JP2006138925A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニングブレードめくれもしくはびびりによるクリーニング不良を防止することで、長期に渡り安定してクリーニング装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 クリーニングブレード潤滑用トナー帯を形成する画像形成装置において、前記帯トナーの現像トナー平均粒径を現像器内トナー平均粒径より大きくすることでクリーニング不良を防止する。具体的には現像バイアス波系を画像形成時（例えばＢＰバイアス）とトナー帯作成時（ＤＣバイアス）に変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、レーザビームプリンタ等の電子写真装置において用いられる現像剤およびこの現像剤を使用する画像形成装置に関する。

従来、像担持体を介して転写材上に画像を形成する画像形成装置が知られている。

この画像形成装置では、まず、像担持体表面を帯電、露光し、静電潜像を形成し、さらにこの静電潜像を現像手段によりトナー像に現像、可視化する。つづいて、トナー像が形成された像担持体表面に転写材を密着させ、像担持体上のトナー像を転写材に静電的に転写する。次に、この転写材を像担持体から分離し、その後トナー像を加熱加圧して転写材上に定着する。このような画像形成装置においては、転写材に転写されずに像担持体上に残った転写残トナーをそのまま放置しておくと、次の画像形成時に、支障をきたすため、転写終了毎に転写残トナーを除去する必要がある。

転写残トナーを除去する手段としては、種々のものが提案され、また実施されている。例えば、クリーニング装置内にウレタンゴムなどの弾性材料からなる板状のクリーニングブレード（クリーニング部材）を設け、そのエッジのひとつを像担持体表面に圧接して転写残トナーを掻き落とすようなものがある。これは、その構成が簡単で小形コンパクトであり、トナー除去機能も優れているので、広範に実用されていることは周知のとおりである。しかし画像形成時、クリーニングブレードは常に像担持体に当接しているため、像担持体を削り、更にブレード自身もエッジ部の摩耗を生じてしまう。そのため小粒径トナー（例えば８μｍ以下）を使用する場合、クリーニング不良防止のため、ウレタンゴムの硬度を高くかつ当接圧を上げることで対処してきた。

しかし高硬度のクリーニングブレードを像担持体に対して長時間当接すると、その像担持体は初期状態より平滑になり、そのため像担持体とクリーニングブレードでの摩擦力が高くなりクリーニングブレードが像担持体回転方向にめくれたり、あるいは像担持体上で微小振動、いわゆる「びびり現象」を起こしクリーニング不良が発生しやすくなる恐れがある。そこでクリーニングブレードのめくれやびびり防止の為に、トナー中（例えば８μｍ以下の小粒径）にそれ自身研磨効果を持つ０．５μｍ以上の外添剤（例えばサンセリ、チタン酸ストロンチウム等）を外添して研磨効果をもたせ、像担持体上を研磨する方法が取られてきた。また確実にクリーニングブレードに外添剤を到達させるために、上記外添剤はトナー帯電極性と逆極性を持たすことで非画像部に付着させ、転写部においてもトナーと逆極性のため転写されることなくクリーニングブレードに到達できるようにしている。

また、転写残トナーは、クリーニングブレードと像担持体間に介在し、潤滑剤としての機能により良好なクリーニングが行なわれる。そのため画像比率の低い画像を連続して画像形成した場合や転写効率の非常に高い系に置いては、ブレードエッジ部に供給される転写残トナー量が少なくなるため、潤滑性が悪化し、クリーニング不良が発生しやすくなってしまう。そこで従来、こうしたクリーニングブレードと像担持体間に、常にトナーを介在させて潤滑状態を守るために、画像形成動作中に像担持体上にブレード潤滑用の帯状トナー像を形成し、ブレードエッジ部に供給していた。特に高硬度な像担持体を用いた画像形成装置では、クリーニングブレードの滑り性向上のために必須条件であった。

例えば、特許文献１、特許文献２参照。
特開２００３−２６３０７２号公報 特開２００１−２８２０１０号公報

しかしながら画像品質を向上させるために最近、小粒径トナーが使用されるようになってきた。しかし小粒径トナーのクリーニング性を確保するためには、従来から用いられてきたブレード潤滑用帯状トナー像を作成しただけでは大幅な効果が得られなくなってきた。またさらに、像担持体である感光ドラムが高硬度になった場合は、ドラムが削れにくいためびびり現象が起こりやすいため、クリーニング不良が発生しやすいといった問題があった。本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小粒径トナーを使用した場合や高硬度感光ドラムを用いた系においても良好なクリーニングを行なうことが可能な画像形成装置を提供することである。

本発明の第１の発明は、デジタル方式の画像形成装置であり、像担持体上に形成するブレード潤滑用トナー像の体積平均粒径を現像手段中のトナー体積平均粒径よりも大きくなるように調整したことを特徴とする。これにより、ブレード潤滑用トナーを供給することで良好なクリーニングを達成できる。

前記ブレード潤滑用トナー像の体積平均粒径を現像手段中のトナー体積平均粒径より大きくするために、現像バイアス波形を通常画像形成時とブレード潤滑用トナー像を現像する時に変更させることを達成でき、具体的にはブレード潤滑用トナー像を現像時にはＤＣバイアスを用いることで達成できる。

本発明の第２の発明は、デジタル方式の画像形成装置であり、像担持体である感光ドラムが高硬度であるアモルファスシリコンドラムを用いた場合、ブレード潤滑用トナー像の体積平均粒径は現像手段中のトナー体積平均粒径よりも大きくさせることを特徴とする。これにより高硬度で削れにくくクリーニング性が悪い系に置いても像担持体上に形成するブレード潤滑用トナー像の体積平均粒径を大きくすることで、良好なクリーニングを達成する。

以上の説明から明らかなように、クリーニングブレード潤滑用トナー帯を形成する画像形成装置において、前記トナー帯に現像されたトナーの体積平均粒度を現像器内トナーの体積平均粒度より大きくするように現像することで小粒径トナーや、特にクリーニング性確保の困難な高硬度ドラムを用いた画像形成装置でも安定してクリーニングできる。

（実施例１）
まず、図を用いて、本実施例の画像形成装置の全体構成を説明する。

図１に複数の像担持体である感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに搬送ベルト２によって転写材Ｇを搬送して電子写真方式によってカラー画像を行う、カラーレーザービーム複写機を示す。この複写機は、装置本体３内に第１，第２，第３，第４の４個の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを並置して構成しているが、画像形成部の数は任意に選択できる。

前記装置本体の一方側面（図１の右側）には転写材Ｇを収納したカセット４が設けられ、装置本体の他方側面（図１の左側）には前記転写材Ｇが排出される外部トレイ５が設けられている。この外部トレイ５に隣接して装置本体３内には定着装置６が設けられている。

更に前記装置本体３内のカセット４から定着装置６に至る、第１〜第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの下側には、これら画像形成部に沿って転写材Ｇを搬送するための循環移動するエンドレスベルトである搬送ベルト２が設けられている。この搬送ベルト２、駆動ローラ７によって図１の矢印方向に無端駆動される誘電体の薄いベルトであり、前記駆動ローラ７とカセット４に近接して設けられたアイドラローラ８ａ，８ｂと張力調節ローラ９とを巻装するように張設されている。

これにより、カセット４から給送ローラ１０によって送り出され、レジストローラ対１１で同期を取られて給送された転写材Ｇは、搬送ベルト２によって担持され、前述した各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄへと順次搬送されて各色トナーの画像が重ねて転写され、更に定着装置６によってその画像が一括定着される。

前記各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは実質的に同一の構成を有し、図１の矢印方向に回転駆動される像担持体である感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを含み、各感光体ドラム１ａ〜１ｄの周辺には、感光体ドラムを一様帯電する一次帯電器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像器１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、および現像バイアス電源(不図示)、現像された色トナー像を転写材Ｇへ転写するために転写バイアス電圧を印加する転写手段である転写用帯電器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、更には感光体ドラム上に残存するトナーを除去するクリーニング装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄがドラム回転方向に順次配設されている。また、各感光体ドラム１ａ〜１ｄの上方にはそれぞれ結像レンズ及びレーザビームスキャナより構成され、画像信号に応じてスポットレーザー光をスキャンして感光体ドラム１ａ〜１ｄへ露光するための光学手段１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄがそれぞれ設けられている。

前記現像器１３ａにはイエロー色のトナーが、現像器１３ｂにはマゼンタ色のトナーが、現像器１３ｃにはシアン色のトナーが、現像器１３ｄには黒色のトナーがそれぞれ収容されている。

上記構成のカラー画像形成装置において、転写材Ｇが転写材搬送ベルト２上に載置されると、搬送ベルト２の矢印方向への移動に伴なって、対応する感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが順次開始される。即ち、第１の画像形成部Ｐａの感光体ドラム１ａにはイエロー画像（Ｙ）が、第２の画像形成部Ｐｂの感光体ドラム１ｂにはマゼンタ画像（Ｍ）が、第３の画像形成部Ｐｃの感光体ドラム１ｃにはシアン画像（Ｃ）が、そして第４の画像形成部Ｐｄの感光体ドラム１ｄには黒画像（ＢＫ）がそれぞれ分担されて形成される。

そして、前記搬送ベルト２の移動によって転写材Ｇは第１〜第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの感光体ドラム１ａ〜１ｄの下部を順次に通過して定着装置６の方向へと搬送され、各画像形成部の転写用帯電器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに転写バイアスを印加することにより転写材Ｇ上に各画像形成部にて形成された各色のトナー画像が順次に重ねて転写され、カラー画像が合成される。転写材Ｇは、最終の第４の画像形成部Ｐｄを通過した後、転写材搬送ベルト２から分離され、定着装置６に送られ、この定着装置６内で重畳転写された色トナー画像が溶融定着された後、外部トレイ５へ排出される。

感光体ドラムから転写材へと転写されなかった転写残トナーは、クリーニング装置へと搬送され、クリーニングブレードにより感光体ドラム表面から除去される。

ここで我々は、ＩＴＯ処理された無色透明なドラム上に帯電および現像し、ＣＣＤセンサ２０によりドラム内部からクリーニングブレードエッジ部の挙動を観察できる測定器（図２）を用いてクリーニング性の観察をおこなった。なお検討トナーは体積平均粒径が１０μｍ、そしてチタン酸ストロンチウム、酸化チタンを外添したマゼンタトナーを用いた。その結果、図３のようにブレードエッジ部には外添剤（図中で白丸）が溜っておりその上流側に、ブレードエッジ部によりかき取られた転写残トナー（図中で黒丸）が溜っていることがわかった。

次に転写残トナーの体積平均粒径とクリーニング不良の関係を調べるために上記測定器において現像トナーの体積平均粒径を８μｍ、６μｍにして検討をおこなった。その結果をまとめたものが表１である。表から明らかなように転写残トナーの粒径が小さくなるにつれてクリーニング性が悪化していくことがわかる。特に６μｍトナーでは、クリーニングエッジ部近傍の外添剤滞溜部に微粉トナーが侵入し、ブレードエッジ部の微小びびり部分からトナーが抜けていくことが前記測定器で観察できた。

これらの検討から我々は、良好なクリーニングシステムはトナー粒径より小さな粒径を持つ外添剤が、ブレードエッジ部に溜まることで像担持体とブレードエッジ部に生じる微少な隙間を埋め転写残トナーの抜けを防止しながら像担持体上の研磨を行い、また転写残トナーがクリーニングブレードと像担持体間に介在することで潤滑剤として機能することで行なわれていると考えた。

つまりクリーニングブレードエッジ部においては
転写残トナー粒径 ＞ 外添剤粒径 （１）
の関係を満たしておくことが必要であることがわかった。

特に大粒径外添剤と小粒径トナーを用いた時は非常に重要な関係である。

そこで次に本実施例の特徴であるクリーニングブレード潤滑用トナーの供給方法について説明する。

本実施例では画像形成シーケンス終了後、感光体ドラム上の転写材間に相当する位置には、所定の濃度、形状の潤滑用トナー像が形成される。この潤滑用トナー像が転写位置を通過する時、転写帯電器より印加される転写バイアスが下げられ、潤滑用トナー像の大部分は転写ベルトに転写されることなくクリーニングブレードエッジに供給される。

ここで（１）の条件を満足させるため本実施例では、通常画像形成時とクリーニングブレード潤滑用トナー現像時において現像バイアス波形を変更することで達成を試みた。そこで現像バイアス波形差と感光ドラム上の現像トナー粒度の関係を調べた結果を図４、５に示す。図から明らかなように現像器内トナー粒径に比べ、矩形バイアスを用いると微粉トナー、ＤＣバイアスでは粗粉トナー、ブランクパルスバイアスではほぼ同一粒径トナーが現像されていることがわかる。

これより通常画像形成時は選択現像性のないブランクパルス現像バイアスで現像することで、良好な現像性を確保し、潤滑用トナー像作成にはＤＣバイアスがふさわしいことがわかった。

そこで本実施例では６μｍトナーを用い、上記条件でクリーニング試験を先の測定器を含めて検討した結果、クリーニング不良の発生が抑えられた。また、クリーニング性確保のためには潤滑用トナー帯回数の増加や、帯の現像トナー濃度を上げることで一層の効果が得られた。

また、本実施例ではクリーニングブレード潤滑用トナー帯を画像形成シーケンス後に形成する構成で説明したが、画像形成シーケンス前や画像形成シーケンス間（紙間）において形成することで大幅なスループットがあげられることは言うまでもない。

（実施例２）
本実施例の画像形成装置の全体構成は、実施例１と同一であるため、説明を省略する。

但し、本実施例では画像形成装置中の像担持体として長寿命化が可能なアモルファスシリコンドラムを用いた。

現在までアモルファスシリコンドラムは高硬度であり、かつ高平滑性であるため、クリーニング性は一般に使用されているＯＰＣドラムに対して厳しいため、図６に示す様なクリーニングブレード以外に磁気ブラシマグローラ２１を併用したクリーニング装置が一般的であった。

そこで本実施例では、クリーニングブレード潤滑用トナーを現像器中トナー粒径より大きなトナーで現像することをおこなった結果、磁気ブラシクリーニング部材を除去しても、クリーニング性の確保が達成できた。

本発明の画像形成装置の全体構成の一例を示す図である。 クリーニングブレードエッジ部挙動測定器を示す図である。 クリーニングブレードエッジ部の挙動を説明する図である。 本実施例で用いた現像バイアス波形を説明する図である。 現像バイアス波形に対する現像トナー粒径の関係を説明する図である。 磁気ブラシクリーニング装置を示す図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 搬送ベルト
１２ 一次帯電器
１３ 現像器
１４ 転写帯電器
１５ クリーニング装置
１６ 露光手段
２０ ＣＣＤセンサ
２１ 磁気ブラシマグローラ

Claims (7)

1. 露光手段により像担持体上に形成された静電潜像を、現像手段によりトナー像に現像し、転写材上に転写、定着する電子写真方式の画像形成装置で、転写材に転写されずに像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング手段を備え、像担持体上に出力画像以外の、転写材に転写されない帯状トナー像を形成することを特徴とし、前記クリーニング手段に供給される帯状トナー像上のトナー体積平均粒径を調整する手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯状トナー像のトナー体積平均粒径は現像手段中のトナー体積平均粒径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記帯状トナー像のトナー体積平均粒径調整手段は、現像バイアス波形でおこない、特に通常画像形成時と前記帯状トナー像を形成する際に、現像バイアス波形を変更する手段を有する請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記帯状トナー像作像時はＤＣバイアスを用いて現像することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記現像手段中のトナー体積平均粒径が８μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体は、高硬度であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体は、アモルファスシリコンドラムであることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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