(57)【要約】【課題】画像形成時におけるトナー漏れの防止と、長期使用した場合の現像ブレードのトナー固着とを防止する。【解決手段】現像剤担持体の回転開始時に、バイアス印加手段によって現像剤担持体と現像剤規制部材との間に電位差が設けられているようにする。これにより、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の電界作用によりトナー漏れの原因となる反転トナーを規制し、現像剤担持体の回転開始時におけるトナー漏れを防止することが出来る。【選択図】　図１
2004061732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体上を一様な電位に帯電する帯電手段と、
前記像担持体の表面を露光し静電潜像を形成する露光手段と、
現像剤を担持し回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤量を規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体及び前記現像剤規制部材の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を有し、前記静電潜像を顕像化する現像手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記現像剤は、少なくとも非磁性トナー粒子と一種類以上の補助粒子とを含み、該非磁性トナー粒子のＳＦ−１の値が１００〜１６０、かつ、ＳＦ−２の値が１００〜１４０であり、
前記現像剤担持体の回転開始時に、前記バイアス印加手段によって前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に電位差が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の回転は、非画像形成期間に開始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】
前記バイアス印加手段によって前記現像剤規制部材に印加されるバイアスは、前記現像剤の帯電極性と同極性であり、かつ、絶対値が前記現像剤担持体に印加されるバイアスの絶対値より大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電位差は、６０Ｖ〜５００Ｖであることを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
画像形成期間における前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の電位差がほぼ０であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
少なくとも現像剤を担持し回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤量を規制する現像剤規制部材と、を有し、前記現像剤担持体及び前記現像剤規制部材の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段を備えた画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記現像剤は、少なくとも非磁性トナー粒子と一種類以上の補助粒子とを含み、該非磁性トナー粒子のＳＦ−１の値が１００〜１６０、かつ、ＳＦ−２の値が１００〜１４０であり、
前記現像剤担持体の回転開始時に、前記バイアス印加手段によって前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に電位差が設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
前記現像剤担持体の回転は、非画像形成期間に開始することを特徴とする請求項６に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項８】
前記バイアス印加手段によって前記現像剤規制部材に印加されるバイアスは、前記現像剤の帯電極性と同極性であり、かつ、絶対値が前記現像剤担持体に印加されるバイアスの絶対値より大きいことを特徴とする請求項６または７に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項９】
前記電位差は、６０Ｖ〜５００Ｖであることを特徴とする請求項６、７または８に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
画像形成期間における前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の電位差がほぼ０であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機あるいはレーザービームプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置、及び画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されるプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７を参照すると、従来の画像形成装置の基本構成の一例が概略的に示され、この例では像担持体として感光ドラム１００が用いられる。
【０００３】
感光ドラム１００は、例えばアルミニウム製の円筒基体の表面に感光材料層例えば有機感光材料層を形成したものであり、回転駆動される。感光ドラム１００の周囲には、帯電ローラ１０１、露光手段としての不図示のレーザビーム走査光学系、現像手段としての現像器１０２、転写ローラ１０８、クリーナ１０９が順次配置される。
【０００４】
次に、感光ドラム１００は、帯電ローラ１０１により表面上を均一に帯電され、レーザビーム走査光により静電潜像が表面上に形成される。そして、静電潜像に応じて現像器中のトナーにより可視像化される。
【０００５】
記録媒体すなわち転写紙Ｐは、感光ドラム１００と転写ローラ１０８との略当接部でトナー画像が転写され、転写紙Ｐ上のトナー画像は定着器１１０で溶融定着される。
【０００６】
現像器１０２は、現像剤担持体としての現像ローラ１０３、現像ローラ１０３に非磁性一成分トナー（負極性）を供給する供給ローラ１０５、供給ローラ１０５近傍に容器中のトナーを搬送する撹拌部材１０６、現像ローラ１０３上のトナー量を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード１０４が配設される。
【０００７】
現像ローラ１０３は、感光ドラム１００と当接するため、弾性体で形成される。また、現像ブレード１０４は、金属薄板のバネ弾性を利用して軽圧接触される。
【０００８】
現像ローラ１０３にはトナーを現像ローラ１０３から感光ドラム１００側へ転移させるために、現像バイアス電源１０７により所定電位が供給される。また、現像ブレード１０４にはトナーの帯電量を安定化させるために、ブレードバイアス電源１１１が接続される（特開平０５−０１１５９９号公報に記載）。ブレードバイアス電源１１１は、現像バイアス電源１０７と同電位のもの、各々異なる電位を供給するもの等、各種ある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】
すなわち、非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置では、現像器からのトナー漏れが発生し、画像上のトナー汚れに至る場合があった。特にブレードバイアス電源１１１を現像バイアス電源１０７と同電位としたものに関しては、トナー漏れの発生が顕著であった。更には球形度の高い非磁性一成分トナーを用いた場合には、ドットの再現性に優れた良好な画像が得られるものの、流動性の高さからトナー漏れの発生が高まる傾向にあった。
【００１１】
このトナー漏れは、以下のような原因により発生すると考えられる。
【００１２】
現像ローラにおけるトナーの担持は、トナー自身の帯電電荷と現像ローラへの物理的付着力によって行われているため、トナー帯電量が不均一な状況では帯電量の低いトナーにおいて担持力の低下が起こり、トナー漏れが発生する。
【００１３】
更に、該トナー漏れした帯電量の低いトナーを詳細に調査したところ、ポジ極性に帯電した反転トナーとネガ極性に帯電した正規トナーとが凝集したものであることが判明した。
【００１４】
これに対して、トナーの帯電量を安定化させるために現像ブレードにブレードバイアス電源が接続された画像形成装置が考案されている。
【００１５】
前記従来例における特開平０５−０１１５９９号公報に記載の画像形成装置においては、例えば現像ローラ１０３には現像バイアス電源１０７から−３００Ｖの電圧が常時供給され、一方の現像ブレード１０４にはブレードバイアス電源１１１から−４００Ｖが供給されることで、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４間に約１００Ｖの電位差が生じる。これによってトナー帯電量の安定化が図られトナー漏れの改善が得られる。
【００１６】
しかしながら、前記特開平０５−０１１５９９号公報に示されるように電位差を設けた場合、以下に示す不具合が生じた。
【００１７】
画像形成装置の使用途中、約１５００枚程の画像形成後において、ベタ画像の濃度薄及び縦スジが発生した。この現象は現像ブレード１０４を通過した現像ローラ１０３上にもスジ状のコート不良として現れていた。この現像ブレード１０４を観察した結果、現像ブレード１０４における現像ローラ１０３との当接部近傍で、トナーが不均一に付着していた。このトナーの付着によりトナーの流れがせき止められるため現像ローラ１０３上でのトナーコート不良となり、画像上での濃度薄及び縦スジ状の濃度ムラを発生させていた。
【００１８】
図８において、現像ローラ１０３（−３００Ｖ）と現像ブレード１０４（−４００Ｖ）の電位を変更した場合について説明する。
【００１９】
供給ローラ１０５によって摩擦帯電されたトナーが現像ローラ１０３と現像ブレード１０４との当接部前（ａ部近傍）に到達すると、トナー層中に混ざっている反転トナー（正極性に帯電したトナー）が電位差の影響により現像ブレード１０４表面のａ部に引きつけられることになる。特に、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４の電位差を大きくしていく程、反転トナーを引きつけるため、現像ブレード１０４ａ部のトナー固着がひどくなる。
【００２０】
トナー固着が増加していくと、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４との当接部前（ａ部近傍）に侵入してくるトナー量がせき止められるため、トナー層の減少となる。その結果、ベタ画像の濃度薄となってしまった。更に、長手方向で現像ブレード１０４のａ部に付着するトナー固着量が異なるため、濃度薄に加えて縦スジが発生することになる。
【００２１】
一方、特開昭５８−１５３９７２号公報記載のように、現像ブレードに常時ＡＣバイアスを印加した場合には、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４の当接部より下流側においてＡＣバイアスによるトナークラウドが発生することになる。このトナークラウドの発生はトナーを無用に飛散させることとなり、機内を汚すことになってしまう。また、ＡＣバイアスを現像ブレードに印加した場合には、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４とが当接していることから、ＡＣバイアスによるアタック音が発生してしまうこととなる。
【００２２】
従って、本発明の目的は、球形度の高い非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置において、画像形成時におけるトナー漏れの防止と、長期使用した場合の現像ブレードのトナー固着を防止することで、安定して良好な画像が得られる画像形成装置及びこれに着脱自在なプロセスカートリッジを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置にあっては、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体上を一様な電位に帯電する帯電手段と、
前記像担持体の表面を露光し静電潜像を形成する露光手段と、
現像剤を担持し回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤量を規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体及び前記現像剤規制部材の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を有し、前記静電潜像を顕像化する現像手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記現像剤は、少なくとも非磁性トナー粒子と一種類以上の補助粒子とを含み、該非磁性トナー粒子のＳＦ−１の値が１００〜１６０、かつ、ＳＦ−２の値が１００〜１４０であり、
前記現像剤担持体の回転開始時に、前記バイアス印加手段によって前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に電位差が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の他の態様に係るプロセスカートリッジにあっては、
少なくとも現像剤を担持し回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤量を規制する現像剤規制部材と、を有し、前記現像剤担持体及び前記現像剤規制部材の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段を備えた画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記現像剤は、少なくとも非磁性トナー粒子と一種類以上の補助粒子とを含み、該非磁性トナー粒子のＳＦ−１の値が１００〜１６０、かつ、ＳＦ−２の値が１００〜１４０であり、
前記現像剤担持体の回転開始時に、前記バイアス印加手段によって前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に電位差が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
ここで、回転開始時に電位差が設けられている、とは回転開始と同時に電位差が設けられる場合だけでなく、回転開始時にすでに電位差が設けられている場合をも含むものである。
【００２６】
上記構成によれば、非磁性トナー粒子の形状が球形に近く表面の凹凸が少ないため現像剤規制部材にトナーが固着しにくくなり、また、特にトナー漏れが生じやすい現像剤担持体の回転開始時に、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の電界作用によってトナー漏れの原因となる反転トナーが現像剤規制部材側へ引きつけられることで、反転トナーと正規トナーが凝集して帯電量が低くなり現像剤担持体を経て現像器外へ漏れることを防止し、長期間にわたって良好な画像形成が可能となる。更には、トナー漏れのないメンテナンス性に優れた画像形成装置及び、プロセスカートリッジの提供が可能となる。
【００２７】
また、前記現像剤担持体の回転は、非画像形成期間に開始することが好適である。
【００２８】
ここで、非画像形成期間とは、複写機やプリンタ等の画像形成装置が操作者やコンピュータ等から画像形成動作の指令を受けてから、現像剤担持体により像担持体に形成された静電潜像の顕像化を開始するまでの期間が含まれる。更には、複数枚の画像形成動作の指令を受けた場合は、Ｎ枚目の静電潜像の顕像化が終了しＮ＋１枚目の静電潜像の顕像化が開始するまでの期間も含まれる。
【００２９】
この構成によれば、比較的トナー漏れが生じにくい非画像形成期間に現像剤担持体の回転を開始することで、反転トナーが現像手段により像担持体へ転移される前に現像剤規制部材側へ引きつけることができ、よりトナー漏れを防止することができる。
【００３０】
また、前記バイアス印加手段によって前記現像剤規制部材に印加されるバイアスは、前記現像剤の帯電極性と同極性であり、かつ、絶対値が前記現像剤担持体に印加されるバイアスの絶対値より大きいことが好適である。
【００３１】
特に、前記電位差は、６０Ｖ〜５００Ｖであることが好適である。
【００３２】
また、画像形成期間における前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の電位差がほぼ０であることが好適である。
【００３３】
ここで、画像形成期間とは、主に静電潜像を現像剤により顕像化している期間をいい、画像形成装置が動作している期間から前記非画像形成期間を除いた期間でもある。
【００３４】
この構成によれば、電位差により反転トナーに働いている力を一時的に低減することが可能となり、現像剤規制部材へのトナーの固着を防止することができ、長期に渡って良好な画像形成が可能な画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【００３６】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１及び図２により説明する。図１は本実施の形態に係るシーケンスを示す図であり、図２は本実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。
【００３７】
図２に示す本実施の形態に係る画像形成装置は、像担持体の被露光部にトナーを付着させて可視化する反転現像系であり、負帯電トナーを担持した現像剤担持体を像担持体に当接させて現像を行う一成分画像形成装置である。
【００３８】
図２において、１は像担持体としての感光ドラムであり、矢印ｘ方向に回転可能である。感光ドラム１は一次帯電器である帯電ローラ２により、表面が負極性に一様帯電される。そして、感光ドラム１の回転に伴って、一様に帯電された表面は露光器３により露光される。被露光部は帯電された電荷が消失することで、静電潜像が形成される。
【００３９】
４は現像器であり、静電潜像の被露光部に現像剤としてのトナーを転移させる。用いられるトナーは非磁性一成分トナーを用いる。また、本発明は被露光部にトナーを転移させる所謂反転現像系である。
【００４０】
感光ドラム１上に転移したトナーは、転写帯電器としての転写ローラ５により転写紙Ｐに転移する。転写されずに感光ドラム１上に残ったトナーはクリーニング手段６により感光ドラム１上より除去される。
【００４１】
転写紙Ｐ上のトナーは定着器７により熱溶融され転写紙Ｐ上に固着し、永久画像となる。
【００４２】
現像器４は、主に現像剤担持体としての現像ローラ８、現像ローラ８にトナーを供給する供給ローラ１２、現像剤規制部材としての現像ブレード９、供給ローラ１２側にトナーを搬送する撹拌部材１３からなる。
【００４３】
現像ローラ８は、駆動装置としてのモータ１５により矢印ｙ方向に回転可能である。現像ローラ８は、感光ドラム１表面に当接して現像を行う所謂接触現像であることから、ゴム等の弾性を有することが望ましい。また、現像ローラ８には現像バイアス電源１０から約−３００Ｖの電圧が供給される。感光ドラム１上の被露光部電位と現像バイアス電源１０から供給される電位差により現像ローラ８上のトナーが感光ドラム１上の被露光部に転移する。
【００４４】
現像ブレード９は、金属薄板からなり、薄板のバネ弾性を利用して現像ローラ８に接触当接される。金属薄板の材質は、ステンレス鋼、リン青銅等が使用可能であるが、本実施の形態においては、厚さ０．１ｍｍのリン青銅薄板を用いた。現像ブレード９と現像ローラ８の摺擦によりトナーは摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。現像ブレード９には、ブレードバイアス電源１１から所定電圧が供給される。
【００４５】
１４はＣＰＵとＲＯＭを具備した制御装置であり、現像ローラ８の回転駆動を制御、現像バイアス電源１０、ブレードバイアス電源１１の電圧値等の制御を行う。
【００４６】
［トナー］
本発明に係る一成分現像用トナーは、画像解析装置で測定した形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１６０であり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１４０であることが好ましく、形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１４０であり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１２０であれば更に好ましい。
【００４７】
また、上記の条件を満たし、かつ、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値を１．０以下とすることにより、トナーの諸特性のみならず、画像解析装置とのマッチングがきわめて良好なものとなる。
【００４８】
本発明に用いられる形状係数を示すＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い倍率５００倍に拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行い、下式より算出し得られた値を本発明においては形状係数ＳＦ−１，ＳＦ−２と定義した。
【００４９】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１／４π）×１００
ＡＲＥＡ：トナー投影面積、　ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、　ＰＥＲＩ：周長
【００５０】
トナーの形状係数ＳＦ−１はトナー粒子の丸さの度合を示し、真円を１００として数値が大きくなるにつれ球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はトナー粒子の表面の凹凸度合を示し、数値が大きくなるにつれトナー表面の凹凸が顕著となる。
【００５１】
前述の形状係数ＳＦ−１が１６０を越える場合には、転がり抵抗が高くなるためトルクが増大する。また、摩擦が大きくなるため、摩擦熱が大きくなり熱劣化を起こしやすい。
【００５２】
トナー像の転写効率を高めるためには、トナー粒子の形状係数ＳＦ−２は、１００〜１４０であり、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０以下であるのがよい。トナー粒子の形状係数ＳＦ−２が１４０より大きく、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０を超える場合、トナー粒子の表面がなめらかではなく、多数の凹凸をトナー粒子が有しており、感光ドラムから転写紙等への転写効率が低下する傾向にある。
【００５３】
特に、形状係数ＳＦ−１が１６０以下、形状係数ＳＦ−２が１４０以下とすることで、現像ブレードと現像スリーブに電位差を設けた場合に、トナーが現像ブレードから離間しやすくなり、ブレード融着防止には有効である。
【００５４】
さらには、本発明で使用するトナー粒子としては、トナー粒子表面が外添剤で被覆された物を用い、トナーが所望の帯電量が付与されるようにすることが好ましい。
【００５５】
その意味で、トナー表面の外添剤被覆率が、５〜９９％更に好ましくは、１０〜９９％であることが好ましい。
【００５６】
トナー表面の外添剤被覆率は、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入する。得られる画像情報は、トナー粒子表面部分と外添剤部分との明度が異なるため、２値化して、外添剤部分の面積ＳＧとトナー粒子部分の面積（外添剤部分の面積も含む）ＳＴに分けてもとめ、下記式により算出する。
【００５７】
外添剤被覆率（％）＝（ＳＧ／ＳＴ）×１００
【００５８】
本発明に使用される外添剤としては、トナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。この添加剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。
【００５９】
外添剤としては、例えば、金属酸化物（酸化アルミニウム，酸化チタン，チタン酸ストロンチウム，酸化セリウム，酸化マグネシウム，酸化クロム，酸化錫，酸化亜鉛，など）・窒化物（窒化ケイ素など）・炭化物（炭化ケイ素など）金属塩（硫酸カルシウム，硫酸バリウム，炭酸カルシウムなど）・脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛，ステアリン酸カルシウムなど）・カーボンブラック・シリカなどが用いられる。
【００６０】
本発明においては、トナー粒子中（１００重量部）に補助粒子を外添した。外添した補助粒子は負極性外添剤としてシリカを１重量部、正極性外添剤として酸化チタン０．１重量部を加えた。特に、正極性外添剤を加えた場合には、トナーへの帯電性付与が可能である。
【００６１】
これら外添剤は、トナー粒子１００重量部に対し、０．０１〜１０重量部が用いられ、好ましくは、０．０５〜５重量部が用いられる。これら外添剤は、単独で用いても、又、複数併用しても良い。それぞれ、疎水化処理を行ったものが湿度の高い環境においても特性を維持できるためより好ましい。
【００６２】
外添剤の添加量が０．０１重量部未満の場合には、一成分系現像剤の流動性が悪化し、転写及び現像の効率が低下してしまい、画像の濃度ムラや画像部周辺にトナーが飛び散ってしまう、所謂飛び散りが発生する。
【００６３】
一方、外添剤の量が１０重量部を越える場合には、過多な外添剤が感光ドラムや現像ローラに付着してトナーへの帯電性を悪化させたり、画像を乱したりする。
【００６４】
本発明に係るトナーは透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いたトナー粒子の断層面観察において、ワックス成分が結着樹脂と相溶しない状態で、実質的に球状及び／又は紡錘形で島状に分散されていることが好ましい。ワックス成分を上記の如く分散させ、トナー中に内包化させることによりトナーの劣化や画像形成装置への汚染等を防止することができるので、良好な帯電性が維持され、ドット再現に優れたトナー画像を長期にわたって形成し得ることが可能となる。また、加熱時にはワックス成分が効率よく作用するため、低温定着性と耐オフセット性を満足なものとする。
【００６５】
本発明においてトナー粒子の断層面を観察する具体的な方法としては、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナー粒子を十分分散させた後温度４０℃の雰囲気中で２日間硬化させ得られた硬化物を四三酸化ルテニウム、必要により四三酸化オスミウムを併用し染色を施した後、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い薄片状のサンプルを切り出し透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いトナー粒子の断層形態を観察する。
【００６６】
本発明においては、用いるワックス成分と外殻を構成する樹脂との若干の結晶化度の違いを利用して材料間のコントラストを付けるため四三酸化ルテニウム染色法を用いることが好ましい。本発明の実施の形態で用いられたトナー粒子は、ワックス成分が外殻樹脂で内包化されていることが観測された。
【００６７】
本発明に係るトナーのワックス成分は、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時に４０〜１３０℃の領域に最大吸熱ピークを有するものが用いられる。上記温度領域に最大吸熱ピークを有することにより低温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも効果的に発現する。
【００６８】
最大吸熱ピークが４０℃未満であるとワックス成分の自己凝集力が弱くなり、結果として耐高温オフセット性が悪化すると共に、グロスが高くなりすぎる。一方、最大吸熱ピークが１３０℃を越えると定着温度が高くなると共に、定着画像表面を適度に平滑化せしめることが困難となるため、特にカラートナーに用いた場合には混色性低下の点から好ましくない。更に、水系媒体中で造粒・重合を行い重合方法により直接トナーを得る場合、最大吸熱ピーク温度が高いと主に造粒中にワックス成分が析出する等の問題を生じ好ましくない。
【００６９】
ワックス成分の最大吸熱ピーク温度の測定は、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）試験法Ｄ３４１８−８に準じて行う。測定には、例えば、パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはアルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、１回昇温−降温させ前履歴をとった後、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定を行う。
【００７０】
上記ワックス成分としては、具体的にはパラフィンワックス，ポリオレフィンワックス，フィッシャートロピッシュワックス，アミドワックス，高級脂肪酸，エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラフト／ブロック化合物等が利用できる。
【００７１】
［シーケンス］
次に本実施の形態に係るシーケンスを図１を参照して説明する。
【００７２】
本実施の形態においては、不図示のパーソナルコンピュータ等からプリント出力の要請がされると、準備前回転が開始され図中２０１において現像ローラの回転が始まる。ここで該準備前回転とは、画像形成直前の現像ローラが回転している状態（非画像形成時）を指している。
【００７３】
本実施の形態においては感光ドラム１と現像ローラ８が常時当接された状態であるため、感光ドラム１の回転（不図示）が現像ローラ８の回転と同期して行われる。しかし、感光ドラムと現像ローラが常時離間している非接触現像や、接触現像であっても離間可能な機構を有している場合にはこれに限るものではなく、感光ドラム１と現像ローラ８の回転を非同期で行ってもよい。
【００７４】
現像ローラの回転ＯＮ（２０１）に伴って、現像バイアス電源では−３００ＶのＤＣバイアスが現像ローラ８に印加される（２０２）。またブレードバイアス電源では−６００ＶのＤＣバイアスが現像ブレード９に印加された後（２０３）、−３００Ｖのバイアス印加に切り替わる（２０４）。−６００Ｖが印加される時間は、本実施の形態においては５００ｍｓｅｃとした。
【００７５】
この現像ローラ８の回転開始時に現像ブレード９に−６００Ｖを、現像ローラ８には−３００Ｖを印加することによって、トナー漏れの原因であるポジ極性の反転トナーにとっては現像ローラから現像ブレード側へ転移可能な電位差が供給されることとなる。これによって現像ローラ表面にコートされるトナーの帯電均一性を向上させ、現像ローラの回転開始時のトナー漏れを防ぐことができる。
【００７６】
現像ブレード９に−６００Ｖを、現像ローラ８には−３００Ｖを一瞬印加された後は、現像バイアス電源１０とブレードバイアス電源１１の電圧はほぼ同電位の−３００Ｖとなり電位差はほぼ０Ｖとなる。そして、画像形成期間となる感光ドラム上への露光及びトナー像の形成による画像形成が行われる（２０５）。
【００７７】
この画像形成期間においては、現像ローラ８及び現像ブレード９は略同電位であるため、トナー層のもつ電荷によって若干のネガ極性の外添剤が転移する。しかしながら、濃度薄や縦スジの原因となる反転トナーが該現像ブレードに付着することはない。
【００７８】
感光ドラムへの露光がＯＦＦとなり画像形成期間が終了すると（２０６）、準備後回転に入った後に現像ローラ回転ＯＦＦ（２０７）、現像バイアス電源ＯＦＦ（２０８）、ブレードバイアス電源ＯＦＦ（２０９）によって画像形成工程が終了する。
【００７９】
なお、本実施の形態では、複数枚印字における画像形成間の「紙間」といわれる非画像形成期間も画像形成期間と同様のバイアス設定とし、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源から各々−３００Ｖ印加して略同電位とした。ただしこれに限るものでは無く、例えば準備前回転時と同様に現像バイアス電源より−３００Ｖ印加、ブレードバイアス電源より−６００Ｖ印加して、電位差を設けても良い。これによって、画像形成期間において現像ブレードに付着しうるネガ極性の外添剤を現像ローラへ再び転移させることができる。
【００８０】
また、準備後回転時も同様に、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源を変化させることで現像ローラと現像ブレード間に電位差を設けても良い。
【００８１】
また、２０４においてブレードバイアス電源を−６００Ｖから−３００Ｖに瞬時に切り替えたが、非画像形成時内で切り替わるのであればこれに限らず、スロープ状に切り替えても良いし、段階的に切り替えても良い。これら現像ブレードと現像ローラ間に電位差をもうけるタイミングを非画像形成期間としているのは、同電位から電位差を付けるようにした場合に、現像ローラ８上に規制されるトナー担持量が変化してしまい、画像上では濃度の段差が発生するためである。
【００８２】
また、本実施の形態においては、現像ブレードと現像ローラ間に一瞬電位差をもうける時間を５００ｍｓｅｃとしているが、これに限るものではない。ただし、現像ブレードをリフレッシュするためには５ｍｓｅｃ以上が必要である。印加時間の上限はないが、印加時間が長くなるとプリントスピードの低下につながることから、上限は数秒程度で十分である。
【００８３】
また、本実施の形態においては、５００ｍｓｅｃの１パルスのみであるが、例えば準備前回転中に複数回の電位差をもうけることも可能である。
【００８４】
（比較例）
前記の第１の実施の形態に対して、以下の構成の比較例について説明する。
【００８５】
〔比較例１〕
第１の実施の形態に係る画像形成装置において、画像形成期間及び非画像形成期間を全て現像ローラ（−３００Ｖ）と現像ブレード（−４００Ｖ）として電位差を設けた。
【００８６】
〔比較例２〕
第１の実施の形態に係る画像形成装置において、画像形成期間及び非画像形成期間を全て現像ローラと現像ブレードの印加バイアスを同電位（−３００Ｖ）とした。
【００８７】
これら、第１の実施の形態、比較例１、比較例２について、３０℃・８０％の高温高湿度環境にて画像形成装置を１週間放置した後のトナー漏れの発生有無を評価した。また同時に、２３℃・５０％環境で４％印字率画像を２０００枚出力した場合の画像濃度薄及び縦スジの発生を評価した。評価結果はトナー漏れ及び画像不良がない場合を○、トナー漏れ・濃度薄及び縦スジがそれぞれ発生した場合を×とした。
【００８８】
その結果を下表に示す。
【００８９】
【表１】
2004061732.tif 000003
結果、第１の実施の形態においてはトナー漏れ・濃度薄・縦スジとも発生することは無かった。一方、比較例１に関してはトナー漏れの発生は無かったが、濃度薄及び縦スジの画像不良が発生した。また比較例２に関しては濃度薄・縦スジの発生は無かったがトナー漏れが発生した。
【００９０】
比較例１の結果に関しては、画像形成期間及び非画像形成期間の全てにおいて現像ローラと現像ブレードとに電位差を設けたために反転トナーが現像ブレードに常に引きつけられて固着し、トナーがせき止められたことによって濃度薄及び縦スジが発生した。
【００９１】
また、比較例２の結果に関しては、現像ローラと現像ブレードが同電位であるためトナーの固着は発生しなかったが、トナー帯電量が不均一で反転トナーを多く含むため、トナー漏れが発生した。
【００９２】
以上述べたように、球形度の高い非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置において、現像ローラの少なくとも回転開始時にバイアス印加手段によって現像ローラと現像ブレードとの電位差を設けることで、現像ローラ回転開始時のトナー漏れ、及び現像ブレードへのトナー付着による画像濃度薄及び縦スジを防止し、安定して良好な画像を得ることが可能となる。
【００９３】
（第２の実施の形態）
次に、上記の画像形成装置に好適に用いることができるプロセスカートリッジについて説明する。
【００９４】
図３は、第２の実施の形態に係るプロセスカートリッジの概略断面図を示したものである。なお、第１の実施の形態と同一部位に関しては、同一の符号として詳細な説明を省略する。
【００９５】
本実施の形態の特徴とするところは、上述の第１の実施の形態で説明した現像器４をカートリッジ容器に一体的に組み込んで、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ９９を構成する点にある。なお、図３に示すプロセスカートリッジ９９においては、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像器４、クリーニング手段６を一体化して構成していが、本願発明はこの構成に限られるものではなく、現像器と感光ドラムとを別々にカートリッジ化し、異なるタイミングで交換可能にしてもよい。この構成であれば、交換する必要のあるものだけを交換すればよく、コストを低減することができる。
【００９６】
このプロセスカートリッジ９９は、感光ドラム１と現像ローラ８を回転駆動するためのモータ及び制御装置、露光器、転写ローラ、定着器等を備えた画像形成装置本体（不図示）に装着される。
【００９７】
プロセスカートリッジ９９内の帯電ローラ２によって一様に帯電された感光ドラム１は、画像形成装置本体に備えられた露光器により静電潜像が形成され、その後現像器４によりトナー像が形成される。
【００９８】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、また、画像形成装置本体に備えられた転写ローラにより転写紙Ｐに転写され、定着器７により定着されて永久画像となる。
【００９９】
転写紙Ｐに転写されないで感光ドラム１上に残った転写残トナーは、プロセスカートリッジ９９内のクリーニング手段６によって除去される。
【０１００】
以上説明した画像形成装置本体、及びプロセスカートリッジに対して、第１の実施の形態で説明したシーケンスを実施することによって、現像ローラ回転開始時のトナー漏れ、及び現像ブレードへのトナー付着による画像濃度薄及び縦スジを防止し、安定して良好な画像を得ることが可能となる。また、メンテナンス性に優れたプロセスカートリッジの提供が可能となる。
【０１０１】
（第３の実施の形態）
図４は本実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。第３の実施の形態は、カラー画像形成装置であり、主に、像担持体である感光ドラム１、帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報を与える露光器３、感光ドラム１上の静電潜像を顕像化する現像器２２、及び中間転写体２４によって概略構成されている。
【０１０２】
現像器２２は、主として回転支持体としてのロータリ２２ｘと、イエロー現像器２２ａ、マゼンタ現像器２２ｂ、シアン現像器２２ｃ、ブラック現像器２２ｄとにより構成される。
【０１０３】
本実施の形態に係る画像形成装置は、電子写真方式のカラープリンタであり、不図示のパーソナルコンピュータやワークステーション等からの画像データを基にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの４色の画像データに分解し、分解された画像データにより順次各色のトナー像を形成し、それらを中間転写体上に重ね合わせて紙などの転写材（記録媒体）に一括転写してフルカラー画像を得る。本実施の形態のカラープリンタは、ロータリ内に複数の現像手段、すなわち、現像器を搭載して構成される現像装置を採用した、所謂、ロータリ方式のカラープリンタである。
【０１０４】
図４において、カラープリンタは、像担持体としての光導電性の有機感光ドラム１を備え、感光ドラム１は、矢印ｑの方向に回転駆動される。この感光ドラム１表面は、接触帯電手段としての帯電ローラ２の芯金にバイアスを印加することによって、所定の暗部電位に一様に帯電される。
【０１０５】
次に、第１色目のイエロー（Ｙ）の画像データに応じて、露光器３によりＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームにより走査露光が施され、明部電位として第１の静電潜像が形成される。
【０１０６】
このように形成された静電潜像は、現像器２２のロータリ２２ｘ内に装着された現像手段（現像器）により現像し、可視化される。このロータリ２２ｘは、第１色目のトナーとしてイエロー（Ｙ）トナーが内包された第１の現像器２２ａ、第２色目のトナーとしてマゼンタ（Ｍ）トナーが内包された第２の現像器２２ｂ、第３色目のトナーとしてシアン（Ｃ）トナーが内包された第３の現像器２２ｃ、第４色目のトナーとしてブラック（Ｂｋ）トナーが内包された第４の現像器２２ｄを搭載して一体化した構成となっており、それぞれの色の画像形成時に感光ドラム対向位置に（矢印ｒの方向に）回転移動される。
【０１０７】
感光ドラム１と対向した現像位置に位置された現像器は、所定の層厚に規制されたトナーを担持している現像剤担持体としての現像ローラがモータ２３により回転駆動され、この現像ローラの芯金に所定のバイアスが印加されることにより現像を行う。
【０１０８】
また、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各現像器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、それぞれ一つのカートリッジ（現像カートリッジ）としてカラープリンタに着脱自在とし、内包するトナーの消費及び各部材の消耗により個々に交換可能となっている。
【０１０９】
まず、前記第１の静電潜像は、第１色目のトナーとしてＹトナーが内包された第１の現像カートリッジ２２ａにより現像、可視化される。現像方法としては、接触／非接触を問わず用いることができるが、本実施の形態では第１の実施の形態と同様にイメージ露光と反転現像とを組み合わせ、球形度の高い非磁性１成分トナーによる接触現像法を用いている。
【０１１０】
可視化された第１色目のトナー像は、第２の像担持体としての中間転写体２４とのニップ部である第１の転写部位において、中間転写体２４の表面に静電転写（１次転写）される。
【０１１１】
中間転写体２４は、シリンダー上に導電弾性層と離型性を有する表層とから形成され、通紙可能な最大転写材の長さよりも長い周長を有し、感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接されつつ、感光ドラム１の周速度と略等速の周速度をもって感光ドラム１の回転方向に対して逆方向（各々図４の矢印ｓの方向で、接触部位では同方向）に回転駆動される。そして、前記のように感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、中間転写体２４のシリンダー部に対してトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（１次転写バイアス）が印加されることにより、中間転写体２４表面に静電転写（１次転写）される。
【０１１２】
なお、１次転写が終了した感光ドラム１表面に残留するトナーは、クリーニング手段６によって除去され、次の潜像形成に備える。
【０１１３】
引き続き同様な工程を繰り返し、その都度、Ｍトナーにより現像された第２色目のトナー像、Ｃトナーにより現像された第３色目のトナー像、Ｂｋトナーにより現像された第４色目のトナー像が順次中間転写体２４表面に転写、積層されることによりカラートナー像が形成される。
【０１１４】
その後、中間転写体２４表面に対して離間状態にあった転写ベルト１８が所定の押圧力をもって中間転写体２４表面に圧接、駆動回転される。前記転写ベルト１８は、転写ローラ１７が内包される。前記転写ローラ１７に対しては、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧（２次転写バイアス）が印加されることにより、所定のタイミングで搬送されてくる転写紙Ｐ表面に、中間転写体２４表面に積層されているカラートナー像が一括転写（２次転写）され、この転写紙Ｐは定着器７へと搬送される。
【０１１５】
転写紙Ｐは、トナー像が定着器７にて永久画像として定着された後機外へと排出され、所望のカラープリント画像が得られる。
【０１１６】
また、２次転写が終了した中間転写体２４表面に残存するトナーは、所定のタイミングで中間転写体２４表面に対して当接状態となる中間転写体クリーニング装置１６により除去される。
【０１１７】
図５は、本実施の形態の現像手段であるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナーをそれぞれ収納した現像カートリッジ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを示す構成図であり、この現像カートリッジ２２ａ〜２２ｄは、図４に示した画像形成装置であるロータリ方式のカラープリンタに不図示の現像カートリッジ交換用カバーを開閉することで着脱可能な構成とされ、図中では、取り出し位置にあるシアン現像カートリッジ２２ｃを上方の矢印Ｄ方向に取り出すことができる。
【０１１８】
図４に示すロータリ方式のカラープリンタにおいては、取り出し位置にて現像カートリッジの着脱を行う必要があり、図中シアン現像カートリッジ２２ｃ以外のＹ、Ｍ、Ｂｋ現像カートリッジである２２ａ、２２ｂ、２２ｄを交換する際には、ロータリ２２ｘを回転させて取り出したいカートリッジを着脱位置（図中２２ｄの位置）に回転させる必要がある。
【０１１９】
以下、本実施の形態の説明を簡略化するためＹトナーの現像カートリッジ４ａの場合を説明するが、他色のカートリッジ２２ｂ、２２ｃ、２２ｄについても同様である。
【０１２０】
図４に示す本実施の形態の現像カートリッジ２２ａは、現像剤として非磁性一成分のＹトナーを収容させてある反転現像装置である。
【０１２１】
現像カートリッジ２２ａは、感光ドラム１に接触して図中矢印ｅ方向に回転させられながら現像を行う現像ローラ８ａ、この現像ローラ８ａにトナーを図中ｆ方向に回転することによって供給するトナー供給手段としての供給ローラ１２ａ、現像ローラ８ａ上のトナー塗布量及び帯電量を規制するトナー規制手段としての現像ブレード９ａ、トナーを供給ローラ１２ａに供給すると共に撹拌する撹拌部材１３ａ等を備えている。
【０１２２】
図６は、第３の実施の形態に係るシーケンスを示す図である。図６において、不図示のパーソナルコンピュータ等からプリント出力の要請がされると、感光ドラム１が回転し（３０１）、１色目の現像器２２ａを感光ドラム１の対向にもってくるようにロータリ公転を開始する（３０２）。１色目（イエロー）の現像器２２ａが感光ドラムの対向位置にくると、現像ローラ８ａが準備前回転を始め、１色目の画像形成工程が開始される（３０３）。
【０１２３】
現像バイアス電源１９とブレードバイアス電源２０からの電圧供給はロータリ公転時から行われ、現像ローラ回転時に確実に給電が実施される（３０４，３０５）。このとき、現像バイアス電源１９からは約−３００Ｖの電圧が印加され、ブレードバイアス電源からは−６００Ｖの電圧が印加される。なおブレードバイアス電源に印加される電圧は５００ｍｓｅｃの時間印加され、後に現像バイアス電源と同電位である−３００Ｖに切り替わる（３０６）。なお、画像形成装置本体に設けられている制御部２１は、現像バイアス電源１９とブレードバイアス電源２０のそれぞれに印加する電圧値及びそのタイミングを制御する機能を有している。
【０１２４】
露光器３によるドラム上露光の開始（３０７）、及び終了（３０８）の区間において感光ドラム１への画像形成が行われ、その画像形成領域では現像ローラと現像ブレードは略同電位である。
【０１２５】
１色目の画像形成領域が終了すると、現像器の準備後回転となり、このときにブレードバイアス電源からは−６００Ｖの電圧が印加される（３０９）。その後現像ローラ８ａの回転がオフされて１色目の画像形成工程が終了し（３１０）、２色目（マゼンタ）の画像形成工程に移行するためのロータリ公転を行う（３１１）。なお２色目（マゼンタ）の現像ローラ回転開始時に確実に現像ローラ８ｂと現像ブレード９ｂの電位差を設けるため、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源から電圧は印加されつづける。
【０１２６】
ロータリの公転が終了し、２色目（マゼンタ）の現像器２２ｂが感光ドラム１の対向位置にて停止する。
【０１２７】
そして、現像ローラ８ｂが準備前回転を始め、１色目の画像形成と同様に２色目の画像形成工程が実施される。その後、上記動作を４色目まで行う。
【０１２８】
４色目まで画像形成工程が終了すると、現像ローラの回転はオフされると共に、現像バイアス電源、ブレードバイアス電源も給電がオフされて（３１２ａ〜ｃ）４色目までの画像形成工程が終了し、ロータリが公転を行う（３１３）。
【０１２９】
ロータリの公転が終了すると、中間転写体２４や感光ドラム１等が次回のプリントのための本体後回転になり、本体後回転が終了すると感光ドラム１は停止する（３１４）。
【０１３０】
本実施の形態のフルカラープリンタにおけるシーケンスを実施した結果、現像ローラ回転開始時のトナー漏れ、及び現像ブレードへのトナー付着による画像濃度薄及び縦スジを防止し、安定して良好な画像を得ることが可能となった。併せて、画像形成要素の内、比較的消耗の激しい、トナーを含む現像手段を、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることで、諸々のメンテナンス作業に係わる使用者の労力軽減を図ることが可能となる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、球形度の高い非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置において、画像形成時におけるトナー漏れの防止と、長期使用した場合の現像ブレードのトナー固着を防止することで、安定して良好な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るシーケンスを示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図３】第２の実施の形態に係るプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図４】第３の実施の形態に係るカラープリンタの概略断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係るプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係るシーケンスを示す図である。
【図７】従来の画像形成装置を示す概略断面図である。
【図８】従来における現像ローラと現像ブレード間の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
１　感光ドラム
２　帯電ローラ
３　露光器
４　現像器
５　転写ローラ
６　クリーニング手段
７　定着器
８　現像ローラ
９　現像ブレード
１０　現像バイアス電源
１１　ブレードバイアス電源
１２　供給ローラ
１３　撹拌部材
１５　モータ
１６　中間転写体クリーニング装置
１７　転写ローラ
１８　転写ベルト
１９　現像バイアス電源
２０　ブレードバイアス電源
２２　現像器
２３　モータ
２４　中間転写体
９９　プロセスカートリッジ
１００　感光ドラム
１０１　帯電ローラ
１０２　現像器
１０３　現像ローラ
１０４，１０４ａ　現像ブレード
１０５　供給ローラ
１０６　撹拌部材
１０７　現像バイアス電源
１０８　転写ローラ
１０９　クリーナ
１１０　定着器
１１１　ブレードバイアス電源
【図１】
2004061732.tif 000004
【図２】
2004061732.tif 000005
【図３】
2004061732.tif 000006
【図４】
2004061732.tif 000007
【図５】
2004061732.tif 000008
【図６】
2004061732.tif 000009
【図７】
2004061732.tif 000010
【図８】
2004061732.tif 000011