(57)【要約】【課題】トナー付着による帯電性能低下を防止して良好な画像を得ることができ、トナー除去が容易でトナー汚染を防止することができる帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】形状は紡錘形状であって、長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８で、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表されるトナーを用いる画像形成装置の帯電装置において、静電潜像担持体１０１を帯電させ、バイアスが印加されている接触帯電ローラ１０２であり、前記接触帯電ローラ１０２の表面粗さＲｚが、１０μｍ以下である帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置である。【選択図】図２
2008003110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状は紡錘形状であって、
長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８で、
厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表される
トナーを用いる画像形成装置の帯電装置において、
前記帯電装置は、静電潜像担持体を帯電させ、
バイアスが印加されている接触帯電ローラであり、
前記接触帯電ローラの表面粗さＲｚが、１０μｍ以下である
ことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電装置において、
前記帯電装置は、
前記接触帯電ローラの硬度が、３０〜７０°（ＪＩＳ  Ａ）である
ことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
形状は紡錘形状であって、
長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８で、
厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表される
トナーを用いる画像形成装置の帯電装置において、
前記帯電装置は、静電潜像担持体を帯電させ、
バイアスが印加されている非接触帯電ローラであり、
前記非接触帯電ローラの表面粗さＲｚが、１０μｍ以下である
ことを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の帯電装置において、
前記帯電装置は、
前記帯電装置のローラの表面抵抗が、２０〜１６０ＭΩである
ことを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
プロセスカートリッジは、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の帯電装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の帯電装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置は、請求項５に記載のプロセスカートリッジを有す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、電子写真法の画像形成装置に使用する帯電装置、該帯電装置を有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真法としては、特許文献１乃至３等に各種の方法が記載されているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像を乾式トナーを用いて現像し、紙等にトナー像を転写したのち、加熱、加圧等により定着し、コピーを得るものである。
電気的潜像を現像する方式には大別して、絶縁性有機液体中に各種の顔料や染料を微細に分散させた現像剤を用いる液体現像方式とカスケード法、磁気ブラシ法、パウダークラウド法等のように天然または合成樹脂にカーボンブラック等の着色剤を分散したトナーを用いる乾式現像方式があり、乾式現像方式には一成分現像方式とキャリアを用いる二成分現像方式がある。
またトナー粒径に関していえば、近年高画質への要望とともに小粒径化・円形の方向にある。近年では、複写或いはプリント画像のより高精細化・高解像化が強く望まれている。こうした高精細、高解像度の画像を得るために、特許文献４乃至６では、平均粒径が小さく、かつ５μｍ以下のトナー粒子含有量及びその分布を規定した現像剤が提案されている。ここでは、５μｍ以下のトナー粒子は高精細、高解像度の画像を形成するための必須成分であり、この粒径のトナーが潜像の現像時に円滑に供給される場合、潜像に忠実な、即ち、潜像からはみ出すことのない再現性に優れた画像が得られるとしている。
ただし、トナーが小粒径化・円形化することで、転写後の感光体上のトナーを清掃するクリーニング装置後における感光体上の残留トナー量も増える傾向にある。
また、帯電方式が感光体に接触する帯電ローラ方式（特許文献７等）等があり、帯電ローラの清掃方法として特許文献８乃至１０等などがある。
【０００３】
しかしながら、上記手段ではクリーニング装置後における感光体上の残留トナー量が微量であっても、徐々にトナーが帯電ローラ表面に堆積し、経時で帯電性能の低下を招いてしまうという問題点があった。数万回程度の印字動作で帯電装置や帯電装置を含むプロセスカートリッジ交換する低速・普及層のプリンタやコピー機では問題ならないが、交換サイクルが数十万回印字動作以上の中・高速機のプリンタやコピー機においては清掃不良により経時での帯電能力低下を招き、出力画像の地肌汚れ等の異常画像となり、改善が望まれていた。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第２２９７６９１号公報
【特許文献２】特公昭４９−２３９１０号公報
【特許文献３】特公昭４３−２４７４８号公報
【特許文献４】特開平１−１１２２５３号公報
【特許文献５】特開平２−２８４１５８号公報
【特許文献６】特開平７−２９５２８３号公報
【特許文献７】特開昭６３−１４９６６８号公報
【特許文献８】特開平０７−１４０７６２号公報
【特許文献９】特開平０７−１４０８６８号公報
【特許文献１０】特開平０２−３０１７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、トナー付着による帯電性能低下を防止して良好な画像を得ることができ、トナー除去が容易でトナー汚染を防止することができる帯電装置、プロセスカートリッジ及び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】
【０００６】
前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、形状は紡錘形状であって、長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８で、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表されるトナーを用いる画像形成装置の帯電装置において、静電潜像担持体を帯電させ、バイアスが印加されている接触帯電ローラであり、前記接触帯電ローラの表面粗さＲｚが、１０μｍ以下であることを特徴とする帯電装置である。
本発明は、前記接触帯電ローラの硬度が、３０〜７０°（ＪＩＳ  Ａ）であることを特徴とする。
本発明は、形状は紡錘形状であって、長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８で、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表されるトナーを用いる画像形成装置の帯電装置において、静電潜像担持体を帯電させ、バイアスが印加されている非接触帯電ローラであり、前記非接触帯電ローラの表面粗さＲｚが、１０μｍ以下であることを特徴とする帯電装置である。
本発明は、前記帯電装置のローラの表面抵抗が、２０〜１６０ＭΩであることを特徴とする。
本発明は、前記記載の帯電装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジである。
本発明は、前記記載の帯電装置を有することを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、前記解決するための手段によって、トナー付着による帯電性能低下を防止して良好な画像を得ることができ、トナー除去が容易でトナー汚染を防止することができる帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【０００９】
本発明において好適に用いられるトナーについて説明する。
図１は、本発明に使用するトナーを示す図である。本発明のトナーは、紡錘形状であることが好ましい。トナー形状が一定しない不定形、又は扁平形状では粉体流動性が悪いことから、次のような問題点がある。摩擦帯電が円滑に行えないことから地肌汚れ等の問題が発生しやすい。また、微小な潜像ドットを現像する際には、緻密で均一なトナー配置をとりにくいことから、ドット再現性に劣る。さらに、静電転写方式では、電気力線の影響を受けにくく、転写効率が劣る。また、トナーが真球に近い場合、粉体流動性が良すぎて、外力に対して過度に作用してしまうことから、現像及び転写の際に、ドットの外側にトナー粒子が飛び散りやすいといった問題がある。さらに、球形トナーでは、感光体上で転がりやすいために、感光体とクリーニング部材との間に潜り込みクリーニング不良、またクリーニング不良により漏れ出たトナーが下流にある帯電装置（帯電ローラ）に付着し、そこを汚染してしまうことが多いという問題点がある。
本発明の紡錘形状のトナーは、粉体流動性が適度に調節されているために、摩擦帯電が円滑に行われて地肌汚れを発生させることがなく、微小な潜像ドットに対して整然と現像され、その後、効率よく転写されてドット再現性に優れる。また、その際の飛び散りに対しては、粉体流動性が適度にブレーキをかけて飛び散りを防いでいる。さらに、紡錘形状のトナーは球形トナーに比べて、転がる軸が限られていることから、クリーニング部材の下に潜り込むようなクリーニング不良が発生しにくく、下流にある帯電装置（帯電ローラ）を汚すことも少なくなる。
【００１０】
本発明のトナーは、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表される紡錘形状であることが好ましい。
長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５未満では、真球形状から離れるためにクリーニング性が高いが、ドット再現性及び転写効率が劣るために高品位な画質が得られなくなる。長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．８を越えると、球形に近づくために、低温低湿の環境下では特にクリーニング不良が発生することがある。
また、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７未満では、扁平形状に近く、不定形トナーのように飛び散りは少ないが、球形トナーのような高転写率は得られない。特に、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が１．０では、長軸を回転軸とする回転体となる。これに近い紡錘状形状にすることで不定形・扁平形状でもなく真球状でもない形状であって、双方の形状が有する摩擦帯電性、ドット再現性、転写効率、飛び散りの防止性、クリーニング性の全てを満足させる形状となる。
なお、ｒ１、ｒ２、ｒ３は、例えば以下の方法により測定することができる。即ち、トナーを平滑な測定面上に均一に分散付着させ、前記トナーの粒子１００個について、カラーレーザー顕微鏡「ＶＫ−８５００」（キーエンス社製）により５００倍に拡大して、前記１００個のトナー粒子の長軸ｒ１（μｍ）、短軸ｒ２（μｍ）、厚さｒ３（μｍ）を測定し、それらの算術平均値から求めることができる。
【００１１】
＜本発明の電子写真装置及びカートリッジの一例＞
図２は、本発明による画像形成装置の概略構成を示す説明図である。１０１は電子写真プロセスにより静電潜像を形成する感光体ドラムであり、その周囲には感光体と共に回転し、直流電圧またはそこに交流電圧を重畳したヒドリンゴムからなる接触帯電ローラ１０２、そのローラ表面に接触し表面をクリーニングする為の不織布製の帯電ローラクリーナー１０２ａと、光学系（図示せず）からの画像光により感光体ドラム１０１面を露光Ｌし、上記露光Ｌ処理により形成された感光体ドラム１０１上の静電潜像に対しトナーを磁気ブラシローラ１０４ａにより付着（現像）する現像ユニット１０４と、記録紙面に感光体ドラム１０１上のトナー像を転写する転写チャージャ１０５と、転写処理時に感光体ドラム１０１上に密着した記録紙を電気的に分離する分離チャージャ１０６が配置されている。帯電ローラクリーナーはスポンジ部材、ファーブラシ、ゴムブレードでも良い。また清掃部材が回転可能なローラ形状でもよい。帯電ローラ材質はＰＣ、ＡＢＳ等の樹脂材料でも良い。また非接触帯電ローラの場合、ローラ端部に所定のギャップを形成するため段差をつける必要がある。その方法としては、帯電ローラよりギャップ分半径が大きい形状にする、ギャップ分半径が大きいコロをはめ込む、ギャップの厚みのあるテープ等を巻く等がある。
【００１２】
また，感光体ドラム１０１の周面には，ファーブラシ１０７ａ及びクリーニングブレード１０７ｂを当接（本例ではトレーリング当接だがカウンター当接でもよい）して、転写処理が終了した感光体ドラム１０１上に残留するトナーを回収するクリーニングユニット１０７と，蛍光管の照射光によりクリーニング処理後の感光体ドラム１０１面の残留電位をゼロに初期化するクエンチングランプ１０８（以下、ＱＬ）と、転写処理前に感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像の帯電量をより均一化して転写効率を向上させる転写前チャージャ１１０と、感光体ドラム１０１面の主走査方向に対向して配設し，その表面電位を読み取り、制御部３００（図２参照）へフィードバックする電位センサ１１１と、転写処理前のトナー像を蛍光管の光により感光体ドラム１０１の表面電位を低下させて転写性能を向上させる転写前ランプ（ＰＴＬ）１１２が図示の如く配置されている。また、１１３は感光体ドラム１０１と平行に配設され、感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像の先端に合うように、所定のタイミングで記録紙を搬送するレジストローラである。
【００１３】
以上の構成において、本実施例を複写機による複写処理を行う場合を例にとって，その基本的な動作について説明する。先ず，複写機の上部に配設された操作部（図示せず）のプリントスタートキーを押下することにより、一連の複写処理が開始される。複写対象の原稿は光学系（図示せず）により照明される。原稿が照明されることによって得られる反射光は、レンズ及びミラー（図示せず）により、感光体ドラム１０１面に投影（露光）Ｌされる。感光体ドラム１０１面に原稿の画像に対応した反射光が投影されると、投影された部分の電荷が反射光の強弱により消去されて、静電潜像が形成される。前記静電潜像に対しては、続いて現像ユニット１０４の磁気ブラシローラ１０４ａにより現像処理（現像プロセスによるトナー付着処理）が実行され、トナー像が感光体ドラム１０１上に形成される。
【００１４】
また、給紙搬送部（図示せず）により搬送された記録紙は、レジストローラ１１３によって感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像の先端に合うように，タイミングを合わせて転写部へ搬送される。
転写チャージャ１０５は、レジストローラ１１３によって搬送されてきた記録紙に感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像を転写する。その後、転写処理が終了した記録紙は分離チャージャ１０６により感光体ドラム１０１から分離され、続いて，定着部（図示せず）に送り込まれ定着処理が施された後，機外に排紙され，一連の処理が終了する。
また、転写処理後の感光体ドラム１０１は、クリーニングユニット１０７により残留トナーを除去される。更に，感光体ドラム１０１は，ＱＬ１０８により残留電荷を消去して初期化される。その後，次の画像処理指令があるまで待機状態となる。
【００１５】
図３は、本発明のプロセスカートリッジを示す図である。図３において、上記説明の感光体ドラム１０１、接触帯電ローラ１０２、帯電ローラクリーナー１０２ａ、現像ユニット１０４、クリーニングユニット１０７など作像に関係するユニットのうち、感光体ドラム１０１といずれかのユニットまたはすべてのユニットを一体化した画像形成用プロセスカートリッジにおいても適用できる実施例である。
また帯電ローラの両端に５〜６０μｍのギャップを形成する部材（コロ、テープ）を設けた非接触帯電ローラでも同様である。
これらの実施例のトナー、画像形成装置を使い３０万枚のプリントテストを行った結果を表１、２に示す。
表１、２では、帯電ローラの表面粗さを２水準（１０μｍ、１５μｍ）とり、それぞれの粗さの帯電ローラにおいて硬度、表面抵抗を３水準とったときの帯電ローラ汚れ、帯電性能を評価した。
【００１６】
【表１】
2008003110.tif 000003
【００１７】
表１では、すべての条件において帯電ローラ表面がトナーで汚れ、帯電性能の低下による地肌汚れが発生した。
【００１８】
【表２】
2008003110.tif 000004
【００１９】
上記の△は帯電ローラに若干のトナー汚れは見られたが、帯電性能の低下による地肌汚れは未発生である。また○は帯電ローラトナー汚れもなく、帯電性能への影響もない。
このように、本発明においては、転写後の感光体上のトナーを清掃するクリーニング装置後における感光体１０１留トナー量も増え、帯電ローラ表面に堆積し、経時で帯電性能の低下を招いてしまうような小粒径・円形トナーに対して、形状は紡錘形状であって、長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜０．８で、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表されるトナーを使用することでクリーニング不良が発生しにくく、静電潜像担持体である感光体１０１を帯電させる帯電装置がバイアスが印加されている接触帯電ローラ１０２で表面粗さＲｚが１０μｍ以下であるので、クリーニングブレード１０７ｂからすり抜けたトナーが接触帯電ローラ１０２に付着しても、転がる軸が限られていることから帯電ローラクリーナー１０２ａで容易に除去できる。よってトナー付着による、帯電性能低下を招くことがないため、良好な画像を得ることができる。なお、クリーニング不良で漏れ出たトナーが帯電ローラに付着するメカニズムは静電的な付着と機械的な付着があり、接触帯電ローラ１０２は両方の力で付着し、非接触帯電ローラは静電的付着力による。
【００２０】
帯電ローラの硬度に関しては、帯電ローラ硬度が高い程トナーにあたえる圧力が高く付着しやすくなるため汚染には不利であり、また、硬度が低いと感光体に十分な接触帯電を与えにくく、帯電不良を招く易いし、クリーナー部材の当接圧が不均等になりやすく、クリーナー性能も低下する。
しかしながら、接触帯電ローラ１０２硬度及びトナーを本発明で規定した範囲内のものとすることにより、帯電ローラ汚染が抑制されると共にクリーナー性能が低下しないのでトナー除去が容易でありトナー汚染を防止することができる。
【００２１】
帯電ローラの表面抵抗に関しては、帯電ローラの表面抵抗が低い程トナー汚染には有利である。これはクリーニングブレードすり抜けトナーが帯電ローラに接触した際に発生する電荷注入（カウンターチャージ）起こりにくく、静電的に付着しにくい傾向にある。しかしながら、表面抵抗が低すぎる場合は、一度付着したトナーと帯電ローラとの電気的吸着力が強く、クリーナーでとれにくい傾向にある。
そこで、本発明では、帯電ローラの表面抵抗及びトナーを本発明で規定した範囲内のものとすることにより、帯電ローラ汚染が抑制されると共にクリーナー性能が低下しないのでトナー除去が容易でありトナー汚染を防止することができる。
なお、表面抵抗の測定は、帯電ローラが小径の棒形状のため平板状のテストピースを作成する。測定は、テストピース上にドーナツ形状（円筒形状）の電極とその中に円柱上の電極をおき（電極間距離は１ｃｍ）、そこに１００ｖの直流電圧を３０秒間印可し、そのとき流れる電流から抵抗値を計算する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に使用するトナーを示す図である。
【図２】本発明による画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明のプロセスカートリッジを示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０１  感光体ドラム
１０２  接触帯電ローラ
１０２ａ  帯電ローラクリーナー
１０４  現像ユニット
１０４ａ  磁気ブラシローラ
１０５  転写チャージャ
１０６  分離チャージャ
１０７  クリーニングユニット
１０７ａ  ファーブラシ
１０７ｂ  クリーニングブレード
１０８  クエンチングランプ（ＱＬ）
１１０  転写前チャージャ
１１１  電位センサ
１１２  転写前ランプ（ＰＴＬ）
１１３  レジストローラ
３００  制御部
Ｌ  露光
【図１】
2008003110.tif 000005
【図２】
2008003110.tif 000006
【図３】
2008003110.tif 000007