(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像に、トナーを選択的に転移してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を被転写体に転写する転写装置とを有する画像形成装置において、
前記像担持体上に粉末をほぼ一様に供給する粉末供給手段を有し、
前記粉末供給手段は、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を有し、この固形化粉末部材から分離した粉末を前記像担持体に供給するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記被転写体として、前記像担持体からトナー像が一旦転写され、このトナー像を他の被転写体に転写する中間転写体を有し、この中間転写体に粉末をほぼ一様に供給する粉末供給手段が設けられ、
前記粉末供給手段は、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を有し、この固形化粉末部材から分離した粉末を前記中間転写体に供給するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記中間転写体が複数備えられ、これらの複数の中間転写体に粉末をほぼ一様に供給する粉末供給手段を有し、
前記粉末供給手段は、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を有し、この固形化粉末部材から分離した粉末を前記複数の中間転写体に供給するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記帯電装置が、前記像担持体と接触して周回する周面を備え、該接触帯電装置の周面に粉末をほぼ一様に供給する粉末供給手段を有し、
前記粉末供給手段は、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を有し、この固形化粉末部材から分離した粉末を前記接触帯電装置の周面に供給するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記粉末供給手段は、前記固形化粉末部材を板状に形成したものであり、前記像担持体、前記中間転写体、又は前記接触帯電装置に接触し、摺擦することによって粉末を供給するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記粉末供給手段は、前記像担持体、前記中間転写体、前記接触帯電装置の少なくとも一つの残留トナーや汚れを除去する、クリーニング装置を兼用するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記粉末供給手段は、前記固形化粉末部材をロール状に形成したものであり、前記像担持体、前記中間転写体、又は前記接触帯電装置に接触し、摺擦することによって粉末を供給するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記固形化粉末部材を前記像担持体、前記中間転写体、又は前記接触帯電装置から後退させるリトラクト手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記粉末供給手段は、前記像担持体、前記中間転写体、又は前記接触帯電装置から離間して設置されており、前記固形化粉末部材に接触して粉末を分離し、落下させる粉末掻きとり手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９に記載される画像形成装置において、
前記粉末掻きとり手段は、ブラシ状部材であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載される画像形成装置において、
前記粉末掻きとり手段を前記固形化粉末部材から後退させるリトラクト手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記固形化粉末部材は、前記現像装置内に収容されているトナーの外添剤として使用されている粉末と同じ材料及び同じ粒径の粉末を、一種類以上含有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記固形化粉末部材は、トナーより小粒径で、５μｍ以下の微粒子からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記固形化粉末部材は、半導電性の微粒子からなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記像担持体上に形成された前記トナー像を前記被転写体に転写した後、前記像担持体上に残留するトナーおよび粉末を保持したまま次の画像形成工程を行うクリーナレス画像形成装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記像担持体、前記被転写体、前記接触帯電装置の少なくとも一つの周面上の粉末付着量を検出する検出手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載される画像形成装置において、
前記検出手段は、前記像担持体に接触する半導電性部材を含み、該半導電性部材に直流電圧を印加した際に、該半導電性部材と前記像担持体との間に流れる電流量を検出するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項４に記載される画像形成装置において、
前記接触帯電装置の周面上の粉末付着量を検出する検出手段を有し、
前記検出手段は、前記接触帯電装置に直流電圧を印加した際に、該接触帯電装置と前記像担持体との間に流れる電流量を検出するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載される画像形成装置において、
前記検出手段は、前記被転写体に接触する半導電性部材を含み、該半導電性部材と前記被転写体との間に流れる電流量を検出するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１６から請求項１９までのいずれかに記載される画像形成装置において、
前記検出手段による、少なくとも付着量検出動作中は、粉末が付着している被検出体に接触する部材が電圧印加部材だけになるように、前記粉末供給手段が前記被検出体から離間されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電潜像等を利用してトナー像を形成する電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。詳細には、電子写真記録、静電記録、イオノグラフィー、磁気記録等の間接転写型記録装置に関する。また、複写機、カラー複写機、ファクシミリ、プリンタ等の多色画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、以下のような工程から構成されている。すなわち、潜像担持体表面に均一に電荷を付与する帯電工程、帯電した潜像担持体表面に光を照射して潜像を形成する露光工程、静電潜像にトナーを付着させて可視像を形成する現像工程、該可視像を転写材に転写する転写工程、該転写材上のトナー像を定着する定着工程である。さらに、転写工程で潜像担持体表面に残留した未転写トナーは、クリーニング工程によって除去され、また次の画像形成サイクルが開始される。また、特にカラーの画像形成装置では、潜像担持体と転写材の間に中間担持体を設け、複数の転写工程を行う画像形成装置や、潜像担持体上に複数のトナー像を形成し、転写材上に一括して像を転写する画像形成装置もある。
【０００３】
ここで、通常のクリーニング工程では、クリーニング装置として、弾性を有するゴムブレード、もしくはブラシを潜像担持体表面に押し当て、残留した未転写トナーを除去し回収している。そして、その回収されたトナーは、回収容器に蓄えられ定期的に廃棄されるか、使い捨てカートリッジ内に蓄えられ、カートリッジごと廃棄される。この場合、トナーを廃棄することが環境保護の点から好ましくないうえ、廃棄トナーを収納する容器が場所をとり、特にプリンタ等の小型化を要求される画像形成装置では大きな障害となる。また、中間担持体をもつ装置では、この中間担持体のクリーニングも行わなければならないうえ、特に転写回数が多いほど、未転写トナーの量が多くなり画質の劣化が生じてしまう。このような未転写トナー、すなわち廃棄トナーの問題を回避するためには、潜像担持体や中間担持体上に残留するトナー量を、極力少なくすることが重要であり、そのためにはトナーの転写効率を上げることが必要となる。
【０００４】
廃棄トナーを発生させないという観点から、クリーニング工程を設けずに、転写残留トナーを現像と同時に現像装置に回収するクリーナーレス方式が、特開昭５９−１３３５７３号公報、同５９−１５７６６１号公報等で提案されている。クリーナーレス方式では、廃棄トナーは発生しないものの、像担持体表面に残留したトナーがプリントアウトされてしまうポジゴーストや、像担持体表面に残留したトナーが露光を遮光してしまうことよるネガゴーストが問題となる。例えば、特開平３−１１４０６３公報では転写残りトナー量を０．３５ｍｇ／ｃｍ２以下とすることでゴーストを回避することが記載されており、また、特開平３−１７２８８０公報では転写工程におけるトナーの転写効率を８０％以上とすることでゴーストを回避することが記載されており、ここでもトナーの転写効率を上げることが必要であることがわかる。
【０００５】
このように、電子写真方式を用いた画像形成装置については、従来方式においても、クリーナレス方式においてもトナーの転写効率を上げることは重要な意味をもつ。
【０００６】
転写効率を上げるには像担持体に直接付着しているトナー粒子を完全に転写することが重要であり、そのためには、トナーと像担持体との間の付着力を下げることが有効である。そのような方法として、例えば、特開平２−１８７０号公報、特開平２−８１０５３号公報、特開平２−１１８６７１号公報、特開平２−１１８６７２号公報、特開平２−１５７７６６号公報に記載されているように、現像剤中にシリカ等の剥離性微粒子を含ませることで、それら微粒子をトナーと感光体との間に介在させ、トナーと感光体との付着力を下げてトナーの転写効率を上げる方法がある。
【０００７】
現像剤へ剥離性微粒子を添加してトナーの転写性を上げる方法では、剥離性微粒子で均一にトナーを被覆することが要求される。しかしながら、すべてのトナーを剥離性微粒子で均一に被覆することは現実には難しく、被覆不十分なトナーの存在を皆無とするには、被覆条件、被覆材料に検討を加えることが必要となる。また、すべてのトナーが剥離性微粒子で均一に被覆されたとしても、現像器内で攪拌、層厚規制等の様々なストレスを受ける間に、トナーからの剥離性微粒子の遊離が生じることがある。従ってトナーに剥離性微粒子が均一に被覆されたままの状態を維持させるためには、新たな現像器を検討する必要が生じる。さらに、転写以外の問題として、トナーの剥離性が高くなるために現像でトナークラウドが発生しやすくなり、プリント画像のカブリや、機内汚れがでやすくなる。また、長く使用するうちに剥離性微粒子がトナー表面やキャリア表面に付着して現像剤の帯電性が低下したり、遊離した剥離性微粒子同士が凝集して塊状の塊となり、それが原因で現像剤の流動性が低下して画像ムラを引き起こすことがある。また、現像剤から剥離性微粒子が遊離して現像剤の帯電性が変化することで画像濃度が変動することがある。このような現象は、剥離性微粒子の量が多く、また、剥離性微粒子の粒径が比較的大きい場合に顕著に現れる。現像剤中の剥離性微粒子の量、または粒径が大きい場合には、トナー像中の剥離性微粒子が目に見える状態となり画質上の問題を引き起こすこともある。さらに、剥離性微粒子が多量に添加されたトナーは流動性に富むために、転写時にトナー像が転写材に接触した際にトナー像が乱されやすくなり、転写による画像乱れといった現象も生じやすくなる。
【０００８】
このような問題に対し、像担持体上に無色透明トナーを現像させてその上から着色トナーを現像させることにより、着色トナーのみを１００％転写させる方法が特開平１−１３４４８５号公報に記載されている。しかし、この方法では、無色透明トナーが転写残留トナーとして廃棄されることになるために廃棄トナーの問題が解決されることにはならない。
【０００９】
一方、前述した像担持体や中間担持体上の残留トナー等をクリーニングするクリーニング部材を有する画像形成装置においても、クリーニング性の向上を目的として潤滑剤を用いているものもある。固形の潤滑剤を用いて、中間担持体の表面を制御するような技術としては、たとえば特開平６−３３７５９８号公報、特開平６−３３２３２４号公報、特開平７−２７１１４２号公報等に記載されるものがある。また、クリーニング部材と像担持体との摩擦力を低減させるためには、各種の潤滑材料等が研究されている。帯電装置等の汚れ付着を防止するため、特開平６−３４２２３６号公報に記載されるように潤滑油を塗布するものや、特開平６−３４８１０６号公報に記載されるように帯電装置の表面をトナーで被覆する技術も出願されており、接触部表面の摩擦力や付着力を低減する工夫が各社から提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの方法では、潤滑剤としてワックス成分を用いているため、たとえばクリーニングブレードとの摩擦力を初期的に低減するには効果的であっても、やがてワックス成分が中間担持体や像担持体上に固着し、転写性、クリーニング性を悪化させる要因になってしまう。また、このような潤滑剤塗布装置を画像形成装置内に設置する場合、潤滑剤を微量かつ一定量を長期に渡って供給することが難しく、装置の大型化や複雑化を招きやすいという欠点もある。
【００１１】
また、クリーナレスの画像形成装置における上記の問題点を解決するため、像担持体や中間担持体上に剥離性微粒子をあらかじめ付与しておき、絶えず滞留させておく方法も考えられるが、この場合、初期的には転写効率が上昇する効果があっても、経時的には微粒子が消費されてしまい、高転写効率を維持することが非常に困難となってしまう。
【００１２】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で容易に製造することが可能であり、かつ安定して潤滑性微粒子を静電潜像担持体や中間担持体等に供給することにより、長期にわたり安定した画質が得られる実用的な画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明に係る画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像に、トナーを選択的に転移してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を被転写体に転写する転写装置とを有する画像形成装置において、  前記像担持体上に粉末をほぼ一様に供給する粉末供給手段を有し、  前記粉末供給手段は、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を有し、この固形化粉末部材から分離した粉末を前記像担持体に供給するものであることを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
請求項２に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１に記載の画像形成装置において、  前記被転写体として、前記像担持体からトナー像が一旦転写され、このトナー像を他の被転写体に転写する中間転写体を有し、この中間転写体に粉末をほぼ一様に供給する粉末供給手段が設けられ、  前記粉末供給手段は、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を有し、この固形化粉末部材から分離した粉末を前記中間転写体に供給するものであることを特徴とする画像形成装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項２に記載の画像形成装置において、  前記中間転写体が複数備えられ、これらの複数の中間転写体に粉末をほぼ一様に供給する粉末供給手段を有し、  前記粉末供給手段は、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を有し、この固形化粉末部材から分離した粉末を前記複数の中間転写体に供給するものであることを特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
請求項４に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項３までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記帯電装置が、前記像担持体と接触して周回する周面を備え、該接触帯電装置の周面に粉末をほぼ一様に供給する粉末供給手段を有し、  前記粉末供給手段は、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を有し、この固形化粉末部材から分離した粉末を前記接触帯電装置の周面に供給するものであることを特徴とする画像形成装置である。
【００１７】
請求項５に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項４までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記粉末供給手段は、前記固形化粉末部材を板状に形成したものであり、前記像担持体、前記中間転写体、又は前記接触帯電装置に接触し、摺擦することによって粉末を供給するものであることを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
請求項６に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項５までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記粉末供給手段は、前記像担持体、前記中間転写体、前記接触帯電装置の少なくとも一つの残留トナーや汚れを除去する、クリーニング装置を兼用するものであることを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
請求項７に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項４までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記粉末供給手段は、前記固形化粉末部材をロール状に形成したものであり、前記像担持体、前記中間転写体、又は前記接触帯電装置に接触し、摺擦することによって粉末を供給するものであることを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
請求項８に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項５から請求項７までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記固形化粉末部材を前記像担持体、前記中間転写体、又は前記接触帯電装置から後退させるリトラクト手段を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
請求項９に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項４までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記粉末供給手段は、前記像担持体、前記中間転写体、又は前記接触帯電装置から離間して設置されており、前記固形化粉末部材に接触して粉末を分離し、落下させる粉末掻きとり手段を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２２】
請求項１０に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項９に記載される画像形成装置において、  前記粉末掻きとり手段は、ブラシ状部材であることを特徴とする画像形成装置である。
【００２３】
請求項１１に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項９又は請求項１０に記載される画像形成装置において、  前記粉末掻きとり手段を前記固形化粉末部材から後退させるリトラクト手段を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２４】
請求項１２に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項１１までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記固形化粉末部材は、前記現像装置内に収容されているトナーの外添剤として使用されている粉末と同じ材料及び同じ粒径の粉末を、一種類以上含有していることを特徴とする画像形成装置である。
【００２５】
請求項１３に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項１２までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記固形化粉末部材は、トナーより小粒径で、５μｍ以下の微粒子からなることを特徴とする画像形成装置。
【００２６】
請求項１４に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項１３までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記固形化粉末部材は、半導電性の微粒子からなることを特徴とする画像形成装置である。
【００２７】
請求項１５に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項５までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記像担持体上に形成された前記トナー像を前記被転写体に転写した後、前記像担持体上に残留するトナーおよび粉末を保持したまま次の画像形成工程を行うクリーナレス画像形成装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００２８】
請求項１６に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１から請求項１５までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記像担持体、前記被転写体、前記接触帯電装置の少なくとも一つの周面上の粉末付着量を検出する検出手段を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２９】
請求項１７に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１６に記載される画像形成装置において、  前記検出手段は、前記像担持体に接触する半導電性部材を含み、該半導電性部材に直流電圧を印加した際に、該半導電性部材と前記像担持体との間に流れる電流量を検出するものとする。
【００３０】
請求項１８に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項４に記載される画像形成装置において、
前記接触帯電装置の周面上の粉末付着量を検出する検出手段を有し、
前記検出手段は、前記接触帯電装置に直流電圧を印加した際に、該接触帯電装置と前記像担持体との間に流れる電流量を検出するものとする。
【００３１】
請求項１９に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１６に記載される画像形成装置において、  前記検出手段は、前記被転写体に接触する半導電性部材を含み、該半導電性部材と前記被転写体との間に流れる電流量を検出するものとする。
【００３２】
請求項２０に記載の発明に係る画像形成装置は、  請求項１６から請求項１９までのいずれかに記載される画像形成装置において、  前記検出手段による、少なくとも付着量検出動作中は、粉末が付着している被検出体に接触する部材が電圧印加部材だけになるように、前記粉末供給手段が前記被検出体から離間されているものとする。
【００３３】
像担持体上に形成されたトナー画像は、主として、トナーと像担持体間に生じる静電的な力で付着している。しかし、像担持体と接触しているトナー間には、この力の他にファンデアワールス力や鏡像力といった非静電的な付着力も加わっている。そのため、通常は、ある程度以上転写効率を向上させることは難しかった。しかし、像担持体から被転写体への転写を想定した場合、像担持体とトナーの付着力を低減することによって高転写効率を実現することができる。この原理を図１に示す。
【００３４】
図１（ａ）において、ＦＳはトナーが像担持体に残留しようとする力、ＦＴはトナーが像担持体から被転写体へ移動しようとする力、ＷＴは転写ニップの幅である。像担持体、被転写体は、図中に示す矢印方向に移動しながら像担持体上のトナーを被転写体へ転写している。この図より、ＦＳ＜ＦＴのとき、トナーは像担持体から被転写体へ転写されることがわかる。ＦＳおよびＦＴの内訳としては、静電気力、鏡像力、ファンデルワールス力、液架橋力、重力等がある。静電転写の場合は、静電気力の向き、大きさを制御することによってトナーの転写を行うが、静電気力の大きさには限界があり、その大きさに対して残留しようとする方向（図ではＦＳ方向）の鏡像力、ファンデルワールス力、液架橋力等が大きいと、トナーの転写がうまく行われないことになる。
【００３５】
図１（ｂ）は本願に係る発明によるもので、像担持体表面にトナーより粒子径の小さい粉末が存在し、トナーと像担持体が直接接触していない場合を示している。このように、トナーよりも曲率が小さい粉末で像担持体を覆うことにより、ＦＳを小さくすることができる。なぜならば、静電気力、鏡像力、ファンデアワールス力、液架橋力はすべて距離の関数であるため、曲率が小さい場合、２つの物体の接触面近傍での互いの距離が急激に離れるため、これらの力による影響が弱くなるからである。この図では、重合トナーのような球形トナーを用いて説明しているが、粉砕トナーのようにトナーが不定形であれば特に、部分的な像担持体との接触面積が大きくなる傾向があるため、ＦＳが強くなってしまい、転写効率が低下するという傾向がある。しかし、このようなトナーにおいても、上記と同様の効果を発揮するため、本発明による改善効果が一段と大きくなる。
【００３６】
このように、微粉末を用いてトナーと像担持体との実質的な接触面積を小さくすることにより、高転写効率が得られることは明らかになった。しかし、図１（ｂ）からもわかるように、転写後のトナー最上層、つまり微粉末との接触表面には、微量の粉末が転移しており、この転移現象をまったく発生させないようにすることはほとんど不可能である。したがって、本願に係る発明で示されるように、経時的に粉末を供給する手段が必要になる。すなわち、本願に係る発明では、粉末供給手段として、粉末に圧力をかけることによって粉末を凝集させて固形化した固形化粉末部材を用い、該固形化粉末部材から分離した粉末を像担持体に供給するようにしており、継続的に粉末を像担持体表面に付着させることができる。このため、粉末の付着量が不足することがなく、高転写効率を長期にわたり維持することができる。
【００３７】
また、固形化粉末部材の粉末を像担持体に供給する手法としては、固形化粉末部材を像担持体に接触させて摺擦しながら供給するもの、或いは固形化粉末部材を像担持体から離間して配置し、固形化粉末部材と接触する粉末掻きとり手段により粉末を落下させて供給するものなどがあり、その構造を適宜に設定することができる。
【００３８】
本願に係る発明では、像担持体に粉末を付着させた状態で、帯電、露光といった電子写真の各プロセスを行うため、これらの粉末が像担持体に照射される光を遮断したり、帯電を阻害したりしないようにする必要がある。また、トナーと一緒に転写され、用紙などの被転写材に定着されることから、このような時に画質を劣化させないように注意を払う必要がある。具体的には以下に説明するような物性値で、色、付着量、抵抗値、粒径、材質、形状などであるものとする。
【００３９】
粉末の色は透明、もしくは白色等の薄い色が好ましく、付着量については、あまり多すぎないほうが好ましい。付着量の目安としては、使用するトナーの最小径の断面積中に最低１〜２ケぐらいである。抵抗値としては、１０３  Ω／□〜１０１５Ω／□程度、すなわち半導電性から絶縁性まで幅広く使えるが、他の電子写真プロセスに影響を与えないという点からは１０５  Ω／□〜１０１２Ω／□程度が好ましく、特に接触型のＤＣ帯電装置を使用する場合には、特に１０６  Ω／□〜１０９  Ω／□が最も好ましい。
【００４０】
粉末の粒径は、図１に説明したような接触面積を低下させ、転写効率を増加させる効果を十分に出すには、少なくともトナーの平均粒径よりも小さいことが必要である。したがって、トナーの平均粒径が９μｍの場合、９μｍ未満にすればよい。ただし、実際のトナーは粒度分布を持っており、一般的には小粒径のトナーが転写効率を低下させる原因になっていることが多いため、平均粒径の１／１０以下にすると、より一層効果が高まる。つまり、転写効率を上昇させるという目的から言えば、粒径は小さければ小さいほど効果的であるといえる。
【００４１】
粉末の材質としては、例えば、酸化チタン、アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化クロム、ベンガラ等の無機微粉末や、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の有機微粉末が挙げられる。環境安定性を考慮すると、これら微粉末は吸湿性が少ないことが望ましく、特に、酸化チタン、アルミナ、シリカ等の吸湿性を有する無機微粉末の場合は、疎水化処理を施したものが用いられる。これら無機微粉末の疎水化処理は、例えば、ジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シラン等のシランカップリング剤やジメチルシリコンオイル等の疎水化処理剤と上記微粉末とを高温度下で反応させて行うことが出来る。
【００４２】
これら微粉末の中で、使用するにあたって、画質上特に前述の遮光効果を考慮する必要があるならば、有機微粉末では透明性に優れたポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系の微粉末が望ましい。また、無機微粉末ではシリカが遮光効果の低い点で望ましい。一方、接触帯電との組合せという観点からは、抵抗値が比較的自由に調節可能である酸化チタンが好ましい。
【００４３】
また、これら微粉末が使用されるうちに像担持体上にフィルム状となって付着してしまうような、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等のフィルミングを起こしやすい材料は、当然トナーに対してもフィルミングを起こしやすくトナーに対する付着力も強くなる。従って、このようなフィルミングを起こしやすい材料の微粉末を像担持体上に付着させた場合には、長期にわたり安定してトナーの転写効率を上げる効果は得られにくい。
【００４４】
さらに、上記の粉末の形状としては、球形、疑似球形、不定形、長粒径などいずれの形状でも効果がある。像担持体上での微粉末の付着状態については、多数種類の微粉末が同時に付着していてもよいし、もちろん１種類の微粉末だけを用いてもよい。つまり、トナーと像担持体の間に微粉末を介在させることにより、トナーと像担持体との間の付着力を下げることが重要なのである。
【００４５】
また、上記説明では、粉末を像担持体に付着させる場合について述べてきたが、粉末を中間転写体に付着させる場合にも、同様に中間転写体上に転写されたトナー像と該中間転写体との間の付着力を下げることができる。このため、中間転写体上のトナー像を被転写体に転写する時にも高転写効率を維持することができる。
【００４６】
また、帯電装置が像担持体の表面に接触するベルト状、ロール状等の装置である場合には、帯電装置の表面にトナーなどの汚れが付着しやすく、それが画質低下を引き起こすという欠点がある。このため、本願に係る発明のように、帯電装置の表面に粉末を付着させることが望ましい。粉末を付着させることによって帯電装置とトナー等の異物との付着力を下げることができ、帯電装置への汚れの付着を防止することができる。
【００４７】
なお、上記粉末によるトナー像の転写効率を向上する効果、及び帯電装置の汚れを低減する効果を維持するため、像担持体、中間転写体、又は帯電装置の表面の粉末付着量を検出する検出手段を設けることが望ましい。この検出手段としては、例えば、像担持体に接触する半導電性部材を用いて、これに直流電圧を印加したときに流れる電流量を検出するもの、接触帯電装置の電流量を検出するもの、中間転写体に流れる電流量を検出するもの等、適宜に設定することができる。この検出手段の検出値に基づき、粉末供給手段からの粉末供給量を調節することによって、粉末の付着量を所定の範囲内に制御することができ、装置の維持性及び信頼性が向上する。
【００４８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施の形態を図に基づいて説明する。
【００４９】
〈第１の実施形態〉
図２は、請求項１、請求項５、請求項１２、請求項１３、又は請求項１４に記載される発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、所定の帯電電位に一様に帯電された後に像光を照射することによって潜像が形成される感光体（像担持体）９を備え、この感光体９の周囲には、該感光体９の表面を帯電させる帯電装置２のほか、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置７、および除電ランプ８が備えられている。さらに、この画像形成装置内には、用紙１０を収納する用紙カセット１１、トナー像を定着する定着装置６なども備えられている。また、上記感光体９と接触するように、該感光体９に粉末をほぼ一様に供給する固形化粉末部材１が配置されている。
【００５０】
このような画像形成装置では、感光体９と非接触の状態で設置された帯電装置２によって感光体９が所定の電位に帯電された後、露光装置３によって画像情報に対応したレーザー光が照射され、感光体９の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４によって現像され、感光体９へのトナーの付着による可視像が形成される。さらに、用紙カセット１１から、用紙１０が、ペーパーガイド１２に沿って感光体９と転写装置５との間に搬送され、転写装置５により感光体９上のトナー像が用紙１０上に転写される。転写されたトナー像は、定着装置６で定着され、用紙１０上にプリント像が形成される。一方、転写工程後、感光体９の回転に伴い、感光体９上に残留した未転写トナーはクリーニング装置７により清掃され、除電ランプ８により感光体９表面が除電された後、固形化粉末部材１によって摺擦され、所定の微粉末が感光体９上に転移される。そして、再び帯電装置２による帯電工程に入り、前述のプロセスを繰り返すことにより画像形成を行う。
【００５１】
帯電装置２は、たとえばポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、もしくはシリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等の合成ゴムにカーボンブラックや金属粉末、金属酸化物等の導電性の粉末を混入したものを使用することができる。また、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭゴム等の有極性ゴムや、酸化チタン、アモルファスシリコン等の半導電性の無機材料を絶縁体の基体上に薄膜もしくは厚膜蒸着して形成してもよい。ただし、有極性ゴムなどは付着力が高いため、低付着材料等で表面をコーティングするといった工夫が必要である。また、薄膜もしくは厚膜蒸着した場合は、硬度が大きいため、電荷受容体に対して非接触に配置することが好ましい。
【００５２】
このとき、好ましい体積抵抗率となるように導電性粒子の混入量を調整する必要があり、１０２  Ω・ｃｍ以下では火花放電が発生しやすく、１０１１Ω・ｃｍ以上ではドット状の帯電不良を起こしやすいため、１０３  Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍの範囲で使用するのが望ましい。特に、１０４  Ω・ｃｍ〜１０７  Ω・ｃｍでは、帯電装置に印加する帯電電圧を比較的低く設定することが可能であるうえ、プロセススピードが１５０ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速機で使用する場合には、電位変動を小さく抑えることが可能になるため、最も好ましい。形状としては、非接触で配置することができればどのような形状でもよいが、本実施形態では、特に長期的に安定した特性を持つロール状のものを用いて非接触に配置している。
この帯電装置２には、図示しない電源から−８５０Ｖ〜−１．５ｋＶ程度の電圧が印加されており、感光体９を均一に帯電するようになっている。
【００５３】
転写装置５は、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等の合成ゴムにカーボンブラック等の導電性フィラーを添加して導電化したもの等であり、その直径は１０〜３０ｍｍ程度のものである。材質としては、帯電装置２に使用可能な材料のほとんどを使用することができる。この転写装置５には、図示しない電源から＋０．５〜１．５ｋＶ程度の電圧が印加されており、感光体９からトナー像が静電気力で転写されるようになっている。
【００５４】
固形化粉末部材１は、前述の各種の微粉末を圧力成形することにより作成されている。図３は、微粉末に圧力を加えて固形化させるための型をあらわした模式図である。この型は、ＳＵＳ等の丈夫な金属からつくられており、くぼみ２２を有する枠２１と、押し型２３から構成されている。微粉末はくぼみ２２に入れられ、その後押し型２３にほぼ均一な圧力を加えることにより、押し固められる。
【００５５】
図４は、図３に示される型に圧力を加えるための装置を示す概略構成図である。図３に示される型に粉末を入れて試料ケース３１の内部に設置し、吸引ポンプで試料ケース内の空気を抜きながら、ポンプによって加圧盤３２に圧力を加えることにより、試料に圧力が加わるようになっている。試料に加える圧力はメータ３３から読み取ることができる。
【００５６】
次に、試料の作成方法を示す。メータに示される数値が目的の圧力になるまで加圧し、その後ほぼ一定の圧力を保ちながら数秒〜１時間、圧力をかけた状態を保つ。この放置時間は実験的に求まるものであるが、一般的に圧力が低い場合は放置時間を長くすると、均一な凝集状態になる。ただし、同じ粉末を同じ圧力で圧縮しても、放置時間が変わると状態も変わるため、今後の実験では放置時間を１分として試料を作成している。しかし、本発明がこの条件のみに適用されるものではいことは明らかである。
【００５７】
図３および図４に示される装置を用いて、固形化粉末部材１を作成する圧力を変化させて実験した結果を表１に示す。なお、用いた粉末は、平均粒径３０〜５０ｎｍの球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカであり、試料作成時の放置時間は約１分である。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
表１より、圧力が低すぎる場合には粉末が凝集せず、感光体９に軽く接触させただけで崩れてしまい、感光体に粉末を供給する固形化粉末部材としての機能を十分に果たすことができなかった。また、圧力が高すぎる場合には、凝集力が強すぎて、感光体９に接触しただけではほとんど粉末が転移してこなかった。また、高すぎる圧力のため、作成中にひび割れが生じてしまったり、とくに紡錘形のものでは、薄片状に粉末がはがれ落ちてくるなど、やはり十分に機能することができなかった。したがって、固形化粉末部材を作成する場合には、粉末の材質や粒径などによって圧力を最適化する必要があることがわかる。
【００６０】
以上の結果から、今後の各実施形態では、主にこの３種の粉末を用いて実験を行い、その時の作成条件は約５ｋｇ／ｃｍ２  〜５０００ｋｇ／ｃｍ２  を採用している。ただし、本発明が上記の条件のみに限ったものではないことは明らかである。
【００６１】
以上のような方法で作成された固形化粉末部材１を、図２に示される画像形成装置に適用し、感光体９上に粉末を供給した状態としてプリント像を形成したところ、非常に良好な画像が得られた。また、転写装置５によって用紙１０上に転写されずに、感光体９上に残留したトナーの量から転写効率を算出した結果、ほぼ９９．９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカのいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【００６２】
比較のため、固形化粉末部材１を有しない画像形成装置で同様の実験をおこなったところ、転写効率が９０％程度であることが確認された。また、感光体９上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、固形化粉末部材１を設置せずに１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも、９９％以上の高転写効率を維持したままであった。この結果は、微粉末の種類が球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカのいずれの場合でも同じであった。
【００６３】
さらに、本発明の固形化粉末部材１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を感光体表面に供給し、図２に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、初期的には、感光体表面に何もない場合に比べて若干、転写効率が向上したが、すぐにクリーニングブレード７と感光体９との摩擦によって、感光体９上に塗布剤のワックス成分が固着してしまい、転写効率が徐々に悪化していくことがわかった。したがって、トナーの転写効率を向上させるためには、図１で示したように、トナーと感光体９との付着力を低下させることが重要であるが、ワックスなどによって表面エネルギーを下げることによって付着力を低下させるよりも、本実施形態のような微粉末を用いて実質的な接触面積を小さくする方がより効果が大きいことがわかる。
【００６４】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材１および固形化粉末部材の製造法が非常に有用であることが明らかになった。
【００６５】
〈第２の実施形態〉
図５は、請求項１、請求項２、請求項５、請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記載される発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置はカラーのタンデム型画像形成装置であり、４台の画像形成ユニット４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを有している。これらの画像形成ユニットの構成は、それぞれ図２と同じ構成になっているが、各現像装置にはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーが入っている。また、この画像形成装置には被転写体として、ロール４８に張架された中間転写ベルト４７が備えられており、この中間転写ベルト４７は、イエローユニット４２ａ、マゼンタユニット４２ｂ、シアンユニット４２ｃ、ブラックユニット４２ｄに跨って延在し、循環移動するように駆動されている。各ユニットから中間転写ベルト４７に転写する際は転写装置４５ａ〜４５ｄに転写用の電圧が印加される。さらに、４台の画像形成ユニット４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄの感光体と中間転写ベルト４７に接触する位置には、それぞれ粉末をほぼ一様に供給する固形化粉末部材４１が設置されている。
【００６６】
この画像形成装置では、図中矢印方向に移動する中間転写ベルト４７上に、各色のトナーが順次重ね合わされるように一次転写され、その中間転写ベルト４７から、転写装置４５ｅによって用紙４３上に一括して二次転写されるようになっている。用紙４３は、用紙パス４４に沿って移動し、定着装置４６で定着され、プリント像が完成する。
【００６７】
中間転写ベルト４７は、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＶｄＦ等の高分子フィルムや、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴムにカーボンブラック等の導電性フィラーを添加して導電化したもの等が用いられる。転写装置４５ａ〜４５ｅは、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等の合成ゴムにカーボンブラック等の導電性フィラーを添加して導電化したもの等であり、その直径は１０〜３０ｍｍ程度のものである。上記転写装置４５ａ〜４５ｄには、図示しない電源から＋０．５〜１．５ｋＶ程度の電圧が印加されており、画像形成ユニット４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄからトナー像が静電気力で転写されるようになっている。一方、用紙４３へ転写する転写装置４５ｅには、図示しない電源から＋１．５〜３．０ｋＶ程度の電圧が印加されており、中間転写ベルト４７から多重のトナー像が、静電気力で用紙４３に一括して転写されるようになっている。その他画像形成ユニット４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ内の構成や材料については第１の実施形態と同じである。
【００６８】
このように、トナーを多層に重ね合わせて転写した一次転写画像を一括して別の被転写体に転写する場合、最下層トナーほど転写しにくくなる。なぜならば、図１に示すように、感光体や中間転写ベルト表面との付着力が増加してしまうからである。実際に図５に示される画像形成装置において、固形化粉末部材４１を外してプリントし、転写効率を測定したところ、一次転写ではほぼ９０％ぐらいであったが、２次転写においては、最下層トナー、つまり図５に場合ではイエローの転写効率が８５％まで低下してしまった。
【００６９】
そこで、図５に示されるように、各プロセスの感光体だけでなく、中間転写ベルト４７に対しても、粉末を供給する固形化粉末部材４１を配置したところ、良好な画像が得られることが確認された。また、転写効率を算出した結果、二次転写のイエローにおいても、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類が球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカのいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【００７０】
また、感光体および中間転写ベルト４７上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、固形化粉末部材４１を設置せずに１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。これは、付与された微粉末が転写等により消費されるためである。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも、９９％以上の高転写効率を維持したままであった。この結果は、微粉末の種類が球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカのいずれの場合でも同じであった。
【００７１】
さらに、第１の実施形態と同様に、本発明の固形化粉末部材４１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を用いて、図５に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、何もない場合に比べて若干、転写効率が向上したが、平均的には約９５％程度であり、本実施形態に比べると低い値になっていることがわかった。
【００７２】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材４１および固形化粉末部材の製造法が、カラーの画像形成装置においても非常に有効であることが明らかになった。
【００７３】
〈第３の実施形態〉
図６は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項５、請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記載される発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、第２の実施形態で示した中間転写ベルトの代わりに、複数の中間転写体を用いるものである。画像形成ユニット５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、それぞれ図２と同じ構成になっており、各現像装置にはそれぞれマゼンタ、イエロー、ブラック、シアンの４色のトナーが入っている。また、この画像形成装置には被転写体として、中間転写ドラム５７、５８ａ、５８ｂが配置され、それぞれ図示されない電源に接続されており、図中矢印方向に回転するようになっている。また、画像形成ユニット５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの感光体、および中間転写ドラム５７、５８ａ、５８ｂと接触する位置には、それぞれに粉末を供給する固形化粉末部材５１が設置されている。
【００７４】
この装置による画像形成プロセスは、まず中間転写ドラム５８ａ上に、画像形成ユニット５２ｂからイエロー、画像形成ユニット５２ａからマゼンタが順番に多重転写され、中間転写ドラム５７に一括して二次転写される。一方、中間転写ドラム５８ｂは画像形成ユニット５２ｄからシアン、画像形成ユニット５２からブラックの順に多重転写され、中間転写ドラム５７上のイエロー像、マゼンタ像の上から重ね合わさるように転写される。このように形成された中間転写ドラム５７上の４色画像は、転写装置５５によって用紙５３に転写され、用紙パス５４を通って定着装置５６によって定着され、プリント像が得られる。
【００７５】
中間転写ドラム５７、５８は、例えば金属シャフトのまわりに形成したウレタンゴム、シリコーンゴム、ＥＰＤＭゴム等にカーボンブラック、金属酸化物等の導電性フィラーを添加したものからなる弾性層の表面に、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂や、ウレタン、アクリル等のバインダ−樹脂にＰＴＦＥ等のフッ素樹脂粒子等を添加したもの、さらに導電性フィラーを添加したもの等からなるトナー離型層を形成したものなどが好適に用いられる。中間転写ドラム５７、５８は、転写装置も兼用しているため、それぞれ転写に必要な電圧が供給されており、例えば中間転写ドラム５８ａ、５８ｂには＋１ｋＶ、中間転写ドラム５７には＋２ｋＶ程度の電圧が印加される。転写装置５５、定着装置５６などは第２の実施形態と同様のものを用いることができる。
【００７６】
このような中間転写ドラムを複数用いる理由としては、例えば次のようなものが挙げられる。中間転写ドラムは剛体であるため、ベルトのような伸びやウォーク等がない。そのため、中間転写体としてベルトを用いた図５のような画像形成装置に比べて、色重ねの精度を出しやすく、多重転写に非常に適している。しかし、中間転写ドラムを一つしか使わない場合は、図５の中間転写ベルト４７を置き換えたものとほぼ同じ構成になるが、中間転写体が円筒であるため、画像形成ユニット４２ａ〜４２ｄが放射状に配置されることになる。したがって、現像装置等の部品の共通化ができない、あるいはＲＯＳの配置が複雑になるといった問題点が発生してしまう。そこで、中間転写ドラムを複数用いることにより色重ねの精度を確保し、かつ現像器等の部品の共通化を計るため、図６のような画像形成装置が有効になる。
【００７７】
このような画像形成装置を用いて第２の実施形態と同様のテストをおこなったところ、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、あるいは平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【００７８】
また、感光体および中間転写ベルト５７、５８上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、固形化粉末部材５１を設置せずに１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも、９９％以上の高転写効率を維持したままであった。この結果は、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じであった。
【００７９】
さらに、第１の実施形態と同様に、本実施形態の固形化粉末部材５１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を用いて、図６に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、何もない場合に比べて若干、転写効率が向上したが、平均的には約９５％程度であり、本実施形態に比べると低い値になっていることがわかった。
【００８０】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材５１および固形化粉末部材の製造法が、カラーの多重転写の画像形成装置においても、非常に有効であることが明らかになった。
【００８１】
〈第４の実施形態〉
図７は、請求項１、請求項４、請求項５、請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記載される発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、図２とほぼ同じ構成であるが、帯電装置６２が感光体６９に接触するように配置されている。帯電装置６２は、可撓性のあるフィルム状部材の周長が内部のローラの周長よりも大きく形成されており、撓んだ状態で感光体６９に当接するように支持されている。さらに、帯電装置６２と感光体６９の両方に接するように固形化粉末部材６１が配置されており、帯電装置６２と感光体６９の両方に微粉末を供給するようになっている。
【００８２】
帯電電極の材料としては、半導電性を有するものであればどのようなものでもよく、たとえばポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ等の樹脂、もしくはシリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム等の合成ゴムにカーボンブラックや金属粉末、金属酸化物等の導電性の粉末を混入したものを使用することができる。また、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭゴム等の有極性ゴムや、酸化チタン、アモルファスシリコン等の半導電性の無機材料を絶縁体の基体上に薄膜、もしくは厚膜蒸着して形成してもよい。ただし、有極性ゴムなどは付着力が高いため、低付着材料等で表面をコーティングするといった工夫が必要である。
【００８３】
帯電装置６２の形状としては特にこの構成に限ったものではなく、たとえば、スポンジ、繊維、フェルト、ゴム、不織布、フォーム、ブラシ、ウエブ、ブレード、パドル、ゲル、樹脂、金属などからなるブロック体やロール等の回転体、もしくは往復運動をする刷毛状の部材などが好適に用いられる。ただし、感光体６９への接触が柔らかいという点では、ブラシ、フェルト、不織布、スポンジなどからなるロールなどが好適に用いられる。
【００８４】
このとき、好ましい体積抵抗率となるように導電性粒子の混入量を調整する必要があり、１０２  Ω・ｃｍ以下では火花放電が発生しやすく、１０１１Ω・ｃｍ以上ではドット状の帯電不良を起こしやすいため、１０３  Ω・ｃｍ〜１０１０Ω・ｃｍの範囲で使用するのが望ましい。特に、１０４  Ω・ｃｍ〜１０７  Ω・ｃｍでは、帯電装置に印加する帯電電圧を比較的低く設定することが可能であるうえ、プロセススピードが１５０ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速機で使用する場合には、電位変動を小さく抑えることが可能になるため、最も好ましい。
【００８５】
帯電電極に印加する帯電電圧は、直流電圧、あるいは直流電圧に帯電開始電圧の２倍以上の交流電圧を重畳した電圧でもいずれでも良い。しかし、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧では、感光体および帯電装置表面の表面エネルギーを上昇させ、さらには感光体に対して悪影響を及ぼすことから、直流電圧を用いることが望ましい。
【００８６】
接触帯電装置は、装置の小型化、Ｏ３、ＮＯＸ等の有害ガスの低減など多くのメリットがあり、特に小型の画像形成装置では、スコロトロンに代わる帯電装置として実用化されている。しかし、感光体に接触する構成のため、帯電装置表面にトナーなどの汚れが付着しやくすく、それが画質の低下を引き起こしてしまうという欠点がある。そのため、プリンタなどの比較的短ライフの画像形成装置にしか用いられてこなかった。しかし、本実施形態の画像形成装置では、固形化粉末部材６１が感光体６９のみならず、帯電電極にも接触し、各々の表面に微粒子が付与されるため、帯電電極にトナー等の異物が付着するのを防止することができ、画質の低下を解消できる。
【００８７】
このような画像形成装置を用いて第１の実施形態と同様のテストをおこなったところ、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【００８８】
また、感光体６９および接触帯電装置６２上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、固形化粉末部材６１を設置せずに１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。また、接触帯電装置６２の表面に異物が付着し、かぶりが発生してしまった。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも９９％以上の高転写効率を維持したままであり、また帯電装置６２の表面には、ほとんど付着物がみられなかった。この結果は、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じであった。
【００８９】
さらに、第１の実施形態と同様に、本実施形態の固形化粉末部材６１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を用いて、図７に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、何もない場合に比べて若干、転写効率が向上したが、平均的には約９５％程度であり、本実施形態に比べると低い値になっていることがわかった。
【００９０】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材６１および固形化粉末部材の製造法が、接触帯電装置を用いた画像形成装置においても、非常に有効であることが明らかになった。特に帯電装置表面にも同じ微粒子を塗布することにより、帯電装置表面への異物付着を低減する効果があることも確認された。
【００９１】
さらに、１００００枚程度の長期の画質信頼性テストを行ったところ、上記の３種の粉末のうち、特に平均粒径２０ｎｍのシリカについては、接触帯電装置６２上に多量に付着しすぎると、接触帯電装置６２の表面抵抗値が上昇してしまうため、特に低温低湿下において帯電不良や異常放電が発生しやすくなる傾向があることが分かった。したがって、抵抗値が比較的制御しやすい酸化チタン等を用いて、抵抗値を半導電性にすることにより、長寿命化が計れることが明らかになった。
【００９２】
〈第５の実施形態〉
図８は、請求項１、請求項５、請求項６、請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記載される発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、図２に示される画像形成装置とほぼ同じ構成であり、感光体７９の周囲には、該感光体７９の表面を帯電させる接触帯電装置７２のほか、露光装置７３、現像装置７４、転写装置７５、クリーニング装置７７、および除電ランプ７８が備えられている。さらに、この画像形成装置内には、用紙１０を収納する用紙カセット１１、トナー像を定着する定着装置７６なども備えられている。また、クリーニング装置７７には、該感光体７９と接触しながら該感光体７９の表面に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレード７１が配置されており、このクリーニングブレード７１は感光体７９に粉末を供給する固形化粉末部材を兼用している。
【００９３】
転写装置７５によって転写されなかった未転写トナーは、クリーニング装置７７によって回収される。この時、クリーニングブレード７１は、感光体７９の回転方向（図中矢印）に対してドクター方向もしくはワイパー方向（図ではドクター方向）に接触するように配置され、未転写トナーを掻きとっている。このとき、第１の実施形態と同様の方法で作られたクリーニングブレード７１は、固形化粉末部材も兼用しているため、感光体７９上に残留したトナーをせき止めながら、感光体７９上に新たな微粉末を供給する。
【００９４】
第１から第４の実施形態では、クリーニングブレードとしてウレタンなどの比較的柔らかいゴム材料を用いており、一般的にはこのようなゴム材料を用いるのが主流である。しかし、このような摺擦によるクリーニングには限界があり、特に球形トナーや微粒子などは、ほとんど除去することができない。本実施形態では、転写効率が非常に高いため、補助的なクリーニングブレードとして固形化粉末部材７１を設置している。
【００９５】
このような画像形成装置を用いて第１の実施形態と同様のテストをおこなったところ、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【００９６】
また、感光体７９上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、クリーニングブレード７１を通常のウレタンブレードにして、１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも９９％以上の高転写効率を維持したままであり、また帯電装置７２の表面には、ほとんど付着物がみられなかった。この結果は、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じであった。
【００９７】
さらに、第１の実施形態と同様に、本実施形態のクリーニングブレード７１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を用いて、図８に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、トナーのフィルミングが発生してしまい、転写効率は約９０％程度であった。また、転写効率が低い上に、トナーのせき止め効果も不十分であるため、クリーニング不良が発生し、画質を悪化させてしまった。
【００９８】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材および固形化粉末部材の製造法が、従来のクリーニングブレードに置き換えて用いた画像形成装置においても、非常に有効であることが明らかになった。特に、感光体上に供給される微粉末の効果によって転写効率が向上しているため、クリーニングブレードに要求されるトナーの清掃性はかなり軽減されることがわかった。したがって、クリーニング装置の選択の幅が広がるという特徴もあるといえる。
【００９９】
〈第６の実施形態〉
図９は、請求項１、請求項４、請求項７、請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記載される発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、図２とほぼ同じ構成であるが、固形化粉末部材８１がロール状に形成され、感光体８９と帯電装置８２に接触するように配置されている。固形化粉末部材８１は、図３に示される型の代わりにロール状の型を用いており、図４に示される装置を用いて第１の実施形態と同様に製造される。使用される粉末の種類については、第１の実施形態と同様である。
【０１００】
このような画像形成装置を用いて第１の実施形態と同様のテストをおこなったところ、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【０１０１】
また、感光体８９および接触帯電装置８２上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、固形化粉末部材８１を設置せずに１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。また、接触帯電装置８２の表面に異物が付着し、かぶりが発生してしまった。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも９９％以上の高転写効率を維持したままであり、また帯電装置８２の表面には、ほとんど付着物がみられなかった。この結果は、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカのいずれの場合でも同じであった。
【０１０２】
さらに、第１の実施形態と同様に、本実施形態の固形化粉末部材８１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を用いて、図９に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、何もない場合に比べて若干、転写効率が向上したが、平均的には約９５％程度であり、本実施形態に比べると低い値になっていることがわかった。
【０１０３】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材８１および固形化粉末部材の製造法について、固形化粉末部材の形状がロール状であっても非常に有効であることが明らかになった。また、ロール状にすることにより、感光体への押しつけ圧が低減する効果があることも分かった。
なお、本実施形態では、固形化粉末部材８１を感光体８９および帯電装置８２に接触させているが、請求項８に記載される発明のように、固形化粉末部材８１をこれらと接離可能に配置することもできる。この場合は、例えば固形化粉末部材８１を感光体８９から離間させて帯電装置８２のみに接するように配置することも可能であるため、感光体８９の粉末付着量を調整したり、粉末を帯電装置８２だけに供給したいような場合には非常に効果的である。
【０１０４】
〈第７の実施形態〉
図１０は、請求項１、請求項４、請求項９、請求項１０、請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記載される発明の一実施形態である画像形成装置であり、特に本発明が適用される部位の近辺を拡大して示した概略構成図である。
感光体９９と接触するように帯電装置９２が設置され、この帯電装置９２には図示しない電源から帯電用の電圧が供給されるようになっている。また、帯電装置の前（感光体の周回方向上流側）には、感光体上の未転写トナーを清掃するクリーニング装置９７、電位を消去するイレーズランプ９８が配設されている。イレーズレンプ９８と帯電装置９２の間には、固形化粉末部材９１が、感光体９９および帯電装置９２とは非接触になるよう設置されている。さらに、固形化粉末部材９１および帯電装置９２、感光体９９の全てに接触するような粉末掻きとりブラシ９３が設置されており、感光体９９上および帯電装置９２上に粉末９４を供給している。なお、図１０では粉末の大きさを模式的に大きくしているが、実際はもっと微小であり、塗布量も多い。
【０１０５】
掻きとりブラシ９３は、レーヨン、ポリエステル、ナイロン、アクリル、Ｐ．Ｐ．、ＰＥＴなどを繊維状に撚って形成したもので、材質としては繊維状に形成できる材料であればどのようなものでもよい。また、ブラシの密度は、最大値が３００００〜２０００００［ｆ／ｉｎｃｈ２  ］程度になるように植毛され、５０デニール〜５００デニールのものが好適に用いられる。本実施形態では、繊度が３００／５０［Ｄ／Ｆ］、最大ブラシ密度が１００００［Ｆ／ｉｎｃｈ２  ］のレーヨンブラシを用いている。
【０１０６】
粉末９４は、前述の各種の粉末を用いることができる。本実施形態では粉末９４が図示されない現像装置内に混入することを考慮して、現像剤に使用される外添剤として、固形化粉末部材９１と同様の材料、および粒径のものを用いた。
【０１０７】
掻きとりブラシ９３は、感光体９９の移動方向（図中矢印）に従って連れ回り、もしくは別の駆動源による従動回転または逆回転するように配置され、固形化粉末部材９１から随時粉末を掻きとり、感光体９９と帯電装置９２に供給している。なお、この例では掻きとりブラシ９３が感光体９９および帯電装置９２に接触するように配置されているが、この構成に限ったものではなく掻きとりブラシ９３を両者と非接触に配置し、粉末だけを落下させて供給することも可能である。ただし、この場合には固形化粉末部材９１が感光体９９の下方に設置されないよう注意する必要がある。
【０１０８】
このような画像形成装置を用いて第１の実施形態と同様のテストをおこなったところ、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【０１０９】
また、感光体９９および接触帯電装置９２上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、固形化粉末部材９１を設置せずに１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。また、接触帯電装置９２の表面に異物が付着し、かぶりが発生してしまった。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも９９％以上の高転写効率を維持したままであり、また帯電装置９２の表面には、ほとんど付着物がみられなかった。この結果は、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じであった。
【０１１０】
さらに、第１の実施形態と同様に、本実施形態の固形化粉末部材９１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を用いて、図１０に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、何もない場合に比べて若干、転写効率が向上したが、平均的には約９５％程度であり、本実施形態に比べると低い値になっていることがわかった。
【０１１１】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材９１および掻きとりブラシ９３からなる粉末供給方式について、固形化粉末部材が供給される側に非接触に設置されても非常に有効であることが明らかになった。また、現像剤の外添剤として、固形化粉末部材と同じ微粒子を使用しているため、超時間使用してもトナーの帯電性に悪影響を及ぼすことがないという効果があることも確認された。
【０１１２】
〈第８の実施形態〉
図１１は、請求項１、請求項４、請求項９、請求項１０、請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記載の他の実施形態である画像形成装置であり、特に本発明が適用される部位の近辺を拡大して示した概略構成図である。
この装置は図１０とほぼ同じ構成になっており、感光体１０９と接触するように帯電装置１０２が設置され、この帯電装置１０２には図示しない電源から帯電用の電圧が供給されるようになっている。また、帯電装置の前（感光体の移動方向上流側）には、感光体上の未転写トナーを清掃するクリーニング装置１０７、電位を消去するイレーズランプ１０８が配設されている。イレーズレンプ１０８と帯電装置１０２の間には、固形化粉末部材１０１が、感光体１０９および帯電装置１０２とは非接触になるよう設置されている。さらに、固形化粉末部材１０１と接触するような粉末掻きとりブラシ１０３が設置されており、感光体１０９上および帯電装置１０２上に粉末１０４を供給している。なお、図１１では粉末の大きさを模式的に大きくしているが、実際はもっと微小であり、塗布量も多い。
【０１１３】
掻きとりブラシ１０３は、図１０と同じ材質のものを用いることが可能であり、本実施形態では、繊度が３００／５０［Ｄ／Ｆ］、最大ブラシ密度が１００００［Ｆ／ｉｎｃｈ２  ］のレーヨンブラシを用いている。
【０１１４】
掻きとりブラシ１０３は、図示しない駆動手段により、感光体１０９の移動方向（図中矢印）に対して垂直方向に往復運動するように配置され、固形化粉末部材１０１から随時粉末を掻きとり、感光体１０９と帯電装置１０２に供給している。なお、この例では掻きとりブラシ１０３を進行方向に対し上流側に設置しているが、この構成に限ったものではなく、掻きとりブラシ１０３を下流側に配置したり、上方に配置したり自由に設置することができる。また、ブラシの形状や固形化粉末部材１０１の形状も特に図１１の形状に限ったものではないことは明らかである。
【０１１５】
このような画像形成装置を用いて第１の実施形態と同様のテストをおこなったところ、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【０１１６】
また、感光体１０９および接触帯電装置１０２上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、固形化粉末部材１０１を設置せずに１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。また、接触帯電装置１０２の表面に異物が付着し、かぶりが発生してしまった。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも９９％以上の高転写効率を維持したままであり、また帯電装置１０２の表面には、ほとんど付着物がみられなかった。この結果は、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じであった。
【０１１７】
さらに、第１の実施形態と同様に、本実施形態の固形化粉末部材１０１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を用いて、図１１に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、何もない場合に比べて若干、転写効率が向上したが、平均的には約９５％程度であり、本実施形態に比べると低い値になっていることがわかった。
【０１１８】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材および掻きとりブラシからなる粉末供給方式について、固形化粉末部材が供給される側に非接触に設置されても非常に有効であることが明らかになった。
【０１１９】
〈第９の実施形態〉
図１２は、請求項１、請求項４、請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、請求項１４又は請求項１５に記載される発明の一実施形態である画像形成装置であり、特に本発明が適用される部位の近辺を拡大して示した概略構成図である。
この装置は、感光体１１９と接触するように帯電装置１１２が設置され、この帯電装置１１２には図示しない電源から帯電用の電圧が供給されるようになっている。また、帯電装置１１２の前（感光体の移動方向上流側）には、感光体１１９上の未転写トナーを清掃するクリーニング装置は設置されておらず、未転写トナーはそのまま電位を消去するイレーズランプ１１８の下を通過する。イレーズレンプ１１８と帯電装置１１２の間には、固形化粉末部材１１１が、感光体１１９および帯電装置１１２とは非接触になるよう設置されている。さらに、固形化粉末部材１１１と接触するような粉末掻きとりブラシ１１３が設置されており、感光体１１９上および帯電装置１１２上に粉末１１４を供給している。なお、図１２では粉末の大きさを模式的に大きくしているが、実際はもっと微小であり、塗布量も多い。
【０１２０】
掻きとりブラシ１１３は、図１１と同じものを用いることが可能であり、本実施例では、繊度が３００／５０［Ｄ／Ｆ］、最大ブラシ密度が１００００［Ｆ／ｉｎｃｈ２  ］のレーヨンブラシを用いている。
【０１２１】
掻きとりブラシ１１３は、図示しない駆動手段により、感光体１１９の移動方向（図中矢印）に対して垂直方向に往復運動するように配置され、固形化粉末部材１１１から随時粉末を掻きとり、感光体１１９と帯電装置１１２に供給している。なお、この例では掻きとりブラシ１１３を進行方向に対し上流側に設置しているが、この構成に限ったものではなく、掻きとりブラシ１１３を下流側に配置したり、上方に配置したり自由に設置することができる。また、ブラシの形状や固形化粉末部材１１１の形状も特に図１２の形状に限ったものではないことは明らかである。
【０１２２】
さらに、この掻きとりブラシ１１３は、図示されないリトラクト機構によって固形化粉末部材１１１と接離可能に配置されており、画像形成装置内の制御装置からの信号によって制御されている。したがって、粉末を供給しない場合には掻きとりブラシ１１３を離すことによって粉末供給機能を停止させることができる。もちろん掻きとりブラシ１１３の往復運動を停止することによって粉末供給機能を停止させることも可能である。また、本実施形態では掻きとりブラシ１１３を接離可能に配置したが、この構成に限ったものではなく、固形化粉末部材１１１を接離可能にすることも可能である。この場合は、例えば固形化粉末部材１１１を掻きとりブラシ１１３から離して帯電装置１１２に接するように配置することも可能であるため、粉末を時々、帯電装置１１２だけに供給したいような場合には非常に効果的である。
【０１２３】
このような画像形成装置を用いて第１の実施形態と同様のテストをおこなったところ、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【０１２４】
また、感光体１１９および接触帯電装置１１２上にあらかじめ上記の微粉末をダスティングし、固形化粉末部材１１１を設置せずに１００枚プリントした後の転写効率を測定したところ、初期的には９９％以上であった転写効率が、約９５％程度まで低下してしまった。また、接触帯電装置１１２の表面に異物が付着し、かぶりが発生してしまった。これに対して、本実施形態では、１００枚プリントした後でも９９％以上の高転写効率を維持したままであり、また帯電装置１１２の表面には、ほとんど付着物がみられなかった。この結果は、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じであった。
【０１２５】
さらに、第１の実施形態と同様に、本実施形態の固形化粉末部材１１１と置き換えて、従来行われているように、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融し、冷却固化させて作成した塗布剤を用いて、図１２に示す画像形成装置によって同様の実験を行った。その結果、何もない場合に比べて若干、転写効率が向上したが、平均的には約９５％程度であり、本実施形態に比べると低い値になっていることがわかった。
【０１２６】
図１２に示す装置は、クリーナレスであるため、固形化粉末部材１１１から供給される粉末１１４が掻きとられる量は、これまでの実施形態に比べると少ない。したがって、粉末供給量が過剰になってしまう傾向があり、装置内にクラウドが発生したり、帯電不良が発生しやすいことがあった。本実施形態のように、供給量を一定にすることも、可変にすることも可能であるように構成することによって、上記のような問題点が解決され、非常に効果的であることが再確認された。
【０１２７】
以上の結果から、本実施形態の固形化粉末部材１１１および掻きとりブラシ１１３からなる粉末供給方式、および固形化粉末部材の製造法について、クリーナレス画像形成装置に適用した場合においても非常に有効であることが明らかになった。また、固形化粉末部材の粉末供給量を制御することにより、粉末が過剰に供給されることを防ぐ効果があることも確認された。
【０１２８】
〈第１０の実施形態〉
図１３は、請求項１６、請求項１７、請求項１８、請求項１９又は請求項２０に記載される発明の一実施形態である画像形成装置の原理を説明する図である。この装置は帯電試験装置であり、矢印方向に回転するドラム状の電荷受容体（感光体）１３９は、電流検出用の抵抗１３４を介して接地されており、抵抗１３４両端の電位降下を測定する電圧計１３５が接続されている。感光体１３９の周囲には本発明による固形化粉末部材１３１と接触型の帯電装置１３２、イレーズランプ１３８が配置されている。帯電装置１３２には直流電源１３３が接続され、直流の帯電電圧が印加されるようになっている。この直流電源１３３は、出力電圧を任意に変えることができるものであり、印加電圧の増減にともなって変化する感光体１３９に流れる帯電電流を、電圧計１３５で測定するようになっている。また、固形化粉末部材１３１は、感光体１３９と接離可能に配置されており、粉末の供給の有無を調節できる。
【０１２９】
図１４は、図１３に示す帯電試験装置を用いた帯電テストにおいて、帯電装置１３２に直流電圧を印加した際の、印加電圧と感光体に流れる電流値との関係を示した図である。
図１３の装置において、まずは固形化粉末部材１３１を感光体１３９から離間させ、粉末が供給されない条件で電流値を測定した。直流電源１３３から０Ｖ〜−２０００Ｖの直流電圧を印加した時の感光体１３９に流れる電流値は、図１４の実線で示されるように、約−５５０Ｖの印加電圧から上昇しはじめ、−２０００Ｖの印加電圧で約−１０μＡに達することが確認された。この−５５０Ｖは、帯電開始電圧と呼ばれ、感光体１３９の膜厚によって変動するものである。また、ある印加電圧における帯電電流は、プロセススピードによって変化し、スピードが早いほど増加するが、帯電開始電圧はスピードに依存しない値である。図１４は、プロセススピードを３３［ｍｍ／ｓｅｃ］とした時の測定値である。参考として、感光体の誘電率を３．４としたときの、感光体の膜厚によって帯電開始電圧が変化する様子を図１５に示す。
【０１３０】
一方、図１３の装置において、固形化粉末部材１３１によってある程度粉末を供給してから同様の実験を行ったところ、図１４の破線で示されるように帯電開始電圧が上昇し、約−６００Ｖから電流が流れはじめることが分かった。これは、帯電器側から電荷受容体である感光体側をみたとき、分圧が変化して帯電開始電圧が上昇していることを示唆している。図１５に示される結果から換算すると、帯電装置１３２から感光体１３９までの距離が５μｍ程度増加したことになる。したがって、粉末の粒径やその量によって帯電開始電圧近辺の電流値および−１ｋＶ以上印加した際の電流値が変化することを利用して、感光体１３９上の粉末量を検知することが可能になる。
【０１３１】
上記検出手段として、請求項１７に記載されるような感光体１３９に接触する半導電性部材を用いる場合には、接触帯電装置と同様の材料、構成のものを用いることができる。この場合、−４００Ｖ〜−１０００Ｖの範囲に印加電圧を設定することにより、図１４の帯電開始電圧付近での電流値の増減もしくは帯電開始電圧そのものを検知することができる。また、印加電圧を自由に設定可能であり、かつ必要な場合にのみ検出動作を行うことができるという利点を有している。
【０１３２】
また、検出手段を請求項１８に記載されるような帯電装置で兼用する場合には、新たな部材を設ける必要がないため、小型化に非常に有利である。画像形成時に検出動作を行う場合には、印加電圧は帯電に必要な電圧に限定されるが、画像形成時以外に検出動作を行うことにより、印加電圧を自由に設定することが可能になるという効果もある。
【０１３３】
上記の手法の説明には、感光体を用いてきたが、もちろんこれに限ったものではなく、中間転写体などにも適用することが可能である。この場合、図６に示されるような多重転写を行う装置では、中間転写体を用いて検出することができる。また、検出動作を行う際は外乱を防ぐため、電圧を印加する部材以外は非接触にできるような構成が望ましい。この方法として、非接触現像装置を用いること、転写装置を接離可能に設置することなどが挙げられる。
【０１３４】
ただし、クリーニングブレード等の感光体摺擦部材を有する画像型性装置では、長時間使用すると、摩擦によって感光体が磨耗し、帯電電流が減少する。したがって、上記のような検出手段を用いる際は十分注意が必要である。
【０１３５】
このような検知手段を用いて、図１２に示される画像形成装置により、第１の実施形態と同様のテストをおこなったところ、９９％以上の高転写効率を達成していることが確認された。これは、微粉末の種類を球形酸化チタン、紡錘形酸化チタン、平均粒径２０ｎｍのシリカとしたいずれの場合でも同じで、それぞれ良好な結果が得られた。
【０１３６】
図１２の装置は、クリーナレスであるため、固形化粉末部材１１１から供給される粉末１１４が掻きとられる量は、これまでの実施形態に比べると少ない。したがって、粉末供給量が過剰になってしまう傾向があり、装置内にクラウドが発生したり、帯電不良が発生しやすいことがあった。本実施形態の検出手段を組み込むことにより、供給量をほぼ一定にすることが可能になったため、信頼性が向上することが明らかになった。
【０１３７】
以上の結果から、本発明の固形化粉末部材および掻きとりブラシによる粉末供給方式、および固形化粉末部材の製造法について、粉末検出装置を設けることにより、信頼性が向上することが分かった。また、この効果は特にクリーナレス画像形成装置に適用した場合において、非常に有効であることが明らかになった。
【０１３８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、像担持体、中間転写体、帯電装置などに微粉末をほぼ一様に供給する手段を有しているため、安定してこれらに粉末を供給することが可能になり、高転写効率を得ることができる。また、粉末を供給する際に用いる固形化粉末部材は、圧力をかけることにより固形化されているため、取扱いが容易であり、安定した量の粉末を供給することができる。このため、長期間にわたって高転写効率を維持することが可能である。さらに、粉末を供給する手段の構造を工夫することによって、通常の画像形成装置はもちろん、クリーナレスの画像形成装置にも好適に用いることができる画像形成装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る画像形成装置の作用を説明する図であって、転写領域におけるトナー転写の力関係を示す概略構成図である。
【図２】本願に係る発明の第１の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図３】上記画像形成装置で用いられる固形化粉末部材を作成する際に、粉末を投入する型の概略を表す斜視図である。
【図４】図３で示される型に圧力を加える装置を示す概略構成図である。
【図５】本願に係る発明の第２の実施形態であるカラーの画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】本願に係る発明の第３の実施形態であるカラーの多重転写画像形成装置を示す概略構成図である。
【図７】本願に係る発明の第４の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図８】本願に係る発明の第５の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図９】本願に係る発明の第６の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１０】本願に係る発明の第７の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１１】本願に係る発明の第８の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１２】本願に係る発明の第９の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１３】本願に係る発明の第１０の実施形態である画像形成装置において、感光体の帯電特性を測定する装置を示す概略構成図である。
【図１４】図１３に示される装置を用いて感光体に流れる電流値を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】感光体の膜厚に対する帯電開始電圧の変化を表すグラフである。
【符号の説明】
１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１３１            固形化粉末部材
２、６２、７２、８２、９２、１０２、１１２、１３２                                    帯電装置
３、６３、７３、８３                                                            露光装置
４、６４、７４、８４                                                            現像装置
５、４５、５５、６５、７５、８５                                    転写装置
６、４６、５６、６６、７６、８６                                    定着装置
７、６７、７７、８７、９７、１０７                        クリーニング装置
８、６８、７８、８８、９８、１０８、１１８、１３８イレーズランプ
９、６９、７９、８９、９９、１０９、１１９                感光体
１０                                用紙
１１                                用紙カセット
１２                                用紙パス
２１                                枠
２２                                くぼみ
２３                                押し型
３１                                試料ケース
３２                                加圧盤
３３                                メータ
４２、５２                              画像形成ユニット
４３、５３                                        用紙カセット
４４、５４                                        用紙パス
４７                                中間転写ベルト
４８                                ロール
５７、５８                                        中間転写ドラム
９３、１０３、１１３                    掻きとりブラシ
９４、１０４、１１４                    粉末
１３３                              直流電源
１３４                              検出抵抗
１３５                              電圧計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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