(57)【要約】【課題】帯電手段を現像手段の下方に配置した構成の画像形成装置において、現像手段から漏れた現像剤中のキャリアが帯電電極に付着して白すじ等の画像不良を起こすことを防止する。【解決手段】キャリアが帯電手段内に進入することを阻止する遮蔽手段を設けるか又は帯電手段近傍のキャリアが帯電電極に付着するのを防止する磁気部材を設ける。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体、該感光体を帯電する帯電手段、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段及び前記感光体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段を有し、前記帯電手段が前記現像手段の下方に配置された画像形成装置において、
前記帯電手段を支持手段で支持するとともに、前記帯電手段と前記支持手段との間の間隙を遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
外部から導入した空気を前記帯電手段に導入する外気導入手段を有す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】
前記遮蔽手段として磁気部材を用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
感光体、該感光体を帯電する帯電手段、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段及び前記感光体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段を有し、前記帯電手段が前記現像手段の下方に配置された画像形成装置において、
前記帯電手段を支持手段で支持するとともに、前記支持手段内にキャリアを吸着する磁気部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
外部から導入した空気を前記帯電手段に導入する外気導入手段を有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像手段は、体積平均粒径が２〜７μｍ、変動係数が２２以下である重合トナー及び体積平均粒径が２０〜５０μｍのキャリアを含有する現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、帯電手段を改良した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置には、感光体における帯電位置、露光位置及び現像位置をどのようにするかに関しては、幾つかの型がある。
【０００３】
例えば、特許文献１や２の画像形成装置では、帯電位置、露光位置及び現像位置が下からこの順に配置されているが、特許文献３の図９、１０に示された画像形成装置では、逆に帯電位置、露光位置及び現像位置が上からこの順に配置されている。
【０００４】
前者の配置では、中間転写体を用いた画像形成装置において定着手段を下方に配置することが可能になるために、画像形成装置全体の高さを抑制し、画像形成装置をコンパクトにすることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−８２５０７号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−９１１２９号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開２００２−１０８０４８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１、２に開示された画像形成装置は、前記したような利点を有するが、帯電手段を現像手段の下方に配置する構成となることから、次のような問題があることが明らかになった。
【０００９】
即ち、現像手段から漏れた現像剤中のキャリアが、帯電手段の帯電電極に付着して白すじ等の画像不良を起こすことが観察された。
【００１０】
本発明は、帯電手段を現像手段の下方に配置した構成の画像形成装置におけるこのような問題を解決することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的は下記の発明により達成される。
【００１２】
１．感光体、該感光体を帯電する帯電手段、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段及び前記感光体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段を有し、前記帯電手段が前記現像手段の下方に配置された画像形成装置において、
前記帯電手段を支持手段で支持するとともに、前記帯電手段と前記支持手段との間の間隙を遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
２．外部から導入した空気を前記帯電手段に導入する外気導入手段を有することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１４】
３．前記遮蔽手段として磁気部材を用いたことを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
【００１５】
４．感光体、該感光体を帯電する帯電手段、帯電された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段及び前記感光体上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段を有し、前記帯電手段が前記現像手段の下方に配置された画像形成装置において、
前記帯電手段を支持手段で支持するとともに、前記支持手段内にキャリアを吸着する磁気部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【００１６】
５．外部から導入した空気を前記帯電手段に導入する外気導入手段を有することを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。
【００１７】
６．前記現像手段は、体積平均粒径が２〜７μｍ、変動係数が２２以下である重合トナー及び体積平均粒径が２０〜５０μｍのキャリアを含有する現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【００１９】
カラー画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨ及び自動原稿搬送装置ＪＧからなる。
【００２０】
画像形成装置本体ＧＨは、複数の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と、給紙搬送部と、定着手段２４とを有する。
【００２１】
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、前記と同様に感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、前記と同様に感光体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、前記と同様に感光体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋはそれぞれ、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、黒トナーを収容したトナー容器であり、これらのトナー容器からは、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにおける消費に対応したトナーが供給される。
【００２２】
感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ及び１Ｋのそれぞれは、金属ドラム上にＯＰＣ感光層が形成された負帯電性のＯＰＣ感光体である。なお、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋには、ａＳｉ感光体等のように、ＯＰＣ感光体以外のものを用いることができ、正帯電性の感光体を用いることもできる。
【００２３】
帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋには、コロトロン放電器やスコロトロン放電器を用いることができ、放電ワイヤ型や鋸状電極型等を用いることができる。
【００２４】
露光手段３Ｙは半導体レーザを光源として有し、レーザビームにより感光体１Ｙをドット露光するものであり、イエロー画像データに基づいて露光する。同様に、露光手段３Ｍはマゼンタ画像データに基づいて感光体１Ｍを露光し、露光手段３Ｃはシアン画像データに基づいて感光体１Ｃを露光し、露光手段３Ｋは黒画像データに基づいて感光体１Ｋを露光する。露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋには、ＬＥＤアレイ、液晶等のようにレーザビーム以外の露光手段を用いることができるが、ドット露光を行うものが好ましい。
【００２５】
現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤を用いて現像を行うもの又はトナーを含有し、キャリアを含有しない一成分現像剤を用いて現像を行うもののいずれでもよい。また、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは露光部にトナーを付着させる反転現像方式のもの又は未露光部にトナーを付着させる正規現像方式のもののいずれでもよく、接触現像方式、非接触現像方式のいずれでもよい。このように、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、周知の任意のものを用いることができるが、二成分現像剤を用いた反転現像方式の現像手段が好ましい。
【００２６】
高解像力、高濃度であり、階調性に優れる等の優れた特性を有する画像を得るためには、トナーとして、体積平均粒径が２〜７μｍであり、変動係数が２２以下の重合トナーを用い、体積平均粒径が２０〜５０μｍの磁性キャリアを用いることが好ましい。
【００２７】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００２８】
本発明の好ましい実施の形態においては、体積平均粒径が２〜７μｍの非磁性トナーが用いられる。
【００２９】
体積平均粒径は、体積基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−ＩＩ」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００３０】
体積平均粒径が２μｍを下回ると、かぶりの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限７μｍは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能とする粒径の上限である。
【００３１】
本発明のトナーの形状係数は、下記式（１）により示されるものであり、トナー粒子の丸さの度合いを示し、次の式（１）で表される。
【００３２】
式（１）  形状係数＝（（最大径／２）２×π）／投影面積
式中、最大径はトナー粒子の平面上への投影像を２本の平行線ではさんだ時、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅を示す。又、投影面積はトナー粒子の平面上への投影像の面積を示す。
【００３３】
形状係数は、走査型電子顕微鏡により２０００倍にトナー粒子を拡大した写真を撮影し、次いで「ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＩＭＡＧＥ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ」（日本電子社製）を使用してその写真画像の解析を行い求めた。形状係数は１００個のトナー粒子を解析して求めたものである。
【００３４】
本発明のトナーの形状係数の変動係数は下記式（２）から算出される。
式（２）    変動係数＝（Ｓ／Ｋ）×１００（％）
式中、Ｓは１００個のトナー粒子の形状係数の標準偏差を示し、Ｋは形状係数の平均値を示す。
【００３５】
この形状係数の変動係数は２２％以下であることが好ましい。形状係数の変動係数が２２％以下であることにより、転写されたトナー層の空隙が減少して転写率が向上し、「中抜け」及び「トナーフィルミング」が発生しにくくなる。又、帯電量分布がシャープとなり、画質が向上する。
【００３６】
重合トナーを作製する時、形状係数及び形状係数の変動係数を、ロットのバラツキが無く、且つ均一に制御するには、樹脂粒子（重合体粒子）を重合、融着、形状制御させる工程で、形成されつつあるトナー粒子（着色粒子）の特性をモニタリングしながら適正な工程終了時期を決めるのが好適である。
【００３７】
モニタリングするとは、インラインに測定装置を組み込みその測定結果に基づいて、工程条件の制御をするという意味である。
【００３８】
即ち、形状等の測定装置をインラインに組み込んで、例えば樹脂粒子を水系媒体中で会合或いは融着させることで作製する重合法トナーでは、融着等の工程で逐次サンプリングを実施して形状や粒径を測定し、所望の形状や粒径になった時点で反応を停止する。
【００３９】
モニタリング方法としては、特に限定されるものではないが、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子社製）を使用することが出来る。本装置は試料液を通過させつつリアルタイムで画像処理を行うことで形状をモニタリング出来るため好適である。すなわち、反応装置よりポンプ等を使用し測定サンプルを取り出し、常時モニターし、形状等の測定を行い、所望の形状等になった時点で反応を停止するものである。
【００４０】
中間転写体６は、無端状のベルトであり、複数のローラにより張架され、循環移動可能に支持されている。
【００４１】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋにより形成された各色の画像は、循環移動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙搬送部の給紙カセット２０内に収容された用紙Ｐは、給紙搬送部の給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００４２】
一方、転写手段７Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを分離した中間転写体６は、クリーニングブレードを有するクリーニング手段８Ａによりクリーニングされる。
【００４３】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿搬送装置ＪＧが設置されている。自動原稿搬送装置ＪＧは原稿給紙台３１に載置された原稿ｄを１枚ずつ搬送して読取位置を通過させ、原稿排紙台３２に排紙する。自動原稿搬送装置ＪＧは開閉可能であり、開放することにより、原稿載置部４５上に原稿を載置することができる。
【００４４】
４０は画像読取部であり、原稿を照明する光源及びミラーからなる走査ユニット４１、２枚のミラーを有する走査ユニット４２、結像レンズ４３、ＣＣＤからなる撮像素子４４及び原稿載置部４５を有する。
【００４５】
自動原稿搬送装置ＪＧを用いた原稿読取においては、図示の位置に走査ユニット４１、４２を設定するとともに、図示の位置に自動原稿搬送装置ＪＧを設定して原稿ｄを搬送し多数枚の原稿ｄを連続読取する。原稿載置部４５を用いた原稿読取においては、自動原稿搬送装置ＪＧを開放して原稿載置部４５上に原稿ｄを載置し走査ユニット４１、４２を移動させて原稿ｄを走査することにより原稿読取が行われる。自動原稿搬送装置ＪＧは自動両面原稿搬送手段を備えている。
【００４６】
次に、図１に示すカラー画像形成装置における画像形成部の断面図である図２、図１に示すカラー画像形成装置における帯電手段の分解斜視図である図３及び図１に示すカラー画像形成装置における帯電手段の断面図である図４を用いて画像形成部、特に、帯電手段の構造について説明する。
【００４７】
図２における画像形成部１０の構造は、図１における画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋに共通であり、図３、４における帯電手段２の構造は、図１における帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ及び２Ｋに共通である。以下の説明及び図２〜４においては、画像形成部１０及び帯電手段２の各構成部について、Ｙ，Ｍ、Ｃ、Ｋの符号を省略する。
【００４８】
感光体１は矢印で示すように反時計方向に回転し、感光体１には、下方から順に帯電位置、露光位置及び現像位置が設定される。このような処理を行うために、帯電手段２が下方に、現像手段４が上方にそれぞれ配置されるとともに、露光手段３からの光ビームが現像手段４と帯電手段２との間の間隙から感光体１に入射する構成となっている。
【００４９】
転写手段７は、下方に向かって移動する感光体１上のトナー像を同様に下方に向かって移動する中間転写体６に転写する。転写後の感光体１は感光体１に対してその下方に配置されたクリーニング手段８によりクリーニングされる。ＥＳは感光体１の表面電位を検知する電位センサ、Ｌはクリーニング後の感光体１を一様に露光して除電を行う帯電前露光手段（ＰＣＬ）である。
【００５０】
帯電手段２は、放電ワイヤ５０、制御グリッド５１及びシールドプレート５２を有し、シールドプレート５２は図示のように断面コ字状であり、図３に示すように細長い形状を有する。帯電手段２は支持手段としての枠体５３に支持され、枠体５３で案内されて図２における紙面に直交する方向に引き出すことができる。
【００５１】
シールドプレート５２はサイドプレートとバックプレートとからなり、バックプレートには通風口５２Ａが設けられる。
【００５２】
帯電時には、通風口５２Ａから制御グリッド５１に向かって矢印（図２）で示すようなイオン風が生ずる。
【００５３】
枠体５３には、外気導入手段の構成部としてのダクト５５が固定される。ダクト５５内には、３枚の気流規制板５５１、５５２、５５３が設けられ、これらの気流規制板により、通風路Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が形成されるとともに、これらの通風路に対応した開口５３Ａが枠体５３に設けられ、開口５３Ａから導入された外気がバックプレートの通風口５２Ａを通して感光体１に対して均一に吹き付けられる。ダクト５５にはダクト５７が接続され、ダクト５７の外気導入口には、ファン５８及びフィルタ５９が設けられる。このようにダクト５５、５７、ファン５８及びフィルタ５９は外気導入手段を構成する。
【００５４】
前記したように、帯電手段２の作動時にはイオン風が発生するが、前記外気導入手段により導入された空気がイオン風となるので、機内の規制されない空気のイオン風が発生する従来装置の場合のように、帯電手段２内を汚染しその性能が低下する等の不具合が防止される。
【００５５】
図２に示すように、シールドプレート５２と枠体５３との間の間隙は、現像手段４の下方に位置する部分において、遮蔽手段としてのウレタンシート６０により遮蔽される。また、枠体５３の底部には、フェライトゴムシートからなる磁気部材としての磁気シート５４が接着される。ウレタンシート６０により、現像手段４Ｙから漏れた現像剤が帯電手段２内に進入することが防止されるとともに、枠体５３内に現像剤が進入することが防止される。
【００５６】
また、帯電手段２の着脱操作時に枠体５３内に落下した現像剤が画像形成時に発生するイオン風により飛散し、放電ワイヤ５０に付着する場合があるが、断面コ字状の枠体５３の底部に磁気部材としての磁気シート５４を設けることにより、磁気シート５４にキャリアが吸着してその飛散が防止され、キャリアの放電ワイヤ５０への付着が確実に防止される。
【００５７】
このような構成により放電ワイヤ５０へのキャリアの付着が防止されるので、キャリア付着による白すじ等の画像不良を防止することができ、良好な画像を形成することが可能になる。
【００５８】
なお、ウレタンシート６０又は磁気シート５４のいずれか一方のみを設けることによっても、十分なキャリア付着防止効果が得られる。また、ウレタンシート６０に代えて遮蔽手段として磁気部材、すなわち、磁気シートを設けてもよい。
【００５９】
【実施例】
（１）実施例１
図１に示すカラー画像形成装置を用いて、次の条件で画像カラー画像を形成した。
【００６０】
・帯電手段：制御グリッドを有するスコロトロン帯電器を用い、放電ワイヤとして、太さ３０μｍの金メッキタングステンワイヤを用いた。また、帯電手段と現像手段との間にウレタンシートを設けて現像剤の帯電手段への進入を遮蔽した。なお、実施例１では、枠体の底部に磁気シートを設けなかった。
【００６１】
・感光体：径６０ｍｍであり、厚さ２５μｍの感光層を有するドラム状ＯＰＣ感光体
・露光手段：パワー３００μＷの半導体レーザ
・現像手段：体積平均粒径が６．５μｍのトナーと体積平均粒径が３５μｍのキャリアを含有する二成分現像剤
・一次転写手段：半導電性（抵抗１×１０７Ω）であり、径２０φの転写ローラ
・一次転写電流：２０μＡ（定電流定制御）
・二次転写手段：半導電性（抵抗１×１０７Ω）であり、径３０φの転写ローラ
・二次転写電流：８０μＡ（定電流制御）
・中間転写体：厚さ１００μｍ、表面抵抗率５×１０１１Ω／ｃｍのポリイミドフィルム
・現像剤のトナー濃度：７質量％
以上の条件で５万枚の画像を形成した後に、帯電手段を画像形成部から引き出し、感光体及びクリーニングブレードを交換後、帯電手段を再装着して５万枚の画像形成を行った。画像形成は、全面が均一なハーフトーン画像を形成する画像データに基づいて行われた。
【００６２】
その結果、最初の５万枚及び後の５万枚の画像ともに、白すじの発生がなく、良好なハーフトーン画像が得られた。
【００６３】
（２）実施例２
帯電手段として、ウレタンシートを用いないで、枠体の底部に磁気シートを設けた他は実施例と同じ帯電手段を用いた他は、実施例と同じ条件で、最初の５万枚及び感光体交換後に５万枚の画像形成を行った。
【００６４】
その結果、最初の５万枚及び後の５万枚の画像ともに、白すじの発生がなく、良好なハーフトーン画像が得られた。
【００６５】
（３）比較例
帯電手段として、ウレタンシート及び磁気シートのいずれも設けない他は実施例１、２と同じ帯電手段を用い、他については、実施例１，２と同じ条件で最初の５万枚及び感光体交換後に５万枚の画像形成を行った。
【００６６】
その結果、最初の５万枚では、良好な画像が形成されたが、感光体交換後の５万枚では、多数の白すじが発生した。
【００６７】
【発明の効果】
前記１〜６のいずれかの発明により、帯電手段を現像手段の下方に配置した画像形成装置において、現像手段から漏れたキャリアに起因する白すじ等の画像不良が良好に防止され、コンパクトであり、かつ、高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。
【００６８】
前記２又は前記５の発明により、帯電手段の放電電極の汚れが少なく長期間にわたって高画質を維持する画像形成装置が実現される。
【００６９】
前記４の発明により、帯電手段の着脱時に帯電手段近傍に飛散したキャリアによる画像不良が効果的に防止される。
【００７０】
前記６の発明により、高濃度であり、階調性に優れ、高解像力の画像を形成する画像形成装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示すカラー画像形成装置における画像形成部の断面図である。
【図３】図１に示すカラー画像形成装置における帯電手段の分解斜視図である。
【図４】図１に示すカラー画像形成装置における帯電手段の断面図である。
【符号の説明】
１、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光体
２、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ  帯電手段
３、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ  露光手段
４、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  現像手段
５０  放電ワイヤ
５１  制御グリッド
５２  シールドプレート
５３  枠体
５４  磁気シート
５５、５７  ダクト
５８  ファン
５９  フィルタ
６０  ウレタンシート
【図１】
2004151319.tif 000003
【図２】
2004151319.tif 000004
【図３】
2004151319.tif 000005
【図４】
2004151319.tif 000006