(57)【要約】【課題】小粒径で円形度の高いトナーを用いても、帯電ローラの経時でのトナーの堆積等による汚れを防止し、良好な帯電性能が得られ、高品質の画像を出力することが可能な画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することを課題とする。【解決手段】画像形成装置における帯電手段が接触帯電ローラ１０２であって、接触帯電ローラ１０２の表面粗さＲｚが１０μｍ以下であり、接触帯電ローラ１０２の硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）とすること及び／又は接触帯電ローラ１０２の表面抵抗を２０〜１６０ＭΩとすることを特徴とする。【選択図】図１
2005195718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を担持する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置であって、
体積平均粒径が３〜８μｍの範囲に、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲に、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いる画像形成装置において、
前記帯電手段が接触帯電ローラであって、接触帯電ローラの表面粗さＲｚが１０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記接触帯電ローラの硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）と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】
前記接触帯電ローラの表面抵抗を２０〜１６０ＭΩとする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】
潜像を担持する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電手段が接触帯電ローラであって、接触帯電ローラの表面粗さＲｚが１０μｍ以下であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記接触帯電ローラの硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）とすることを特徴とする請求項４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
前記接触帯電ローラの表面抵抗を２０〜１６０ＭΩとすることを特徴とする請求項４または５に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項７】
潜像を担持する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、
帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置であって、
体積平均粒径が３〜８μｍの範囲に、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲に、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いる画像形成装置において、
請求項４ないし６のいずれかに記載のプロセスカートリッジを用い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】
電子写真プロセスを用いる複写機・プリンタ−・ＦＡＸ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式は、光導電性物質を利用し、種々の手段により像担持体である感光体ドラム上に電気的潜像を形成し、次いで、潜像を乾式トナーを用いて現像し、紙等にトナー像を転写したのち、加熱、加圧等により定着し、コピーを得るものである。
電気的潜像を現像する方式には大別して、絶縁性有機液体中に各種の顔料や染料を微細に分散させた現像剤を用いる液体現像方式とカスケード法、磁気ブラシ法、パウダークラウド法等のように天然または合成樹脂にカーボンブラック等の着色剤を分散したトナーを用いる乾式現像方式があり、乾式現像方式には一成分現像方式とキャリアを用いる二成分現像方式がある。
【０００３】
また、トナー粒径に関していえば、近年高画質への要望とともに小粒径化・円形の方向にある。近年では、複写或いはプリント画像のより高精細化・高解像化が強く望まれている。こうした高精細、高解像度の画像を得るために、特許文献１、２、３では、平均粒径が小さく、かつ５μｍ以下のトナー粒子含有量及びその分布を規定した現像剤が提案されている。ここでは、５μｍ以下のトナー粒子は高精細、高解像度の画像を形成するための必須成分であり、この粒径のトナーが潜像の現像時に円滑に供給される場合、潜像に忠実な、即ち、潜像からはみ出すことのない再現性に優れた画像が得られるとしている。
本発明にあるように、トナーの体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲に、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にする事で高精細化・高解像化が可能となったが、トナーが小粒径化・円形化することで、転写後の感光体ドラム上のトナーを清掃するクリーニング装置後における感光体ドラム上の残留トナー量も増える傾向にある。
【０００４】
帯電方式は、感光体ドラムに接触する帯電ローラ方式等があり、帯電ローラの清掃方法としては、特許文献４、５、６に記載のものがあるが、本発明に用いる小粒径・円形度の高いトナーに対しては十分ではない。上述のように、クリーニング装置後における感光体ドラム上の残留トナー量が微量であっても、徐々にトナーが帯電ローラ表面に堆積し、経時で帯電性能の低下を招いてしまうからである。数万回程度の印字動作で、帯電装置や帯電装置を含むプロセスカートリッジを交換する低速・普及層のプリンタやコピー機では問題ならないが、交換サイクルが数十万回印字動作以上の中・高速機のプリンタやコピー機においては清掃不良により経時での帯電能力低下を招き、出力画像の地肌汚れ等の異常画像となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１１２２５３号公報
【特許文献２】特開平２−２８４１５８号公報
【特許文献３】特開平７−２９５２８３号公報
【特許文献４】特開平７−１４０７６２号公報
【特許文献５】特開平７−１４０８６８号公報
【特許文献６】特開平２−３０１７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲に、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いても、帯電ローラの経時でのトナーの堆積等による汚れを防止し、良好な帯電性能が得られ、高品質の画像を出力することが可能な画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、
転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置であって、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲に、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲に、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いる画像形成装置において、前記帯電手段が接触帯電ローラであって、接触帯電ローラの表面粗さＲｚが１０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項２に記載の本発明は、前記接触帯電ローラの硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【０００８】
請求項３に記載の本発明は、前記接触帯電ローラの表面抵抗を２０〜１６０ＭΩとする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である。
請求項４に記載の本発明は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電手段が接触帯電ローラであって、接触帯電ローラの表面粗さＲｚが１０μｍ以下であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項５に記載の本発明は、前記接触帯電ローラの硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）とすることを特徴とする請求項４に記載のプロセスカートリッジである。
請求項６に記載の本発明は、前記接触帯電ローラの表面抵抗を２０〜１６０ＭΩとすることを特徴とする請求項４または５に記載のプロセスカートリッジである。
【０００９】
請求項７に記載の本発明は、潜像を担持する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面の可視像を転写媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置であって、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲に、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲に、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いる画像形成装置において、請求項４ないし６のいずれかに記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲に、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いる接触帯電ローラ搭載の画像形成装置装置またはプロセスカートリッジでは、帯電ローラ表面粗さＲｚを１０μｍ以下にすることで、帯電ローラ表面のトナー汚れもなく、良好な帯電性能が得られる。
また、帯電ローラ表面粗さＲｚを１０μｍ以下の接触帯電ローラ搭載の画像形成装置装置またはプロセスカートリッジでは、帯電ローラの硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）に、若しくは、帯電ローラの表面抵抗を２０〜１６０ＭΩにすることで、帯電ローラ表面のトナー汚れがより少なくなり、良好な帯電性能が得られる。
また、帯電ローラの硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）、かつ帯電ローラの表面抵抗を２０〜１６０ＭΩにすることで、帯電ローラ表面のトナー汚れがさらに少なくなり、良好な帯電性能が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１２】
図１は、本発明による画像形成装置の概略構成を示す図である。電子写真プロセスにより静電潜像を形成する感光体ドラム１０１と、その周囲には感光体ドラムと共に回転し、直流電圧またはそこに交流電圧を重畳したヒドリンゴムからなる接触帯電ローラ１０２と、この接触帯電ローラ１０２表面に接触し表面をクリーニングするための不織布製の帯電ローラクリーナー１０２ａと、光学系（図示せず）からの画像光により感光体ドラム１０１面を露光し、露光により形成された感光体ドラム１０１上の静電潜像にトナーを磁気ブラシローラ１０４ａにより付着（現像）する現像ユニット１０４と、記録紙面に感光体ドラム１０１上のトナー像を転写する転写チャージャ１０５と、転写処理時に感光体ドラム１０１上に密着した記録紙を電気的に分離する分離チャージャ１０６とが配置されている。帯電ローラクリーナー１０２ａは、スポンジ部材、ファーブラシまたはゴムブレードでもよく、また、回転可能なローラ形状でもよい。
【００１３】
また、感光体ドラム１０１の周面には、ファーブラシ１０７ａ及びクリーニングブレード１０７ｂを当接（本実施例ではトレーリング当接だが、カウンター当接でもよい）して、転写処理が終了した感光体ドラム１０１上に残留するトナーを回収するクリーニング装置１０７と、蛍光管の照射光によりクリーニング処理後の感光体ドラム１０１面の残留電位をゼロに初期化するクエンチングランプ（以下，ＱＬという）１０８と、転写処理前に感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像の帯電量をより均一化して転写効率を向上させる転写前チャージャ１１０と、感光体ドラム１０１面の主走査方向に対向して配設し，その表面電位を読み取り、制御部３００へフィードバックする電位センサ１１１と、転写処理前のトナー像を蛍光管の光により感光体ドラム１０１の表面電位を低下させて転写性能を向上させる転写前ランプ（ＰＴＬ）１１２とが配置されている。
また、レジストローラ１１３は感光体ドラム１０１と平行に配設され、感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像の先端に合うように、所定のタイミングで記録紙を搬送する。
【００１４】
以上の構成において、複写機による複写処理を行う場合を例に、本実施例の基本的な動作について説明する。まず、複写機の上部に配設された操作部（図示せず）のプリントスタートキーを押下することにより、一連の複写処理が開始される。複写対象の原稿は光学系（図示せず）により照明される。原稿が照明されることによって得られる反射光は、レンズ及びミラー（図示せず）により、感光体ドラム１０１面に投影（露光）される。感光体ドラム１０１面に原稿の画像に対応した反射光が投影されると、投影された部分の電荷が反射光の強弱により消去されて、静電潜像が形成される。この静電潜像に対しては、続いて現像装置１０４の磁気ブラシローラ１０４ａにより、現像処理である現像プロセスによるトナー付着処理が実行され、トナー像が感光体ドラム１０１上に形成される。
また、給紙搬送部（図示せず）により搬送された記録紙は、レジストローラ１１３によって感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像の先端に合うように、タイミングを合わせて転写部へ搬送される。
転写手段として転写チャージャ１０５は、レジストローラ１１３によって搬送されてきた記録紙に感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像を転写する。その後、転写処理が終了した記録紙は分離チャージャ１０６により感光体ドラム１０１から分離され、続いて、定着部（図示せず）に送り込まれ定着処理が施された後、機外に排紙され、一連の処理が終了する。
また、転写処理後の感光体ドラム１０１は、クリーニング装置１０７により残留トナーを除去される。さらに、感光体ドラム１０１は、ＱＬ１０８により残留電荷を消去して初期化される。その後，次の画像処理指令があるまで待機状態となる。
【００１５】
図２は、画像形成用のプロセスカートリッジの概略構成図である。感光体ドラム１０１、接触帯電ローラ１０２、帯電ローラクリーナー１０２ａ、現像装置１０４、クリーニング装置１０７等の作像に関係する構成要素のうち、感光体ドラム１０１と上述のいずれかの構成要素、または、すべての構成要素を一体化した画像形成用のプロセスカートリッジにおいても適用できる実施例である。なお、本発明では、少なくとも感光体ドラム１０１と、帯電手段である接触帯電ローラ１０２並びに帯電ローラクリーナー１０２ａとが含まれる。
本発明に用いるトナーは、６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲にあることが好ましい。体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【００１６】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。
図３は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・  式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・  式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
【００１７】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体ドラムとの接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体ドラムとの吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
以上、本発明の実施例に係る画像形成装置及びトナーを用いて３０万枚のプリントテストを行った結果を表１、２に示す。
【００１８】
【表１】
2005195718.tif 000003
表１に示すように、すべての条件において帯電ローラ表面がトナーで汚れ、帯電性能の低下による地肌汚れが発生した。
【００１９】
【表２】
2005195718.tif 000004
表２に示すように、上記の△は帯電ローラに若干のトナー汚れは見られたが、帯電性能の低下による地肌汚れは未発生。また○は帯電ローラトナー汚れもなく、帯電性能への影響もない。
【００２０】
以上により、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲に、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いる接触帯電ローラ搭載の画像形成装置装置またはプロセスカートリッジでは、帯電ローラ表面粗さＲｚを１０μｍ以下にすることで、帯電ローラ表面のトナー汚れもなく、良好な帯電性能が得られる。
また、帯電ローラ表面粗さＲｚを１０μｍ以下の接触帯電ローラ搭載の画像形成装置装置またはプロセスカートリッジでは、帯電ローラの硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）に、若しくは、帯電ローラの表面抵抗を２０〜１６０ＭΩにすることで、帯電ローラ表面のトナー汚れがより少なくなり、良好な帯電性能が得られる。
また、帯電ローラの硬度を３０〜７０（ＪＩＳＡ）、かつ帯電ローラの表面抵抗を２０〜１６０ＭΩにすることで、帯電ローラ表面のトナー汚れがさらに少なくなり、良好な帯電性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】画像形成用のプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０１  感光体ドラム（像担持体）
１０２  接触帯電ローラ（帯電手段）
１０２ａ  帯電ローラクリーナー
１０４  現像装置（現像手段）
１０４ａ  磁気ブラシローラ
１０５  転写チャージャ（転写手段）
１０６  分離チャージャ
１０７  クリーニング装置（クリーニング手段）
１０８  クエンチングランプ（ＱＬ）
１１０  転写前チャージャ
１１１  電位センサ
１１２  転写前ランプ
１１３  レジストローラ
【図１】
2005195718.tif 000005
【図２】
2005195718.tif 000006
【図３】
2005195718.tif 000007