JP2001209206A

JP2001209206A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001209206A
Application number: JP2000020306A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Watanabe; 滋渡邊
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーのチリを防止できる画像形成装置を提
供する。【解決手段】感光体３と、感光体３の周面を均一に帯
電する帯電ローラ５と、帯電した感光体３に静電潜像を
形成する書込装置７と、トナーで交流電圧と直流電圧と
を重畳して飛翔現像を行うことにより静電潜像をトナー
像として顕像化する現像装置９と、感光体３のトナー像
を転写紙に転写する転写ローラ１１と、転写後に感光体
３に残留したトナーを除去するクリーニング装置１３と
を備え、現像装置９に用いられるトナーに少なくともス
テアリン酸亜鉛が外添された画像形成装置１であって、
感光体３は電荷輸送層３ａを備え、この電荷輸送層３ａ
の膜厚Ｔを、２０μｍ以下にした。

Description

【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、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機やプリンタ等の電子写真を
用いた画像形成装置では、小型化や高画質化が進んでお
り、作像ユニットや定着装置も小型化されている。この
小型化に伴い、トナー（一成分現像剤）も転写紙に定着
し易くすることが必要になっており、トナーの流動性が
良いことが好ましい。

【０００３】一般に、トナーの流動性は、トナーを構成
する材料（例えば、樹脂の材料）等により変化し、特
に、高画質化のためにトナーの平均粒径を小さくする
と、その流動性が悪くなる傾向にある。トナーの流動性
が悪くなると、トナーの帯電不良により、地肌汚れや、
転写不良が発生しやすくなる。

【０００４】そこで、トナーの流動性を良くするため
に、外添剤としてシリカ等の潤滑剤を添加しているが、
これによりクリーニングブレードが磨耗したり、感光体
にフィルミングが形成される等の副作用が発生すること
がある。これらを改善するために、塗布装置によりステ
アリン酸亜鉛等の潤滑剤を感光体に直接塗布する技術も
あるが、小型の画像形成装置においては、塗布装置を設
置できない場合がある。

【０００５】これに対し、潤滑剤としてシリカの他にス
テアリン酸亜鉛を添加したトナーを用いて、感光体の静
電潜像を現像することで、感光体にステアリン酸亜鉛を
塗布することが考えられる。このように、トナーにシリ
カ及びステアリン酸亜鉛を添加することにより、地肌汚
れ、転写性、クリーニング性等を改善するとともに、経
時的な感光体の磨耗を防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ステアリン酸
亜鉛をトナー中に分散すると、トナーの帯電が不充分と
なる傾向がある。この帯電が不充分なトナーは、ネガポ
ジ現像でマイナス帯電の感光体を用いた場合には、感光
体の地肌部に付着することがある。また、帯電が不充分
なトナーは、通常の地肌部には付着しなくても、トナー
中に含まれる逆帯電トナーが、電界の強いベタ画像のエ
ッジ部等、ベタ画像の周囲に付着してしまうことがあ
る。従って、転写紙上ではトナーのチリとなってしま
う。

【０００７】そこで、本発明は、トナーのチリを防止で
きる画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、像担持体と、像担持体の周面を均一に帯電する帯電
手段と、帯電した像担持体に静電潜像を形成する潜像形
成手段と、一成分現像剤で交流電圧と直流電圧とを重畳
して飛翔現像を行うことにより静電潜像を顕像化する反
転現像手段と、像担持体の顕像を転写材に転写する転写
手段と、転写後に像担持体に残留した一成分現像剤を除
去するクリーニング手段とを備え、反転現像手段に用い
られる一成分現像剤には、少なくともステアリン酸亜鉛
が外添されている画像形成装置であって、像担持体は電
荷輸送層を備え、この電荷輸送層の膜厚が、２０μｍ以
下であることを特徴とする。

【０００９】この請求項１に記載の発明では、像担持体
の電荷輸送層の膜厚を２０μｍ以下にするのは、電荷輸
送層の膜厚が２０μｍを超えると、像担持体の静電潜像
のエッジ部に一成分現像剤が付着してしまい、トナーの
チリが発生するからである。これは、電荷輸送層の膜厚
が厚いと、像担持体の静電潜像の容量が小さくなってし
まい、静電潜像の保持力が低下するからである。

【００１０】従って、電荷輸送層の膜厚を２０μｍ以下
の薄いものにすることで、静電潜像の容量を大きくし、
電界を強くすることにより、静電潜像の保持力を向上さ
せることができる。これによって、静電潜像のエッジ部
に一成分現像剤が付着することを防止できるので、トナ
ーのチリを防止することができ、良好な画像が得られ
る。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、一成分現像剤におけるステアリン酸亜
鉛の含有量は、０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％であるこ
とを特徴とする。

【００１２】この請求項２に記載の発明では、ステアリ
ン酸亜鉛の含有量を０．０５ｗｔ％以上にしているの
は、含有量が０．０５ｗｔ％未満であると、感光体の摩
擦係数が大きくなり、例えば、クリーニングブレード等
で像担持体のトナーを掻き落し難くなるので、像担持体
のクリーニング性を確保できないからである。

【００１３】また、含有量を０．３ｗｔ％以下にしてい
るのは、含有量が０．３ｗｔ％を超えると、トナーのチ
リは減少するが、トナーの成分が像担持体に付着してフ
ィルミングが形成されてしまうからである。

【００１４】従って、ステアリン酸亜鉛の含有量を０．
０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％にすることにより、請求項１
に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、像担持体
にフィルミングが形成されるのを防止することができ
る。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、像担持体の帯電電位と現像バイ
アスの直流成分との電位差は、２００Ｖ以下であること
を特徴とする。

【００１６】この請求項３に記載の発明では、電位差を
２００Ｖ以下にしているのは、一般に、電位差が大きい
ほど地肌汚れが発生し易く、電位差が２００Ｖを超える
と、静電潜像のエッジ部に一成分現像剤が付着し易くな
り、トナーのチリが発生してしまうことがあるからであ
る。従って、電位差を２００Ｖ以下にすることにより、
請求項１又は２に記載の発明と同様な効果を奏するとと
もに、トナーのチリを更に防止することができる。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の発明において、帯電手段は、定電流
制御を行っていることを特徴とする。

【００１８】この請求項４に記載の発明では、一般に、
帯電手段は、印加電圧を一定にする定電圧制御を行って
いるが、高温高湿時においては、帯電の印加電流が過大
となり、像担持体にフィルミングが形成されてしまう。
しかし、定電流制御を行うことにより、高温高湿時にお
いて帯電の印加電流が過大になるのを防止できる。

【００１９】従って、請求項１乃至３のいずれかに記載
の発明と同様な効果を奏するとともに、高温高湿時にお
いて、像担持体にフィルミングが形成されることを防止
できる。

【００２０】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、帯電手段の定電流制御は、１．０ｍＡ
〜１．３ｍＡの範囲の値に設定されていることを特徴と
する。

【００２１】この請求項５に記載の発明では、定電流制
御による帯電の印加電流を１．０ｍＡ以上にしているの
は、印加電流が１．０ｍＡ未満であると、低温低湿時に
帯電不良が生じてしまい、地肌汚れが発生するからであ
る。また、印加電流を１．３ｍＡ以下にしているのは、
印加電流が１．３ｍＡを超えると、像担持体にフィルミ
ングが形成されてしまうからである。

【００２２】従って、定電流制御による帯電の印加電圧
を１．０ｍＡ〜１．３ｍＡの範囲の値に設定することに
より、請求項４に記載の発明と同様な効果を奏するとと
もに、低温低湿時において、帯電不良を防止することが
でき、帯電不良によるトナーのチリを防止する。また、
過大な電流によるフィルミングの発生を防止すること
ができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しなが
ら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発
明に係る画像形成装置を概略的に示す構成図である。図
１に示すように、画像形成装置１は、概して、像担持体
である感光体３と、帯電ローラ（帯電手段）５と、書込
装置（潜像形成手段）７と、反転現像を行う現像装置
（反転現像手段）９と、転写ローラ（転写手段）１１
と、クリーニング装置（クリーニング手段）１３とが配
置されている。本実施の形態では、画像形成装置１は、
書込装置７及び転写ローラ１１以外は、一体型カートリ
ッジ内に収納されている小型の画像形成装置である。

【００２４】このような構成で、感光体３は、図１の矢
印方向に回転し、帯電ローラ５により表面（周面）が均
一に帯電され、帯電した感光体３表面には、書込装置７
により所望の静電潜像が形成される。静電潜像が形成さ
れた後、その静電潜像は、現像装置９により一成分現像
剤であるトナーを供給されてトナー像として顕像化され
る。感光体３に形成されたトナー像は、転写ローラ１１
により、図示しない給紙装置からレジストローラ１９を
介して搬送された転写紙（転写材）に転写され、定着装
置により定着される。一方、転写後に感光体３に残留し
たトナーは、クリーニング装置１３のクリーニングブレ
ード１３ａにより掻き落されて除去されるようになって
いる。

【００２５】感光体３は、本実施の形態では、図２に示
すように、アルミ素管３ｄ上にＵＬ層３ｃを介して電荷
発生層（ＣＧＬ）３ｂと電荷輸送層（ＣＴＬ）３ａとを
有している。この感光体３の表面が露光されると、電荷
発生層３ｂにおいて電荷が発生する。ここで発生した電
荷は、電界により光が当たった部分の感光体３上の帯電
電荷をキャンセルするように帯電電位と逆極性の電荷が
電荷輸送層３ａを通って感光体３表面へと移動し、帯電
電位を中和するようになっている。また、本実施の形態
では、電荷輸送層３ａの膜厚Ｔを２０μｍ以下にしてい
る。

【００２６】帯電ローラ５は、感光体３の表面に接触し
て電圧を印加することにより、感光体３の表面を均一に
帯電するようになっている。本実施の形態では、感光体
３は、帯電ローラ５からの印加電圧により、−６００Ｖ
に帯電されるようになっている。また、本実施の形態で
は、帯電ローラ５は、定電流制御を行っており、定電流
制御による帯電の印加電流を１．０ｍＡ〜１．３ｍＡの
範囲の値に設定している。

【００２７】書込装置７は、半導体レーザ（図示せず）
を有しており、帯電された感光体３の表面を半導体レー
ザにより走査して、原稿画像に対応した静電潜像を形成
するようになっている。本実施の形態では、書込装置７
の露光により、感光体３には、電位が−１００Ｖの静電
潜像が形成されるようになっている。

【００２８】現像装置９は、現像剤担持体としての現像
ローラ１５を有しており、現像装置９内に収納されたト
ナーを攪拌部材（図示せず）により攪拌し、攪拌された
トナーをアジテータにより現像ローラ１５に向けて搬送
するようになっている。アジテータ（図示せず）により
搬送されたトナーは、薄層規制部材としての現像ブレー
ド１７により所定の厚さにそろえられるようになってい
る。

【００２９】現像ローラ１５の内部には、マグネットが
配置されており、磁力によりトナーを搬送するようにな
っている。この現像ローラ１５は、図示しないギャップ
コロにより、感光体３との距離が規制されており（現像
ギャップが形成されており）、現像ローラ１５は、感光
体３に対して１．２倍の線速比で回転するようになって
いる。

【００３０】現像装置９は、現像バイアスとして直流成
分と交流成分と畳重して印加することにより、現像ロー
ラ１５から感光体３に向けてトナーを飛翔させる飛翔現
像を行うようになっており、これによって感光体３の静
電潜像がトナー像として現像されるようになっている。
本実施の形態では、現像バイアスの直流成分を−４５０
Ｖ、交流成分をピーク・トゥ・ピーク（ピーク間）で
１．８ＫＶ、周波数１．８ＫＨｚの矩形波で現像を行っ
ている。

【００３１】現像装置９内に収納されているトナーは、
母体としてスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、磁性
体としてのマグネタイト、マイナス帯電の極性制御剤を
混練した後に、粉砕、分級をし、その後シリカとステア
リン酸亜鉛を添加して構成されている。また、本実施の
形態では、トナーにおけるステアリン酸亜鉛の含有量
は、０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％にしている。

【００３２】シリカを添加することにより、トナーの流
動性を向上させており、流動性の悪化によるトナーの帯
電不良を防止し、帯電不良による地肌汚れや転写不良を
防止している。また、ステアリン酸亜鉛を添加すること
により、現像の際に感光体３の表面にステアリン酸亜鉛
を塗布することができる。従って、感光体３の表面の摩
擦係数を低下させることができ、クリーニングブレード
１３ａによるトナーの掻き落しの効率（クリーニング
性）が向上し、転写ローラ１１による転写性が向上す
る。

【００３３】本実施の形態のように、トナーにステアリ
ン酸亜鉛を添加すると、トナーの帯電性が不充分になっ
てしまう傾向がある。また、一般に、感光体の電荷輸送
層の膜厚は、略２８μｍであり、この感光体に帯電が不
充分なトナーを用いて現像すると、電界の強いベタ画像
のエッジ部にトナーが付着することがあり、転写紙上に
おいては、トナーのチリとなり、異常画像となってしま
う。これは、感光体の電荷輸送層の膜厚が厚いと、感光
体の静電潜像の容量が小さくなってしまい、静電潜像の
保持力が低下するためである。

【００３４】ここで、電荷輸送層３ａの膜厚Ｔの厚さ
と、トナーのチリとの関係について試験したので、その
結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】 ○：未発生 ×：発生

【００３６】表１に示すように、感光体３の電荷輸送層
３ａの膜厚Ｔが、２０μｍ以下の場合には、トナーのチ
リは発生しなかったが、膜厚Ｔが２０μｍを超えると、
トナーのチリが発生した。これは、膜厚Ｔを薄くするこ
とにより、静電潜像の容量を大きくして、電界を強くす
ることにより、静電潜像の保持力が高まるからである。

【００３７】従って、本実施の形態のように、感光体３
の電荷輸送層３ａの膜厚Ｔを２０μｍ以下の薄いものに
することにより、静電潜像のエッジ部にトナーが付着す
ることを防止できるので、トナーのチリを防止すること
ができ、良好な画像が得られる。また、電荷輸送層３ａ
の膜厚Ｔを薄くすると、クリーニングブレード１３ａや
帯電ローラ５との接触による磨耗で、感光体３の寿命が
短くなるが、トナーのステアリン酸亜鉛が感光体３の表
面に塗布されることにより、感光体３の表面の摩擦係数
が低下するので、感光体３の磨耗を防止でき、感光体３
の繰り返しの使用が可能になる。

【００３８】また、本実施の形態のように、電荷輸送層
３ａの膜厚が薄い感光体３を用いた場合、トナー中に含
まれるステアリン酸亜鉛の含有量によっては、トナーの
成分が感光体３に付着して、感光体３にフィルミングが
形成されてしまうことがある。このように感光体３にフ
ィルミングが形成されると、画像のボケ等、画像の画質
を劣化させる原因となってしまう。

【００３９】ここで、トナー中に含まれるステアリン酸
亜鉛の含有量と、フィルミングとの関係について試験を
したので、その結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】 ○：未発生 ×：発生

【００４１】ステアリン酸亜鉛が０．４ｗｔ％含まれる
トナーを用いたところ、トナーのチリに関しては改善が
見られたが、印字を重ねていくと、表２に示すように、
フィルミングが発生してしまい、これにより画像のボケ
が発生した。

【００４２】これに対し、トナー中のステアリン酸亜鉛
の含有量を０．３ｗｔ％に変更したところ、フィルミン
グの発生は見られなくなった。また、ステアリン酸亜鉛
の含有量を０．０５ｗｔ％以上にしているのは、含有量
が０．０５ｗｔ％未満であると、感光体３の摩擦係数が
大きくなって、クリーニングブレード１３ａで像担持体
のトナーを掻き落し難くなり、像担持体のクリーニング
性を確保できないからである。

【００４３】従って、本実施の形態のように、ステアリ
ン酸亜鉛の含有量を０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％にす
ることにより、感光体３にフィルミングが形成されるこ
とを防止することができる。

【００４４】一方、本実施の形態では、上述したよう
に、感光体３を−６００Ｖの帯電電位に帯電させ、半導
体レーザによる露光により、−１００Ｖの静電潜像が形
成され、この静電潜像を現像バイアスの印加により現像
している。一般に、感光体３の帯電電位と、現像バイア
スの直流成分との電位差が大きいと、地肌汚れが発生し
易くなる。

【００４５】ここで、トナーのチリと、電位差との関係
を試験した結果を図３に示す。尚、図３は、縦軸にトナ
ーチリのレベルをとり、横軸に帯電電位と現像バイアス
の直流成分との電位差をとったグラフである。

【００４６】図３に示すように、現像バイアスとして直
流成分を−３５０Ｖ（電位差が２５０Ｖ）、交流成分を
ピーク間で１．８ＫＶ、周波数１．８ＫＨｚの矩形波で
印加を行ったところ、画像周辺のトナーチリが発生し
た。

【００４７】これに対し、本実施の形態のように、現像
バイアスとして、直流成分を−４５０Ｖ（電位差が１５
０Ｖ）、交流成分をピーク間で１．８ＫＶ、周波数１．
８ＫＨｚの矩形波で印加を行ったところ、画像周辺のト
ナーのチリの発生は見られなかった。また、試験によ
り、帯電電位と現像バイアスの直流成分との電位差が２
００Ｖを超えると、トナーのチリが発生し易くなること
がわかった。従って、本実施の形態のように、電位差を
１５０Ｖにすることにより、トナーのチリを更に防止す
ることができる。尚、本実施の形態では、電位差を１５
０Ｖにしているが、これに限定されるものではなく、電
位差が２００Ｖ以下であれば良い。

【００４８】また、本実施の形態の帯電ローラ５は、上
述したように、感光体３に接触する接触帯電方式であ
り、定電流制御を行っている。一般に、接触帯電方式の
帯電ローラは、定電圧制御で印加電圧が一定になるよう
に制御されているが、本実施の形態の感光体３を用いた
場合は、定電圧制御を行うと、感光体３の静電容量が大
きいために、高温高湿時に通過電流が過大になることが
あり、このときにトナーの成分が感光体３に付着してフ
ィルミングが発生する。

【００４９】ここで、定電圧制御及び定電流制御と、フ
ィルミングとの関係について試験をしたので、その結果
を表３に示す。

【００５０】

【表３】 ○：未発生 ×：発生

【００５１】表３に示すように、定電圧制御により印加
電圧を２．２ＫＶ、或いは、２．０ＫＶにした場合は、
フィルミングが発生した。これに対し、定電流制御によ
り印加電流を１．２ｍＡにした場合は、フィルミングの
発生は見られなかった。このように、定電流制御を行う
ことにより、高温高湿時において、印加電流に制限を設
けることにより、フィルミングを防止することができ
る。

【００５２】また、定電流制御による帯電の印加電流
と、フィルミング及び地肌汚れレベルの関係も試験した
ので、その結果を図４に示す。図４は、縦軸に、フィル
ミングレベル及び地肌汚れレベルをとり、横軸に印加電
流をとったグラフである。

【００５３】図４に示すように、定電流制御による帯電
の印加電流が１．５ｍＡを超えると、地肌汚れは防止で
きるが、フィルミングが発生した。また、印加電流を
１．３ｍＡにすると、フィルミング及び地肌汚れを防止
できた。一方、印加電流が１．０ｍＡ未満であると、フ
ィルミングの発生は防止できるが、低温低湿時に帯電不
良が生じるため、地肌汚れの発生があった。

【００５４】従って、本実施の形態のように、定電流制
御による帯電ローラ５の印加電流を１．０〜１．３ｍＡ
の範囲の値に設定することで、低温低湿時において、帯
電不良を防止でき、帯電不良によるトナーのチリを防止
できる。また、過大な電流によるフィルミングの発生を
防止することができる。

【００５５】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形
が可能である。例えば、帯電手段として帯電ローラ５を
用いたが、これに限定されず、帯電ブラシ等を用いても
良い。

【００５６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、電荷輸送層
の膜厚を２０μｍ以下にすることにより、トナーのチリ
を防止することができ、良好な画像が得られる。

【００５７】請求項２に記載の発明では、ステアリン酸
亜鉛の含有量を０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％にするこ
とにより、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏する
とともに、像担持体にフィルミングが形成されることを
防止することができる。

【００５８】請求項３に記載の発明では、電位差を２０
０Ｖ以下にすることにより、請求項１又は２に記載の発
明と同様な効果を奏するとともに、トナーのチリを更に
防止することができる。

【００５９】請求項４に記載の発明では、定電流制御を
行うことにより、請求項１乃至３のいずれかに記載の発
明と同様な効果を奏するとともに、高温高湿時におい
て、像担持体にフィルミングが形成されることを防止で
きる。

【００６０】請求項５に記載の発明では、定電流制御に
よる帯電の印加電圧を１．０ｍＡ〜１．３ｍＡの範囲の
値に設定することにより、請求項４に記載の発明と同様
な効果を奏するとともに、低温低湿時において、帯電不
良を防止でき、帯電不良によるトナーのチリを防止でき
る。また、過大な電流によるフィルミングの発生を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置を概略的に示す構成
図である。

【図２】感光体の層構造を模式的に示す断面図である。

【図３】トナーチリのレベルと電位差との関係を示すグ
ラフである。

【図４】印加電流と、フィルミングレベル及び地肌汚れ
レベルとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１画像形成装置３感光体（像担持体）３ａ電荷輸送層５帯電ローラ（帯電手段）７書込装置（潜像形成手段）９現像装置（反転現像手段）１１転写ローラ（転写手段）１３クリーニング装置（クリーニング手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、像担持体の周面を均一に帯
電する帯電手段と、帯電した像担持体に静電潜像を形成
する潜像形成手段と、一成分現像剤で交流電圧と直流電
圧とを重畳して飛翔現像を行うことにより静電潜像を顕
像化する反転現像手段と、像担持体の顕像を転写材に転
写する転写手段と、転写後に像担持体に残留した一成分
現像剤を除去するクリーニング手段とを備え、反転現像
手段に用いられる一成分現像剤には、少なくともステア
リン酸亜鉛が外添されている画像形成装置であって、像担持体は電荷輸送層を備え、この電荷輸送層の膜厚
が、２０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】一成分現像剤におけるステアリン酸亜鉛
の含有量は、０．０５ｗｔ％〜０．３ｗｔ％であること
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】像担持体の帯電電位と現像バイアスの直
流成分との電位差は、２００Ｖ以下であることを特徴と
する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】帯電手段は、定電流制御を行っているこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像
形成装置。
【請求項５】帯電手段の定電流制御は、１．０ｍＡ〜
１．３ｍＡの範囲の値に設定されていることを特徴とす
る請求項４に記載の画像形成装置。