(57)【要約】【課題】小径あるいは球形のトナーを使用しても、所定パターンに起因する異常画像の発生を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体１と、像担持体上に画像を形成する画像形成手段２、３、４と、像担持体上に形成した画像を該像担持体表面に沿って搬送される転写材上に転写する転写手段６と、上記画像を形成する現像剤を用いて上記像担持体上に所定のパターンを形成するパターン形成手段２、３、４とを有する。上記パターンを、上記像担持体表面の上記転写材が干渉しない部位に形成する。【選択図】　図１
2004117430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、該像担持体上に形成した画像を該像担持体表面に沿って搬送される転写材上に転写する転写手段と、上記画像を形成する現像剤を用いて上記像担持体上に所定のパターンを形成するパターン形成手段とを有する画像形成装置において、上記パターンを、上記像担持体表面の上記転写材が干渉しない部位に形成す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、
上記パターンを形成する現像剤は、少なくとも、変性ポリエステル系樹脂、着色剤および離型剤からなるトナー組成分を、無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下、水系媒体中で分散させ、得られたトナー分散物をアミン類からなる反応原料と重付加反応させ、得られた乳化分散液の溶媒を除去することにより得たトナー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又は２の画像形成装置において、
上記トナーの形状係数ＳＦ−１が１５０以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１，２又は３の画像形成装置において、
上記トナーは、体積平均粒径Ｄｖが３．０〜７．０μｍ、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０（Ｄｎ：個数平均粒径）であることを特徴とする画像形勢装置。
【請求項５】
請求項１，２又は３の画像形成装置において、
上記トナーは、体積平均粒径Ｄｖが３．０〜７．０μｍ、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０（Ｄｎ：個数平均粒径）、且つ３μｍ以下の粒子が１〜２０個数％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、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記転写手段として上記転写材をして担持して搬送する転写ベルトを有するものを用い、
上記パターンを上記像担持体上に形成した後、該パターンを該転写ベルト上に転写し、該転写ベルト上においてクリーニングす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、複写機・ファクシミリ・プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置として、像担持体と、該像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、該像担持体上に形成した画像を該像担持体表面に沿って搬送される転写材上に転写する転写手段と、上記画像を形成する現像剤を用いて上記像担持体上に所定のパターンを形成するパターン形成手段とを有するが知られている。この所定のパターンは例えば２成分現像装置を用いるものではトナー濃度検出用として作成される。また２成分現像装置を用いるか１成分現像装置を用いるかによらず、帯電・露光・現像バイアスなどの画像形成プロセス条件を制御するための変動特性測定用として作成される場合もある。
一方、高画質化の要望から小径あるいは球形のトナーを使用することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、小径あるいは球形のトナーを使用すると、感光体などの像担持体から転写残トナーを除去するクリーニングの負荷が増大し、クリーニング不良になりやすいという不具合がある。特にトナー濃度制御用のパターンを感光体上に形成させねばならない場合、このパターンは通常の転写残トナーなどに比べ付着量も多いためクリーニング不良が発生するとトナー飛散などによる異常画像や画像上に黒スジなどの異常画像を引き起こし大きな問題となる。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、小径あるいは球形のトナーを使用しても、所定パターンに起因する異常画像の発生を抑制できる画像形成装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、該像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、該像担持体上に形成した画像を該像担持体表面に沿って搬送される転写材上に転写する転写手段と、上記画像を形成する現像剤を用いて上記像担持体上に所定のパターンを形成するパターン形成手段とを有する画像形成装置において、上記パターンを、上記像担持体表面の上記転写材が干渉しない部位に形成することを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記パターンを形成する現像剤は、少なくとも、変性ポリエステル系樹脂、着色剤および離型剤からなるトナー組成分を、無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下、水系媒体中で分散させ、得られたトナー分散物をアミン類からなる反応原料と重付加反応させ、得られた乳化分散液の溶媒を除去することにより得たトナーであることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記トナーの形状係数ＳＦ−１が１５０以下であることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記トナーは、体積平均粒径Ｄｖが３．０〜７．０μｍ、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０（Ｄｎ：個数平均粒径）であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記トナーは、体積平均粒径Ｄｖが３．０〜７．０μｍ、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０（Ｄｎ：個数平均粒径）、且つ３μｍ以下の粒子が１〜２０個数％であることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記転写手段として上記転写材をして担持して搬送する転写ベルトを有するものを用い、上記パターンを上記像担持体上に形成した後、該パターンを該転写ベルト上に転写し、該転写ベルト上においてクリーニングすることを特徴とするものである。
本発明の画像形成装置においては、上記パターンを、上記像担持体表面の上記転写材が干渉しない部位に形成するので、このパターンについて像担持体上のクリーニング手段によるクリーニングの不良を引き起こしたとしても、画像形成時に、クリーニング残トナーが画像領域内に入るのを抑制できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。図１は画像形成装置の概略構成図である。像担持体である感光体ドラム１の周囲に近接あるいは接触して、感光体ドラム１上に一様な電荷を帯電させる帯電ロ−ラ２が配置されている。また、感光体ドラム１上に静電潜像を形成するための露光手段である露光装置３、静電潜像を顕像化してトナ−像とする現像装置４、転写材としての転写紙を担持して搬送し感光体１上のトナ−像を転写紙に転写する転写ベルト６が配置されている。また、感光体ドラム１上の転写後の残留トナ−を除去するクリ−ニング装置８、感光体ドラム１上の残電荷を除電する除電ランプ９、帯電ローラ印加電圧及び現像のトナー濃度を制御するための光センサ１０が配置されている。また、この現像装置４にはここには図示していないトナ−補給装置よりトナ−補給口を介してトナ−が補給される。
【０００７】
作像動作は次のように行われる。感光体１は図中反時計回転方向に回転する。感光体１は除電ランプ９からの光で除電され、表面電位が０〜−１５０Ｖの基準電位に平均化される。次に帯電ロ−ラ２で帯電され、表面電位が−９００Ｖ前後となる。次に露光装置３で露光され、光が照射された部分（画像部）は表面電位が０〜−２００Ｖとなる。現像装置４の現像スリーブ上のトナ−が上記画像部に付着する。トナー像が作られた感光体１は回転移動し、給紙部５より転写紙の先端部と感光体上の画像先端部とが転写ベルト６で一致するようなタイミングで転写紙が送られ、転写ベルト６で感光体１表面のトナー像が転写紙に転写される。その後転写紙は定着部７へ送られ、熱と圧力によりトナーが転写紙に融着されてコピーとして排出される。感光体１上に残った残留トナーはクリーニングブレード８により掻き落とされ、その後感光体１は除電ランプ９からの光で残留電荷が除電されてトナーの無い初期状態となり、再び次の作像工程へ移る。
【０００８】
ここで、本実施形態の画像形成装置では、感光体上に任意の枚数毎、例えば１０枚の画像形成毎、に濃度制御用のパターンを形成し先の光センサ１０を用いてその濃度を読み取りトナー補給制御を行っている。このパターンは、一般の画像を形成するのと同様にして濃度制御用の潜像を形成し、かつ上記現像装置４でこれを現像して形成する。そして、本実施形態では、このパターンは、転写紙の通紙領域外に形成される。具体的には、感光体１の転写紙と接触する幅領域（画像を形成する画像領域の幅領域より若干広い）よりも外側の感光体表面部分に形成する。これにより、このパターンについて上記クリーニングブレード８によるクリーニングの不良を引き起こしたとしても、画像形成時に、クリーニング残トナーが画像領域内に入らないようしている。
【０００９】
また、本実施形態では濃度制御用パターンを感光体上でクリーニングするのではなく、転写ベルト６上に転写させてから転写ベルト上でクリーニングさせるようにしている。感光体上でクリーニング不良を発生させた場合、帯電部材などを飛散したトナーで汚染する恐れをなくすためである。転写ベルト６はそれぞれ接地された支持ローラ対１１，１２に掛け渡されている。この支持ローラ対のいずれかが駆動ローラになっている。そして、転写搬送方向上流側支持ローラ１２とともに感光体ドラム１へのベルトの巻きつけ部を構成するようにベルト内面側に転写電界形成用の転写バイアス印加ローラ１３が配置されている。他方の支持ローラ１１に巻き付いているベルト部分の表面に転写ベルトクリーニング手段としてのブラシローラ１４が接触配置されている。このブラシローラ１４にはこれに付着したトナーをブラシから除去するためのブレード１５が食い込み配置されている。この転写ベルト６やブラシローラ１４は、上記濃度制御用パターンが転写ベルトに転写され、かつ、ブラシローラ１４で転写ベルト上から除去できるように幅が設定されている。具体的には上述のように濃度制御用パターンが感光体１の転写紙と接触する幅領域よりも幅方向外側に形成されるので、転写ベルト６は、転写紙と接触する幅領域よりも幅広でこのパターンを転写し得る幅を有し、ブラシローラ１４もそれに応じた幅を有している。感光体１上に形成され光センサ１０による光学濃度の検出がされた後の濃度制御用パターンが転写ベルト６に対向する期間に転写ベルト６の転写バイアス印加ローラ１３にトナーを感光体ドラム１から転写ベルト６側に静電転写させる転写電界を形成させる電圧を印加する。これにより、感光体ドラム１から転写ベルト６に濃度制御用パターンを転写する。そして、回転駆動されているクリーニングブラシ１４で転写ベルト６上から濃度制御用パターンを構成するトナーを除去する。この転写ベルト６上のトナークリーニングはクリーニング動作を複数回実行してよい。すなわち、転写ベルト６の上記パターンが転写された個所が複数回クリーニングブラシ１４の対向部を追加するように駆動してもよい。これによれば、通常クリーニングできないトナーでも徐々にクリーニングさせることができる。
【００１０】
次に、本実施形態の画像形成装置で使用するトナーについて説明する。このトナーは水系媒体中に、変性ポリエステル系樹脂、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下で分散させ得られたトナー粒子である。水系媒体中に分散させた変性ポリエステル樹脂中のイソシアネート基含有プレポリマーをアミン類により伸長反応及び架橋反応させ、該乳化分散液の溶媒を除去することにより得られるものである。形状係数を示すＳＦ−１が１５０以下である。このＳＦ−１は、次のようにして求める。例えば日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）（商品名）を用い、倍率１０００倍に拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングする。その画像情報はインターフェースを介して例えばニコレ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）（商品名）に導入し解析を行う。そして、下式より算出し得られた値を形状係数ＳＦ−１と定義する。
ＳＦ−１＝｛（トナー粒子の絶対最大長／２）２｝π／トナー投影面積
【００１１】
トナーの形状はその丸さ度合いをＳＦ１で表すことができ、ＳＦ−１が大きければ大きいほど形状は球から離れ不定形に近づき、ＳＦ−１が１５０より小さく１００に近づけば近づくほどトナーの形状は真球に近くなる。トナーのクリーニング性はそのＳＦ−１の度合いに非常に影響され、ＳＦ−１が１５０より大きければクリーニングできるが１５０以下ではそのクリーニングは甚だ難しくなる。しかしながらトナーの形状ＳＦ−１が小さくなるにつれ画像品質は向上するとともにその転写率も非常に高いものとなる。
また、トナー粒径（体積平均粒径（Ｄｖ）に関しても小さければ小さいほど画像品質は向上するが、やはりクリーニング性は低下する。また体積平均粒径と個数平均粒径の比（Ｄｖ／Ｄｎ）に関してもその値が小さければ小さいほど画像品質は向上する。
各特性と画像品質、クリーニング性を表１乃至４に示す。
【００１２】
【表１】
2004117430.tif 000003
【表２】
2004117430.tif 000004
【表３】
2004117430.tif 000005
【表４】
2004117430.tif 000006
【００１３】
（トナー製造実施例）
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物６９０部、テレフタル酸２５６部を常圧下、摂氏２３０度で８時間重縮合し、次いで１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応した後摂氏１６０度まで冷却し、これに１８部の無水フタル酸を加えて２時間反応し変性されていないポリエステル（ａ）を得た。
【００１４】
（プレポリマーの製造例）
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物８００部、イソフタル酸１８０部、テレフタル酸６０部、およびジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧で摂氏２３０度で８時間反応し、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で脱水しながら５時間反応した後、摂氏１６０度まで冷却して、これに３２部の無水フタル酸を加えて２時間反応した。次いで、摂氏８０度まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート１７０部と２時間反応を行いイソシアネート基含有プレポリマーを得た。
【００１５】
（ケチミン化合物の製造例）
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン３０部とメチルエチルケトン７０部を仕込み、摂氏５０度で５時間反応を行いケチミン化合物を得た。
【００１６】
（トナーの製造例）
ビーカー内に前記のプレポリマー１４．３部、ポリエステル５５部、酢酸エチル７８．６部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、離型剤であるライスＷＡＸ（融点８３℃）１０部、銅フタロシアニンブルー顔料４部を入れ、４０℃にてＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍで５分攪拌しビーズミルで３０分摂氏２０度において分散した。これをトナー材料溶液（１）とする。ビーカー内にイオン交換水３０６部、リン酸三カルシウム１０％懸濁液２６５部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２部を入れ均一に溶解した。ついでＴＫ式ホモミキサーで１２０００ｒｐｍに攪拌しながら、上記トナー材料溶液（１）及びケチミン化合物（１）２．７部を加えウレアー反応させた。粒径及び粒径分布を光学顕微鏡で観察しながら粒径が大きい場合は攪拌回転数を１４０００にあげさらに５分行う。小さい場合は攪拌を１００００ｒｐｍに変更し再度実験する。ついで、この混合液を攪拌棒および温度計付の丸底コルベンに５００ｇ計量して移し、摂氏４５度まで昇温して、２時間２００〜４００回転の早い攪拌を行い紡錘状の母体トナー粒子を得た。紡錘形が不足の場合は攪拌時間の延長を行う。その後減圧下１．０時間かけ溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、母体粒子を得た。
【００１７】
以上、本実施形態によれば、上記パターンを、上記像担持体表面の上記転写材が干渉しない部位に形成するので、小径あるいは球形のトナーを使用しても、所定パターンに起因する異常画像の発生を抑制できる。
また、現像剤は、少なくとも、変性ポリエステル系樹脂、着色剤および離型剤からなるトナー組成分を、無機分散剤又は微粒子ポリマーの存在下、水系媒体中で分散させ、得られたトナー分散物をアミン類からなる反応原料と重付加反応させ、得られた乳化分散液の溶媒を除去することにより得たトナーであるので、粉砕法など製造する場合に比して製造エネルギーを低減できる。
また、上記トナーの形状係数ＳＦ−１が１５０以下である、体積平均粒径Ｄｖが３．０〜７．０μｍ、粒径分布が１．００≦Ｄｖ／Ｄｎ≦１．２０（Ｄｎ：個数平均粒径）である、あるいは、これに加えて、３μｍ以下の粒子が１〜２０個数％であるので、画像品質を向上できる。
また、濃度制御用パターンを転写ベルト６に転写してクリーニングしているので、感光体周りの作像部材を汚染する心配がなく、異常画像の発生を抑制できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、小径あるいは球形のトナーを使用しても、所定パターンに起因する異常画像の発生を抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の概略構成図。
【符号の説明】
１　　　　感光体ドラム
２　　　　帯電ローラ
３　　　　露光装置
４　　　　現像装置
５　　　　給紙部
６　　　　転写ベルト
７　　　　定着部
８　　　　クリーニング装置
９　　　　除電ランプ
１０　　　　光センサ
１１　　　　支持ローラ
１２　　　　支持ローラ
１３　　　　転写バイアス印加ローラ
１４　　　　クリーニングブラシローラ
１５　　　　ブレード
【図１】
2004117430.tif 000007