JP2009031491A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】像担持体と、当該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した上記像担持体の表面に画像データに基づき露光し静電潜像を書き込む露光手段と、上記像担持体表面に形成された潜像をトナーで可視像化する現像手段と、上記像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、当該転写手段の下流側に配設され上記像担持体表面を接したブレードによって像担持体をクリーニングするクリーニング手段と、上記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、を備えて成る画像形成装置において、印刷動作中以外のタイミングで、像担持体上にトナー像を形成し、クリーニング手段の任意位置に対して少なくとも一つの範囲でトナーを供給する。
【効果】帯電ローラに潤滑剤を付着することがなく（意図しない部分に現像されることがなく）、安定した画像を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明はプリンタ、複写機、ファックス等、画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真技術に対して高画質化への要求が高まっており、特に高精細なカラー画像形成を実現させるため、トナーの小粒径化、球形化が進んでいる。トナーの小粒径化によりドットの再現性が良好になり、球形化により現像性、転写性の向上を図ることができる。従来のトナーでの混練粉砕法では、このような小粒径化、球形化したトナーを製造するのは非常に困難であることから、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法によって製造された重合トナーが採用されつつある。

しかしながら、小粒径化、球形化されたトナーを用いた場合、画像形成後に行われる感光体上のクリーニングに幾つかの問題が生じている。その一つは、小粒径化、球形化されたトナーのクリーニングが一般的に用いられているブレードクリーニング方式では難しいことである。クリーニングブレードは感光体表面を摺擦しながらトナー等を除去するが、感光体との摩擦抵抗によりクリーニングブレードのエッジの部分が変形するため、感光体とクリーニングブレードとの空間でトナーが転がり始め、クリーニングブレードをすり抜けてしまうことがある。クリーニングブレードをすり抜けるトナーが大量であれば、クリーニング不良となって、地かぶり等の異常画像を発生させる。

また、問題の二つ目として、クリーニングブレードをすり抜けたトナーが、その後感光体表面に残留し続けるうち、トナー中に含まれる離型剤や流動化剤等がその原因物質となって感光体表面に膜状に固着して、所謂フィルミングが発生することである。そのフィルミングが発生すると、画像のベタ部に白点ができる等の異常画像を発生させる。

そこで、特許文献１では、感光体表面のブレードクリーニング性を向上させるために、感光体表面に脂肪酸金属塩等から成る潤滑剤を塗布し薄い皮膜を形成させ、感光体表面の摩擦係数を低下させることが提案されている。感光体表面の摩擦係数が低下すると感光体とトナーの間に働く付着力が小さくなるので、ブレードクリーニングが良好になり、またフィルミングの抑制にもなることが分かっている。潤滑剤の塗布法として、潤滑剤成型体をブラシ状ローラで摺擦して感光体表面に供給し、クリーニングブレードで、感光体表面に均一に引き伸ばし、潤滑剤層を形成する。その結果、感光体表面が低μとなり、クリーニング性が向上する。

しかし、上記のような潤滑剤塗布法では、感光体長手方向で低画像面積となる部分（つまり紙の通紙方向で画像がない状態）で意図しない部分が現像されてしまうという不具合が発生する。その理由としては、低画像面積部のクリーニングブレードエッジには潤滑剤が滞留し、クリーニングブレードをすり抜けた潤滑剤が帯電ローラに付着し、そして、帯電ローラに徐々に付着し続けることで帯電ローラの抵抗が大きくなり、しまいには感光体に十分な帯電を与えることができなくなり、その部分が意図せず現像されてしまうからである。潤滑剤がクリーニングブレードをすり抜ける様子を図１０ａに示す。

しかし、適度に転写残トナーがクリーニングブレードに入力される通常の状態であれば、クリーニングブレードのエッジ部にはトナーが滞留している。そして、滞留トナーがブロック層となっていて潤滑剤がすり抜け難くなっていると考えられる。クリーニングブレードエッジ部にトナーが滞留していることで余分な潤滑剤がブロックされている様子を図１０ｂに示す。

特開２００２−２０７３９７号公報

以上から、クリーニングブレードのエッジ部に適度なトナーが存在することが望ましいことが分かる。そこで、本発明は、クリーニングブレードエッジ部にできるだけ一様にトナーを供給させることを課題とする。

上記課題は、本発明にしたがって、像担持体と、当該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した上記像担持体の表面に画像データに基づき露光し静電潜像を書き込む露光手段と、上記像担持体表面に形成された潜像をトナーで可視像化する現像手段と、上記像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、当該転写手段の下流側に配設され上記像担持体表面を接したブレードによって像担持体をクリーニングするクリーニング手段と、上記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、を備えて成る画像形成装置において、印刷動作中以外のタイミングで、像担持体上にトナー像を形成し、クリーニング手段の任意位置に対して、少なくとも一つの範囲でトナーを供給することで、解決される。

クリーニング手段へトナー供給する上記少なくとも一つの範囲が、像担持体長手方向の潜像形成可能範囲の端部を含むのが、好適である。被転写体サイズ及び印刷方向検知手段を更に有し、クリーニング手段へトナー供給する上記少なくとも一つの範囲が、少なくとも直前の被転写体の余白部から像担持体長手方向外側であれば、一層効果的である。印刷動作中以外のタイミングでクリーニング手段へトナーを供給する量は、像担持体上でのトナー付着量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２以下を基準とするのがよい。上記潤滑剤塗布手段は、ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を２００ｍＮ以上の圧力で押圧させる構成を有しているのが、好ましい。

請求項１に係る発明によれば、印刷動作中以外のタイミングで、像担持体上にトナー像を形成し、クリーニング手段の任意位置に対して、少なくとも一つの範囲でトナーを供給するので、帯電ローラに潤滑剤を付着することがなく（意図しない部分に現像されることがなく）、安定した画像を得ることができる。

従来の潤滑剤塗布法と異なり、適度に転写残トナーがクリーニングブレードに入力される程度の状態であれば、クリーニングブレードのエッジ部にはトナーが滞留し、滞留トナーによって、クリーニングブレードのエッジ滞留物（トナーと潤滑剤）の潤滑剤比率が低下し、この滞留トナーがブロック層となって潤滑剤がすり抜け難くなっていると考えられ、このように潤滑剤の供給量（潤滑剤比率）をコントロールすることで、帯電ローラの長寿命化を狙うことができる。複写機やプリンタといった画像形成装置ではユーザーによって像担持体長手方向（主走査方向）に均一な画像を印刷するとは限らない。つまり、像担持体長手方向で常に画像がある部分と常に画像がない部分がある場合もある。よって、像担持体長手方向（主走査方向）に対して必要な部分にだけ、クリーニング手段にトナーを供給することで、滞留トナー量を均一にするのである。印刷ジョブ後ごとに適量のトナーが、クリーニングブレードエッジ部に供給されることが望ましいが、画像部に使用しないトナーであることから、極力使用量を抑えたい。そこで、印刷ジョブの数回に１度の割合でトナー供給したり、画像形成装置に画素記憶手段を有し、副走査方向の白画素数（現像しない画素）が或る値を越えた場合のみトナー供給を行ってもよい。

クリーニング手段へトナー供給する上記少なくとも一つの範囲が、像担持体長手方向の潜像形成可能範囲の端部を含んでいれば、画像形成処理においては常に非画像部（トナー入力がない）或いは低画像面積部である余白部や被転写体の外側にトナー入力を実施することになり、潤滑剤が帯電ローラに付着することを防ぐことができる。

被転写体サイズ及び印刷方向検知手段を更に有し、クリーニング手段へトナー供給する上記少なくとも一つの範囲が、少なくとも直前の被転写体の余白部から像担持体長手方向外側であれば、装置の可能最大幅において被転写体が用いられない場合にも、実態に合わせて余白部分よりも外側にトナー入力させることができる。

印刷動作中以外のタイミングでクリーニング手段へトナーを供給する量は、像担持体上でのトナー付着量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２以下を基準とすることで、確実にクリーニング不良が発生しない。特に重合トナーのような円形度の高いトナーではクリーニング性の余裕度が低下しており、また低温低湿環境等ではクリーニング性が低下することも知られている。クリーニング不良が発生すると画像に縦スジが発生し、帯電ローラ等を汚すことで帯電不良となり、汚れ部が現像されてしまう。像担持体上でのトナー付着量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２以下を基準とすれば、クリーニングブレードのエッジ部にトナーを供給してもクリーニング不良が発生しない。

上記潤滑剤塗布手段は、ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を２００ｍＮ以上の圧力で押圧させる構成を有していることで、像担持体の摩擦係数０．４以下を達成することができ、フィルミングやクリーニング不良のない安定した画像を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図、図２は感光体ユニットの概略構成を示す図である。
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備える。尚、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色順は、図１に限られるものでなく、他の並び順であっても構わない。

画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの他、帯電手段、現像手段、クリーニング手段を備えている。また、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体の回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定ピッチで配列するように、設定されている。

画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの上方には、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザー光を走査しながら照射する光書込ユニット３が、下方には転写紙を担持して各画像形成ユニットの転写部を通過するように搬送する転写搬送ベルト６０を有するベルト駆動装置としての転写ユニット６が配置されている。転写搬送ベルト６０の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５を用いて転写搬送ベルト６０上に付着したトナー等の異物が除去される。

転写ユニット６の図で見て左側方にはベルト定着方式の定着ユニット７が備えられ、その転写紙搬送下流側に排紙トレイ８が備えられている。画像形成装置下部には、転写紙１００が載置された給紙カセット４ａ、４ｂを備えている。また、画像形成装置側面（図で見て右側）から手差しで給紙を行う手差しトレイＭＦが備えられている。

この他、トナー補給容器ＴＣが備えられ、不図示の廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えられている。

現像手段としての現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、いずれも同じ構成を有し、それらは使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置であり、トナーと磁性キャリアからなる現像剤が収容されている。

現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは感光体１１に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。

感光体ユニット２は、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、いずれも同じ構成を有し、図２に示すように、静電潜像が形成される感光体１１の他、帯電装置１４、クリーニング装置１５、潤滑剤塗布手段１７を備えている。

帯電装置１４は、帯電部材として導電性芯金の外側に中抵抗の弾性層を被覆して構成される帯電ローラ１４ａを備える。帯電ローラ１４ａは、不図示の電源に接続されており、所定の電圧が印加される。そして、その両端部をそれぞれ感光体１１側に付勢する加圧スプリング（図示せず）を備えている。帯電ローラ１４ａは、感光体１１に接触させて設けてもよいが、感光体１１に対し微小な間隙をもって配設することもできる。この微小な間隙は、図示しないが、帯電ローラ１４ａの両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付ける等して、スペーサ部材の表面を感光体１１表面に当接させることで、設定することができる。

また、帯電ローラ１４ａが感光体１１と対向する面と反対側の面に当接するように、帯電クリーニングローラ１４ｂが設けられている。帯電クリーニングローラ１４ｂは、例えば、芯金に樹脂発泡体を円筒状に巻き付ける等して形成される。

クリーニング装置１５は、感光体１１表面に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレード１５ａを備える。クリーニングブレード１５ａにより掻き落とされたトナーは、クリーニングブラシ（ブラシ状ローラ１７ａ）でトナー搬送オーガ１５ｄ側に移動し、そのトナー搬送オーガ１５ｄを回転させることにより回収した廃トナーを、不図示の廃トナー収納部に搬送するようになっている。

潤滑剤塗布手段１７は、潤滑剤成型体１７ｂと、潤滑剤成型体１７ｂに接触して潤滑剤を削り取り、感光体１１の表面に供給するブラシ状ローラ１７ａと、ブラシ状ローラ１７ａに付着したトナーを除去するブラシ状ローラスクレーパ１７ｃと、潤滑剤成型体１７ｂをブラシ状ローラ１７ａに所定の圧力で押圧する加圧スプリング１７ｄとにより主に構成されている。

潤滑剤成型体１７ｂは、ステアリン酸亜鉛をブロック状に成形加工したものである。ブラシ状ローラ１７ａは感光体１１の軸方向に延びる形状を有している。加圧スプリング１７ｄは、潤滑剤成型体１７ｂほぼ全てを使い切れるように、ブラシ状ローラ１７ａに対して付勢されている。潤滑剤成型体１７ｂは消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング１７ｄで加圧されているために常時ブラシ状ローラ１７ａに当接させることで潤滑剤成型体１７ｂを掻き取り、その後感光体１１に供給・塗布する。ここで、ブラシ状ローラ１７ａはクリーニングブラシを兼ねており、クリーニングブレード１５ａにより掻き落としたトナーをトナー搬送オーガ１５ｄ側に移動させる役目も担っている。

尚、潤滑剤塗布手段１７は、上記構成に限られず、潤滑剤成型体１７ｂを直接感光体１１表面に当接させて塗布する構成や、粉体状潤滑剤を感光体１１表面に供給する構成等であってもよいが、感光体１１表面への潤滑剤の塗布量を一層効率的に調整できる手段として、上記に示す潤滑剤成型体１７ｂとブラシ状ローラ１７ａとからなる構成であるのがよい。潤滑剤成型体１７ｂの潤滑剤としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロポロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。特に、感光体１１の摩擦を低減する効果が大きいステアリン酸金属塩、さらにはステアリン酸亜鉛が一層好ましい。

感光体の摩擦係数が０.４以下であれば、安定したクリーニング性が得られる。感光体の摩擦係数を０.４以下に達成するためには、ブラシ状ローラ１７ａに対し潤滑剤成型体１７ｂを押圧させることが好ましく、その押圧力は自重を含め加圧スプリングで２００ｍＮ以上の圧力が好ましい。圧力が大きくなるにしたがって、ブラシ状ローラ１７ａが潤滑剤成型体１７ｂから掻き取る潤滑剤の量が多くなり、感光体１１表面への塗布量も多くなる。また、上記押圧力が大きすぎると感光体１１表面に必要以上の潤滑剤が供給され、必要以上に摩擦係数を低下させる他、潤滑剤成型体１７ｂの消費を早める原因となるので、上記押圧力は３０００ｍＮ以下であることが好ましい。

また感光体上の転写残トナーを効率よく回収でき、潤滑剤を感光体に供給するためには、感光体とブラシ状ローラとの周速比（像担持体周速）／（ブラシ状ローラ周速）が０．８〜１．２の範囲であるのが望ましい。なお感光体クリーニング性を維持するためには、感光体に当接する弾性ブレードから成るクリーニング手段の線圧が０．１Ｎ／ｃｍ以下ではクリーニング不良が発生し、０．５Ｎ／ｃｍ以上では感光体磨耗が激しくなり、寿命が短くなってしまうことから、クリーニング手段の線圧を０．１〜０．５Ｎ／ｃｍとする。

帯電手段と現像手段とクリーニング手段の各手段を少なくとも一つと感光体とを一体にし、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとして構成するのが好ましい。これは、感光体と他の手段との位置精度が向上し高画質化が可能となり、なおかつ交換性向上のためであり、分解作業なく一度の交換できるので交換性も向上する。

以上の構成からなる画像形成装置の画像形成動作は以下の通りである。先ず、帯電ローラ１４ａに不図示の電源より所定の電圧が印加され、対向する感光体１１表面を帯電する。所定の電位に帯電した感光体１１表面には、引き続いて光書込ユニット３により画像データに基づくレーザー光が走査され、静電潜像が書き込まれる。静電潜像を担持した感光体１１表面が現像装置１０に到達すると、感光体１１と対向配置する現像ローラにより、感光体１１表面の静電潜像にトナーが供給され、トナー像が形成される。

上記の動作が感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ全てに同様にして所定のタイミングで行われ、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ表面にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。

転写紙１００は、給紙カセット４ａ、４ｂ若しくは手差しトレイＭＦのいずれかから搬送され、レジストローラ５に到達したところで一端停止する。そして、感光体ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの上記の画像形成動作にタイミングを合わせて、転写紙１００がレジストローラ５により送り出され、転写搬送ベルト６０によって搬送されながら、各感光体１１上のトナー像を順次転写されていく。この転写紙へのトナー像の転写は、転写搬送ベルト６０を挟んで各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと対向配置されている一次転写ローラ６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋから、不図示の電源より感光体１１上のトナーの極性と逆の極性の電圧が印加されることで行われる。

そして、感光体１１Ｋとの対向位置を通過し、４色のトナー像が重ね合わされた転写紙１００は、引き続いて定着ユニット７に搬送され、熱と圧力を受けて画像を定着される。

一方、トナー像の転写を終えた感光体１１表面は、潤滑剤塗布手段１７及びクリーニング装置１５との対向面に達すると、ブラシ状ローラ１７ａにより潤滑剤であるステアリン酸亜鉛が塗布され、また、感光体１１表面に残存するトナーはクリーニングブレード１５ａによりクリーニングされて、次の画像形成動作に備えることとなる。このとき、ブラシ状ローラ１７ａによって塗布されたステアリン酸亜鉛は、感光体１１表面がクリーニングブレード１５ａの摺擦を受けるために、一様に引き延ばされ、薄膜となって感光体１１表面を覆う。このように感光体１１表面にステアリン酸亜鉛の薄膜を形成することで、感光体１１表面の摩擦係数を低下させることができ、現像されたトナーの転写性の向上や、転写されずに残存するトナーのクリーニング性の向上等に寄与する。

なお感光体の摩擦係数の測定には、オイラーベルト方式を用いる。図３は、オイラーベルト方式の摩擦係数測定装置の概略構成図である。この摩擦係数測定装置のベルトとして中厚の上質紙を紙すきが長手方向になるようにして感光体のドラム円周１／４に張架され、ベルトの一方に例えば０．９８Ｎ（１００ｇ）の荷重を掛け、他方にフォースゲージを設置してフォースゲージを引っ張り、ベルトが移動した時点での荷重を読み取って、摩擦係数μｓ＝２／π×１ｎ（Ｆ／０．９８）（但し、μ：静止摩擦係数、Ｆ：測定値）の式に代入して摩擦係数を算出した。

本発明において好適に用いられるトナーについて説明する。トナーは、平均円形度が０．９３〜１．００であることが好ましい。本願では、円形度ａ＝Ｌ_０／Ｌ（Ｌ_０は粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を示し、Ｌは粒子の投影像の周囲長を示す）と定義する。この円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合、１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。

平均円形度が０．９３〜１．００の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体との接触面積が小さいために転写性に優れる。トナー粒子に角がないため、現像装置内での現像剤の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像が発生しない。ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がないため、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じにくい。トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、感光体、帯電部材等の表面を傷つけたり、磨耗させたりしない。

次に、円形度の測定方法について説明する。円形度は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、分散液濃度を３０００〜１００００個／μｌとして前記装置によりトナーの形状を測定する。

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４ａ，ｂ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、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
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、
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
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、１００／４πを乗じた値である。
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。

なお、形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製で倍率１０００倍のトナーの写真を撮り、スキャナで読み取って画像データ化する。これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）を用いて、画像データを二値化し、少なくとも５００個以上のトナー粒子について解析を行うことで測定した。

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。

また本発明において好適に用いられるトナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。図５は、本発明に使用されるトナーの形状を模式的に示す図である。図５において、略球形状のトナーを長軸ｒ１、短軸ｒ２、厚さｒ３（但し、ｒ１≧ｒ２≧ｒ３とする。）で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）（図５ｂ参照）が０．５〜１．０で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）（図５ｃ参照）が０．７〜１．０の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が１．０では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。

なお、ｒ１、ｒ２、ｒ３は、例えば以下の方法により測定することができる。即ち、トナーを平滑な測定面上に均一に分散付着させ、当該トナーの粒子１００個について、カラーレーザー顕微鏡「ＶＫ−８５００」（キーエンス社製）により５００倍に拡大して、当該１００個のトナー粒子の長軸ｒ１（μｍ）、短軸ｒ２（μｍ）、厚さｒ３（μｍ）を測定し、それらの算術平均値から求めることができる。

トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるものであるのが、好ましい。またトナーは、トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０〜３００ｎｍで、嵩密度が０．３ｇ/ｃｍ^３以上のシリカ微粒子を外添加して得られたトナーであるのがよい。

〔実施例１〕
クリーニングブレード１５ａにトナーを供給したときの効果を確認した。実験機は、弊社製のImagio Neo C455の改造機を用いた（他の実施例でも同じ）。
トナー入力については、図６に示すように、ジョブ後に画像の白部に相当するパターン（以降、トナー供給パターン２０と呼ぶ）を像形成し、トナー供給パターン２０のトナー像を感光体１１上に形成し、転写電流を０ｍＡとすることでトナー像を転写させずにクリーニングブレード１５ａにトナーを供給することにした。

トナー供給パターン２０の入力タイミングは毎ジョブ後の紙間時とした。そしてトナーの入力量は、連続通紙時の紙間のタイミングで書き込んでいることから、紙間よりも短い副走査幅とする必要があるので、今回は５ｍｍとした。また、感光体１１上のトナー付着量を０．５ｍｇ／ｃｍ^２とした。

テスト画像は、黒縦帯として、３０ｍｍ（主走査）×１８０ｍｍ（副走査）を３箇所とし、縦帯部の感光体１１上トナー付着量を０．５ｍｇ／ｃｍ^２とし、感光体１１から転写紙１００への転写率は約９０％であった。黒縦帯間を１００ｍｍとした。このとき、トナー供給パターン２０のトナー量と縦帯部の転写残トナー量は、約２．７ｍｇとなりほぼ同じ量とする。図７に、このトナー供給パターン２０のタイミングチャートを示す。比較例１として、実施例１と同じ画像を印刷し、トナー供給パターン２０をクリーニングブレードエッジ部に供給しないようにする。結果を表１に示す。

この結果では、３００００枚の時点でクリーニングブレードエッジ部へのトナー供給なし（比較例１）では、帯電ローラ１４ａへの潤滑剤付着によって意図しない部分に現像されるという不具合が発生した。トナー供給パターン２０をクリーニングブレードエッジ部に供給することで、帯電ローラ１４ａの潤滑剤付着による意図しない部分に現像されるという不具合が発生しなかった。

〔実施例２〕
実施例１と同様に、クリーニングブレード１５ａにトナー供給したときの効果を確認した。トナー供給は、図８ａに最大書き込み幅を示す。また、図８ｂに示すように各印刷した直後の紙間のタイミングに、感光体１１長手方向（主走査方向）で転写紙１００（画像形成装置最大転写紙幅）の余白部から転写紙１００外側である潜像形成可能範囲の端部（最大書き込み幅）まで、トナー供給パターン２０のトナー像を感光体１１上に形成して転写電流を０ｍＡとすることでトナー像を転写させずにクリーニングブレード１５ａにトナーを供給することにした。

トナー供給パターン２０の入力タイミングは毎ジョブ後の紙間時とした。タイミングチャートを図９に示す。トナーの入力量は連続通紙時の紙間のタイミングで書き込んでいることから、紙間よりも短い副走査幅とする必要があり、今回は５ｍｍとした。また、感光体１１上のトナー付着量を０．５ｍｇ／ｃｍ^２とする。

今回は、Ａ４サイズ紙を横通紙（感光体長手方向と転写紙長手方向が同じ）して、印刷画像は感光体１１長手方向（主走査方向）に均一に画像のある画像面積率５％の文字画像とした。帯電ローラ１４ａへの潤滑剤付着による不具合の発生状況の結果を表２に示す。
≪条件≫
転写紙 Ａ４横（２９７ｍｍ）
余白部 １０ｍｍ
最大書き込み幅 ３０１ｍｍ

この結果でも、比較例２では、３００００枚の時点で余白部に帯電ローラ１４ａへの潤滑剤付着によって意図しない部分に現像されるという不具合が発生した。しかし、トナー供給あり（実施例２）では、不具合なく６００００枚（感光体ユニット寿命）まで通紙することができた。

〔実施例３〕
クリーニングブレードに感光体上付着量を振ったときのクリーニング性を確認した。実験方法は、感光体上の付着量を振ったＡ４横通紙の全面ベタ画像を現像し、転写バイアスを０ｍＡとすることで、感光体上に付着したトナー像がすべてクリーニング手段に入力されるようにした。評価の条件を以下に示す。
≪条件≫
使用トナー（黒） 円形度 ０．９５
平均粒径 ５．６μｍ
潤滑剤 材料 ステアリン酸亜鉛
押圧力 ５５０ｍN×２個
そして、Ａ４で１０枚分入力した後の感光体上を観察してクリーニング不良が発生しているかを確認した。その結果を表３に示す。

実施例３の結果より、感光体の付着量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２であれば、クリーニング不良は発生しない。

〔実施例４〕
感光体の摩擦係数が０．４以下であれば、円形度の高いトナーでもクリーニング性が維持できることが分かっている。そこで、感光体に潤滑剤を塗布する構成において、潤滑剤加圧力を０ｍＮ、２００ｍＮ、５００ｍＮとしたとき、１０００枚後の感光体摩擦係数を測定した（１０００枚程度印刷動作を行うことで、感光体表面の摩擦係数が安定することが知られている）。この結果を表４に示す。よって、潤滑剤成型体への加圧力は２００ｍＮ以上必要である。
≪評価条件≫
ＰＣＵ 感光体 ３０φ
感光体線速 ２２２ｍｍ／ｓ
潤滑剤 ステアリン酸亜鉛
≪印刷条件≫
画像面積率 ５％
通紙条件 連続
摩擦係数測定 オイラーベルト方式

本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 感光体ユニットの概略構成を示す図である。 オイラーベルト方式の摩擦係数測定装置の概略構成図である。 形状係数ＳＦ−１（図４ａ）、形状係数ＳＦ−２（図４ｂ）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。 本発明に使用されるトナーの形状を模式的に示す図である。 トナー供給／入力を説明する図である。 トナー供給パターンのタイミングチャートである。 トナー供給／入力を説明する図であり、図８ａに最大書き込み幅を、図８ｂに感光体長手方向（主走査方向）で転写紙の余白部から転写紙外側である潜像形成可能範囲の端部（最大書き込み幅）までトナー供給パターンのトナー像を感光体上に形成してクリーニングブレードにトナー供給することを説明する。 トナー供給パターンの入力タイミングのチャートである。 従来技術の問題を説明する図で、潤滑剤がクリーニングブレードをすり抜ける様子を図１０ａに、クリーニングブレードエッジ部にトナーが滞留して余分な潤滑剤がブロックされている様子を図１０ｂに示す。である。

符号の説明

２ 感光体ユニット
１１ 感光体ドラム
１４ 帯電装置
１４ａ 帯電ローラ
１４ｂ 帯電クリーニングローラ
１５ クリーニング装置
１５ａ クリーニングブレード
１５ｄ トナー搬送オーガ
１７ 潤滑剤塗布手段
１７ａ ブラシ状ローラ
１７ｂ 潤滑剤成型体
１７ｃ ブラシ状ローラスクレーパ
１７ｄ 加圧スプリング

Claims (11)

1. 像担持体と、当該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した上記像担持体の表面に画像データに基づき露光し静電潜像を書き込む露光手段と、上記像担持体表面に形成された潜像をトナーで可視像化する現像手段と、上記像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段と、当該転写手段の下流側に配設され上記像担持体表面を接したブレードによって像担持体をクリーニングするクリーニング手段と、上記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、を備えて成る画像形成装置において、
   印刷動作中以外のタイミングで、像担持体上にトナー像を形成し、クリーニング手段の任意位置に対して、少なくとも一つの範囲でトナーを供給することを特徴とする、画像形成装置。
2. クリーニング手段へトナー供給する上記少なくとも一つの範囲が、像担持体長手方向の潜像形成可能範囲の端部を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 被転写体サイズ及び印刷方向検知手段を更に有し、クリーニング手段へトナー供給する上記少なくとも一つの範囲が、少なくとも直前の被転写体の余白部から像担持体長手方向外側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。
4. 印刷動作中以外のタイミングでクリーニング手段へトナーを供給する量は、像担持体上でのトナー付着量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２以下を基準とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 上記潤滑剤塗布手段は、ブラシ状ローラに対し潤滑剤成型体を２００ｍＮ以上の圧力で押圧させる構成を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 平均円形度が０．９３〜１．００であるトナーを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、かつ形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. トナーの形状が長軸ｒ１、短軸ｒ２、厚さｒ３で規定され（但し、ｒ１≧ｒ２≧ｒ３とする）、短軸ｒ２と長軸ｒ１との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲にあり、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲にあることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. トナー母体粒子表面に平均一次粒径が５０〜３００ｎｍで、嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ^３以上のシリカ微粒子を外添加して得られたトナーであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 帯電手段、現像手段、クリーニング手段の各手段を少なくとも一つと像担持体とを一体的にし、装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジ形態を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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