(57)【要約】【課題】本発明は、トナーの凝集性を踏まえ、簡単な手段で、転写中抜けを事前に防止するためのトナーおよびこれを採用した画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体にトナー像を形成する現像器と前記トナー像を前記像担持体より記録材へ転写する転写装置とを含む画像形成装置であって、前記現像器よりトナー像形成に使用するトナーは１平方ｃｍあたり６００ｇの荷重を与えた際の凝集率が２０％以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2004334004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体にトナー像を形成する現像器と前記トナー像を前記像担持体より記録材へ転写する転写装置とを含む画像形成装置であって、前記現像器よりトナー像形成に使用するトナーは１平方ｃｍあたり６００ｇの荷重を与えた際の凝集率を２０％以下であることを特徴とする画像形成装置のトナー。
【請求項２】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体にトナー像を形成する現像器と、前記像担持体に圧接し、前記像担持体の回転を受けて前記像担持体と逆に回転する転写手段とを備え、前記像担持体と前記転写装置によって形成される圧接部に挟持搬送される転写材の裏面側に前記転写装置を介して転写用電荷を付与することにより前記像担持体に担持されたトナー像を前記転写材表面に転写する画像形成装置の転写装置において、前記像担持体と前記転写装置によって形成される前記転写材へトナー像を転移する際の圧接部にかかる面荷重を、１平方ｃｍあたり６００ｇ以下にすることを特徴とする画像形成装置の転写装置。
【請求項３】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電装置と、前記像担持体にトナー像を形成する現像器と、前記像担持体に圧接し、前記像担持体の回転を受けて前記像担持体と逆に回転する転写手段を備え、前記像担持体と前記転写装置によって形成される圧接部に挟持搬送される転写材の裏面側に前記転写装置を介して転写用電荷を付与することにより前記像担持体に担持されたトナー像を前記転写材表面に転写する画像形成装置の転写装置において、前記像担持体と前記転写装置によって形成される前記転写材へトナー像を転移する際の圧接部にかかる面荷重を、１平方ｃｍあたり６００ｇ以下とし、かつ１平方ｃｍあたり６００ｇの荷重を与えた際の凝集率が２０％以下であるトナーを用いることを特徴とする画像形成装置の転写装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電複写機、ファクシミリ等のトナ−の着色粒子を用いて画像を顕像化させる電子写真方式の画像形成装置に関するものであり、さらに詳しくは本装置に使用されるトナー及び転写装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体に形成されたトナー像を転写装置によって転写材に転移した後、定着することによって具現化される。そのうち転写装置としては主にコロナ転写方式、ベルト転写方式、ローラ転写方式、等がある。近年では装置の小型化、省エネルギー化、コロナ転写の放電時に発生するオゾンの有害性、高精細化、等のため、ローラ転写方式が広く採用されている。しかしながらローラ転写方式にも欠点がある。ローラ転写方式は転写材を像担持体に適度な圧力で押しつける必要があり、転写ローラを押しつける荷重とローラの弾性層の硬さに依存する。転写時の圧力の不足は転写材へのトナー転移が不十分となる転写むらを起こし、逆に圧力の過多は転写中抜けが発生する（例えば、特許文献１参照。）。それは、文字や線画、等像担持体表面に現像されたトナー像が高さを持っており、転写時の押し付けによってトナーが凝集し、特に圧力の集中する像の中央が像担持体に密着してしまい、転写材へトナーが転移されずに像担持体へ残存し、結果的に転写材の文字や線画、等の中央部分のトナーが抜ける現象である。結果的に転写中抜けは画質低下となるので、画像形成装置開発においては当然避けなければならない問題である。
【０００３】
この対策として、トナー粒子表面に樹脂微粒子や無機微紛体を添加したり（例えば、特許文献２、３、４参照。）、あるいは、像担持体と転写ローラ間で速度差を設けたり（例えば、特許文献５参照。）、転写時にかかる圧力を規制する（例えば、特許文献６参照。）、等を行っている。トナーの凝集に関しても知られている（例えば、特許文献７参照。）。
【０００４】
また、感光体と用紙の接触圧を１平方ｃｍあたり１８０ｇ以下にして中抜けを防止した報告がある（例えば、非特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特開昭５７−７８５７６号公報
【特許文献２】
特開平０４−２７４２５０号公報
【特許文献３】
特開平０４−２７４４４３号公報
【特許文献４】
特開平０４−２７４４４４号公報
【特許文献５】
特開平０２−２６２１７５号公報
【特許文献６】
特開平０６−３５３４５号公報
【特許文献７】
特開平１０−１７１１５１号公報
【非特許文献１】
保坂  靖男他２名  Ｊａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ  ’８９，  Ｐ４５  （ＥＰ−１２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１〜６においては、何れもトナーの凝集性に関して具体的な評価が行われていない。また、特許文献７においては凝集度の測定方法は記載されているものの、上記試料作製用の錠剤成型機では１０ｇは入らない。また、非特許文献１では凝集度のことは記載されていないものの、トナーの凝集を避けるためには凝集度のみならず、接触圧の記述が必要であることを示しており、特許文献７に記載の凝集度６０以下という数値に何ら根拠がないと考えられる。
【０００６】
紛体においては、Ｃａｒｒの凝集度の測定法および計算式が古くから用いられており、紛体の一種であるトナーにおいても適用が容易であり、新規性もない。
【０００７】
以上を考慮すると、特許文献７は転写中抜けの十分な得策とは言えない。
【０００８】
本発明は、トナーの凝集性とローラ転写の荷重との関係を明らかにし、転写中抜けを解決するトナーおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体にトナー像を形成する現像器とトナー像を像担持体より記録材へ転写する転写装置とを含む画像形成装置で、現像器よりトナー像形成に使用するトナーは、１平方ｃｍあたり６００ｇの荷重を与えた際の凝集率を２０％以下にすることによって解決される。
【００１０】
また、上記の課題は、トナー像を担持する像担持体と、像担持体に圧接し、像担持体の回転を受けて像担持体と逆に回転する転写手段を備えた転写装置を設け、像担持体と転写装置によって形成される圧接部に挟持搬送される転写材の裏面側に転写装置を介して転写用電荷を付与することにより像担持体に担持されたトナー像を転写材表面に転写する転写装置において、像担持体と転写装置によって形成される転写材へトナー像を転移する際の圧接部にかかる面荷重を、１平方ｃｍあたり６００ｇ以下にすることによって解決される。
【００１１】
さらに、上記の課題は、像担持体と逆に回転する転写手段を備えた転写装置を設け、像担持体と転写装置によって形成される転写材へトナー像を転移する際の圧接部にかかる面荷重を、１平方ｃｍあたり６００ｇ以下にし、かつ１平方ｃｍあたり６００ｇの荷重を与えた際の凝集率が２０％以下であるトナーを用いることによって解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によって説明する。まず本発明で使用する凝集率を説明する。本発明で述べるトナーの凝集率とはトナーの固まりやすさ、固まったトナーの壊れにくさ（脆さ）を数値で表現したものであり、凝集率の高いトナーほど固まる傾向にあることを示す指標である。
【００１３】
本発明で採用したトナーの凝集率を測定する方法をこれより説明する。トナー約１ｇを秤量し、これをφ２０ｍｍの円筒容器に入れる。入れた後に上部より所定の荷重をかける。この時容器からトナーがあふれないように注意する。１ｍｉｎ後に容器より取り出す。当然この時点で凝集性の高いトナー、高荷重の条件では固まりとなるし、凝集性が低く、低荷重では粉状のままとなる。これをふるい（開口幅７５μｍ）に慎重に載せ、ふるいに振幅０．３ｍｍの振動を与える（ホソカワミクロン製パウダーテスタ使用）。振動後、ふるい上に残存したトナーを秤量し、振動前の重量に対する割合を凝集率として％で表した。
【００１４】
凝集率を測定した結果を図１に示した。図１の横軸はトナーに与えた単位面積あたりの荷重に換算して表している。測定にはトナー３種を用いた。トナー１は凝集しやすく、例えば約１平方ｃｍあたり１４００ｇでは触る程度では崩れないくらいの固まりとなっていた。一方トナー３はやや固まるが極めて脆く、凝集率としても低い値を示した。これより本発明の実施例を示す。
（実施例１）
本発明と関連付けるために各トナーをプリンタへ投入し、印刷実験を行った。供試したプリンタは当社中速カット紙レーザプリンタを実験用に改良したものであり、コロナ転写方式、ローラ転写方式の２種類の転写方式に対応可能である。
【００１５】
図２は、本発明で使用したローラ転写方式の転写装置を搭載した実験用プリンタの構成を示す概略側面図である。図２の中央にある像担持体１、ここでは有機光導電体（以下感光ドラム１という）を用いている。この感光ドラム１は概略側面図で言うところの時計方向に回転し、帯電装置２によって感光層表面が一様に帯電される。ここではマイナスに帯電させた。マイナスに帯電した感光ドラム１は露光装置３によって静電潜像を形成する。静電潜像を感光層表面に有する感光ドラム１は現像器４によってトナー画像を形成する。現像方式としてはマイナス帯電のトナーおよびキャリアの２成分反転現像方式を採用している。現像器４によって感光層表面に現像されたトナー像はローラ転写装置５ａへ送られる。ローラ転写装置５ａは感光ドラム１に押しつけるように圧接し、感光ドラム１の回転にあわせて逆に回転している。転写前の用紙６は搬送ローラ７より感光ドラム１の回転する速度のタイミングに合わせて供給される。感光ドラム１とローラ転写装置５ａによって形成される転写圧接部、いわゆる転写ニップ部に用紙６が通過するタイミングに合わせてローラ転写用バイアス電源８ａによりバイアス電圧が印加される。ローラ転写装置５ａによって用紙６へトナー像を転写した後、用紙６は定着装置１０へ搬送されて印刷物を得る。なお、用紙６に転写されずに感光ドラム１にわずかに残留したトナーは、最終的に清掃装置９によって回収される。清掃装置９によって清掃された感光ドラム１は再び帯電装置２へ向かう。
【００１６】
なお、今回の印刷実験に使用したプリンタは転写装置を交換可能に改良している。上記実験では図２のようにローラ転写装置５ａおよびそのバイアス電源であるローラ転写用バイアス電源８ａを使用しているが、コロナ転写方式に乗せ換えた場合には図３のようにコロナ転写装置５ｂおよびそのバイアス電源であるコロナ転写用バイアス電源８ｂとなる。当然のことながら転写方式の比較実験より現像バイアス電圧や転写電圧、等を含めた印刷条件はすべて共通である。
【００１７】
本実施例である印刷実験に使用した用紙６は葉書よりも厚く、中抜けが発生しやすい転写材である。この条件で転写中抜けを起こしやすい文字“Ｔ”の印刷パターンを３ヶ所・各５０個印刷し、この時に発生した転写中抜けを数えた結果を表１に示した。
【００１８】
【表１】
2004334004.tif 000003
【００１９】
転写方式で比較すると、接触転写方式であるローラ転写方式の方が非接触転写方式であるコロナ転写方式よりも転写中抜けの発生数が多い。このことより、転写ローラの押し付けによるトナーの凝集が起きていることがわかる。さらにトナーで比較すると、先のトナーの凝集率を測定した図１の通り、凝集率の高いトナー１は転写中抜けの発生数が多く、凝集率の低いトナー３は転写中抜けの発生が見られない。このことより、トナーの凝集率と転写中抜けの相関関係が裏付けられる。
（実施例２）
次に転写ローラが感光ドラムへ押しつける荷重を変化させた場合での中抜け数を求めた。先の表１と同様に、葉書よりも厚い用紙を用い、この条件で転写中抜けを起こしやすい文字“Ｔ”の印刷パターンを３ヶ所・各５０個印刷し、この時に発生した転写中抜けを数えた結果を表している。これを表２に示した。
【００２０】
【表２】
2004334004.tif 000004
【００２１】
表２より、荷重を１平方ｃｍあたり５５０ｇへ下げることにより、トナー２の中抜けは１７個から０個へ減らすことができた。このことより、例えば使用するトナーがトナー２であっても、図１で示した凝集率を２０％以下に抑え、転写ローラが感光ドラムへ押しつける荷重を１平方ｃｍあたり約６００ｇ以下で用いることにより転写中抜けを防ぐことができる。
【００２２】
一連の実施例においてローラ転写方式を搭載した実験用モノクロプリンタは、感光ドラム１からの回転エネルギーを受けて転写ローラを回転する、いわゆる従動方式を採用しているため、転写時の荷重があまりにも低いと転写ローラがスリップしてしまい、感光ドラム１と同時に回転することが不可能となる。よって本実施例では凝集率の低いトナー３を用いた場合でも実質面荷重１平方ｃｍあたり５０ｇ以上が望ましい結果であった。当然転写ローラを歯車やモータで駆動するローラ転写方式を採用すれば、転写時の転写ローラのスリップがなくなるので、実質面荷重１平方ｃｍあたり５０ｇ以下でも転写すると考えられ、凝集率にこだわらないトナーを用いることが可能となる。
【００２３】
また、本実施例においてはモノクロプリンタを使用したが、カラープリンタにおいては複数色のトナーを転写することになるので、色の重なったトナー像はより高く形成されることになる。この結果、転写時にトナーにかかる荷重が上がる、すなわち凝集率が上がってしまい、中抜けはより発生しやすくなる。そこで、図１に示したように、凝集率を２０％以下に低く抑えたカラートナーを使用すれば、転写中抜けの発生を未然に防ぐことが可能である。さらに転写時にかける荷重を低く抑えることにより、効果的に防ぐことが可能である。中でも先に示した転写ニップを広く取ることによって転写時にかかる力を緩和するベルト転写方式が優れている。本発明は、感光ドラム上でトナーの色重ねをして一括転写する方式や，中間転写体上に色重ねした後，一括転写する方式等，転写時にトナーが重なっているカラープリンタで有効な作用を果たす。
【００２４】
なお，凝集率を２０％以下に低く抑えるためには，トナーに外添する無機微粉末であるシリカの外添条件や，トナーの樹脂の粘弾性や，トナーに内添するワックスなどの離型剤の添加条件を調整して行うことができる。シリカについては外添量を多めにしたり，大粒径シリカを使う方法がある。トナーの樹脂の粘弾性については，熱で溶け難い樹脂を採用する。ワックスについては，内添量を少なくする方法を採ればよい。ただし，実際には，中抜け対策のためにだけトナーのシリカ外添，粘弾性，ワックス内添を決めるのではなく，定着や保存性を加味して決める必要がある。従って，これらの手段を併用して，他の特性を満足させつつ，中抜けを起こりにくくするために凝集率を低く抑えることが必要である。なお，繰り返しになるが，この場合に転写条件の調整も併用して，凝集率が２０％以下となるようにしてもよい。実際に使われるプリンタの特性に合わせて，トナーの材料側での改善，転写機側での改善を併用して，凝集率が２０％以下になるようにすれば，中抜けの発生を防ぐことができる。
【００２５】
なお、本実施例に用いた実験用プリンタでは、転写ローラは軸の両端にバネを用いており、そのバネ圧によって感光ドラムとの圧接力を決定している。そして、バネ下部にある送りネジの移動によってバネ圧の強弱を簡単に調整可能である。そこで調整用の送りネジの送り量を例えば目盛表示することによって、トナーの凝集率に応じた理想的な圧接力に簡単に設定可能であり、中抜けの発生しない高品位の印刷品を得ることができる。この時、凝集率は一定の圧力での値とした場合とし、凝集率が異なるトナーに適正な圧接力となる位置を凝集率の目盛として指示しても良い。これにより、トナーが変更になった場合そのトナーの凝集率に合わせた調整が容易に行える。なお、これらの調整は補充用トナーを容器に入れたトナーカートリッジに凝集率を指示する機構や記憶装置を設けて自動的に行っても良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、１平方ｃｍあたり６００ｇの荷重を与えた際の凝集率が２０％以下のトナーを画像形成装置に用いることにより、転写中抜けの発生を抑え、良質な画像を得ることが可能である。
【００２７】
また、感光ドラムとローラ転写装置によって形成される転写ニップ部にかかる面荷重を１平方ｃｍあたり６００ｇ以下にし、かつ１平方ｃｍあたり６００ｇの荷重を与えた際の凝集率が２０％以下であるトナーを用いた画像形成装置でも、転写中抜けの発生を抑え、良質な画像を得ることが可能である。
【００２８】
また、本実施例で計測されたトナーの凝集率は、色やプラス・マイナス帯電、磁性・非磁性といった性状の異なるトナーにおいても有効であると考えられ、例えばカラー対応や磁性トナーと非磁性トナーを同時に有するような画像形成装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用したトナーの凝集率の測定結果を示すグラフである。
【図２】本発明に適用した転写ローラ装置を設置したレーザプリンタの構成を示す概略側面図である。
【図３】本発明に適用したコロナ転写装置を設置したレーザプリンタの構成を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１……感光ドラム、２……帯電装置、３……露光装置、４……現像器、５ａ……転写ローラ装置、５ｂ……コロナ転写装置、６……用紙、７……搬送ローラ、８ａ……ローラ転写用バイアス電源、８ｂ……コロナ転写用バイアス電源、９……清掃装置、１０……定着装置。
【図１】
2004334004.tif 000005
【図２】
2004334004.tif 000006
【図３】
2004334004.tif 000007