナー像として現像する現像手
段と、該トナー像を転写材に転写する転写手段と、該ト
ナー像を転写材に定着する定着手段を有する画像形成装
置において、定着手段にはトナーと同極性の定着バイアスが印加され
ており、湿度、画像比率、転写材種、トナー像転写回数
のうち少なくとも１つの情報に応じて該定着バイアスを
制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】未使用の帯電粒子が帯電粒子供給手段か
ら帯電装置に供給され、使用されて古くなった帯電粒子
は像担持体上に排出されて、帯電装置の帯電粒子が入れ
替わることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項３】湿度が高くなるに従い前記定着バイアス
を強く、湿度が低くなるに従い前記定着バイアスを弱く
することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】出力画像の画像比率が高くなるに従い前
記定着バイアスを強く、前記画像の非画像部の比率が低
くなるに従い前記定着バイアスを弱くすることを特徴と
する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】表面粗さが小さい転写材のときほど前記
定着バイアスを強く、表面粗さが大きい転写材のときほ
ど前記定着バイアスを弱くする請求項１の画像形成装
置。
【請求項６】トナー像転写回数が少なくなるに従い前
記定着バイアスを強く、前記画像のトナー像転写回数が
多くなるに従い前記定着バイアスを弱くすることを特徴
とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】定着手段は熱ローラと加圧ローラを有
し、前記定着バイアスは熱ローラと加圧ローラに別々に
印加されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成
装置。
【請求項８】前記熱ローラと加圧ローラに印加された
各定着バイアスは独立に制御されることを特徴とする請
求項７に記載の画像形成装置。