(57)【要約】 【課題】  転写残トナーを現像装置によって回収する画像形成装置において、放電生成物の発生量を少なくするとともに、帯電不良を防止して長期に渡り高画質な画像を得る。【解決手段】  感光体１を帯電装置３により帯電した後静電潜像を形成し、この静電潜像を感光体と帯電極性と同極性に帯電したトナーでトナー像化する現像装置と、感光体と被転写体との間に転写電界を形成してトナー像を被転写体上に転写する転写装置６とを備えた画像形成装置において、帯電装置は感光体表面に近接して配置された帯電ローラ３ａを用い、転写装置６により転写されずに感光体上に残った転写残トナーを感光体表面に散布する転写残トナー散布手段４０を備え、トナーは個数平均粒径における１μｍ以下の比率を１０％以下のものを用いる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該帯電した潜像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを該像担持体に付着させてトナー像化する現像装置と、該像担持体と被転写体との間に転写電界を形成して該像担持体上のトナー像を被転写体上に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、
上記転写装置により転写されずに該像担持体上に残った転写残トナーを該像担持体表面に散布する転写残トナー散布手段を備え、上記帯電装置は該像担持体表面に近接して配置された帯電部材に所定極性の帯電バイアスを印加するものであり、上記トナーの個数平均粒径における１μｍ以下の比率が１０％以下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の画像形成装置において、上記帯電部材が樹脂製であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、上記帯電部材がローラ形状であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、上記ローラ形状の帯電部材の表面粗さRaが０．１μｍ以下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、２、３または４の画像形成装置において、上記像担持体と上記帯電部材とが４０μｍ以上のギャップを有して配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記トナーの帯電量をｑ［ｆＣ］、トナーの粒径をｄ［μｍ］と表した場合に、ｑ／ｄ値の分布において、該トナーの正規帯電極性と同極性で|０．１|［ｆｃ／μｍ］以下のものと逆極性のものとの合計の比率が１０％以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、上記トナーの添加剤の帯電量がトナーと同極性であり、かつ逆帯電する比率が０％であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記帯電装置は上記帯電部材にＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加して該像担持体を帯電させるものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８の画像形成装置において、上記ＡＣのピーク間電圧が１ＫＶ以上２ＫＶ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、上記像担持体と、上記帯電部材と、上記現像装置とが一体になって構成され、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記画像形成装置として、帯電装置により帯電した像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によりトナー像化し、トナー像を転写装置により被転写体に転写するものが広く用いられている。転写装置としては、像担持体とこれに接触しつつ表面移動する被転写体との間に転写電界を形成して像担持体上のトナー像を被転写体に転写する静電方式のものが知られている。静電方式の転写装置では、主に正規帯電極性とは逆極性に帯電したトナーが被転写体に転写されずに像担持体表面に残留してしまう。この転写残トナーが除去されないまま像担持体が次の画像形成工程に供されると、転写残トナーが残った像担持体の部分で帯電ムラ等の帯電不良が生じ、画質が劣化してしまう。そこで、転写領域から帯電領域までの像担持体表面に対向する位置にクリーニング装置を設け、転写残トナーを除去することが広くおこなわれている。
【０００３】
しかし、クリーニング装置には像担持体表面から回収した転写残トナーを収容する廃トナータンクや回収した転写残トナーを再利用するために搬送するリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要になる。このため、画像形成装置が大型化してしまうという問題があった。特に、近年ではカラー画像の画像形成スピードの高速化が強く要求されているため、像担持体を各色ごとに備えたいわゆるタンデム型の画像形成装置が主流になりつつある。このタンデム型の画像形成装置において、複数ある像担持体の各色ごとにクリーニング装置を個別に設ける必要があるため、装置の大型化がより顕著な問題となっている。
【０００４】
このような装置の大型化の問題に対処できるものとして、例えば特許文献１に開示された画像形成装置があげられる。この画像形成装置は、像担持体表面に残留した転写残トナーを現像装置にて回収する、いわゆる現像同時クリーニング方式を採用したものである。現像同時クリーニング方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置をクリーニング手段として利用しており、別個に従来のようなクリーニング装置を設ける必要がない。よって、装置の小型化に大きく貢献することができる。
【０００５】
特許文献１に開示された画像形成装置では、像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを像担持体に付着させてトナー像化している。また、帯電装置として像担持体に接触する帯電ローラが記載されている。帯電装置としては、このように帯電ローラ等の帯電部材を像担持体表面に接触させる接触帯電方式と、帯電部材を像担持体表面に近接させる近接帯電方式と、コロナチャージャ等のチャージャ帯電方式とが知られている。チャージャ帯電方式は、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が大量に発生するため環境面で問題がある。これに対し、接触帯電方式や近接帯電方式は発生する放電生成物の量が少ないため環境面で有利である。これらのことから、上記特許文献１に開示された画像形成装置は、装置の小型化を図りつつ、放電生成物の発生量が少なく環境面で優れた装置といえる。
【０００６】
ところが、現像同時クリーニング方式と接触帯電方式とを採用した画像形成装置においては、像担持体上の転写残トナーを現像領域まで搬送する間に、転写残トナーと帯電ローラとが接触することになる。転写残トナーにはトナーの正規帯電極性と逆極性に帯電したトナーが多く含まれており、逆極性に帯電した転写残トナーが帯電バイアスが印加される帯電ローラに付着してしまう。これにより、帯電ローラによる像担持体の一様帯電が妨げられ、像担持体の表面電位を所望の電位にできなかったり、帯電ムラ等の帯電不良が生じたりする。このため、画像濃度の低下や地肌汚れなどが発生し、画質劣化が生じるという問題があった。
【０００７】
また、像担持体上の転写残トナーは画像のパターン状になっており、このような転写残トナーが帯電ローラにパターン状に付着するとパターンに対応した帯電不良が起こり、画像濃度低下や地肌汚れなどがパターン状に残像となって顕れてしまう。そこで、帯電ローラとの接触部よりも上流で像担持体上の転写残トナーのパターンを散布する転写残トナー散布手段を設け、帯電ローラへのパターン状のトナー付着を防ぎ、残像を目立たなくする方法が知られている。
【０００８】
また、帯電ローラの帯電性能を低下させることなく、現像装置によって転写残トナーを良好に除去できるようにする種々の提案がなされている。例えば特許文献２では、被帯電面に接触配置された帯電部材に直流電圧を印加して被帯電面を所定の電位に帯電する帯電装置と、被帯電面から帯電部材に転移した転写残トナーを、被帯電面の帯電中に帯電部材から被帯電面に転移させる転移手段とを備えた装置が提案されている。詳しくは、転移手段として、帯電部材としての帯電ローラの周速度と被帯電面（像担持体表面）の周速度との間に速度差を設けて、摺擦による摩擦帯電により転写残トナーに帯電ローラへ印加する直流電圧と同極性の電荷を付与して、転写残トナーが帯電ローラ側から像担持体表面に転移するようにしたものが提案されている。また、転移手段として、帯電ローラに転移した帯電部材汚染物に電荷付与すべく帯電部材に接触配置された電荷付与部材を設けた装置が提案されている。この電荷付与部材は現像剤に対して帯電系列の異なる材料から成っており、帯電ローラとの摺擦による摩擦帯電により帯電ローラ上の転写残トナーに帯電部材へ印加する直流電圧と同極性の電荷を付与する。これにより、帯電ローラ上の転写残トナーが帯電ローラ側から像担持体表面に転移するようにしたものである。しかし、摩擦帯電により逆帯電しているトナーを完全に帯電ローラへ印加する直流電圧と同極性に帯電させることは難しく、画像濃度低下や地肌汚れの解決には至っていない。
【０００９】
また、特許文献３では、像担持体に接触する帯電ローラの像担持体との接触部より下流にトナー掻き取り部材を設け、帯電ローラはトナー電荷を像担持体の帯電極性と同極性に制御する極性制御剤を有するものを提案している。
【００１０】
さらに、特許文献４では、帯電部材よりも上流に、像担持体の長手方向に移動可能で、転写工程後の像担持体上に残留した現像剤を正規極性に帯電処理する現像剤帯電極性制御手段を設けたものが提案されている。これは、像担持体上に残留した現像剤を正規極性に帯電処理する際、微小な転写残トナーの過帯電や帯電不足を防止するために、現像剤帯電極性制御手段を像担持体の長手方向に移動可能としたものである。さらに、現像剤帯電極性制御手段による極性制御の均一化を図るために、現像剤帯電極性制御手段よりも上流でかつ転写装置よりも下流で、転写残トナーを均一化する残留現像剤均一化手段を設けたものも提案されている。しかしながら、このような移動可能な機構を設けることは、装置の複雑化を招いてしまう。また、このような現像剤帯電極性制御手段を用いても、逆帯電しているトナーを完全に正規極性に帯電させることは難しく、画像濃度低下や地肌汚れの解決には至っていない。
【００１１】
さらに、特許文献５では、現像剤帯電制御手段に加え、トナーの円形度とキャリアの粒径分布等を規定したものを提案している。また、特許文献６では、現像剤帯電制御手段に加え、帯電ローラの硬度及びトナーの分子量分布、キャリアの粒径分布等を規定したものを提案している。
【００１２】
【特許文献１】特許第３０９１３２３号公報
【特許文献２】特開平１０-２１３９４５号公報
【特許文献３】特開２０００−１８１２００号公報
【特許文献４】特開２００１−２１５７９９号公報
【特許文献５】特開２００２−２２１８２９号公報
【特許文献６】特開２００２−２２１８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献２、３、４、５、６の装置は、接触型の帯電ローラに付着する多量の転写残トナーによる汚れを改善するものであり、これらにより汚れはある程度改善することはできる。しかしながら、接触型の帯電ローラでは完全に汚れを除去することは難しく、画像濃度低下や地肌汚れをはまだ不十分なレベルであった。
【００１４】
本発明は上記背景に鑑みなされたものである。その目的とするところは、転写残トナーを現像装置によって回収する画像形成装置において、放電生成物の発生量を少なくするとともに、帯電不良を防止して長期に渡り高画質な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該帯電した潜像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体の帯電極性と同極性に帯電したトナーを該像担持体に付着させてトナー像化する現像装置と、該像担持体と被転写体との間に転写電界を形成して該像担持体上のトナー像を被転写体上に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、上記転写装置により転写されずに該像担持体上に残った転写残トナーを該像担持体表面に散布する転写残トナー散布手段を備え、上記帯電装置は該像担持体表面に近接して配置された帯電部材に所定極性の帯電バイアスを印加するものであり、上記トナーの個数平均粒径における１μｍ以下の比率が１０％以下であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記帯電部材が樹脂製であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記帯電部材がローラ形状であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記ローラ形状の帯電部材の表面粗さRaが０．１μｍ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記像担持体と上記帯電部材とが４０μｍ以上のギャップを有して配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記トナーの帯電量をｑ［ｆＣ］、トナーの粒径をｄ［μｍ］と表した場合に、ｑ／ｄ値の分布において、該トナーの正規帯電極性と同極性で|０．１|［ｆｃ／μｍ］以下のものと逆極性のものとの合計の比率が１０％以下であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記トナーの添加剤の帯電量がトナーと同極性であり、かつ逆帯電する比率が０％であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記帯電装置は上記帯電部材にＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加して該像担持体を帯電させるものであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記ＡＣのピーク間電圧が１ＫＶ以上２ＫＶ以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、上記像担持体と、上記帯電部材と、上記現像装置とが一体になって構成され、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジであることを特徴とするものである。
【００１６】
これらの画像形成装置においては、像担持体に近接する帯電部材を用いることで、像担持体上の転写残トナーと帯電部材とが接触しないようにする。像担持体上の転写残トナーは近接した帯電部材に静電的に転移して付着するものはあるものの、その量は帯電部材を接触させた時に較べ格段に少なくなる。
さらに、以下のような構成とすることで、近接する帯電部材の汚れを抑制し、帯電不良を防止する。
この画像形成装置では、像担持体上に残った転写残トナーを像担持体表面に散布する転写残トナー散布手段を備えており、転写残トナーがパターン状になっていてもこれを散布する。これにより、帯電部材へのパターン状のトナー付着を防ぎ、局所的に帯電不良が発生することを抑制する。
また、像担持体から帯電部材へ転移し難いようなトナーを用いる。以下、詳しく説明する。トナーの製造過程としては、結着樹脂と顔料等の複数の材料をある決まった組成比で混合した後に所望の粒径となるように細粉化するが、トナーを単一粒径に揃えることは困難であり実際には粒径分布を持ったものとなる。この中で、超微粒トナーは、上記組成比が保たれずにいわゆるトナーの均一性が悪くなり、本来の正規極性に帯電できずに逆極性に帯電するものが多くなる。これは、複数の材料の混合したものは異なる材料が相分離した構造になっているが、トナーを細粉化する過程では異なる材料の相分離構造界面での破壊が起こりやすい。超微粒トナーは、この相分離構造界面での破壊が多数繰り返されたものであるため、組成比が保たれ難く、トナーの均一性が悪くなる。このようなことから、超微粒トナーを少なくすることで、逆極性に帯電して帯電部材に転移しやすいトナーを少なくすることができる。後述する実験で示すように、トナーの個数平均粒径における１μｍ以下の比率が１０％以下とすることで、帯電部材へのトナー付着が大幅に抑制されることが確認された。超微粒トナーとしての１μｍ以下のトナーを分級によりカットすることで、トナー本来の特性が発揮でき、逆帯電トナーが発生しにくくなり、帯電部材への付着を大きく減少させることができるといえる。
このように、上記条件を組み合わせた構成とすることで、転写残トナーの帯電部材への付着を抑制し、帯電不良を防止することができる。また、近接の帯電部材を用いたものは発生する放電量が少なく環境面でも有利である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１乃至１０の発明によれば、転写残トナーを現像装置によって回収する画像形成装置において、放電生成物の発生量を少なくするとともに、帯電不良を防止して長期に渡り高画質な画像を得ることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を、画像形成装置であるフルカラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）に適用した実施形態について説明する。図１は、プリンタの概略構成図である。このプリンタは、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つのトナー像形成手段２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋを横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。このタンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが、図中左から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを備えている。そして、ドラム状の感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのまわりには、それぞれ後述する帯電装置、現像装置等を備えている。
【００１９】
各色のトナー像形成手段２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして形成されている。これらのプロセスカートリッジは、プリンタ本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ本体から引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ本体に押し込むことによって、トナー像形成手段２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを所定の位置に装填することができる。
【００２０】
ここで、トナー像形成手段２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものとなっている。そこで、以下各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを省略し、このトナー像形成手段２の説明を詳細におこなう。図２は、トナー像形成手段の概略構成図である。図中時計方向に回転する感光体１のまわりに、帯電装置３、現像装置５が順に配置されている。帯電装置３は、帯電部材としての帯電ローラ３ａを備えている。帯電ローラ３ａは、導電性の回転軸上に表層を導電性の樹脂またはゴムを設けたものであり、感光体１との間に微小ギャップを維持して近接対向するよう配置されている。帯電ローラ３ｂの回転軸に接続された帯電用高圧電源３ｂより電圧を印加することで感光体１の表面を一様に帯電する。現像装置５は、現像剤を収容する現像剤収容部と、感光体１表面に近接対向するように配置された現像剤担持体としての現像ローラ５ａとを備えている。現像剤収容部内には、現像剤を攪拌しながら現像ローラ５ａ近傍へ現像剤を搬送する現像剤攪拌搬送部材５ｂを設けている。現像ローラ５ａはこの現像剤を担持して感光体１と対向する位置まで搬送し、感光体１上の静電潜像にトナーを供給することによりこれを現像するよう構成されている。
【００２１】
また、プリンタの上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル３１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが配置されている。そして、このトナーボトル３１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色現像装置５に各色トナーが補給される。
【００２２】
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての露光装置４を設ける。この露光装置２０は、画像データに基づいて各感光体１の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
【００２３】
また、タンデム画像形成部の直ぐ上には、中間転写ユニット６を設ける。中間転写ユニット６は、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１０を備えている。また、中間転写ベルト１０を回転可能に支持する支持ローラ１１，１２，１３と、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１０上に転写するための一次転写ローラ１４Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを設ける。また、中間転写ベルト１０の駆動方向に関して１次転写ローラ１４Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋより下流に２次転写装置としての２次転写ローラ１６を設ける。この２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１０を挟んで反対の側には、支持ローラ１３が配置されており、押部材としての機能を果たしている。また、中間転写ベルト１０の駆動方向に関して２次転写ローラ１６より下流にベルトクリーニング装置１５を設ける。
【００２４】
また、プリンタ下部には、給紙ユニットを備えている。給紙ユニットは、給紙カセット２０から記録紙Ｐを二次転写領域に搬送する給紙ローラ２１、レジストローラ２２等を備えている。
【００２５】
さらに、２次転写ローラ１６よりトナー像を転写された記録媒体Ｐの進行方向に関して２次転写ローラ１６より下流部には、記録媒体Ｐ上の画像を定着する定着装置ユニット２３を備えている。定着ユニット２３は、定着ローラ２３ａ及び加圧ローラ２３ｂを備え、記録紙Ｐ上のトナー像に熱と圧を加えることで定着を行う。
【００２６】
つぎに、上記プリンタの動作を説明する。個々のトナー像形成手段２で各感光体１を回転し、感光体１の回転とともに、帯電ローラ３ａで感光体１の表面を一様に帯電する。次いで、画像データを露光装置４からのレーザによる書込み光を照射して感光体１上に静電潜像を形成する。その後、現像装置５によりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体１上にそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで中間転写ベルト１０を回転搬送して、その可視像を各一次転写装置１４で中間転写ベルト１０上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００２７】
また、上記画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット２０内の記録紙Ｐの先端が給紙ローラ２１により繰り出され、レジストローラ２２まで搬送され、一旦停止する。そして、上記画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ローラ１６と中間転写ベルト１０の間に搬送される。ここで、中間転写ベルト１０と２次転写対向ローラ１６とは記録媒体Ｐを挟んでいわゆる２次転写ニップを形成し、２次転写ローラ１６にて中間転写ベルト１６上のトナー像を記録媒体Ｐ上に２次転写する。
【００２８】
画像転写後の記録媒体Ｐは定着ユニット２３へと送り込まれ、定着装置で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して機外へ排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、ベルトクリーニング装置１５で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
【００２９】
なお、このプリンタは、転写領域から帯電領域までの間に、感光体１上の可視像を一次転写装置１４で中間転写ベルト１０上に転写する際に感光体１残った転写残トナーを除去する手段としてのクリーニング装置を設けていない。このようなクリーニング装置をもたないプリンタでは、手段として利用しており、感光体１上の転写残トナーを現像ローラ５ａで回収するいわゆる現像同時クリーニング方式が採用されている。
【００３０】
次に、本実施形態の特徴部について説明する。
本実施形態のプリンタでは、上述のように、帯電ローラ３ａは感光体１との間に微小ギャップを維持して近接対向するよう配置されている。そこで、感光体１上の転写残トナーは、現像ローラ５ａで回収されるまでに通過する帯電部において帯電ローラ３ａと接触しない。このため、感光体１上の転写残トナーは静電的に近接した帯電ローラ３ａに転移して付着するものはあるものの、接触型の帯電部材を用いたものに較べその量は少なくなる。また、この近接の帯電ローラ３ａを用いたものでは、接触型の帯電部材を用いたものと同様に発生する放電量がチャージャ帯電方式のものと較べて少なく環境面で有利である。
【００３１】
また、このプリンタでは、感光体１の回転方向に関して１次転写部よりも下流で帯電部よりも上流に、感光体１上の転写残トナーを感光体１表面に散布する転写残トナー散布手段４０を設けている。転写残トナー散布手段４０は、帯電部よりも上流で転写残トナーが画像によりパターン化している場合でも散布して非パターン化する。これにより、近接する帯電ローラ３ａに転写残トナーがパターン状に転移して、局所的に集中して付着してしまうことを妨ぎ、局所的な帯電不良の発生を抑制する。転写残トナー散布手段としては、芯金上に直毛またはループ状毛を貼り付けブラシ状としたブラシローラを用いた。また、ブラシの直毛またはループ状毛としては中抵抗の材料が好ましく、ナイロン、ポリエステル等が用いられる。
【００３２】
次に、本実施形態のプリンタに用いられるトナーの製造方法について説明する。
「樹脂微粒子エマルションの合成」
製造例１
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イオン交換水６８３部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールＲＳ−３０：三洋化成工業製)）１１部・スチレン８３部、メタクリル酸６０部、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル１０５部、過硫酸アンモニウム１部を仕込み、５００回転／分で３０分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度８０℃まで昇温し６時間反応させた。さらに、１％過硫酸アンモニウム水溶液５０部を滴下して加え、７０℃で１５時間熟成してビニル系樹脂（スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体）の水性分散液［微粒子分散液１］を得た。［微粒子分散液１］をＬＡ−９２０で測定した体積平均粒径は、０．０８μmであった［微粒子分散液１］の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のＴｇは６２℃であった。
【００３３】
「水相の調整」
製造例２
イオン交換水１０００部、［微粒子分散液１］８３部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５%水溶液（エレミノールMON−７：三洋化成工業製）５０部、酢酸エチル１００部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相１］とする。
製造例３
イオン交換水１０００部、［微粒子分散液２］８３部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５%水溶液（エレミノールMON−７：三洋化成工業製）３７部、酢酸エチル８０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相２］とする。
製造例４
イオン交換水１０００部、シリカ微粒子（ＡＥＲＯＳＩＬ１３０：一次粒子の平均径は約１６ｎｍ、日本アエロジル株製）８部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５%水溶液（エレミノールMON−７：三洋化成工業製）３７部、酢酸エチル１００部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相３］とする。
製造例５
イオン交換水１０００部、二酸化チタン微粒子（P−25：一次粒子の平均径は約２１ｎｍ、日本アエロジル株製）6部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５%水溶液（エレミノールMON−７：三洋化成工業製）３７部、酢酸エチル１１０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相４］とする。
製造例６
イオン交換水１０００部、［微粒子分散液1］４５部、二酸化チタン微粒子（Ｐ−２５：日本アエロジル株製）２部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５%水溶液（エレミノールMON−７：三洋化成工業製）３７部、酢酸エチル９０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相５］とする。
製造例７
イオン交換水１０００部、［微粒子分散液３］８３部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５5%水溶液（エレミノールMON−７：三洋化成工業製）３７部、酢酸エチル９０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相６］とする。
製造例８
イオン交換水１０００部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５%水溶液（エレミノールMON−７：三洋化成工業製）４０部、酢酸エチル１００部を混合撹拌し微粒子を含有しない液体を得た。これを［水相７］とする。
【００３４】
「低分子ポリエステルの合成」
製造例９
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物３８８部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド３モル付加物５５０部、テレフタル酸３３３部、アジピン酸６６部およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧２３０℃で８時間反応し、さらに１０〜１５mmHgの減圧で５時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸５４部を入れ、１８０℃、常圧で２時間反応し、［低分子ポリエステル1］を得た。［低分子ポリエステル1］は、数平均分子量２５００、重量平均分子量６７００、Ｔｇ４８℃、酸価３０であった。
製造例１０
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物２６２部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド２モル付加物１８０部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド３モル付加物２３６部、テレフタル酸２６６部、アジピン酸４８部およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧２３０℃で８時間反応し、さらに１０〜１５mmHgの減圧で５時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸３４部を入れ、１８０℃、常圧で２時間反応し、［低分子ポリエステル2］を得た。［低分子ポリエステル２］は、数平均分子量２３９０、重量平均分子量６０１０、Ｔｇ５８℃、酸価２２であった。
【００３５】
「イソシアネート基を有するプレポリマーの合成」
製造例１１
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物６９８部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド２モル付加物８１部、テレフタル酸２８３部、無水トリメリット酸２２部およびジブチルチンオキサイド５部を入れ、常圧２２０℃で１０時間反応し、さらに１０〜１５mmHgの減圧５時間反応した［中間体ポリエステル1］を得た。［中間体ポリエステル1］は、数平均分子量２１００、重量平均分子量９５００、Ｔｇ６１℃、酸価１、水酸基価５４であった。次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、［中間体ポリエステル1］４５０部、イソホロンジイソシアネート８０部、酢酸エチル５００部を入９０℃で８時間反応し、［プレポリマー1］を得た。［プレポリマー1］の遊離イソシアネート重量%は、０．９８%であった。
【００３６】
「ケチミンの合成」
製造例１２
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン１７０部とメチルエチルケトン７５部を仕込み、４０℃で１０時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は３５６であった。
【００３７】
「顔料マスターバッチの調整」
製造例１３
水１２００部、カーボンブラック（Ｐｒｉｎｔｅｘ６０、デクサ製）４４０部、低分子ポリエステル１  １２００部を加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）で混合し、混合物を２本ロールを用いて１３０℃で４５分混練後、急冷して圧延冷却しパルペライザーで１ｍｍφ以下に粉砕し[マスターバッチ1]を得た。
【００３８】
「油相の作成」
撹拌棒および温度計をセットした容器に、［低分子ポリエステル１］４００部、合成エステルワックス１００部、ＣＣＡ(サリチル酸金属錯体Ｅ−４８：オリエント化学工業社製)１０部、酢酸エチル１０００部を仕込み、撹拌下８０℃に昇温し、８０℃のまま５時間保持した後、1時間で３０℃に冷却した。次いで容器に［マスターバッチ１］５００部、酢酸エチル５００部を仕込み、1時間混合し［原料溶解液1］を得た。
［原料溶解液１］１３２４部を容器に移し、ビーズミル（ウルトラビスコミル、アイメックス社製）を用いて、送液速度1ｋｇ/ｈｒ、ディスク周速度６ｍ／秒、０．５mmジルコニアビーズを８０体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、［低分子ポリエステル1］の６５％酢酸エチル溶液１３２４部を加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た．[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(１３０℃、３０分)は５０%であった．
【００３９】
「乳化→脱溶剤」
[顔料・WAX分散液1]７００部、[プレポリマー１]を１６０0部、[ケチミン化合物1]６．０部を容器に入れ、ＴKホモミキサー(特殊機化製)で６０００ｒｐｍで1分間混合した後、容器に[水相1]１２００部を加え、TKホモミキサーで回転数１３０００ｒｐｍで２０分間混合し[乳化スラリー1]を得た。撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、３０℃で８時間脱溶剤した後、４０℃で８時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
【００４０】
「洗浄→乾燥」
[乳化スラリー1]１００部を減圧濾過した後、
（１）：濾過ケーキにイオン交換水１００部を加え、TKホモミキサーで混合（回転数１２０００ｒｐｍで１０分間）した後、濾過した。
（２）：（１）の濾過ケーキに１０％水酸化ナトリウム水溶液１００部を加え、ＴKホモミキサーで混合(回転数１２０００ｒｐｍで３０分間)した後、減圧濾過した。
（３）：（２）の濾過ケーキに１０％塩酸１００部を加え、ＴKホモミキサーで混合（回転数１２０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した．
（４）：（３）の濾過ケーキにイオン交換水３００部を加え、ＴKホモミキサーで混合（回転数１２０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過する操作を２回行い［濾過ケーキ1］を得た。
［濾過ケーキ1］を循風乾燥機にて４０℃で４８時間乾燥し、目開き７５μmメッシュで篩った後、トナー粒子１００部に疎水性シリカ（ヘキサメチルジシラザン表面処理品、比表面積：２００ｍ２／ｇ）０．５部と、疎水化ルチル型酸化チタン（イソブチルトリメトキシシラン表面処理品、平均一次粒子径：０．０２μｍ）０．５部をヘンシェルミキサーにて混合して、トナーＡを得た。この時、混合を１分撹拌５分静置のサイクルで１０回行った。
【００４１】
このトナーの体積平均粒径は４．５５μｍ、Ｔｇは５３℃、樹脂成分のＴＨＦ不溶分は８％であった。
【００４２】
次にシリコーン樹脂（ＳＲ２４１１：東レダウコーニングシリコーン社製）の固形分に対してカーボン（ライオンアクゾ社製、ケッチェンブラックＥＣ−ＤＪ６００）７ｗｔ％を、ボールミルを使用して１０分間分散し、この分散液を固形分１０ｗｔ％になるよう希釈し分散液を得た。平均粒径３０μmのマグネタイト粉芯材の５Ｋｇに対して、上記の分散液を流動床型コーティング装置を用いて１００℃の雰囲気下で約５０ｇ／ｍｉｎの割合で塗布し、さらに２５０℃で２時間加熱して膜厚０．５μｍのキャリアを得た．膜厚の調整はコート液量により行った．このキャリアの体積固有抵抗は４．３×１０１０Ω・cmであった。得られたキャリアは最終工程で脱気処理を３０分間行った。キャリア抵抗は、２ｍｍの間隔で平行に配置した電極を有する容器に芯材を充填し両極間の１０００Ｖでの直流抵抗を横川ヒューレットパッカード株式会社製４３２９Ａ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｍｅｔｅｒにて測定した。
【００４３】
ここで、上述のように、特に１μｍ以下のトナーが所望でない成分組成を有しており、トナーとしての機能を満足できないと考えられるため、１μｍ以下のトナーを分級によりカットした。このカットの比率を変化させたトナーを用い、以下の実験をおこなった。なお、現像剤は上記キャリア９５重量部に対してトナー５重量部を混合し、現像剤を作製した。この現像剤を用い、図１のプリンタで画像出しをおこなった。
【００４４】
［実施例１］
使用したトナーの１μｍ以下の比率を８％とした。帯電ローラ３ａとしては、ゴム製のローラを用い、帯電ローラ３ａは感光体１に非接触な状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ３ａにはトナーおよび添加剤は付着せず、高画質な画像を得ることができた。また、帯電ローラ３ａの寿命は１２０Ｋであった。
【００４５】
［実施例２］
使用したトナーは実施例１と同じく、１μｍ以下の比率を８％とした。実施例１で使用したゴム製のローラの代わりに、樹脂製のローラを用い、帯電ローラ３ａは感光体１に非接触な状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ３ａにはトナーおよび添加剤は付着せず、高画質な画像をえることができた。また、帯電ローラ寿命は１６０Ｋと延びた。
【００４６】
［比較例１］
使用したトナーの１μｍ以下の比率を１３％とした。実施例１と同様のゴム製のローラを用い、感光体１に非接触な状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ３ａ部材にはトナーおよび添加剤は付着して高画質な画像を得ることができなかった。
【００４７】
［比較例２］
使用したトナーは比較例１と同じく、１μｍ以下の比率を１３％とした。実施例１と同様のゴム樹脂製のローラを用い、感光体１に接触状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ３ａにはトナーおよび添加剤は比較例１よりも著しく多く付着して高画質な画像を得ることができなかった。
【００４８】
［比較例３］
使用したトナーは実施例１と同じく、１μｍ以下の比率を８％とした。実施例１と同様のゴム樹脂製のローラを用い、感光体１に接触状態とした。この状態で画像出しを行ったところ、帯電ローラ３ａにはトナーおよび添加剤は比較例２よりは改善されるが、比較例１よりも多く付着して高画質な画像を得ることができなかった。
【００４９】
このように、帯電ローラ３ａを感光体１に接触させた場合は、帯電ローラ３ａにトナーおよび添加剤は著しく多く付着する。帯電ローラ３ａを感光体１に非接触にした場合は、１μｍ以下の比率を１０％以下とすることで、帯電ローラ３ａへのトナーおよび添加剤の付着は抑えらる。さらに、帯電ローラ３ａの材質としては、ゴム製でも樹脂製でもあるレベルの画像品質を達成することが可能であるが、より長寿命な画像を得るためには、樹脂製の帯電ローラ３ａを用いることが好ましいことが実験から確認された。樹脂製の帯電ローラはゴム製に比べて表面硬度が高く、トナーおよび添加剤の付着性が低いためと考えられる。
【００５０】
また、上記樹脂製の帯電部材としては、ローラ形状のほか、平板形状、凹凸形状等の各種形状を使用することが可能である。しかし、部品の耐久性を向上させ高信頼なシステムとするためには、感光体１に常に同じ表面が対向しているものに較べ、ローラ形状にして回転させることが有効である。また、帯電ローラ３ａの表面粗さＲａは、トナーおよび添加剤の付着性に影響し、粗さが大きいほど帯電ローラ３ａにトナーや添加剤が付着し易いことがわかった。実験により、帯電ローラ３ａの表面粗さＲａは０．１μｍ以下であるとトナーおよび添加剤の付着性が低減され、高信頼なシステムが達成できることが確認できた。
【００５１】
また、上述のように、感光体１上のトナーが帯電ローラ３ａに付着しないためには、帯電ローラ３ａと感光体１とが非接触で間隙を持って配置されることが重要であるが、これについて詳しく説明する。感光体１上のトナーが帯電ローラ３ａに付着しないためには、感光体１上のトナーが帯電ローラ３ａに接触しないようにすることが重要である。ここで、トナーの粒径は近年小径化しており、平均粒径が５μｍのトナーを使用したとき全面ベタ画像ではトナーは２層前後でトナー層としては１０μｍ前後となる。また、細線や文字画像ではベタ画像より付着量が増えるため、トナー層は２０μｍ前後となる。このようなトナー層の転写残トナーの厚みを考えると、帯電ローラ３ａと感光体１とのギャップはトナー層よりも大きくする必要があり、厚めのトナー層の２倍程度の４０μｍ以上にすることが望ましい。実験的にも、４０μｍ以上のギャップを形成していることが好ましいという結果が得られた。
【００５２】
また、この画像形成装置では、負帯電トナーによりトナー像を形成しているが、帯電部材に付着するトナーは正帯電トナーが多い。このため、帯電ローラに付着させないためには、トナーの帯電量分布を規定する。トナーの帯電量をｑ（ｆＣ）、トナーの粒径をｄ（μｍ）と表した場合に、ｑ／ｄ値の分布において、マイナス帯電のトナーであれば−０．１[ｆＣ/μｍ]以上の帯電量を持つトナーの割合を１０％以下となるようにすることが有効である。なお、トナーの帯電量をｑ（ｆＣ）、トナーの粒径をｄ（μｍ）の測定には、ホソカワミクロン株式会社製の分析装置（商品名：「Ｅ−ＳＰＡＲＴ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ」）を使用した。この分析装置は、二重ビーム周波数偏移型レーザードップラー速度計と静電界中で粒子の動きを摂動させる弾性波とを用いた方法を採用し、トナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。なお、プラス帯電のトナーであれば０．１[ｆＣ/μｍ]以下の帯電量を持つトナーの割合を１０％以下となるようにする。また、帯電部材にはトナーだけではなく添加剤も多く付着する事が知られている．添加剤の付着もトナーと同じように静電的に付着するため添加剤の帯電量は負帯電であり、かつ正帯電する比率が０％であることにより帯電部材汚れを抑制することが可能になった．
【００５３】
また、高画質な画像を達成するためには、帯電方式として均一な帯電を付与する帯電装置３が望ましく、そのためには近接配置した帯電ローラ３ａに帯電用高圧電源３ｂよりＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加することが望ましい。さらに、ＡＣのピーク間電圧を高くすることで、安定した帯電が行われ高画質を達成することができる。しかし、ピーク間電圧を高くするとオゾン発生量が増大したり、感光体１にトナー等がフィルミングする現象が発生したりするため好ましくない。そこで、ピーク間電圧は、電位が均一になる１ＫＶ以上が好ましく、オゾン発生量を抑制するために２ＫＶ以下であることが必要である。
【００５４】
以上、本実施形態で述べたように、感光体１に近接する帯電ローラ３ａを用いて感光体１と接触しないようにすることで、接触型の帯電部材を用いたものに較べ、帯電部材に転移付着する転写残トナーを少なくする。また、感光体１上に残った転写残トナーを感光体表面に散布する転写残トナー散布手段４０を備え、転写残トナーが帯電ローラ３ａに局所的に多く転移して付着してしまうことを妨ぐ。さらに、トナーの個数平均粒径における１μｍ以下の比率が１０％以下とことで、トナーの正規帯電極性とは逆極性に帯電したトナーを少なくし、帯電部材に転移付着する転写残トナーを少なくする。このような条件を組み合わせることで、発生する放電量が少なくしながら、転写残トナーの帯電ローラ３ａへの付着を抑制し、帯電不良を防止することができる。
また、帯電ローラ３ａの材質を樹脂製とすることで、帯電ローラ３ａの表面硬度がゴム製に比べて高く、トナーおよび添加剤の付着性が低くなる。このため、転写残トナーの帯電ローラへの付着を抑制し、帯電不良を防止することができる。
また、帯電部材はローラ形状とすることで、感光体１に常に同じ表面が対向しているものに較べ、部品の耐久性を向上させ高信頼なシステムとすることができる。
また、帯電ローラ３ａの表面粗さＲａは、トナーおよび添加剤の付着性に影響し、粗さが大きいほど帯電ローラ３ａにトナーや添加剤が付着し易い。表面粗さＲａは０．１μｍ以下であるとトナーおよび添加剤の付着性が低減され、高信頼なシステムが達成できる。
また、感光体１と帯電ローラ３ａとが４０μｍ以上のギャップを有して配置する。これは、トナーの粒径は近年小径化しており、平均粒径が５μｍのトナーを使用したとき全面ベタ画像ではトナーは２層前後でトナー層としては１０μｍ前後となる。また、細線や文字画像ではベタ画像より付着量が増えるため、トナー層は２０μｍ前後となる。このようなトナー層の転写残トナーの厚みを考えると、帯電ローラ３ａと感光体１とのギャップはトナー層よりも大きくする必要があり、厚めのトナー層の２倍程度の４０μｍ以上にすることで、確実に感光体１上のトナーが帯電ローラ３ａに付着しないようにできる。
また、このプリンタでは、負帯電トナーによりトナー像を形成しているが、帯電部材に付着するトナーは正帯電トナーが多い。このため、帯電ローラ３ａに付着させないためには，トナーの帯電量をｑ［ｆＣ］、トナーの粒径をｄ［μｍ］と表した場合に、ｑ／ｄ値の分布において、トナーの正規帯電極性と同極性で|０．１|［ｆｃ／μｍ］以下のものと逆極性のものとの合計の比率が１０％以下とすることが有効である。
また、帯電ローラ３ａにはトナーだけではなく添加剤も多く付着する事が知られている。添加剤の付着もトナーと同じように静電的に付着する。このためトナーの添加剤の帯電量は、トナーと同極性であり、かつ逆帯電する比率が０％とすることが有効である。
また、近接帯電方式のもので高画質な画像を達成するには、帯電ローラ３ａにＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加することが望ましい。
また、高画質な画像を達成し、かつ、オゾン発生量を抑制するには、ＡＣのピーク間電圧は１ＫＶ以上２ＫＶ以下であることが望ましい。
また、プリンタ本体に対して着脱可能であって、感光体１と、帯電装置３と、現像装置１０とが一体になって構成されたプロセスカートリッジとすることで、ユーザーメンテが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】トナー像形成手段の概略構成図。
【符号の説明】
【００５６】
１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ      感光体
２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ    トナー像形成手段
３      帯電装置
３ａ    帯電ローラ
３ｂ    帯電用高圧電源
４      露光装置
５      現像装置
６      中間転写ユニット
１０    中間転写ベルト
１１、１２、１３    支持ローラ
１４Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ    一次転写ローラ
１５    ベルトクリーニング装置
１６    二次転写ローラ
２０    給紙カセット
２１    給紙ローラ
２２    レジストローラ
２３    定着ユニット
２３ａ  定着ローラ
２３ｂ  加圧ローラ
２４    排紙ローラ
３１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ    トナーボトル
４０    転写残トナー散布手段
【図１】
2006208978.tif 000003
【図２】
2006208978.tif 000004