(57)【要約】【課題】像担持体のフィルミングの発生、メモリの発生を防止することにより、転写効率の向上、所定濃度を得るために必要なトナー量の低減を図り、クリーナレスプロセスに十分対応し得、小型化及び省トナーが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】２ないし５μｍの平均粒径及び１ないし１．２の球形度をもつトナーを含む現像装置、転写時に、該像担持体に対し、総荷重で１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重で１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２の押圧力で押圧される転写部材を具備する画像形成装置。【選択図】図１
2006259674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に電荷を付与し、帯電するための帯電手段と、帯電された像担持体に光露光して静電潜像を形成する光露光手段と、現像剤が収容され、該静電潜像に現像剤を供給して現像を行い、該像担持体上に現像剤像を形成すると共に、前記像担持体上に残存した現像剤を回収する現像手段と、該像担持体に被転写材を介して押圧し得、該現像剤像を該被転写材に転写して転写画像を形成するための転写手段を含む画像形成ユニットを有する画像形成装置であって、
前記現像剤は、２ないし５μｍの平均粒径をもつトナーを含み、該トナーは、１ないし１．２の球形度を有し、
前記転写手段は、転写時に、該像担持体に対し、その総荷重が１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重が１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２である押圧力で押圧され得ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成ユニットを複数有し、各画像形成ユニットに異なる色の現像剤が収容され、前記被転写材上に、異なる色の現像剤像が順に転写されて、多色転写画像が形成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３】
前記被転写材は中間転写体であり、前記複数の画像形成ユニットの後段に、前記多色転写画像を記録材に転写するための最終的な転写手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記被転写材は記録材であり、異なる色の現像剤像を該記録材上に直接転写して多色転写画像を形成することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成ユニットは、前記現像剤像転写後に該像担持体上に残存した現像剤を除去して廃棄するクリーナーを備えていないクリーナレス機構であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
像担持体上に電荷を付与し、帯電するための帯電工程と、帯電された像担持体に光露光して静電潜像を形成する光露光工程と、現像剤が収容され、該静電潜像に現像剤を供給して現像を行い、該像担持体上に現像剤像を形成すると共に、前記像担持体上に残存した現像剤を回収する現像工程と、該像担持体に被転写材を介して押圧し得、該現像剤像を該被転写材に転写して転写画像を形成する転写工程を含む画像形成プロセスを含む画像形成方法であって、
前記現像剤は、２ないし５μｍの平均粒径をもつトナーを含み、該トナーは、１ないし１．２の球形度を有し、
前記転写手段は、転写時に、該像担持体に対し、その総荷重が１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重が１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２である押圧力で押圧され得ることを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
前記画像形成プロセスを複数含み、各画像形成プロセスに異なる色の現像剤が収容され、前記被転写材上に、異なる色の現像剤像が順に転写されて、多色転写画像が形成されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
【請求項８】
前記被転写材は中間転写体であり、前記複数の画像形成プロセスの後段に、前記多色転写画像を記録材に転写するための最終的な転写工程をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記被転写材は記録材であり、異なる色の現像剤像を該記録材上に直接転写して多色転写画像を形成することを特徴とする請求項７に記載の画像形成方法。
【請求項１０】
前記画像形成プロセスは、前記現像剤像転写後に該像担持体上に残存した現像剤を除去して廃棄するクリーナーを使用しないクリーナレス機構であることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法、静電印刷法、磁気記録法等における静電荷像、磁気潜像を現像するための画像形成装置にかかり、特に熱ローラ定着等の加熱定着方式を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体表面にブレード等のクリーナをもたないクリーナレスプロセスは、装置の小型化や省トナーに有利な技術であり、これまでにさまざまな発明が開示されてきた。例えば反転現像における現像同時クリーニング技術がある（例えば、特許文献１参照）。特に、近年の画像形成装置のフルカラー化においても本技術は有効で、４連タンデム方式にも採用され始めており、このタンデム構成のクリーナレスプロセスに関する例が開示されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
クリーナレスプロセスの利点としては、感光体クリーナが不要なため構成が簡単になること、感光体がクリーナによって削られないために、感光体の長寿命化が可能になること、及び転写残トナーを現像器にて回収して再使用するため、トナー消費効率が向上すること等があげられる。
【０００４】
一方、不利点として、感光体上にブレードを設けないため、トナーにより感光体表面にフィルミングが発生しやすいことがあげられる。近年の定着温度の低温化の要求に対して、フィルミング発生は、その妨げとなる。また、転写残りトナーが帯電部分及び露光部分を通過するため、特に露光により、画像上にメモリが発生しやすいという問題がある。メモリが発生すると画質が低下する。さらに、タンデム型のカラー画像形成装置の場合、前段の色ステーションから後段の色ステーションへの逆転写が発生し、印字する画像によっては混色が発生し、やがて色合いが変化するという問題がある。
【０００５】
このようなことから、トナー形状を球形化し、被転写性能を高めることにより、特に、カラー画像形成装置で、メモリ及び混色の発生を防止することが広く試みられている。一方、フィルミングの原因の１つはトナーに含まれるワックス成分である。
【０００６】
トナー球形化を実現する方法としては、重合法を用いて製造された重合トナー、粉砕法で作成したトナーに熱を加えながら球形化する方法などが考えられる。重合法で作成したトナーの場合には、トナーの最外層に、高分子樹脂層を設けることによりフィルミングを対策しつつ、転写性を改善することが考えられる。一方、粉砕法で作成したトナーに熱を加えながら球形化したトナーは、トナー表面にワックスが溶出しやすくフィルミング性能が劣る。このようなトナーを使用する場合には、フィルミングの発生場所である転写ニップ部分の圧力、ニップ幅などを所定の条件とすることにより、フィルミングを対策しつつ、転写性を改善することが考えられる。
【０００７】
感光体の表面性を改質することにより、トナーのフィルミングを防止することが考えられる。金属石鹸などの離型剤を感光体に塗布することにより、トナーが感光体にフィルミングすることを防止することも試みられている。
【特許文献１】米国特許第４７２７３９５号明細書
【特許文献２】特許第３３４２２１７号公報
【特許文献３】特開平７−６４３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、像担持体のフィルミングの発生、メモリの発生を防止することにより、転写効率の向上、所定濃度を得るために必要なトナー量の低減を図り、クリーナレスプロセスに十分対応し得、小型化及び省トナーが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、像担持体上に電荷を付与し、帯電するための帯電手段と、帯電された像担持体に光露光して静電潜像を形成する光露光手段と、現像剤が収容され、該静電潜像に現像剤を供給して現像を行い、該像担持体上に現像剤像を形成する現像手段と、該像担持体に被転写材を介して押圧し得、該現像剤像を該被転写材に転写して転写画像を形成するための転写手段を含む画像形成ユニットを有する画像形成装置であって、
前記現像剤は、２ないし５μｍの平均粒径をもつトナーを含み、該トナーは、１ないし１．２の球形度を有し、
前記転写手段は、転写時に、該像担持体に対し、総荷重で１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重で１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２の押圧力で押圧され得ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の画像形成方法は、像担持体上に電荷を付与し、帯電するための帯電工程と、帯電された像担持体に光露光して静電潜像を形成する光露光工程と、現像剤が収容され、該静電潜像に現像剤を供給して現像を行い、該像担持体上に現像剤像を形成すると共に、前記像担持体上に残存した現像剤を回収する現像工程と、該像担持体に被転写材を介して押圧し得、該現像剤像を該被転写材に転写して転写画像を形成する転写工程を含む画像形成プロセスを含む画像形成方法であって、
前記現像剤は、２ないし５μｍの平均粒径をもつトナーを含み、該トナーは、１ないし１．２の球形度を有し、
前記転写手段は、転写時に、該像担持体に対し、その総荷重が１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重が１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２である押圧力で押圧され得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、像担持体のフィルミングの発生、メモリの発生を防止することにより、転写効率の向上、所定濃度を得るために必要なトナー量の低減を図り、クリーナレスプロセスに十分対応し得、小型化及び省トナーが可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、像担持体上に電荷を付与し、帯電するための帯電手段と、帯電された像担持体に光露光して静電潜像を形成する光露光手段と、現像剤が収容され、静電潜像に現像剤を供給して現像を行い、像担持体上に現像剤像を形成する現像手段と、像担持体に被転写材を介して押圧し得、現像剤像を被転写材に転写して転写画像を形成するための転写手段を含む画像形成ユニットを有する画像形成装置であって、使用される現像剤、及び転写時の像担持体に対する転写手段の押圧力に特徴を有する。
【００１３】
使用される現像剤は、２ないし５μｍの平均粒径及び１ないし１．２の球形度をもつトナーを含み、転写手段は、転写時に、該像担持体に対し、総荷重で１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重で１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２の押圧力で押圧される。
【００１４】
本発明によれば、２ないし５μｍの平均粒径及び１ないし１．２の球形度をもつトナーを用いることにより、転写効率を良好にせしめ、かつ所定の画像濃度を得るためのトナー量を低減できる。また、転写時に、転写手段が像担持体に対し、総荷重で１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重で１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２の押圧力で押圧されることにより、フィルミングを防止して、画像メモリの発生を防ぐことができる。
【００１５】
上記画像形成ユニットを複数用い、各画像形成ユニットに異なる色の現像剤を収容することができる。これにより、被転写材上に、異なる色の現像剤像を順に転写して、多色転写画像を形成することができる。
【００１６】
トナー粒径が２μｍ未満であると、現像器からのトナー飛散がひどくなったり、感光体に対する例えばファンデルワールス力等の付着力が高くなり、転写効率が低下し、５μｍを超えると、画像の精細性が失われ、細い文字やなめらかなハーフトーン画像が損なわれる。
【００１７】
球形度が１．２を超えると、残転写トナー量が多くなり、画像不良が発生したり、クリーニング不良が発生する。特に、クリーナープロセスではメモリ画像が顕著になる。
【００１８】
また、総荷重が１５０ｇ未満であると、転写効率が下がる、１５００ｇを超えると、転写部でベルトなどの転写部材が感光体に与えるダメージが大きくなり、感光体のライフが短くなってしまう。
【００１９】
さらに、面積荷重で１０ｇ／ｃｍ２未満であると、転写ニップ部での当接が不均一になり、画像ムラとなり、１５０ｇ／ｃｍ２を超えると、感光体へのトナーフィルミングが問題となる。
【００２０】
上記被転写材として、中間転写体または記録材を使用することができる。
【００２１】
被転写材として中間転写体を使用した場合、複数の画像形成ユニットの後段に、最終的な転写手段をさらに設けることができる。これにより、多色転写画像を記録材に転写することができる。
【００２２】
また、被転写材として記録材を使用した場合、異なる色の現像剤像を記録材上に直接転写して多色転写画像を形成することができる。
【００２３】
画像形成ユニットには、現像剤像転写後に、像担持体上に残存した現像剤を現像装置にて回収する機構をさらに設けることができる。
【００２４】
また、現像手段は、残存した現像剤を現像と同時に回収する手段をさらに有し得る。
【００２５】
画像形成ユニットは、現像剤像転写後にトナー像転写後に該像担持体上に残存した現像剤を除去して廃棄するクリーナーを備えていないいわゆるクリーナレス機構である。
【００２６】
以下、図面を参照し、本発明を具体的に説明する。
【００２７】
図１に、本発明に係るクリーナレスプロセスを用いた電子写真方式の画像形成装置の一例を表す概略図を示す。
【００２８】
図中、像担持体１は、導電性基体の上に有機系もしくはアモルファスシリコン系等の感光層を設けた感光体ドラムである。ここでは、感光体ドラムとしてマイナス極性に帯電する有機感光体を用いた例を説明する。
【００２９】
この像担持体１は、帯電器２例えば周知のローラ帯電器、コロナ帯電器、及びスコロトロン帯電器等によって、例えば−５００Ｖに均一帯電される。その後、例えば画像変調されたレーザビームやＬＥＤ等の光露光手段による露光３を受け、像担持体１表面に静電潜像が形成される。この際、露光された感光体表面の電位は例えば−８０Ｖ程度になる。しかる後に、現像装置４によって静電潜像の可視像化が行われる。現像装置には、負極性に帯電する非磁性トナーと磁性キャリアを混合させた２成分現像剤が収容されている。この非磁性トナーは、２ないし５μｍの平均粒径、及び１ないし１．２の球形度を有する。この現像装置４では、マグネットを備えた現像ローラ上に、このキャリヤによる穂立ちを形成させ、現像ローラに−２００〜−４００Ｖ程度の現像バイアス電圧を印加する。このことで、キャリアに付着したトナーが感光体表面の露光部に付着してトナー像を形成する。一方、非露光部にはトナーは付着しない。なお、現像バイアス電圧として、上記ＤＣバイアスに１〜１０ｋＨｚでかつ５００〜２０００Ｖｐ−ｐのＡＣバイアスを重畳させたものを印加しても構わない。
【００３０】
図示しない用紙供給搬送装置により、感光体１と、例えば転写ローラ等の転写部材５との間に、用紙を供給し、転写部材５にプラス３００〜３ｋＶ程度のバイアス電圧を印加することにより、トナー像を用紙に転写し、転写画像を得る。なお、この転写部材５は、転写時に像担持体に対し、総荷重で１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重で１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２の押圧力で押圧され、例えば１ｍｍないし３０ｍｍ好ましくは０．３ｃｍのニップ幅を有する。また、転写ローラの代わりに、転写ブレード、及び転写ブラシ等を使用することができる。転写後に感光体上に残った残存トナーは、環境や転写バイアス条件などにより極性が（−）であったり（＋）であったりする。このような残存トナーは、帯電工程で感光体がマイナス極性に帯電される際（−）電荷を受けすべて（−）極性に揃えられる。よって、残存トナーが現像部に到達した際には、画像部は、感光体上に付着したまま現像され、非画像部においてはトナーが、現像ローラ側に回収され、いわゆる現像同時クリーニングが行なわれる。これにより、感光体上にブレード等のクリーニング装置がない、クリーナレス機構の画像形成ユニットを用いても、美しい画像を得ることが出来る。一方、転写画像が形成された用紙は定着装置１１３に導入され、定着装置で熱と圧力でトナーが用紙に固着され、複写画像を得ることが出来る。
【００３１】
クリーナレス機構を実用的にするためには、高い転写効率を実現することがポイントとなる。転写後の残存トナーが多いと、この残存トナーを現像部分でクリーニングしきれずに、画像汚れを発生するいわゆるポジメモリが起こる。また、残存トナーを介して露光を行うため、感光体の電位が下がりきらずに、後続の画像形成プロセスで、先の残存トナーによるパターン形状のネガメモリが発生する。
【００３２】
先に述べたように、残存トナー量が多いと、ポジメモリ及びネガメモリのような画像メモリが発生することから、本発明者らは、残存トナーの低減を図るため、転写効率を高くすること、現像されるトナー量を極力少なくすること、及び転写効率を高くするために、トナーの粒子形状を球形化することを試みた。
【００３３】
まず、以下の配合でトナー粒子材料を用意した。
【００３４】
ポリエステル樹脂                                        ９０重量部
カーボンブラック                                          ５重量部
荷電制御剤（ジ−ｔ−ブチルサリチル酸のジルコニウム錯体）  １重量部
ライスワックス                                            ４重量部
上記材料を，溶融混練し、得られた混練物を乾燥し、粗粉砕、及び微粉砕した。得られた粉砕物を分級し、３μｍの平均粒径を有するトナー粒子を作成した。
【００３５】
得られたトナー粒子表面に、添加剤として、シリカ２重量部をヘンシェルミキサーにて混合し、トナーを得た。
【００３６】
さらに、微粉砕及び分級条件を変更する以外は同様にして、各々、４μｍ，５μｍ，６μｍ，７μｍの平均粒径を有するトナー粒子を作成した。
【００３７】
さらに、得られたトナー粒子の球形化を行った。
【００３８】
トナー粒子形状を球形化する方法としては、重合法によりトナーを作成することも考えられるが、任意に球形度を変化させるため、通常の粉砕方式で作成したポリエステルトナーを、サフュージングシステム（日本ニューマチック工業社製）に投入し、気流最高温度３５０℃，気流中における上記混合物の分散濃度を２００ｇ／ｍ2に設定し、気流温度がトナーのガラス転移温度以下に到達するまでの時間を０．４〜２．０秒の間で変化させて、さまざまな球形度のトナーを作成した。
【００３９】
なお、ここでいう球形度は以下の方法で算出されるＳＦ１を１／１００倍したものである。
【００４０】
球形度の算出
トナーを２次元平面に投影した投影図形において、Ｌを投影図形の外周上の２点を結ぶ直線の長さの最大値とし、Ｓを投影図形の面積として、下記の式で定義される形状係数ＳＦ１を以下のように算出する。
【００４１】
ＳＦ１＝（１００π／４）×（Ｌ２／Ｓ）
球形度＝ＳＦ１／１００
得られたトナーを図１に示す画像形成装置に適用して画像形成を行い、その転写効率を測定した。
【００４２】
図２に、トナーの球形度と転写効率の関係を表すグラフ図を示す。
【００４３】
図中、１０３は、体積平均粒径３μｍのトナー、１０４は、体積平均粒径４μｍのトナー、１０５は、体積平均粒径５μｍのトナー、１０６は、体積平均粒径６μｍのトナー、１０７は、体積平均粒径７μｍのトナーを用いた場合を各々示す。
【００４４】
図示するように、同じ球形度でもトナー粒子径が異なると、転写効率が変わる。トナー粒子径が小さくなると、感光体にトナーが付着する力のうち、ファンデルワールス力や、凝結した水分による付着力が大きくなるためである。よって、トナー粒子径が小さいと転写効率を上げることにおいて不利であると考えられる。
【００４５】
しかし、メモリの発生は転写効率ではなく、残存トナーの絶対量の影響を受ける。画像メモリには上述のように２種類ある。
【００４６】
２種の画像メモリのうちネガメモリを例えば図３Ａに示すチャート、及びポジメモリを例えば図３Ｂに示すチャートを用いて各々評価することができる。その評価方法を説明するための図を図４Ａ及び図４Ｂに各々示す。
【００４７】
図３Ａは、ベタ画像１１０とハーフトーン画像１１１を有する。このチャートを円周の長さＰを有する感光体ドラムを備えた画像形成装置で出力したとき、もしネガメモリが発生すると、図４Ａに示す領域１１０’に画像メモリが現れる。このため、ハーフトーン画像１１１の画像濃度Ｄｎ１と領域１１０’の画像濃度Ｄｎ２を測定し、その差Ｄｎを求めることによりネガメモリの発生を確認することができる。
【００４８】
また、図４Ｂは、図４Ａにおけるベタ画像１１０と同様のベタ画像１２０を有し、ハーフトーン画像１１１を形成することなく領域１２１を白抜きにしたものである。このチャートを円周の長さＰを有する感光体ドラムを備えた画像形成装置で出力したとき、もしポジメモリが発生すると、図４Ｂに示す領域１２０’に画像メモリが現れる。このとき、領域１２１の画像濃度Ｄｐ１と領域１２０’の画像濃度Ｄｐ２を測定し、その差Ｄｐを求めることにより、ネガメモリの発生を確認することができる。
【００４９】
残存トナー量が増えると、ネガメモリ濃度差Ｄｎ，ポジメモリ濃度差Ｄｐも増加する。
【００５０】
そこで、上記現像剤と同様の組成を有するトナーを用いて、転写バイアスを変化させ、ベタの残存トナー量を変更し、図１と同様の画像形成装置を用いて複写画像を形成した。残存トナー量と、そのときの、各領域の画像濃度をマクベス社製  画像濃度計  ＲＤ−９１８で計測した。
【００５１】
得られた結果を図５に示す。
【００５２】
図５に、残存トナー量と、ネガメモリ濃度差Ｄｎ及びポジメモリ濃度差Ｄｐとの関係を各々表すグラフ図を示す。
【００５３】
図中、１０８はＤｎ、１０９はＤｐの変化を表す曲線を各々示す。
【００５４】
ここでは、Ｄｐが０．０２以上、Ｄｎが０．０４以上になるとメモリ画像が目視で認識され、画像不良と判断される。
【００５５】
図５のグラフから、Ｄｐ＜０．０２かつＤｎ＜０．０４となる残存トナー量を求めると、０．０１４ｍｇ／ｃｍ２以下であれば、メモリ画像不良のない良好な画像が得られることがわかった。
【００５６】
次に、上記現像剤の粒径を変化させて、ベタ画像の複写画像を形成し、用紙上のトナー付着量と、そのときの画像濃度を測定した。その結果を図６に示す。
【００５７】
なお、用紙上のトナー付着量は、一定面積のトナーを吸引により除去し、除去前後の用紙の重量差Ｍｒ（ｍｇ）より、Ｍｒ／２５（ｍｇ／ｃｍ２）で算出している。
【００５８】
図６は、種々の平均粒径を有するトナーについて、その用紙上のトナー付着量と画像濃度との関係を表すグラフ図を示す。
【００５９】
図中、１３３は３μｍの平均粒径を有するトナー、１３４は４μｍの平均粒径を有するトナー、１３５は５μｍの平均粒径を有するトナー、１３６は６μｍの平均粒径を有するトナー、及び１３７は７μｍの平均粒径を有するトナーに関する結果を示す。
【００６０】
ベタ画像の画像濃度は１．４が必要である。トナー粒子径と、１．４の濃度を得るために必要なトナー付着量との関係を表すグラフ図を図７に示す。
【００６１】
図７に示す１．４の濃度を得るために必要なトナー付着量のうち、転写残りトナーとなる割合は、１００（％）−図２に示す転写効率（％）である。
【００６２】
図２から得られる転写残りトナーとなる割合と、各々そのトナー粒子径に応じた必要なトナー付着量とから、転写残りトナー量を各々求めた。得られた結果を下記表１及び表２に示す。
【表１】
2006259674.tif 000003
【００６３】
【表２】
2006259674.tif 000004
【００６４】
また、上記表１及び表２の結果から得られたトナー粒径を変化させた場合の球形度と残存トナー量との関係を表すグラフ図を図８に示す。
【００６５】
図中、１４３は３μｍの平均粒径を有するトナー、１４４は４μｍの平均粒径を有するトナー、１４５は５μｍの平均粒径を有するトナー、１４６は６μｍの平均粒径を有するトナー、及び１４７は７μｍの平均粒径を有するトナーに関する結果を示す。
【００６６】
図８より、トナー粒子径とトナー球形度を調整したときの残存トナー量が導き出される。メモリ画像が問題にならないために、残存トナー量０．０１４ｍｇ／ｃｍ２以下を実現するためには、図８から、トナー粒子径５μｍ以下で球形度１．２以下のトナーを使用すればいいことがわかる。
【００６７】
このように、トナーの粒径を小さくすると、所定濃度の画像を得られるために必要なトナー量を減らすことが出来ることがわかった。
【００６８】
ここで、上述の転写効率と残存トナー量の測定方法について説明する。
【００６９】
図９に、転写効率と残存トナー量の測定方法を説明するための図を示す。
【００７０】
図中、１は像担持体、４は現像装置、５は転写部材を各々表す。
【００７１】
図示するように、現像装置４により現像されたトナーＴ10は、像担持体１と転写部材５の間の転写エリアを通過し、被転写材７例えば紙に転写された転写トナーＴ12と、転写されずに感光体に残存する残存トナーＴ11に分かれる。ここで、現像トナー量＝転写トナー量＋残存トナー量の関係が成立する。
【００７２】
現像トナー量（Ｍｄ）の測定
エリア１０のトナーを１ｃｍ×１０ｃｍの面積分吸引し、吸引前の感光体の重量Ｍｄ１と吸引後の感光体重量Ｍｄ２の重さを測定するとＭｄ＝（Ｍｄ１−Ｍｄ２）／１０で算出される。同様にエリア１１のトナーを１ｃｍ×１０ｃｍの面積分吸引し、吸引前の感光体の重量Ｍｒ１と吸引後の感光体重量Ｍｒ２の重さを測定するとＭｒ＝（Ｍｒ１−Ｍｒ２）／１０で算出される。
【００７３】
転写効率は
転写効率＝（Ｍｄ−Ｍｒ）／Ｍｄ×１００（％）で算出される。
【００７４】
なお、残存トナー量はＭｒ（ｍｇ／ｃｍ２）である。
【００７５】
次に、図１に示すようなクリーナレス機構を有する画像形成ユニットを４連タンデムの画像形成装置に採用した例を図１０に示す。
【００７６】
図中、同じ参照番号は、同じ部材を表し、また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，及びＫは、その部材が各々、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、及びブラック画像用であることを示している。
【００７７】
いわゆるタンデム方式の装置であり、複数の画像形成ユニットＹ６，Ｍ６，Ｃ６，及びＫ６が、ベルト等の搬送部材１０１上に配置されている。まず、第１段目の画像形成ユニットＹ６において、像担持体Ｙ１は、導電性基体の上に有機系もしくはアモルファスシリコン系等の感光層を設けた感光体ドラムである。ここでは、マイナス極性に帯電する有機感光体を例に説明する。この像担持体Ｙ１は帯電器Ｙ２例えばローラ帯電器、コロナ帯電器、及びスコロトロン帯電器等によって、例えば−５００Ｖに均一帯電される。その後、画像変調されたレーザビームやＬＥＤ等の光露光手段による露光Ｙ３を受け、表面に静電潜像が形成される。この際、露光された感光体表面の電位は例えば−８０Ｖ程度になる。しかる後に、現像装置Ｙ４によって静電潜像の可視像化が行われる。現像装置Ｙ４は、負極性に帯電する非磁性イエロートナーと磁性キャリアを混合させた２成分イエロー色現像剤が収容されている。この非磁性トナーは、２ないし５μｍの平均粒径、及び１ないし１．２の球形度を有する。この現像装置Ｙ４では、マグネットを備えた現像ローラ上にキャリアによる穂立ちを形成させ、現像ローラ上に−２００〜−４００Ｖ程度を印加する。このことで、キャリアに付着したトナーが感光体Ｙ１表面の露光部に付着してイエロートナー像を形成し、非露光部には付着しない。
【００７８】
さらに、感光体上のイエロートナー像は感光体Ｙ１に接触させた例えばベルト状の搬送部材１０１によって搬送された図示しない紙等の被転写材に転写され、イエロー転写画像が形成される。
【００７９】
この際の電界供給は、転写ベルト背面に接触された例えば転写ローラ等の転写手段Ｙ５によって行なわれる。転写手段Ｙ５としては、転写ブレード、及び転写ブラシ等も使用できる。転写手段Ｙ５に印加する電圧はプラス３００〜３ｋＶ程度である。なお、この転写手段Ｙ５は、転写時に像担持体に対し、総荷重で１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重で１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２の押圧力で押圧される。
【００８０】
転写後に感光体上に残った残存トナー等は、必要な場合は、図示しない転写残り像のメモリを除去するための撹乱部材を経て、さらに感光体は適宜除電処理された後、再度、上述の帯電工程が繰り返される。この際、帯電部を通過した残存トナーは、帯電工程を通過したこともあって、感光体の帯電電位と同極性例えばマイナス極性に帯電しており、これが現像部に到達した際には、現像部において画像部は、感光体上に付着したまま現像され、非画像部は現像ローラが、現像ローラ側に回収され、いわゆる現像同時クリーニングが行なわれる。これにより、感光体上にブレード等のクリーニング装置がなくても、第１段目の画像形成部Y６の画像形成プロセスが連続して行なわれる。
【００８１】
続いて、第２段目以降の画像形成ユニットＭ６は、現像装置Ｍ４に、負極性に帯電する非磁性マゼンタトナーと磁性キャリアを混合させた２成分マゼンタ色現像剤が収容されていること以外は、すべて第１段目と構成は同様である。
【００８２】
転写部においては、前段の画像形成ユニットＹ６において被転写材に転写されたイエロー転写画像が、紙搬送手段により搬送されて、第２段目の感光体Ｍ１と転写手段Ｍ５間の転写部に侵入してくる。
【００８３】
本発明では、２ないし５μｍの平均粒径、及び１ないし１．２の球形度を有するトナーを使用し、転写時に像担持体に対し、総荷重で１５０ｇないし１５００ｇ、かつその面積荷重で１０ないし１５０ｇ／ｃｍ２の押圧力で押圧される転写部材を使用しているため、第１段目の画像形成部で形成された画像の一部が第２段目の像担持体に逆転写しにくい。また、転写部において過剰な放電現象が発生しにくく、混色現象を引き起こし難い。
【００８４】
第２段目の転写部では、イエロー転写画像が形成された被転写材上に、マゼンタ転写画像が形成される。
【００８５】
この画像形成ユニットＭ６の後段に、同様の構成を有する画像形成ユニットＣ６，及び画像形成ユニットＫ６が配置され、さらに、この被転写材上に、シアン転写画像、ブラック転写画像が順に形成され、多色転写画像が得られる。
【００８６】
さらに、画像形成ユニットＫ６の後段に、設けられた定着手段７により多色転写画像を例えば加熱加圧することにより、被転写材上に定着し、多色複写画像を得る。
【００８７】
上記タンデム型の画像形成装置を用いることにより、図１に示す単色画像形成装置同様、クリーナレス機構の画像形成装置においても、メモリーのない高品質な画像を得ることが出来る。
【００８８】
カラー画像形成装置は、モノクロ画像形成装置と異なり、色重ねが行われるため、定着しやすいトナーであることが求められる。ところが、カラートナーのバインダー樹脂、分子量、ワックス添加量などを適宜配合して、その軟化点をモノクロトナーよりも低く調整ししたところ、フィルミングが発生しやすいという問題が生じる。しかしながら、軟化点を高くすればフィルミングの発生を防止することは可能だが、その一方で定着性が低下するという問題がある。
【００８９】
そこで、本発明者らは、転写部における荷重条件とフィルミングの発生について検討した。
【００９０】
図１１に、種々の転写ニップ幅において、転写荷重と、フィルミングが発生するまでの印字枚数との関係を表すグラフ図を示す。
【００９１】
図中、１５１はニップ幅が０．０６ｃｍである場合、１５２はニップ幅が０．１２ｃｍである場合、及び１５３はニップ幅が０．１８ｃｍである場合を各々示す。
【００９２】
ここでは、転写部材として直径１８ｃｍ、幅３００ｃｍの転写ローラを使用した。また、転写荷重は、この転写ローラに荷重された総重量とする。
【００９３】
フィルミングの発生は、ハーフトーン画像に、筋状のノイズ画像が発生したことを目視で確認した時点とした。転写荷重とフィルミングには相関があり、フィルミングは転写部分でトナーが加圧を受けることにより発生していると考えられる。
【００９４】
図１１から明らかなように、同じ転写荷重でもニップ幅が広いとフィルミングが発生しにくいことがわかる。
【００９５】
図１１のグラフの横軸を、面積荷重に換算したグラフ図を図１２に示す。
【００９６】
図中、１６１はニップ幅が０．０６ｃｍである場合、１６２はニップ幅が０．１２ｃｍである場合、及び１６３はニップ幅が０．１８ｃｍである場合を各々示す。
【００９７】
ここで、面積荷重とは、単位面積１ｃｍ２あたりの転写荷重をいい、下記式で表される。
【００９８】
面積荷重（ｇ／ｃｍ２）＝転写荷重（ｇ）／（転写ローラ幅（ｃｍ）×ニップ幅（ｃｍ））
面積荷重は、転写荷重とニップ幅により調節することができる。
【００９９】
図示するように、面積荷重とフィルミング発生枚数には深い関係があることがわかる。しかし、一方、転写荷重を小さくしていくと、転写効率が下がることが懸念される。
【０１００】
転写荷重条件を変化させ、転写効率を測定した結果を図１３に示す。
【０１０１】
図中、１７１はニップ幅が０．０６ｃｍである場合、１７２はニップ幅が０．１２ｃｍである場合、及び１７３はニップ幅が０．１８ｃｍである場合を各々示す。
【０１０２】
図示するように、転写効率に関しては、ニップ幅を変更しても転写効率にあまり変化がないことから、転写効率は、面積荷重ではなく総荷重と相関があり、１５０ｇ以下の荷重では転写効率が損なわれることがわかった。
【０１０３】
つまり、転写荷重を調節し、総荷重を１５０ｇより大きくし、かつ、面積荷重を１５０ｇ／ｃｍ２以下になるよう調節することにより、フィルミングが発生せず、転写メモリも発生しない美しい印字を行うことができることがわかった。
【０１０４】
図１及び図１０に示す画像形成装置では、転写ベルトが紙搬送手段になっており、被転写材上に直接転写画像を形成する例を示した。しかしながら、転写ベルトが中間転写体であり、転写画像を一旦中間転写体上に形成した後、さらに最終的な転写手段により、記録材上に最終的な画像を形成することができる。
【０１０５】
図１４に、図１０の画像形成装置の変形例を示す。
【０１０６】
図示するように、この画像形成装置は、搬送ベルト１０１の代わりに、中間転写ベルト１０２が設けられ、画像形成ユニットＫ６と定着手段７との間に、最終的な転写手段８がさらに設けられていること以外は、図１０と同様の構成を有する。この装置では、各画像形成ユニットＹ６，Ｍ６，Ｃ６，Ｋ６で中間転写ベルト上に、イエロー転写画像、マゼンタ転写画像、シアン転写画像、ブラック転写画像が順に形成され、得られた多色転写画像は、最終的な転写手段８において図示しない紙等の記録材に転写される。その後、定着手段７により例えば加熱加圧されて、定着され、多色複写画像が得られる。
【０１０７】
図１４の装置においても、図１０の装置と同様に、２ないし５μｍの平均粒径、及び１ないし１．２の球形度を有するトナーを使用し、像担持体から中間転写ベルトへの転写部分の荷重条件を、その総荷重を１５０ｇより大きく、かつ、面積荷重を１５０ｇ／ｃｍ２以下に調節することにより、フィルミングが発生せず、転写メモリも発生しない美しい印字を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の一例を表す概略図
【図２】トナーの球形度と転写効率の関係を表すグラフ図
【図３】画像メモリの評価に使用されるチャートの一例
【図４】画像メモリの評価に使用されるチャートの一例
【図５】図３のチャートを用いた評価方法を説明するための図
【図６】図４のチャートを用いた評価方法を説明するための図を示す。
【図７】十分な画像濃度を得るために必要なトナー粒子径とトナー付着量との関係を表すグラフ図
【図８】トナー粒径を変化させた場合の球形度と残存トナー量との関係を表すグラフ図
【図９】転写効率と残存トナー量の測定方法を説明するための図
【図１０】本発明に係るカラー画像形成装置の一例を表す概略図
【図１１】種々の転写ニップ幅における転写荷重と、フィルミングが発生するまでの印字枚数との関係を表すグラフ図
【図１２】図１１のグラフの横軸を、面積荷重に換算したグラフ図
【図１３】転写荷重と、転写効率との関係を表すグラフ図
【図１４】図１０の画像形成装置の変形例
【符号の説明】
【０１０９】
１…像担持体、２…帯電手段、３…露光手段、４…現像手段、５…転写手段、６…画像形成ユニット、７，１１３…定着手段、１０２…中間転写体
【図１】
2006259674.tif 000005
【図２】
2006259674.tif 000006
【図３】
2006259674.tif 000007
【図４】
2006259674.tif 000008
【図５】
2006259674.tif 000009
【図６】
2006259674.tif 000010
【図７】
2006259674.tif 000011
【図８】
2006259674.tif 000012
【図９】
2006259674.tif 000013
【図１０】
2006259674.tif 000014
【図１１】
2006259674.tif 000015
【図１２】
2006259674.tif 000016
【図１３】
2006259674.tif 000017
【図１４】
2006259674.tif 000018