(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を現像した重合トナーを、被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
表面に正帯電の静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
該静電潜像担持体の表面を一様に帯電せしめるスコロトロン型帯電手段と、
該静電潜像担持体の表面に帯電した前記重合トナーを搬送し、前記静電潜像を現像すると共に、前記転写後の前記静電潜像担持体の表面上における残留重合トナーを回収する現像手段とを少なくとも備え、
前記重合トナーは、粒径の異なる２種類以上の外添剤を備え、少なくとも最大粒径の外添剤が酸化チタンより成る、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記重合トナーは非磁性１成分現像剤であり、大粒径の外添剤及び小粒径の外添剤の双方が酸化チタンより成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】
静電潜像を現像した現像剤を、被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
該静電潜像担持体の下方に設けられ、該静電潜像担持体の表面を一様に帯電せしめるスコロトロン型帯電手段と、
該静電潜像担持体の表面に帯電した現像剤を搬送し、前記静電潜像を現像すると共に、前記転写後の前記静電潜像担持体の表面上における残留現像剤を回収する現像手段とを少なくとも備え、
前記現像剤は、粒径の異なる２種類以上の外添剤を備え、少なくとも最大粒径の外添剤が酸化チタンより成る、
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、現像剤を被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置、詳しくは、スコロトロン型の帯電器を使用する画像形成装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、表面に静電潜像が形成される感光ドラム等の静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面をコロナ放電によって一様に帯電させるスコロトロン型の帯電器と、該帯電器による帯電後の前記静電潜像担持体表面に前記静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該静電潜像形成手段によって形成された前記静電潜像にトナー等の現像剤を搬送して現像する現像手段と、該現像手段に現像剤を供給する供給手段とを備えた画像形成装置が知られている。
【０００３】
この種の画像形成装置では、帯電器によって一様に帯電させた静電潜像担持体表面に、静電潜像形成手段によって静電潜像を形成し、現像手段よって摩擦帯電等により帯電させた現像剤で前記静電潜像を現像し、続いて、その現像剤を被記録媒体に転写することによって画像を形成している。
【０００４】
従って、この種の画像形成装置において良好な画像形成を行うためには、まず帯電器による静電潜像担持体の均一な帯電が不可欠である。そこで、従来より、帯電の均一性に優れたスコロトロン型の帯電器が一般的に用いられている。このスコロトロン型の帯電器は、例えば３０〜１００μｍの細いタングステンワイヤーに高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させて静電潜像担持体を帯電させるものであり、均一な帯電が可能なだけでなく、非接触で静電潜像担持体を帯電させるので、接触帯電による帯電器に比べてトナーの付着による劣化が少なく、耐久性に優れているという利点も有している。
【０００５】
特に、近年においては、環境保護の観点から、また、ランニングコストを低減する観点から、性能が他の構成部品よりも早く劣化する静電潜像担持体や現像手段の構成部品を一体的に交換できるようにカートリッジ化する方式が一般的に採用されており、比較的耐久性が高い帯電器に関してはカートリッジ化された交換部品とは別体に構成して繰り返し使用されている。従って、このような使用形態においては、帯電器としては上述したスコロトロン帯電器が最適であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、画像形成装置の維持管理や小型化が容易な点から、トナーとキャリアとを含む２成分系の現像剤に代わって、キャリアを含まない１成分系の現像剤が多用されるようになってきており、その中でも、トナーに磁性体を含まない非磁性の１成分現像剤が、カラー現像に適しているという理由で一般的となりつつある。
【０００７】
しかしながら、非磁性１成分現像剤では、トナーの流動性を確保するためにシリカ等の各種外添剤がトナーに添加されており、この外添剤がトナーから剥がれ落ちてスコロトロン型の帯電器の放電用ワイヤに付着することがある。その結果、特に、外添剤としてシリカを用いて場合には、放電用ワイヤに付着したシリカが針状の放電生成物に成長し、この針状の放電生成物の量が多くなると、放電電流が低下するという問題があった。
【０００８】
このような問題が生じると、静電潜像担持体の表面の帯電が不十分となるため、適切な画像形成を行うことができず、スコロトロン帯電器であっても前述したようなカートリッジ化された交換部品と同程度の寿命で交換をするか、放電用ワイヤに付着した放電生成物を削り取るメンスナンス作業を行う必要があり、前述のように他の交換部品と別体に構成して繰り返し使用することが困難であった。
【０００９】
この問題を解決するために、現像手段にカバーを設けてシリカの飛散を防ぐ方式が提案されたが、この方式では、トナーから離れた外添剤が空中に舞ってコロナワイヤーに付着することを低減することは可能であるが、転写残トナーを再び現像手段で回収する点において環境保護上好ましい、いわゆるクリーナレス現像においては、転写残トナーが帯電器を通過するため、このような態様によるコロナワイヤーへの外添剤の付着を低減することはできなかった。
【００１０】
本発明は、前記の問題点に鑑みなされたものであり、スコロトロン型の帯電器を使用すると共にクリーナレス現像を行う画像形成装置において、帯電器の放電用ワイヤー上の放電生成物の形成を確実に防止して、帯電器の早期交換や、煩雑なメンテナンス作業が不要で環境保護上好ましく、かつ、ランニングコストを確実に低減することのできる画像形成装置を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の画像形成装置は、前記課題を解決するために、静電潜像を現像した重合トナーを、被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、表面に正帯電の静電潜像が形成される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を一様に帯電せしめるスコロトロン型帯電手段と、該静電潜像担持体の表面に帯電した前記重合トナーを搬送し、前記静電潜像を現像すると共に、前記転写後の前記静電潜像担持体の表面上における残留重合トナーを回収する現像手段とを少なくとも備え、前記重合トナーは、粒径の異なる２種類以上の外添剤を備え、少なくとも最大粒径の外添剤が酸化チタンより成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の画像形成装置によれば、静電潜像担持体の表面は、スコロトロン型帯電手段により均一に帯電されるため、当該表面には良好な静電潜像が形成されることになる。また、この良好な静電潜像を現像するための重合トナーは、粒径の異なる２種類以上の外添剤に含まれる小さな粒径の外添剤によって流動性が向上し、良好な摩擦帯電電荷が得られ、また、現像剤担持体による搬送量が向上する。また、前記重合トナーは、粒径の異なる２種類以上の外添剤に含まれる大きな粒径の外添剤によって、前記小さな外添剤のトナー母粒子への埋まり込みを防止し、長期間に亘って前記小さな粒径の外添剤による高流動性と高搬送性を維持する。従って、上述のように良好に形成された静電潜像が長期間に亘って高流動性と高搬送性の現像剤により現像されることになり、長期間に亘って高品質の画像形成が行われることになる。しかも、現像手段は、転写後の静電潜像担持体の表面上における残留現像剤を回収するので、廃現像剤を生じさせず、環境保護上好ましい画像形成装置を提供することができる。
【００１３】
但し、重合トナーに粒径の異なる２種類以上の外添剤を備えた場合には、一般に最大粒径の外添剤がトナー母粒子から剥離し、前記スコロトロン型帯電手段の放電用のワイヤに付着する傾向にある。特に、本発明のように、転写後の静電潜像担持体の表面上における残留現像剤を回収する、いわゆるクリーナレス現像を行う画像形成装置においては、この残留現像剤からの前記最大粒径の外添剤の剥離が生じる場合もある。しかしながら、本発明の重合トナーにおいては、前記最大粒径の外添剤を酸化チタンから構成したところ、実験の結果、長期間の使用においてもスコロトロン型帯電手段の放電用のワイヤには、外添剤としてシリカを用いた場合のような針状の放電生成物が形成されず、放電電流を低下させないことが確認された。
【００１４】
従って、本発明の画像形成装置によれば、スコロトロン型帯電手段の耐久性を低下させることがなく、ランニングコストを確実に低減することができると共に、長期間に亘って高品質の画像形成が行うことができ、かつ、環境保護上好ましい画像形成装置を提供することができる。
【００１５】
請求項２に記載の画像形成装置は、前記課題を解決するために、請求項１に記載の画像形成装置において、前記重合トナーは非磁性１成分現像剤であり、大粒径の外添剤及び小粒径の外添剤の双方が酸化チタンより成ることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の画像形成装置によれば、前記重合トナーが非磁性１成分現像剤であるため、現像のためだけでなく、現像剤担持体による搬送のためにも、十分に摩擦を行い、摩擦帯電電荷を付与する必要がある。従って、外添剤のトナー母粒子からの剥離がより一層生じ易くなり、特に大粒径の外添剤にその傾向が強い。しかしながら、本発明は、大粒径の外添剤だけでなく、小粒径の外添剤にもシリカを含んでおらず、何れも酸化チタンから成っている。外添剤をこのように構成して実験を行った結果、長期間の使用においてもスコロトロン型帯電手段の放電用のワイヤには、外添剤としてシリカを用いた場合のような針状の放電生成物が形成されず、放電電流を低下させないことが確認された。従って、本発明の画像形成装置によれば、スコロトロン型帯電手段の耐久性を低下させることがなく、他の交換部品と共に帯電手段を交換する必要がないため、ランニングコストを確実に低減することができると共に、長期間に亘って高品質の画像形成が行うことができ、帯電手段の早期交換や煩雑なメンテナンス作業が不要で、かつ、環境保護上好ましい画像形成装置を提供することができる。
【００１７】
請求項３に記載の画像形成装置は、静電潜像を現像した現像剤を、被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の下方に設けられ、該静電潜像担持体の表面を一様に帯電せしめるスコロトロン型帯電手段と、該静電潜像担持体の表面に帯電した現像剤を搬送し、前記静電潜像を現像すると共に、前記転写後の前記静電潜像担持体の表面上における残留現像剤を回収する現像手段とを少なくとも備え、前記現像剤は、粒径の異なる２種類以上の外添剤を備え、少なくとも最大粒径の外添剤が酸化チタンより成ることを特徴とする。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用された画像形成装置としてのレーザプリンタの主要構成部品の斜視図、図２はこのレーザプリンタの概略側断面図である。
【００２２】
本実施形態におけるレーザプリンタの本体ケース１は、合成樹脂で形成されており、図１に示すように、メインフレーム１ａと、このメインフレーム１ａの四周（前後及び左右両側）外面を覆うメインカバー体１ｂとからなり、メインフレーム１ａとメインカバー体１ｂとを一体的に射出成形等により形成したものである。
【００２３】
また、メインフレーム１ａには、上面から露光ユニットとしてスキャナユニット２と、画像形成部としてのプロセスカートリッジ３と、定着部としての定着ユニット４と、給紙ユニット５とが装着される。
【００２４】
そして、駆動モータとギヤ列とを含む駆動系ユニット６は、メインカバー体１ｂの図１の左側内面とそれに近接するメインフレーム１ａの左側の間との収納凹所１ｄ内に本体ケース１の下方から挿入して装着固定される。更に、メインフレーム１ａ及びメインカバー体１ｂの上面を覆うための合成樹脂製の本体カバーとしてのトップカバー７には、メインフレーム１ａの右側に上向きに突出する操作パネル部１ｃを貫通させる孔７ａと、給紙ユニット５の基部を貫通させるための孔７ｂとが穿設されている。排紙トレイ８の基部はトップカバー７の前端の左右両側に突設したブラケット９（図１で一方のみ示す）に上下揺動可能に装着されており、不使用の場合には、排紙トレイ８をトップカバー７の上面側に折り畳んで覆うことができる。
【００２５】
給紙ユニット５におけるフィダー部ケース５ａ内には、積層された状態で被記録媒体としての記録紙Ｐがセットされる。図２に示すように、記録紙Ｐの先端側は、フィダー部ケース５ａ内のばね１０ａで付勢された支持板１０にて給紙ローラ１１に向かって押圧されている。このため、駆動系ユニット６から動力伝達されて回転する給紙ローラ１１と分離パッド１２とによって、記録紙Ｐを１枚ずつ分離して上下一対のレジストローラ１３，１４に送ることが可能である。
【００２６】
プロセスカートリッジ３は、レジストローラ１３，１４にて給送されてくる前記分離された記録紙Ｐの表面にトナーＴ（図３）により画像を形成する。更に、定着ユニット４は、トナーＴの画像が形成された記録紙Ｐを、加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とにて挟持することで加熱して、記録紙Ｐ上のトナー画像を定着する。定着ユニット４のケース内における下流側に配置された排紙ローラ１７とピンチローラ１８とからなる排紙部は、トナー画像が定着された記録紙Ｐを排紙トレイ８に排出する。給紙ローラ１１から排紙部までが、被記録媒体搬送ルートである。なお、給紙ユニット５には斜め上方向に開口する手挿口５ｂが設けられ、フィダー部ケース５ａ内の記録紙Ｐとは別の記録紙を、前記記録媒体搬送ルートへ挿入して印刷できるようにされている。
【００２７】
本体ケース１における上面開放箱体状のメインフレーム１ａの平面視ほぼ中央部に配置するプロセスカートリッジ３の下方の部位には、スキャナユニット２の上支持板２ａが、メインフレーム１ａの底板部の上面側に一体的に形成したステー部にビス等にて固定される。そして、露光ユニットとしてのスキャナユニット２には、合成樹脂等の上支持板２ａの下面側に、レーザ発光部（図示せず）、ポリゴンミラー２０、レンズ２１、反射鏡２２等が配置されている。前記上支持板２ａには、静電潜像担持体としての感光ドラム２３の軸線に沿って延びるように穿設された横長スキャナ孔を覆う硝子板２４が設けられている。レーザ発光部から出射されたレーザビームＬは、ポリゴンミラー２０、反射鏡２２、レンズ２１、硝子板２４等を介してプロセスカートリッジ３における感光ドラム２３の外周面に照射される。
【００２８】
図２及び図３に示すように、プロセスカートリッジ３は、感光ドラム２３とその上面に当接した転写ローラ２５、給紙方向において感光ドラム２３よりも上流側に配置された現像手段としての現像ローラ２７、及びその更に上流側に配置された供給ローラ２８を有する現像器、更にその上流側に配置した現像剤収容部に着脱可能な設けられたトナーカートリッジ２９等からなっている。プロセスカートリッジ３は、これらの構成要素が合成樹脂製のケース３４に組み込まれることによってカートリッジ化されており、このカートリッジ化したプロセスカートリッジ３は、メインフレーム１ａに着脱可能に装着されている。なお、感光ドラム２３、現像ローラ２７、及び供給ローラ２８は、何れも図２における時計回りに回転する。
【００２９】
プロセスカートリッジ３と定着ユニット４との間には、感光ドラム２３を除電するための除電ランプ３０ａが設けられている。また、感光ドラム２３の下方には帯電器２６が設けられている。帯電器２６は、タングステン等から放電用ワイヤ２６ａとグリッド電極２６ｂとを備える周知の正帯電用のスコロトロン型帯電器であり、スキャナユニット２の上支持板２ａ上面に一体に設けられている。
【００３０】
感光ドラム２３の外周面には、帯電器２６にて帯電された感光層に、スキャナユニット２により画像情報に従って変調されたレーザビームＬが走査されることによって静電潜像が形成される。すなわち、スキャナユニット２は静電潜像形成手段に相当する。図３の拡大図に示すように、トナーカートリッジ２９内に収納された現像剤としてのトナーＴは、撹拌体３１にて撹拌されて放出された後、供給ローラ２８を介して現像ローラ２７の外周面に担持され、層厚規制ブレード３２によって現像ローラ２７外周面の層の厚さが規制される。感光ドラム２３の静電潜像は、現像ローラ２７からトナーＴが付着されることによって顕像化（現像）される。なお、このトナーＴの構成、前記現像の機構等については、後に詳述する。
【００３１】
トナーＴによって感光ドラム２３に形成された像（トナー画像）は、感光ドラム２３の電位とは逆電位の転写バイアスが印加された転写ローラ２５と感光ドラム２３との間を通る記録紙Ｐに転写され、トナー画像を形成する。そして、感光ドラム２３上に残ったトナーＴはクリーニングローラ３０で一時的に回収された後、所定のタイミングで感光ドラム２３に戻され、現像ローラ２７によりプロセスカートリッジ３内に回収される。このように、本実施形態においては、転写残トナーを現像器で回収して再利用する、いわゆるクリーナレス現像を行っている。
【００３２】
なお、スキャナユニット２の上支持部２ａ（図２）には、上向きに突出するトナーセンサ３３を設け、発光部と受光部との対からなるトナーセンサ３３がプロセスカートリッジ３におけるトナーカートリッジ２９の下面凹所内に臨んで、トナーカートリッジ２９内のトナーＴの有無を検出できるようになっている。
【００３３】
図２に戻って、メインフレーム１ａの前部位とメインカバー体１ｂの前部位との連設部下面側には、冷却ファン３５を収納するための収納部３６と、記録紙Ｐの通過方向と直交する左右方向に延びる通風ダクト３７とが連通して形成される。そして、通風ダクト３７の上面板部３７ａを断面下向きＶ字状に形成し、この上面板部３７ａをプロセスカートリッジ３と定着ユニット４との間に位置させて、定着ユニット４における加熱ローラ１５から発生する熱がプロセスカートリッジ３側に直接伝達しないように遮断する。
【００３４】
また、冷却ファン３５で発生した冷却風は、通風ダクト３７内を通ってメインフレーム１ａの一側下面を伝い、電源部３９及び駆動系ユニット６の前記駆動モータを冷却する一方、上面板部３７ａの内、プロセスカートリッジ３側に開口した複数箇所のスリット孔から吹き出し、該冷却風は、プロセスカートリッジ３と定着ユニット４の間を通過して上昇し、トップカバー７に複数穿設した排気孔４０（図１）から装置外に排出される。
【００３５】
（現像機構の構成）
次に、前記トナー画像の現像機構の構成について説明する。
【００３６】
本実施形態の静電潜像担持体としての感光ドラム２３は、ポリカーボネイト等から構成されており、例えば、接地されたアルミニウム製の円筒スリーブ外周部に、ポリカーボネイトに光導電性樹脂を分散させた光導電層を形成して構成される。
【００３７】
帯電器２６は、上述したように、タングステン等から放電用ワイヤ２６ａとグリッド電極２６ｂとを備える正帯電用のスコロトロン型帯電器であり、スキャナユニット２の上支持板２ａ上面に一体に設けられている。つまり、帯電器２６は、プロセスカートリッジ３とは別体に設けられている。
【００３８】
現像剤担持体としての現像ローラ２７は、シリコンゴムを基材として円柱状に構成され、更にカーボンの微粒子を含むと共に、表面にフッ素を含有した樹脂またはゴム材のコート層が形成されている。なお、現像ローラ２７は、必ずしも基材をシリコンゴムで構成しなくてもよく、ウレタンゴムで構成しても良い。
【００３９】
供給ローラ２８は、連続気泡を有するウレタンフォームによって構成されたいわゆる発泡ローラであり、その気泡のセル数は１インチ（２．５４ｃｍ）当たり８０個以上である。また、供給ローラ２８は、現像ローラ２７に押圧接触するように配置されている。なお、供給ローラ２８としては、この他にも、スポンジ、シリコンゴムあるいはウレタンゴム等の適宜の部材を使用することができる。
【００４０】
層厚規制手段としての層厚規制ブレード３２は、ステンレス鋼等の板バネ部材の先端部を曲げたものを用いている。但し、このようなブレードに限られるものではなく、板バネ部材の先端部にシリコン等のゴム弾性を有する圧接部材を備えたもの等を用いることができる。
【００４１】
以上のような構成により、現像ローラ２７と感光ドラム２３との対向部において、感光ドラム２３上に形成されたプラス極性（正帯電）の静電潜像に対して、摩擦帯電により正に帯電したトナーＴを反転現像方式で良好に現像することができ、極めて高画質な画像を形成できる。また、本実施形態においては、転写残トナーを掻き取って貯蓄するクリーナー装置を備えておらず、転写残トナーを現像器で回収して再利用する、いわゆるクリーナーレス現像を行っているため、環境保護上好ましい画像形成装置を提供することができる。
【００４２】
特に、本実施形態においては、現像剤に含まれる外添剤を以下のように構成したことにより、スコロトロン型帯電器２６の耐久性を低下させることがないという、従来の装置に比べて極めて優れた効果を発揮することができる。以下、本実施形態の画像形成装置における外添剤の構成について詳しく説明する。
【００４３】
まず、トナーカートリッジ２９に収納されたトナーＴは、正帯電性の非磁性１成分現像剤であり、懸濁重合によって球状に形成したスチレン−アクリル系樹脂に、カーボンブラック等の周知の着色剤、及びニグロシン、トリフェニルメタン、４級アンモニウム塩等の荷電制御剤を添加してなる平均粒径９μｍのトナー母粒子を有している。
【００４４】
そして、前記トナーＴは、そのトナー母粒子の表面に酸化チタンを外添剤として添加して構成しており、外添剤には、シランカップリング剤、シリコーン等による周知の疎水化処理を施してある。また、外添剤は、大粒径外添剤と小粒径外添剤との粒径の異なる２種類の外添剤から構成されている。しかし、本実施形態においては、何れの粒径の外添剤も酸化チタンで構成している。大粒径外添剤としての酸化チタンは平均粒径が４０ｎｍで、その添加量はトナー母粒子の１．０重量％であり、小粒径外添剤としての酸化チタンは平均粒径が１０ｎｍで、その添加量はトナー母粒子の０．６重量％である。
【００４５】
このように平均粒径の大きな外添剤と平均粒径の小さな外添剤との粒径の異なる２種類の外添剤を用いるのは、外添剤のトナー母粒子への埋まり込みの防止とトナーの流動性の向上との両立を図るためである。平均粒径が１０ｎｍの小粒径外添剤は、トナーの流動性を良好に向上させることができるが、その反面、長期間使用する間にトナー母粒子の中に埋まり込み易い。特に、現像剤として、非磁性１成分現像剤を用いた場合には、摩擦帯電により電荷を付与する必要があるため、このような埋まり込みが生じ易い。このため、この小粒径外添剤が剥がれてスコロトロン帯電器２６の放電用ワイヤ２６ａに付着することは比較的少ない。これに対し、平均粒径が４０ｎｍの大粒径外添剤は、図４に例示する外添剤９１のように、小粒径外添剤９３のトナー母粒子９５への埋まり込みを抑制することができる。
【００４６】
但し、大粒径外添剤は、トナー母粒子から剥がれ易く、スコロトロン帯電器２６の放電用ワイヤ２６ａに付着する可能性も高い。特に、従来の画像形成装置のように大粒径の外添剤としてシリカを用いていた場合には、長時間のコロナ放電を行うと、ワイヤの表面に放電生成物が形成され、放電電流に影響を与えることが知られている。最近では、この放電生成物は主にプラズマ酸化反応によるシリカから構成されていることが明らかにされており、また、プラスの極性のコロナ放電を行った場合には、ワイヤの表面にフィルム状放電生成物があり、その上に全面にほぼ均一に多数の針状に成長した生成物が形成されることが報告されている（静電気学会誌，第１２巻，第６号（１９８８），「電子写真のコロナ放電装置の課題」山崎憲明）。そして、プラス放電の場合には、このような針状の生成物の量が多くなると、放電電流が低下するという問題があった。
【００４７】
しかしながら、本実施形態においては、小粒径外添剤と大粒径外添剤の双方に酸化チタンを用いて実験を行ったところ、シリカを用いた時のような針状の放電生成物がスコロトロン帯電器２６の放電用ワイヤ２６ａ上に形成されることがなく、放電電流の低下が発生しないことが明らかになった。
【００４８】
この実験は、放電不良が最も発生し易い１０℃、２０％の低温低湿環境下で行い、プリンタの印字速度は毎分１０枚、感光ドラム２３の周速は５０ｍｍ／秒とした。また、印字条件は、毎分２枚の間欠印字とし、印字パターンには、印字面積率４％の文字パターンと、６００ｄｐｉの解像度にて１ドット分の横線を２ドット分の間隔を開けて多数描いた、いわゆるジップパターンとを用いた。そして、帯電条件としては、放電用ワイヤ２６ａの太さを８０μｍとし、定電流制御により、＋３００μＡの電流を供給した。また、グリッドバイアス電圧は＋９００Ｖとした。
【００４９】
以上のような条件において、小粒径外添剤と大粒径外添剤の双方に酸化チタンを用いた場合、小粒径外添剤にはシリカを用い大粒径外添剤に酸化チタンを用いた場合、小粒径外添剤には酸化チタンを用い大粒径外添剤にシリカを用いた場合、小粒径外添剤と大粒径外添剤の双方にシリカを用いた場合の４つの組合わせで、印字を行い、放電用ワイヤ２６ａに対する針状の放電生成物の有無と、印字画像の評価を行った。評価の結果を図５に示す。
【００５０】
図５に示すように、少なくとも大粒径外添剤にシリカを用いた場合には、何れも１０００枚の時点で放電用ワイヤ２６ａ上に針状の放電生成物が形成されていることが認められ、何れも２０００枚の時点で印字不良が発生しはじめて、枚数が多くなる程悪化することが認められた。なお、図５においては、「ワイヤー付着物あり」とは針状の放電生成物の形成が認められたことを示し、「ワイヤー付着物なし」とは針状の放電生成物の形成が認められたことを示している。
【００５１】
これに対し、少なくとも大粒径外添剤に酸化チタンを用いた場合には、何れも４０００枚まで印字不良が発生することがなく、何れも４０００枚までは放電用ワイヤ２６ａ上に針状の放電生成物が形成されていないことが認められた。また、小粒径外添剤にシリカを用い、大粒径外添剤に酸化チタンを用いた組み合わせ場合には、文字パターン画像については、１００００枚まで印字不良がなく、ジップパターンについてのみ１００００枚で印字不良が見られた。従って、通常の文字の印字に用いるには、この組み合わせでも実用上問題のないことが確認された。
【００５２】
一方、小粒径外添剤と大粒径外添剤の双方に酸化チタンを用いた本実施形態の構成においては、１３０００枚まで印字しても放電用ワイヤ２６ａ上に針状の放電生成物が形成されず、１３０００枚まで文字パターン画像とジップパターン画像の双方に印字不良が発生しなかった。
【００５３】
以上のように、少なくとも最大粒径の外添剤に酸化チタンを用いることにより、実用上の問題ない程度の長期間に亘って、スコロトロン型帯電器２６の帯電性能を良好に維持し、良好な画像形成を行うことができる。
【００５４】
また、このようにスコロトロン型帯電器２６の耐久性が向上する結果、本実施形態のようにスコロトロン型帯電器２６を本体側に備え、比較的性能の劣化が早い感光ドラム２３と現像ローラ２７はプロセスカートリッジ３ごと交換するという使用態様を長期に亘って実現することができる。従って、本実施形態の画像形成装置は、環境保護の観点からも、また、ランニングコストの低減の観点からも極めて優れた画像形成装置であるということができる。特に、環境保護の点に関しては、クリーナレス現像を行っていることからも極めて優れていると言うことができるが、更に本実施形態においては、外添剤の放電用ワイヤへの付着が発生し易いクリーナレス現像を行った場合でも、スコロトロン型帯電器の耐久性を低下させないというところが従来の装置と比べて極めて優れている。つまり、本実施形態の画像形成装置によれば、クリーナレス現像の実施という観点と、スコロトロン型帯電器の交換を不要とするという観点から環境保護に優れているだけでなく、長期に亘る高品質画像の維持と環境保護とを両立できるという従来の装置にはない極めて優れた効果を発揮することができる。
【００５５】
なお、本発明は、スコロトロン帯電器を本体側に備える構成に限定されるものではなく、プロセスカートリッジ側に備えるように構成しても良い。このような構成であっても、スコロトロン帯電器はプロセスカートリッジ内の他の交換部品と同等以上の寿命を有するため、プロセスカートリッジの交換前にスコロトロン帯電器の交換やメンテナンスをする必要は生じない。従って、クリーナレス現像を行う画像形成装置において長期間に亘って高品質な画像形成を行うことができるという従来に比べて優れた効果を発揮することが可能である。但し、本実施形態のように、スコロトロン型帯電器をプロセスカートリッジとは別体に本体側に備えることにより、環境保護とランニングコストの低減をより一層高いレベルで実現できるという従来に比べて極めて優れた効果を発揮することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、現像剤として懸濁重合トナーからなる非磁性１成分現像剤を用いているので、トナーの流動性と搬送性が極めて高く、転写効率の高い極めて高品質な画像形成を行うことができる。
【００５７】
なお、上述した外添剤の平均粒径、トナー母粒子の平均粒径は一例であり、適宜変更可能である。例えば、トナー母粒子の平均粒径は、６μｍ〜１０μｍの範囲で変更しても良い。
【００５８】
更に、本発明は、原稿に反射されたレーザビームＬによって静電潜像を形成するコピー機等の画像形成装置にも、また、更に、本発明は、懸濁重合トナー以外の非磁性１成分現像剤を用いた画像形成装置、例えば、乳化重合等によって得られた他の重合トナーや、粉砕トナーを用いた画像形成装置にも、同様に適用することができる。トナーＴをこのような構成とした場合にも、比較的良好な流動性が得られ、前記トナーＴにやや劣るものの同様な効果が得られる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の画像形成装置によれば、静電潜像を現像した重合トナーを、被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、スコロトロン型帯電手段と、転写後の残留現像剤を回収する方式の現像手段とを少なくとも備え、前記重合トナーに、粒径の異なる２種類以上の外添剤を備え、少なくとも最大粒径の外添剤を酸化チタンより構成したので、スコロトロン型帯電手段の耐久性の低下を確実に防止することができる。またその結果、ランニングコストを確実に低減することができると共に、長期間に亘って高品質の画像形成が行うことができ、かつ、環境保護上好ましい画像形成装置を提供することができる。
【００６０】
請求項２に記載の画像形成装置によれば、前記重合トナーを非磁性１成分現像剤とし、大粒径の外添剤及び小粒径の外添剤の双方を酸化チタンから構成したので、スコロトロン型帯電手段の耐久性の低下を確実に防止することができる。また、他の交換部品と共に帯電手段を交換する必要がないため、ランニングコストを確実に低減することができると共に、非磁性１成分現像剤により長期間に亘って高品質の画像形成が行うことができ、帯電手段の早期交換や煩雑なメンテナンス作業が不要で、かつ、環境保護上好ましい画像形成装置を提供することができる。
【００６１】
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるレーザビームプリンタの主要構成要素の斜視図である。
【図２】図１のレーザビームプリンタの概略側断面図である。
【図３】図１のレーザビームプリンタにおける現像機構の構成を示す側断面図である。
【図４】大小の外添剤を混合して添加する効果を説明するための模式図である。
【図５】本実施形態において大粒径外添剤と小粒径外添剤を種々組み合わて行った画像評価実験の結果を示す表である。
【符号の説明】
１…レーザビームプリンタ
３…プロセスカートリッジ
２３…感光ドラム
２７…現像ローラ
２８…供給ローラ
２９…トナーカートリッジ
３２…層厚規制ブレード
【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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