(57)【要約】【課題】現像・転写時においては重合トナーにおける球形度の高いトナーの高画質化という利点を活かしつつ、簡便な手段によってクリーニング性を十分に高めることができる画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】表面にトナー像が形成され、内部に加熱手段１１ａを備える潜像担持体１１と、トナー像を転写材に転写した後、潜像担持体１１上の転写残りトナーを除去するクリーニング装置１２とを備えた画像形成装置１０において、潜像担持体１１の回転方向におけるクリーニング装置１２の上流側に、転写残りトナーに対して圧力を加え得る加圧手段１３を設けてなる画像形成装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像が形成され、内部に加熱手段を備える潜像担持体と、前記トナー像を転写材に転写した後、前記潜像担持体上の転写残りトナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、
前記潜像担持体の回転方向における前記クリーニング装置の上流側に、転写残りトナーに対して圧力を加え得る加圧手段を設けてな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、画像形成装置に関し、より詳細には、潜像担持体への残存トナーに対して十分なクリーニング性を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、重合法により製造される球形度の高いトナーが用いられてきている。
このような球形度の高いトナーは、得られた画像を高画質にするなどのメリットがあるが、その一方、転写後の潜像担持体表面での転写残りトナーは、球形トナーであるがゆえに、クリーニング装置でクリーニングされにくいというデメリットがある。
これに対して、重合トナーを異形化してクリーニング性を高める方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
しかし、高画質化を図るために球形度の高いトナーを開発してきたにもかかわらず、トナーを異形化して球形度を低下させるため、画質が劣化するという問題がある。
【特許文献１】特開平７−１１４２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、現像・転写時においては重合トナーにおける球形度の高いトナーの高画質化という利点を活かしつつ、簡便な手段によってクリーニング性を十分に高めることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の画像形成装置によれば、表面にトナー像が形成され、内部に加熱手段を備える潜像担持体と、前記トナー像を転写材に転写した後、前記潜像担持体上の転写残りトナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、前記潜像担持体の回転方向における前記クリーニング装置の上流側に、転写残りトナーに対して圧力を加え得る加圧手段を設けてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
潜像担持体の回転方向におけるクリーニング装置の上流側に、転写残りトナーに対して圧力を加え得る加圧手段を設けるため、潜像担持体上の転写残りトナーとして球形度の高いトナーを用いる場合であっても、潜像担持体を加熱する加熱手段を利用して、加圧手段によりトナーに圧力を加えることによって、トナーを不定形化、異形化することができ、クリーニング装置でのクリーニング性を向上させることができる。しかも、潜像担持体にあらかじめ内蔵された加熱手段を利用し、加圧手段を別途設けるのみの簡便な手段によって、上述したようなクリーニング性の向上を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の画像形成装置１０は、図１に示したように、表面にトナー像が形成され、内部に加熱手段１１ａを備える潜像担持体１１と、クリーニング装置１２と、潜像担持体１１の回転方向におけるクリーニング装置１２の上流側に配設される加圧手段１３とを少なくとも備えて構成される。なお、このような画像形成装置は、通常、潜像担持体１１の周りに、帯電装置（図示せず）、露光装置（図示せず）、現像装置（図示せず）及び転写手段１４等が配設されている。このように、加圧手段１３をクリーニング装置１２の上流側に備えることにより、クリーニング工程前の段階でのみ、熱に加えて、さらに圧力をトナーに効率よく与えることができる。
【０００７】
潜像担持体１１は、トナーを静電潜像に応じて選択的に飛翔させて、その表面に画像を形成する役割を果たす。潜像担持体としては、アルミニウム、ニッケル、クロム等の金属等の導電性基体ローラ上に、任意に阻止層を設け、セレン、酸化亜鉛、硫化セレン、非晶質シリコンなどの感光層を設けた無機感光体ドラムや、バインダー樹脂中に電荷発生剤や電荷輸送剤を分散させた層からなる単層又は積層型の有機感光層を設けた有機感光体ドラムなどが使用される。また、これらのドラム上には、任意に表面保護層が形成されていてもよい。なかでも、無機感光体ドラムが好ましく、さらに非晶質シリコンによる感光層を備えたものがより好ましい。
【０００８】
非晶質シリコンによる感光層は、有機感光層に比較して、耐摩耗性に非常に優れるという優位性を有する反面、帯電器等から発生するＮＯｘ等のガスにより生成する水溶性イオン生成物が感光層表面に付着すると、感光層表面がクリーニング器によりほとんど摩耗されることが無いために、感光層表面に付着したイオン生成物が吸着した水分により画像流れ現象が発生する。このため、水分を除去するために潜像担持体内部にヒータ等の加熱手段を備えることが一般的で、この加熱手段を後述するトナーの加熱手段にもそのまま利用できる。さらには、非晶質シリコンによる感光層を備える潜像担持体を用いることにより、後述する加圧手段によって十分大きな線圧を加えることができる。
非晶質シリコンとしては、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮ等が挙げられる。阻止層及び表面保護層は、通常、潜像担持体において用いられる材料、膜厚、製造方法を利用して形成される。
【０００９】
また、潜像担持体１１は、前記のような理由で内部に加熱手段１１ａを備える。加熱手段１１ａとしては、当該分野で公知のヒータ、定着装置において用いられるヒータ等、例えば、ハロゲンヒータ等のランプヒータ、シート状のヒータ（例えば、特開平１０−１０９２６号公報参照）等が挙げられる。このような加熱手段は、潜像担持体１１表面の温度を上昇させるものであることが必要である。
【００１０】
加熱手段１１ａにおける加熱温度は、後述する加圧手段による圧力、トナーの種類及び粒径、画像形成装置の性能等によって適宜調整することができる。例えば、トナーの溶けすぎによるフィルミングの発生を回避するためには、トナーのＴｇ以下、さらにはトナーを構成する樹脂のＴｇ以下、好ましくはこれらのＴｇより低い温度であることが適当である。具体的には、トナーを構成する樹脂の種類を考慮して、６０℃程度以下又は６０℃未満であることが好ましい。また、トナー粒子を変形させ、十分なクリーニング性を得るという観点から、（Ｔｇ−１０）℃程度以上が好ましく、例えば、５０℃以上、５５℃以上が挙げられる。これにより、後述する加圧手段による圧力と相まって、適度な形状にトナー粒子を変形させることができ、クリーニング性をさらに向上させることができる。しかも、トナー粒子の変形のために加える熱を、従来から潜像担持体内部に備える加熱手段によって実現することができるため、外部に別途加熱手段を配置することを要さず、コストの増大を抑えることができる。
【００１１】
クリーニング装置１２は、潜像担持体１１の表面に残存したトナーや紙粉等を除去したり、潜像担持体１１の表面を研磨・クリーニングする役割を果たす。このクリーニング装置１２は、代表的には、弾性ブレード、磁気ブラシ、ファーブラシ等のクリーニング部材１２ａと、任意に、研磨剤やトナー等を潜像担持体１１の表面に摺擦させて研磨するための研磨ローラ１２ｂとを備える。なかでも、クリーニング部材１２ａと研磨ローラ１２ｂとの双方を備えることが好ましい。クリーニング部材１２ａ及び研磨ローラ１２ｂは、当該分野で公知のものを用いることができる。
【００１２】
加圧手段１３は、潜像担持体１１表面に形成されたトナー像を転写材に転写した後における潜像担持体表面の転写残りトナーの粒子を変形させるために、潜像担持体における加熱手段とともに、トナー粒子をクリーニング装置でクリーニングできるように、変形させることができる十分な熱及び圧力を加える役割を果たす。したがって、クリーニング装置の上流側に配置されており、さらに、潜像担持体１１表面に形成されたトナー像を転写材に転写した後における潜像担持体表面の転写残りトナーの粒子に対して圧力を加えることができる位置に配置されている。より好ましくは、転写残りトナーの粒子に対してのみ圧力を加えることができ、トナー像として現像されているトナー粒子に対しては、積極的に圧力を加えない位置に配置されていることが適当である。例えば、上述した帯電装置、露光装置、現像装置及び転写手段１４等が潜像担持体の周りに配置されている場合には、潜像担持体の回転方向において、これらすべての下流側であり、クリーニング装置の上流側に加圧手段を配置することが適当である。さらにはクリーニング装置の直下流側、つまり、クリーニング装置に隣接するような下流側ではない位置に配置することが適当である。また、潜像担持体１１表面に、付勢手段等を用いて圧接するように配置されていることが適当である。
【００１３】
加圧手段１３としては、代表的には、当該分野において、定着装置等で通常用いられている定着ローラや加圧ローラ等と同様なものを利用することができる。
具体的には、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属等からなる芯金と、その表面に形成された弾性層、離型層等の表面層とから構成されるものが適当である。表面層は、ゴム、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体）等のフッ素樹脂、シリコンゴム、低温加硫型シリコンゴム（ＬＴＶ）、ポリウレタンゴム（好ましくは、アスカＣ硬度が１０〜９０°）等から構成される単層又は積層構造のものが挙げられる。芯金の大きさは特に限定されるものではなく、例えば、肉厚０．１〜５ｍｍ程度、潜像担持体と同程度の長さ、外径５〜５０ｍｍ程度が適当である。表面層は、例えば、厚み１０μｍ〜５ｍｍ程度が適当である。
【００１４】
加圧手段１３によってトナー粒子に加える圧力は、潜像担持体の加熱温度、トナーの種類及び粒径、画像形成装置の性能等によって適宜調整することができる。例えば、現像剤への悪影響を回避し、フィルミングの発生を防止するために、線圧として５〜１５Ｎ／ｃｍ程度が適当であり、７〜１１Ｎ／ｃｍ程度が好ましい。
これにより、適度な形状にトナーを変形させることができ、クリーニング性を向上させることができる。
加圧手段１３は、少なくとも転写した後、潜像担持体１１表面をクリーニングする前に、トナー粒子に熱及び圧力を加えることができればよいため、非画像形成時には、加圧手段を潜像担持体表面から離間させることができるものであることが好ましい。これにより、不必要なトナー粒子又は潜像担持体表面への加圧を回避することができる。
【００１５】
本発明においては、上述した帯電装置、露光装置、現像装置及び転写手段等は当該分野で公知のものを利用することができる。
例えば、図１に示す本発明の画像形成装置１０を用いて画像を形成する場合、ウォーミングアップと同時に、潜像担持体１１内部の加熱手段１１ａの電源をオンし、所定の温度に加熱する。そして、潜像担持体１１を、例えば、所定の周速で回転させ、帯電装置（図示せず）に高圧を印加してグリッド電位を発生させることにより、潜像担持体１１を現像位置で所定の電圧になるように帯電させる。この帯電した潜像担持体１１の表面に、例えば、ＬＥＤ光源を有する露光装置（図示せず）により所定の光量で画像情報に応じた光を照射することで、潜像担持体１１の表面に静電潜像を形成する。
次いで、トナーとキャリアとからなる現像剤を所定の濃度になるように撹拌混合して収納された現像装置（図示せず）によって、潜像担持体１１の光が照射された部分の静電潜像にトナー像を形成する。このように形成された潜像が現像されたトナー像は、転写手段１４により搬送されてくる用紙（図示せず）に転写される。なお、転写手段１４としては、例えば、転写ローラを用い、潜像担持体１１の表面電位とは逆極性の電圧が印加され、トナー像が用紙上に転写される。
【００１６】
トナー像が用紙に転写された後、転写手段１４の下流において潜像担持体１１の表面に付設された加圧手段１３によって、潜像担持体１１の表面に転写されずに残存したトナー粒子に対して、熱に加えて、圧力が加えられる。これによって、トナー粒子が変形する。その後、クリーニング装置１２における研磨ローラ１２ｂが潜像担持体１１の表面に摺擦して、その表面を研磨するとともに、クリーニング部材１２ａによってトナー粒子が掻き落とされ、次の一連のプロセスに備えられる。
【００１７】
なお、このような画像形成装置では、一成分現像方式、二成分現像方式、ハイブリッド方式等のどのような現像方式が採用されていてもよく、この画像形成装置に適合した現像剤を適宜選択して使用することができる。現像剤として、当該分野で公知のもののいずれを用いてもよい。現像剤は、不定形のトナー粒子が含まれていてもよいが、画質向上のために、球形度又は円形度の高いトナー粒子を用いることが好ましい。例えば、球形度または平均円形度が０．９６以上のものが好ましい。通常、球形度は、（粒子の絶対最大長を直径とした円の面積：Ｓｃ）／（粒子の実質投影面積：Ｓｒ）又は（粒子の周囲長）２／（４π×投影面積）で表される。平均円形度は、（粒子投影面積と同じ面積の円の周長）／（粒子投影像の周長の平均値）で表される。
また、トナーの粒子径が小さいものが好ましい。例えば、粒径が１０μｍ程度以下、５μｍ程度以下、さらに４μｍ程度以下のものが好ましい。
【００１８】
このような球形度、円形度、粒径を実現するためには、トナーは、いわゆるケミカルトナーと呼ばれるものが好ましい。ここで、ケミカルトナーとは、主及び副原料を溶融混練した後に粉砕・分級するという工程を経ることなく、化学的な手法によって重合又は造粒されたトナーを意味する。つまり、通常、トナーは、バインダー樹脂中に、ワックス等の有機材料や顔料であるカーボンブラック等の無機材料が分散して粒子状となっており、この粒子表面にシリカ等の無機微粒子が付着して構成されているが、バインダー樹脂を合成する際に、モノマーに副原料の一部又は全てを同時に添加して一段工程でトナーを作製する重合法や、バインダー樹脂を合成した後に、得られたバインダー樹脂を適当な溶媒に溶解するとともに副原料の一部又は全てを同時に添加して造粒する方法等によって作製されたトナー、言い換えると、液相からの造粒によって作製されたトナーを意味する。重合法としては、懸濁重合、乳化重合、分散重合、界面重合等が挙げられ、なかでも、懸濁重合及び乳化重合が適当である。また、重合法以外の方法としては、溶解懸濁法（例えば、特開平１１−５２６１９号公報参照）、転相乳化法（例えば、特開平４−３０３８４９号公報及び特開平５−６６６００号公報参照）等が挙げられ、なかでも溶解懸濁法が適当である（シーエムシー発行、「ファインケミカルシリーズ  微粒子・粉体の最先端技術、第２章、２．トナーの欄」参照）。なお、このケミカルトナーを製造するための上述した重合法、溶解懸濁法等は、当該分野で公知の方法又はその方法に準じて、原料、条件等を適宜選択して、行うことができる。
【実施例】
【００１９】
画像形成装置として、非晶質シリコン感光体ドラム搭載の京セラミタ製ＦＳ-８００８Ｎの改造機を用いた。
この装置において、新たに搭載する改造を施した加圧手段としての加圧ローラは、外径１０ｍｍの金属シャフト、ゴム厚２．０ｍｍ、ゴム材質（ＬＴＶ、アスカＣ硬度７５°）、ＰＦＡチューブ（３０μｍ）、周速（潜像担持体ドラムと等速）である。
また、クリーニング装置におけるクリーニングブレードは、ポリウレタンゴム製、ゴム硬度７７°、ゴム厚２．４ｍｍ（±１０％）、食込み量１．１０ｍｍ、圧接力０．２Ｎ／ｃｍ、圧接角２０°であり、市販機に比べて圧接力及び圧接圧を小さめに設定した。研磨ローラは、外径１０ｍｍの金属シャフト、ゴム厚２．０ｍｍ、ゴム材質（ポリウレタンフォーム）、外径１４．２ｍｍ、（圧接：バネ荷重７５０ｇｆ）とした。
【００２０】
また、トナー及び現像剤は以下のものを用いた。
スチレン８０重量部、２-エチルヘキシルメタクリレート２０重量部、カーボンブラック５重量部及び低分子量ポリプロピレン３部、電荷制御剤（ボントロンＮ−０７）２部、ジビニルベンゼン（架橋剤）１部の混合溶液に、重合開始剤２，２-アゾビス（２，４-ジメチルバレロニトリル）を２重量部加え、それを精製水４００重量部に加え、さらに懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム５重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．１重量部とを加え、ＴＫホモミキサ（特殊機化工業社製）を用いて、回転数７０００ｒｐｍで２０分間攪拌し、窒素雰囲気下、７０℃、１００ｒｐｍで１０時間重合反応させ、体積平均粒径８μｍの球形トナーを得た。
上記球形トナーを日立製作所製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）に導入し解析を行い、前述の式より求められた球形度は０．９８、円形度は０．９７であった。
得られたトナー粒子に、シリカ微粒子（ＲＥＡ２００）０．２ｗｔ％、酸化チタン１．０ｗｔ％を添加し、ヘンシェルミキサー（３０００ｒｐｍ、２分間）で攪拌した。さらに、得られたトナーをキャリア（重量平均粒径６０μｍ、Ｍｎ−Ｍｇコアに対してフッ素シリコン樹脂を被覆）に対してＴ／Ｄ５％となるように、ボールミル等で２０分混合して現像剤を得た。
【００２１】
上記のような画像形成装置に上述した現像剤を搭載し、クリーニング性を評価した。
まず、潜像担持体内部の加熱手段をオンし、潜像担持体の表面温度を３０〜６０℃程度に調整した。
次いで、０．７ｍｇ／ｃｍ２程度のトナー量のベタ帯を潜像担持体上に形成させ、そのベタ帯を転写紙に転写させ、転写残トナーを加熱圧手段のところまで移動させ、その後、潜像担持体内部の加熱手段で熱を加えながら、転写残トナー粒子に加圧手段で圧力を加えた。この際の圧力は、５〜１４Ｎ／ｃｍであった。
続いて、任意に研磨ローラを備え、クリーニングブレードからなるクリーニング装置により潜像担持体表面をクリーニングした。クリーニングブレードの当接位置より潜像担持体の回転方向の下流側であって、クリーニングブレードによってクリーニングされた部分の表面に、セロハン粘着テープを貼りつけ、この粘着テープを、潜像担持体表面から剥離して白紙の表面に貼りつけた。
その後、白紙に貼り付けた粘着テープにおけるトナーの濃度を、反射濃度計（東京電色社製のＴＣ−６Ｄ）を用いて測定した。
【００２２】
その結果を表１に示す。
なお、潜像担持体表面にトナーが全く残留していない場合の反射濃度は、０．１０〜０．１４であり、反射濃度が０．２以上になるとトナーが残留しているものと判定した。
【００２３】
【表１】
2005156836.tif 000003
【００２４】
表１から、感光体ドラム内のヒータをＯＦＦした場合（比較例１）と、加圧ローラ自体を感光体ドラムから離接した場合（比較例２）とでは、反射濃度が０．２以上となりトナーの残留が認められた。
これに対して、実施例１〜８では、反射濃度が０．２より小さくなり、トナーの残留はほとんど認められなかった。
ただし、実施例８のようにローラ圧が大きい場合、若干トナーの残留が認められたのは、ローラ圧が強くなる過ぎるとトナーが感光体ドラム表面に強固に付着するためと推察される。
なお、実施例１〜８においては、トナー粒子に熱及び圧力を加えても、フィルミングの発生は認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の画像形成装置は、トナーを利用する現像方法を実現する画像形成装置、つまり、電子写真法を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の全てにおいて適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の画像形成装置の概要を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  画像形成装置
１１  潜像担持体
１１ａ  加熱手段
１２  クリーニング装置
１２ａ  クリーニング部材
１２ｂ  研磨ローラ
１３  加圧手段
１４  転写手段
【図１】
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