JP2010014982A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーナレス方式の画像形成装置において、帯電部材の汚れによる異常画像の発生がなく、且つ転写残トナーによる残像の発生がない安定した画像形成が長期に亘って可能な画像形成装置を提供することである。
【解決手段】帯電ローラ２は、感光体１と非接触状態を維持して配置され、直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加することによって生じる放電を利用して感光体１を帯電し、転写ローラ１４により転写されずに感光体１上に残留する転写残トナーを散らすトナー散らし部材５を、帯電ローラ２よりも感光体移動方向上流側であって、転写ローラ１４よりも感光体移動方向下流側に備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。

電子写真式の画像形成装置においては、像担持体である感光体に現像されたトナーのほとんどが被転写体や記録材に転写されるものの、一部のトナーが転写されずに感光体上に残る。従来より、この転写残トナーを回収廃棄するためのクリーニング手段が設けられていた。しかし、低コスト化、小型化、資源の有効利用等の観点から、転写残トナーを回収廃棄せずに現像手段で回収し再利用するクリーナレス方式の画像形成装置がいくつか提案され実用化もされている。

転写残トナーを回収廃棄するクリーニング手段を持たないクリーナレス方式においては、通常のクリーニング手段を持つ方式に比べて多くのトナーが感光体上に残ったまま帯電手段に来る。そのため、これらトナーが帯電手段に付着して堆積し、帯電が不均一となって異常画像が発生する虞がある。感光体の帯電手段としてはいくつかの方式が存在するが、導電性の帯電ローラを感光体に当接させて帯電するローラ帯電方式が、環境対応性（対オゾン発生）、スペース効率、帯電安定性等の観点から広く用いられている。しかし、帯電ローラが感光体に接触していることから、帯電ローラに感光体上の転写残トナーが付着しやすく、帯電ローラに付着したトナーが感光体との摩擦や圧力により経時でローラ表面に固着してしまう。トナー固着により表面抵抗が不均一となると、感光体の均一な帯電ができずに筋状または帯状の異常画像が発生する虞がある。

このため帯電ローラにクリーニング部材を当接させて除去する方法もとられているが、クリーニング部材にトナーが蓄積するとクリーニング性が急激に低下する虞があり、さらにクリーニング部材からのトナーの除去が必要となる。特許文献１に記載されるクリーナレス方式の画像形成装置では、感光体上の転写残トナーを正規極性に揃え、且つその帯電量が現像手段によって感光体上の静電潜像を現像できる帯電量となるように制御する帯電制御手段が設置される。これにより、転写後感光体上に残る転写残トナーは感光体に接触している帯電ローラにも付着しにくく、また、現像されるべきではない感光体上の転写残トナーは現像手段に回収される。さらに、帯電ローラにクリーニングフィルムを設置し、クリーニングフィルムと帯電ローラとの間にあるトナーを摩擦帯電により帯電ローラと同極性にし帯電ローラから感光体に転移しやすくする構成も提案されている。帯電ローラにいかにトナーを付着させないか、帯電ローラに付着したトナーをいかにして除去するかは帯電ローラの長寿命化において大きな課題である。

一方、特許文献２及び３に記載されるクリーナレス方式の画像形成装置においては、帯電ローラにトナーが付着しないように帯電ローラを感光体と非接触で設置する方式が提案されている。特許文献２では、感光体と非接触状態を維持して配置される帯電ローラであって、帯電ローラの表面及び表面近傍部位に電気抵抗の高低差を設けたものが提案されている。この帯電ローラでは、感光体への放電が最高抵抗部に対応するところでは起こらず低抵抗部で主に起こるようにしているため、電気的特性が経時的に安定し、帯電ムラを少なくすることができる。特許文献３でも帯電ローラを感光体に対してトナー粒径より大きな隙間が形成されるよう近接配置する方式が提案されている。ここでは、帯電ローラに対する感光体の回転方向上流に感光体表面の転写残トナーを静電引力によって移動させて回収するクリーニングローラを設けている。画像形成時以外の時にクリーニングローラと感光体との間の電位差の極性を切り替えて回収したトナーを感光体に付着させ、現像ローラにトナーを回収させている。

特開２００１−２１５７９９号公報 特許３４４２５７４号公報 特開２００１−２４９５２５号公報

しかしながら、特許文献２及び３のように、帯電ローラを感光体に対して非接触に設置しても、感光体上のトナーが少しずつ帯電ローラに付着して徐々に蓄積する。条件によっては１０００枚前後で均一な帯電ができない状態となる場合もある。

そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、帯電部材を感光体に対して非接触に配置し交流成分を含んだ電圧を印加することにより、経時での帯電部材の汚れが大幅に改善することがわかった。これは帯電部材上に付着したトナーが交流電圧により振動して飛翔して感光体に戻り、帯電部材自身でセルフクリーニングを行うことができるためである。一方、交流成分を含んだ電圧を印加した非接触帯電方式を用いることにより、帯電ローラの汚れは問題ないレベルとなったが、逆に帯電部材にトナーが付着しにくい分、転写残トナーが帯電部材で散らされる効果も少なくなる。そのため、トナー像の転写率が悪い領域では、前回の画像を残したそのままの形（パターン）で転写残トナーが帯電部材へ送られてくる。帯電部材通過後のトナーの帯電分布は帯電ローラの交流電圧の影響で帯電部材への入力時の帯電分布によらず弱帯電側にシフトする。トナーの弱帯電化によりトナーと感光体との鏡像力も弱まるため、トナーの現像回収性は高くなる。しかしながら、帯電ローラへの転写残トナーの入力量が著しく多いと、強めの正規帯電トナーも存在し、その回収は困難である。この回収できなかった正規帯電トナーが残像の原因となる。

なお、従来のクリーナレス方式の画像形成装置においては、帯電部材にトナーが付着するのを抑制するために、帯電部材よりも感光体移動方向上流側に転写残トナーの帯電制御を行うブラシ等の帯電制御手段を設置されている。一方、本発明においては、帯電部材は感光体と非接触に配置され交流成分を含んだ電圧が印加されているため、帯電部材への入力トナーの帯電分布によらず帯電ローラの汚れは問題とならない。つまり、本発明では、ブラシ等の帯電制御は必要ないというメリットがあり、後述するトナー散らし部材には、散らす機能のみに特化した設計を行えばよく、帯電制御手段のような厳密な帯電制御を必要としない。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、クリーナレス方式の画像形成装置において、帯電部材の汚れによる異常画像の発生がなく、且つ転写残トナーによる残像の発生がない安定した画像形成が長期に亘って可能な画像形成装置を提供することである。

請求項１の発明は、像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、該像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体の潜像にトナーを供給して現像するとともに該像担持体上に残留するトナーを回収する現像手段と、該像担持体のトナー像を被転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、上記帯電手段は、帯電部材が該像担持体と非接触状態を維持して配置され、直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加することによって生じる放電を利用して該像担持体を帯電し、上記転写手段により転写されずに該像担持体上に残留する転写残トナーを散らすトナー散らし部材を、該帯電手段よりも像担持体移動方向上流側であって、上記転写手段よりも像担持体移動方向下流側に備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、作像領域内で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、紙間で回収したトナーの少なくとも一部を吐き出すことによりトナーを散らすことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、画像部で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、非画像部で回収したトナーの少なくとも一部を吐き出すことによりトナーを散らすことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項２又は３の画像形成装置において、上記トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分と像担持体の電位との電位差が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっていることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、転写残トナーの帯電分布が負極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部で上記トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分より大きくなり、転写残トナーの帯電分布が正極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分より小さくなることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記トナー散らし部材に印加する電圧の交流成分の周波数が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっていることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記トナー散らし部材に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部で交流成分がなく、紙間若しくは非画像部で交流成分があることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項６の画像形成において、上記トナー散らし部材に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部と紙間若しくは非画像部とのどちらにおいても交流成分が重畳されており、作像領域若しくは画像部での印加電圧の交流成分の周波数が紙間若しくは非画像部での印加電圧の交流成分の周波数より大きいことを特徴とするものである。
請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで像担持体との接触圧が異なることを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、作像領域若しくは画像部での像担持体への接触圧が紙間若しくは非画像部での像担持体への接触圧より大きいことを特徴とするものである。
請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、回転体からなり、該回転体の回転数は紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで異なることを特徴とするものである。
請求項１２の発明は、請求項１１の画像形成装置において、上記トナー散らし部材と上記像担持体との線速差が、紙間若しくは非画像部では作像領域若しくは画像部よりも大きいことを特徴とするものである。
請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２の画像形成装置において、上記トナー散らし部材はブラシであることを特徴とするものである。
請求項１４の発明は、請求項１３の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は長手方向に揺動することを特徴とするものである。
請求項１５の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、ブレードであることを特徴とするものである。
請求項１６の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２の画像形成装置において、上記トナー散らし部材はローラであることを特徴とするものである。
請求項１７の発明は、請求項１６の画像形成装置において、上記トナー散らし部材は、上記像担持体と隙間を維持して非接触に配置されたローラであることを特徴とするものである。
この発明においては、像担持体を帯電させるために、帯電部材を像担持体と非接触状態を維持して配置し交流成分を含んだ電圧を印加している。帯電部材には交流成分を含んだ電圧が印加されるため、帯電部材自身でセルフクリーニングを行うことができ、帯電部材にトナーが付着しにくい。また、像担持体上に残留する転写残トナーが帯電部材を通過する前に、トナー散らし部材は転写残トナーの多いところのトナーを少ないところに移動させて転写残トナーを散らす。これにより、帯電部材による転写残トナーの弱帯電化を均等に行うことができるため、現像手段によるトナー回収性が向上し、残像の発生が抑制される。

本発明によれば、クリーナレス方式の画像形成装置において、帯電部材の汚れによる異常画像の発生がなく、且つ転写残トナーによる残像の発生がない安定した画像形成が長期に亘って可能な画像形成装置を提供することである。

以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、プリンタという）に適用した場合の一実施形態について説明する。図１は、このプリンタの内部構成を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー（以下「Ｙ」と記す）、シアン（以下「Ｃ」と記す）、マゼンタ（以下「Ｍ」と記す）、ブラック（以下「Ｋ」と記す）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。

まず、プリンタの基本的な構成について説明する。このプリンタは、静電潜像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋや転写装置６を備えた画像形成ユニット３０が配設されている。画像形成ユニット３０において、図中矢印の方向に回転駆動する各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの周囲には、後述するように帯電ローラ、現像装置、トナー散らし部材等を備えている。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、例えば直径３０〜９０ｍｍ程度のアルミニウム円筒基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものであり、また、感光層と保護層との間に中間層を設けても良い。なお、ここではドラム状の感光体１を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。

上記転写装置６は、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの上方に複数のローラ１１、１２、１３により張架されて回転駆動する中間転写ベルト１０を備えている。転写装置６は、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋとの間に中間転写ベルト１０を挟み込んでそれぞれ一次転写部を形成している。中間転写ベルト１０には、その無端移動に伴ってＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の一次転写部を通過していく過程で、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のＹトナー像、Ｃトナー像、Ｍトナー像、Ｋトナー像が重ね合わせて一次転写される。一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋに印加される転写電流の極性は、トナーの極性と逆極性の正極性である。これにより、中間転写ベルト１０上に４色重ね合わせトナー像が形成される。また、転写装置１５は、２次転写バックアップローラ１３と２次転写ローラ１６の間に中間転写ベルト１０を挟み込んで２次転写部を形成している。２次転写部においては、転写紙が互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト１０と２次転写ローラ１６との間に挟まれて、図１中上方に搬送される。中間転写ベルト１０上に形成された４色重ね合わせトナー像は、この２次転写部で転写紙に転写されフルカラートナー像となる。二次転写ローラ１６に印加される転写電流の極性は、トナーの極性と逆極性の正極性である。２次転写部を通過した後の中間転写ベルト１０上に残った転写残トナーや紙粉等の異物は、クリーニング装置１５によってクリーニングされる。

また、上記画像形成ユニット３０の下方には、潜像形成手段である光書き込みユニット７が配設されている。光書き込みユニット７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌをそれぞれの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに照射して露光する。この露光により、感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお光書き込みユニット７は、光源から発したレーザ光Ｌを、モーターによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。

プリンタ本体の下部には、転写紙を収容するための給紙カセット２０が配置される。給紙カセット２０から給紙ローラ２１によって給紙される転写紙は、一対のレジストローラ２２によって適切なタイミングで前述の二次転写部に向けて送り出され、上述したようにフルカラートナー像が転写されることになる。

上記画像形成ユニットの図中右上方には、定着装置２３が配設されている。定着装置２３では、定着ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂの間に定着ニップ部を形成している。前述の二次転写部でフルカラートナー像が転写された転写紙は、定着装置２３内に搬送され、定着ニップ部で受ける圧力と熱によりトナー像が定着される。トナー像が定着された転写紙は、排出ローラ２４によってスタック部２５に順次スタックされる。定着装置２３は、フルカラー画像かモノクロ画像か、或いは片面が両面か、或いは転写紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。なお、ここでは、ローラ内部にヒータを備える定着装置を例に挙げているが、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置や、加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置等も採用することができる。

上記画像形成ユニット３０と、これよりも上方にあるスタック部２５との間の空間には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを収容する現像剤収容器としてのトナーカートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋを収容している。トナーカートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ内のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーは、それぞれ図示しないモーノポンプやエアーポンプ等のトナー搬送手段によって、画像形成ユニット３０の現像装置に適宜補給される。これらのトナーカートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋと、画像形成ユニット３０とはそれぞれ独立してプリンタ１００本体に着脱可能である。

次に、上記画像形成ユニット３０内の感光体周りの構成について説明する。図２は、感光体周りの構成を示す概略構成図である。なお、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの感光体１についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略する。図２に示すように、感光体１の周りには、その表面移動方向に沿って、帯電手段たる帯電ローラ２、現像手段たる現像装置４、トナー散らし部材５が順に配置されている。帯電ローラ２は、感光体１と隙間を維持して非接触に配置され、感光体１表面を一様に帯電する。現像装置４は、現像ローラ４ａ、一対のアジテータ４ｂ等を備え、トナー及びキャリアからなる２成分現像剤を収容する。クリーナレス方式では、一次転写部通過後の残留トナーが感光体１表面に付着した状態で帯電ローラ２による帯電・レーザ光Ｌによる露光が行なわれ、静電潜像が形成される。そして、現像装置４では、今回の露光が行われた露光部に対し、既に存在する残留トナーに加えて新たなトナーを供給して現像を行い、一方未露光部に存在する転写残トナーは現像装置５側へ飛翔して回収され、つまりは、未露光部の残留トナーのクリーニング及びリサイクルが実施される。

現像装置４において同時に行なわれる、露光部の現像及び未露光部のクリーニングは次のような原理によるものである。すなわち、反転現像法においては、表面電位が０近くにまで低下した露光部に対し、感光体（未露光部）１の帯電電位よりも低い値の電圧が印加された現像装置４から、感光体１の帯電極性と同極性（負極性）に帯電したトナーが供給されて現像が行なわれる。この際、感光体１の未露光部に存在する残留トナーは、この感光体１と帯電ローラ２との電位差によって、感光体１から現像装置４へと飛翔して回収される。このように、現像装置４により転写残トナーが回収されて現像に再利用されることにより、感光体１からクリーニングして集めたトナーを収容する廃トナータンクを設ける必要がなく、画像形成装置等の小型化を図ることができる。特に、４つの感光体１を並列に並べるタンデム型カラー画像形成装置では、感光体１毎に個別の廃トナー経路を設ける場合と比べて大幅な小型化を図ることができる。さらにはトナーリサイクルにより低コスト化が図れ、ユーザーにとってランニングコストの低下、メンテナンス性の向上を図ることができる。

上記現像装置４としては、現像剤としてキャリアとトナーからなる２成分現像を用いることが好ましい。プラス帯電しているキャリアに正規帯電された転写残トナーが付着し、現像装置４内に回収される。また現像領域における磁気ブラシの感光体との摺擦により感光体上のトナーが機械的にも回収されやすくなる。一方、現像装置としてトナーのみからなる１成分現像装置を用いても良い。この場合小型化、低コスト化のメリットがあり、感光体と現像ローラとの接触圧力及び電界により正規帯電した転写残トナーは現像器内に回収される。

次に、本実施形態で用いるトナーの特性について説明する。本実施形態で用いるトナーは、体積平均粒径が４〜１０μｍであることが好ましい。平均粒径が１０μｍ以下の小粒径トナーを用いると、現像剤の嵩密度を高めることができるため、安定した剤の攪拌・搬送が可能となり、転写残トナーの回収効率も向上する。また粒径分布がシャープであることから、現像剤の流動性が良く、長期的に安定した剤循環を行うことが可能となり、補給トナーの拡散性が向上する。一方、トナー同士の間隙が小さくなり画像中のトナーのうまりが良くなるので必要なトナー付着量及びトナー像の高さ（パイルハイト）の低減が図れる。また６００ｄｐｉ以上の微少ドットの再現性について、この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れ、画像の安定性が高くなる。一方、体積平均粒径が４μｍ未満では、転写効率の低下、ブラシでの回収性の低下といった現象が発生しやすい。体積平均粒径が１０μｍを超えると、画像のパイルハイトが大きくなり、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しくなる。また、同時に重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．３０の範囲が好ましい。（Ｄ４／Ｄ１）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。

トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。まず、電解水溶液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ルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。

また、本実施形態で用いるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図３及び図４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模式図である。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。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（１）
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、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。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）・・・式（２）

上記形状係数の測定は、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。トナーの形状が球形に近くなると、トナー間の接触状態が点接触となるためにトナー同士の吸着力は弱まりしたがって流動性が高くなり剤とトナーの攪拌効率も向上する。また、トナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなり高画質化に寄与する。一方、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、流動性が悪化し、剤循環性及び補給トナーの拡散性が悪いために好ましくない。また転写率が低下し薄層化が安定せず電荷注入も不安定になるため好ましくない。

また、本実施形態で用いるトナーは、トナーの粒子表面に平均一次粒径が５０〜５００ｎｍで、嵩密度が０．３ｍｇ／ｃｍ^３以上の微粒子（以下、単に微粒子という）を付着させたものである。
嵩密度（ｇ／ｃｍ^３）＝微粒子量（ｇ／１００ｍｌ）÷１００
なお、通常の流動性向上剤にシリカ等がよく用いられるが、例えば、このシリカの平均一次粒径は通常１０〜３０ｎｍ、嵩密度が０．１〜０．２ｍｇ／ｃｍ^３である。本実施形態において、トナーの表面に適切な特性の微粒子が存在することで、トナー粒子と対象体との間に適度な空隙が形成される。また、微粒子は、トナー粒子、感光体、搬送ベルト等との接触面積が非常に小さく、均等に接触するので付着力低減効果が大きく、搬送ベルトに面した未定着像のトナーが搬送ベルトに付着しづらいために画像の乱れが少ない。また現像・転写効率が向上し、ドットの再現性が向上するため画像が安定して搬送時の乱れに対して余裕度が高くなる。しかも、トナー粒子に埋没し難く、あるいは少々埋没しても離脱、復帰が可能であるので、長期間にわたって安定した特性を得ることができる。これらの特性は、トナー粒子の受けるシェアを低減させる作用を示すので、高速定着（低エネルギー定着）のためトナーに含有されている低レオロジー成分によるトナー自身のフィルミングの低減効果を発揮する。さらに、詳細は明らかでないが、表面処理された微粒子はトナーに外部添加されても、仮にキャリアを汚染した場合においても現像剤劣化の度合が少ない。よって経時的にトナーの流動性及び帯電性の変化が少ないため、長期的に現像剤の循環及び補給トナーの拡散を安定に行うことができる。また画質の安定性も高くなる。

本実施形態で用いる微粒子の平均一次粒径（以下、平均粒径という）は、５０〜５００ｎｍのものが用いられ、特に１００〜４００ｎｍのものが好ましい。５０ｎｍ未満であると、微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、５００μｍよりも大きいとトナー自身の接触面積と同レベルのオーダーとなりトナーに対するコロの効果が減少する。嵩密度が０．３ｍｇ／ｃｍ^３未満では、流動性向上への寄与はあるものの、トナー及び微粒子の飛散性及び付着性が高くなるために、トナーとコロとしての効果や働きが低下してしまう。本実施形態で用いる微粒子において、無機化合物としては、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、ＺｒＯ_２、ＣａＯ・ＳｉＯ_２、Ｋ_２Ｏ（ＴｉＯ_２）_ｎ、Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２、ＣａＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３、ＢａＳＯ_４、ＭｇＳＯ_４、ＳｒＴｉＯ_３等を例示することができ、好ましくは、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３があげられる。特にこれら無機化合物は各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。また、有機化合物の微粒子としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を２ 種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。ビニル系樹脂の具体的な例としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。上述した微粒子を、トナー表面に外添加し付着させる方法としては、トナー母体粒子と微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子と微粒子を界面活性剤等で均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法等がある。

次に、帯電ローラ２の構成について説明する。図５は、感光体と帯電ローラの構成を示す断面図である。上記帯電ローラ２は、図５に示すように、軸部２ａと、その外側に形成される本体部２ｂと、軸部２ａの長手方向両端部に設けられたスペーサ部材２ｃとから構成される。帯電ローラ２は、スペーサ部材２ｃによって、本体部２ｂと感光体１との間に所定のギャップ（２０μｍ〜８０μｍ）をもって近接配置され、感光体１と近接放電を起こすことにより感光体１表面を一定電位に帯電する。本実施形態では、帯電ローラ２は外径が１２ｍｍで感光体１に５０μｍの隙間で近接する。そして、感光体１の表面電位が−６００Ｖとなるように、帯電ローラ２に交流電圧と直流電圧とを重畳した負極性の帯電バイアスＶｃが印加される。

また、上記帯電ローラ２の周囲には、図２に示すように、帯電ローラ２と１〜５ｍｍの隙間でガード部材３が設置されている。ガード部材３はアルミ、ステンレス、鉄等の金属や導電剤を含んだ樹脂から構成されており、電源が接続されバイアスＶｇが印加される。帯電ローラ２には、交流成分を含んだ帯電バイアスＶｃが印加されるため、帯電ローラ２上に付着したトナーは、交流電圧により飛翔して感光体１に戻り、帯電ローラ２の汚れは問題とならない。このガード部材３は、交流電圧で振動させ飛翔させたトナーが帯電ローラ２の周囲の部材を汚染するのを防ぐと同時に、ガード部材３に蓄積されたトナーを帯電ローラ２に戻す役割をしている。

図６は、帯電ローラの構成を示す径方向の断面図である。上記帯電ローラ２の本体部２ｂでは、図６に示すように、軸部２ａの外側に抵抗調整層２ｄ、最外層に保護層２ｅを有する。軸部２ａは、例えば、直径が８〜２０ｍｍのステンレス、アルミニウムの高い剛性と導電性を有している金属製、又は１×１０^３Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０^２Ω・ｃｍ以下で高い剛性を有する導電性の樹脂等で構成される。抵抗調整層２ｄは、１×１０^５Ω・ｃｍ〜１×１０^９Ω・ｃｍの体積抵抗率で、１〜２ｍｍ程度の厚さにすることが好ましい。保護層２ｅは、１×１０^６Ω・ｃｍ〜１×１０^１０Ω・ｃｍの体積抵抗率で、１０μｍ程度の厚さが好ましい。保護層２ｅの体積抵抗率は、抵抗調整層２ｄの電気抵抗率より高くすることが好ましい。

上記抵抗調整層２ｄには、従来はヒドリンゴム等のゴムを用いていたが、本実施形態では、ゴムより膨張係数が低く、初期及び経時で寸法精度が維持できる樹脂として、高分子型イオン導電材料を含有する熱可塑性樹脂組成物を用いている。熱可塑性樹脂組成物を組成するベース樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体を用いることができる。熱可塑性樹脂組成物に含有される高分子型イオン導電材料は好ましくはポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物で構成されている。

上記保護層２ｅは、アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂及びポリビニルブチラール樹脂から選ばれる樹脂で構成されている。これらの樹脂は非粘着性に優れているので、トナー固着性に優れた帯電ローラが得られる。また、これらの樹脂は電気的に絶縁性であるので、単体で保護層２ｅを形成すると帯電ローラ２としての特性が得られない。そこで、本実施形態においては、保護層を形成する樹脂組成物は導電性粒子を含有している。例えば酸化スズ、酸化鉄等の金属酸化物及びアセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックが好適に用いられる。

上記帯電ローラ２のスペース部材２ｃはポリエチレン樹脂等から構成される。特に分子量１００万以上のポリエチレン樹脂を使用することにより長時間の使用においても感光体と帯電ローラの本体部との間に安定した空隙を維持することができる。帯電ローラ２に樹脂を使用できるのは、帯電ローラ２を非接触で設置しているからである。接触帯電ローラの場合に樹脂を使用すると、弾性が無いために帯電のニップが安定せず感光体を均一に帯電することができない。帯電ローラへのトナー入力が多いクリーナレス方式においては、帯電ローラ２を非接触にすることで、耐久性に優れ、トナー固着しにくい樹脂を使用することができる。

次に、感光体１上のトナー像が転写ベルト１０に転写された後に、感光体１表面に残留する転写残トナーについて説明する。転写残トナーの中には、正規の極性に帯電した正規帯電トナーＴ０と、正規の極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーＴ１が存在する。図７（ａ）は、感光体上に担持されたトナーの転写直前におけるトナー帯電量分布を示す特性図である。図７（ｂ）は、転写後に感光体１上に残留した転写残トナーのトナー帯電量分布を示す特性図である。図７（ａ）に示すように、転写直前におけるトナーの帯電量は、ほぼ−３０（μＣ／ｇ）を中心に分布しており、そのほとんどが負極性に正規帯電している正規帯電トナーＴ０である。一方、図７（ｂ）に示すように、転写残トナーの帯電量は、およそ−２（μＣ／ｇ）を中心に分布したものとなる。転写残トナーの一部は、転写領域近傍において一次転写ローラ１４に印加された正極性バイアスと感光体１の電位との電位差による放電等により、トナーの帯電極性が正極性に反転する。その結果、転写残トナーの中には、図７（ｂ）中斜線部分で示すような正極性に反転してしまった逆帯電トナーＴ１が存在してしまう。このような逆帯電トナーＴ１は、感光体１に付着したまま帯電ローラ２の帯電領域まで搬送されると、負極性の帯電バイアスが印加された帯電ローラ２の表面に静電的に吸引されて付着するものの、帯電ローラ２に印加されている交流電圧により振動を受け、帯電ローラ２から感光体１に戻る。帯電ローラ２が感光体１に非接触で設置されているため、帯電ローラ２上に付着したトナーは押しつぶされることなく感光体１に戻ることができるため、転写残トナーの帯電分布によらず帯電ローラ汚れは問題とならない。帯電ローラ２通過後のトナーの帯電分布は、帯電ローラ２の交流電圧の影響で、帯電ローラ２への入力時の帯電分布によらず弱帯電側にシフトする。トナーの弱帯電化により、感光体１とトナーとの鏡像力が弱まるため、トナーの現像回収性は高くなる。しかしながら、帯電ローラ２への転写残トナーの入力量が著しく多いと、強めの正規帯電トナーも存在し、その回収は困難である。この回収できなかった正規帯電トナーが残像の原因となる。この残像を抑えるために、トナー散らし部材５が必要不可欠となる。

以下、トナー散らし部材の構成について具体的な実施例を基に説明する。
［実施例１］
図８は、トナー散らしブラシの構成を示す構成図である。図８に示すように、トナー散らしブラシ５Ａには、カーボンブラック等の導電性物質を配合したアクリルやナイロン、ＰＥＴ等の繊維を用いた伝導性ブラシを使用する。このトナー散らしブラシ５Ａは、ブラシ部５０と、これを支持し長手方向に揺動する支持部５１とから構成される。トナー散らし部材５Ａのブラシ部５０は、長手方向長さが感光体１の軸方向長さより短く、現像ローラ４ａの軸方向長さよりも長く形成される。トナー散らしブラシ５Ａは、支持部５１によってブラシ部５０が長手方向に揺動され、感光体１上の転写残トナーを長手方向に散らす。これにより、感光体１上に局所的にトナーが多く残留することがない。しかし、トナー散らしブラシ５Ａを揺動させる（ブラシの電位はグラウンドにした）だけでは、トナーの移動距離が短く（揺動の幅に相当）、境界がぼやけるものの太めの帯チャート等出力画像によっては残像が残ってしまう場合がある。転写残トナーを一旦トナー散らしブラシ５Ａに回収し、あるタイミングで吐き出すことにより、トナーの移動距離を大きくすることができる。

例えば、トナー散らしブラシ５Ａは、作像領域で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、紙間にて蓄積した転写残トナーの少なくとも一部を吐き出すようにしてもよい。ここで、作像領域とは転写紙に転写される領域であり、紙間とは作像領域以外の領域のことをいう。或いは、トナー散らしブラシ５Ａは、画像部で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、非画像部で蓄積した転写残トナーの少なくとも一部を吐き出すようにしてもよい。ここで、画像部とは、感光体軸方向いずれかの領域で画像がある領域であり、非画像部とは感光体軸方向いずれの領域においても画像がない領域をいい、紙間も含む。感光体１上の転写残トナーが帯電ローラ２を通過する前に、転写残トナーが多く残るところの転写トナーを、転写残トナーが少ないところに移動させることにより、残像を抑制することができる。転写残トナーの移動先（吐き出す場所）は紙間にすることが最も望ましい。転写残トナーの移動先が紙間であれば、仮に感光体１上で残像が発生したとしも出力画像に影響がでることがない。

上記トナー散らしブラシ５Ａは、後述するように、印加バイアス、接触圧等のパラメータを振ることができ、転写残トナーの回収・吐き出しを制御しやすい。上記トナー散らしブラシ５Ａによる転写残トナーの回収・吐き出しは、トナー散らしブラシ５Ａへ印加する印加バイアスを制御し、トナー散らしブラシ５Ａへの印加バイアスのＤＣ成分と感光体１の電位との電位差を替えることで行うことができる。転写残トナーの帯電分布が負極側寄りの場合には、トナー散らしブラシ５Ａに印加する印加バイアスが、（作像領域での印加バイアスのＤＣ成分）＞（紙間での印加バイアスのＤＣ成分）となるようにするとよい。或いは、（画像部での印加バイアスのＤＣ成分）＞（非画像部での印加バイアスのＤＣ成分）となるようにするとよい。転写残トナーの帯電分布が正極側寄りの場合には、トナー散らしブラシ５Ａに印加する印加バイアスが、（作像領域での印加バイアスのＤＣ成分）＜（紙間での印加バイアスのＤＣ成分）となるようにするとよい。若しくは（画像部での印加バイアスのＤＣ成分）＜（非画像部での印加バイアスのＤＣ成分）となるようにするとよい。このような電位差を設定することにより、作像領域若しくは画像部で転写残トナーを回収し、紙間若しくは非画像部で転写残トナーを吐き出すことができ、転写残トナーを散らすことができる。

また、上記トナー散らしブラシ５Ａによる転写残トナーの回収・吐き出しは、トナー散らしブラシ５Ａに印加する印加バイアスのＡＣ成分の周波数を替えることによっても効果的に制御することができる。トナー散らしブラシ５Ａは、ＤＣ成分のみを印加するよりも、低周波数のＡＣ成分も重畳して印加した方が転写残トナーを吐き出しやすい。例えば、作像領域若しくは画像部では、トナー散らしブラシ５Ａへの印加バイアスのＡＣ成分はなく、紙間若しくは非画像部ではトナー散らしブラシ５Ａの印加バイアスのＡＣ成分があるようにしてもよい。或いは、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とのどちらにいても、トナー散らしブラシ５Ａに印加する印加バイアスにはＡＣ成分を重畳してもよい。この場合には、（作像領域での印加バイアスの周波数）＞（紙間での印加バイアスの周波数）となるようにするとよい。或いは、（画像部での印加バイアスの周波数）＞（非画像部での印加バイアスの周波数）となるようにするとよい。高周波数より低周波数のＡＣ成分を印加した方が、トナー散らしブラシ５Ａから転写残トナーが吐き出されやすい。

［実施例２］
図９（ａ）は、作像領域内におけるトナー散らしブレードと感光体との位置関係を説明する構成図であり、（ｂ）は紙間におけるトナー散らしブレードと感光体との位置関係を説明する構成図である。図１０は、トナー散らしブレードに用いられる偏心カムの構成を示す断面図である。図９及び図１０に示すように、トナー散らしブレード５Ｂは、ウレタンゴム等の弾性材料を用いたブレード５２と、支点５３ａを中心として一端にブレード５２を支持するアーム５３と、アーム５３を感光体方向に付勢するバネ５４と、アーム５３の他端に所定のタイミングで接触してバネ５４の付勢方向とは反対方向に付勢する偏心カム５５とを備えている。このトナー散らしブレード５Ｂは、バネ５４と偏心カム５５の回転を利用してブレード５２の角度を変化させ、感光体１とブレード５２との接触圧を変化させることができる。図９（ａ）に示すように、作像領域若しくは画像部では、バネ５４による付勢により感光体１とブレード５２との接触圧を強くして、ブレード５２に転写残トナーを回収する。一方、紙間若しくは非画像部では、偏心カム５５による付勢により一瞬感光体１とブレード５２との間を空けて、ブレード５２から転写残トナーを吐き出す構成となっている。感光体１とブレード５２との隙間から大量のトナーが流れても、帯電ローラ２のセルフクリーニング効果により帯電ローラ２の汚れは問題とならなかった。ブレードは安価なことから低コスト化にもつながる。なお、感光体１とブレード５２との隙間の調整は、図９に示すようなクラッチ機構に限られず、他の機構を用いてよい。また、トナー散らしブレード５Ｂによる、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しは、実施例１と同様に、トナー散らしブレードへの印加バイアスのＤＣ成分と感光体の電位との電位差、若しくは印加バイアスのＡＣ成分の周波数を変えることによって制御してもよい。

［実施例３］
図１１は、トナー散らしローラの構成を示す構成図である。図１１に示すように、トナー散らしローラ５Ｃには、帯電ローラ２と同様の形態からなるローラを用いることができる。トナー散らしローラ５Ｃは、トナーとの付着力が小さい材料から構成され（上述した帯電ローラ２の特性と同じである）、また感光体１とのギャップが精度良く保たれているため、トナー散らしローラ５Ｃにトナーが固着することがない。トナー散らしローラ５Ｃは、経時での転写残トナーの回収・吐き出し量が変化しにくい。作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しは、実施例１と同様に、トナー散らしブレードへの印加バイアスのＤＣ成分と感光体の電位との電位差、若しくは印加バイアスのＡＣ成分の周波数を変えることによって制御するとよい。

以下、トナー散らしローラ５Ｃを用いてトナーの回収及び吐き出しを行った実施例について説明する。
（１）転写残トナーの帯電分布において図７（ｂ）のように負極性側のトナーが多い場合
作像領域内では、より割合の多い負極性トナーを回収したいので、トナー散らしローラ５Ｃに正極性（例えば＋３００Ｖ）の印加バイアスを印加した。紙間では、その回収したトナーを吐き出すため、トナー散らしローラ５Ｃに負極性（例えば−３００Ｖ）の印加バイアスを印加した。しかし、ＤＣ成分だけを印加した場合、全てのトナーを吐き出すことができなかった。そこでＤＣ成分（−３００Ｖ）にＡＣ成分（例えば、１００Ｈｚ、６００Ｖｐｐ）を重畳したところ、トナー散らしローラ５Ｃからトナーをうまく吐き出すことができた。

（２）転写残トナーの帯電分布において、図７（ｂ）のｙ軸対称の場合、つまり、正極性側のトナーが多い場合
（１）と反対に、作像領域内では、トナー散らしローラ５Ｃに負極性（例えば−３００Ｖ）の印加バイアスを印加した。紙間では、トナー散らしローラ５Ｃに正極性のＤＣ成分（例えば＋３００Ｖ）にＡＣ成分（例えば、１００Ｈｚ、６００Ｖｐｐ）を重畳した印加バイアスを印加した。これにより、作像領域でのトナー回収、及び紙間でのトナー吐き出しをうまく行うことができた。

（３）転写残トナーが強帯電になっている場合
転写残トナーの帯電を弱めないと回収できないため、作像領域内では、トナー散らしローラ５ＣにＡＣ成分を重畳した印加バイアスを印加した。このＡＣ成分により転写残トナーが弱帯電化するため、トナー散らしローラ５Ｃに転写残トナーをうまく回収することができた。ただし、作像領域内でのＡＣの周波数を大きくしないと転写残トナーを回収することが難しい。例えば、２０００Ｈｚとした場合、トナーの弱帯電化と回収を同時に行うことができた。紙間ではトナー散らしローラ５Ｃから転写残トナーを吐き出すように、上記（１）（２）の通り１００Ｈｚ程度のＡＣ成分を重畳した。高周波数より低周波数のＡＣ成分を印加した方が、転写残トナーを吐き出しやすい。

［実施例４］
図２に示すように、実施例４に係るトナー散らしブラシローラ５Ｄは、カーボンブラック等の導電性物質を配合したアクリルやナイロン、ＰＥＴ等の繊維を用いた伝導性ブラシである。トナー散らしブラシローラ５Ｄは、回転数（感光体との線速差）、印加バイアスＶｃｌ、接触圧のすべてのパラメータを振ることができ、作像領域若しくは画像領域でのトナーの回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しの制御を行い易い。例えば、トナー散らし部材５Ｄの回転数を、｜作像領での感光体１とトナー散らしブラシローラ５Ｄとの線速差｜＜｜紙間での感光体１とトナー散らしブラシローラ５Ｄとの線速差｜とすることにより、トナーの回収・吐き出しを制御することができる。本実施形態では、作像領域では、感光体１とトナー散らしブラシローラ５Ｄとの線速差を０ｍｍ／ｓにすることによってトナー散らしブラシローラ５Ｄによるトナー回収性がかなり高まる。また、紙間では感光体１とトナー散らしブラシローラ５Ｄとの線速差を５００ｍｍ／ｓとすることによりトナー散らしブラシローラ５Ｄからトナーを吐き出しやすくなる。線速差の調整は、トナー散らしブラシローラ５Ｄを駆動するモーターの回転数を変えることで行ってもよいが、クラッチを利用して作像領域内でモーターとトナー散らしブラシローラ５Ｄの接続を切り連れ回り状態にすることでトナー散らしブラシローラ５Ｄを回すことにより線速差を０ｍｍ／ｓに近づけることもできる。トナー散らしブラシローラ５Ｄへのバイアス印加制御は、実施例３と同様に行えばよい。

以上、本実施形態に係るプリンタによれば、帯電ローラ２を感光体１と非接触状態を維持して配置し交流成分を含んだ電圧を印加しているため、帯電ローラ２自身でセルフクリーニングを行うことができ、帯電ローラ２にトナーが付着しにくい。また、感光体１上に残留する転写残トナーが帯電ローラ２を通過する前に、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は転写残トナーの多いところのトナーを少ないところに移動させて転写残トナーを散らす。これにより、帯電ローラによる転写残トナーの弱帯電化を均等に行うことができるため、現像装置４によるトナー回収性が向上し、残像の発生が抑制される。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、上記トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、作像領域内で転写残トナーを回収し、転写残トナーがない紙間で転写残トナーを吐き出すことにより、転写残トナーの多いところのトナーを少ないところに移動させる。これにより、帯電手段による転写残トナーの弱帯電化を均等に行うことができ、残像の発生を抑制することができる。また、例え残像が発生しても、紙間なら出力画像に影響がない。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、上記トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、画像部内で転写残トナーを回収し、転写残トナーがない非画像部で転写残トナーを吐き出すことにより、転写残トナーの多いところのトナーを少ないところに移動させる。これにより、帯電ローラ２による転写残トナーの弱帯電化を均等に行うことができ、残像の発生を抑制することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に印加する電圧の直流成分と感光体の電位との電位差が作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっている。これにより、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、転写残トナーの帯電分布が負極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部でトナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部でトナー散らし部材５に印加する電圧の直流成分より大きくなる。また、転写残トナーの帯電分布が正極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部でトナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部でトナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に印加する電圧の直流成分より小さくなる。このように作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで電位差を設定することで、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に印加する電圧の交流成分の周波数が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっている。これにより、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部で交流成分がなく、紙間若しくは非画像部で交流成分がある。紙間若しくは非画像部では、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に交流成分を重畳した電圧を印加する方が、トナーを吐き出しやすくなる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とのどちらにおいても交流成分が重畳されており、作像領域若しくは画像部での印加電圧の交流成分の周波数が紙間若しくは非画像部での印加電圧の交流成分の周波数より大きい。紙間若しくは非画像部では、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に高周波数よりも低周波数を印加した方がトナーを吐き出しやすくなる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｄ）は、紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで像担持体との接触圧が異なる。これにより、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｄ）は、作像領域若しくは画像部での像担持体への接触圧が紙間若しくは非画像部での像担持体への接触圧より大きい。感光体１とトナー散らし部材５（Ａ、Ｂ、Ｄ）との接触圧が大きい方がトナーの回収性が高く、接触圧が小さい方がトナーの吐き出し性が高い。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材５Ｄは、回転体からなり、回転体の回転数は紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで異なる。これにより、作像領域若しくは画像部でのトナー回収、及び紙間若しくは非画像部でのトナー吐き出しを制御することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、感光体１とトナー散らし部材５Ｄとの線速差が、紙間若しくは非画像部では作像領域若しくは画像部よりも大きい。感光体１とトナー散らし部材５Ｄとの線速差が小さい方がトナーの回収性が高く、線速差が大きい方がトナーの吐き出し性が高い。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材として、トナー散らしブラシ５Ａやトナー散らしブラシローラ５Ｄを用いることができる。トナー散らしブラシ５Ａは、印加バイアスや接触圧等のパラメータを振ることができ、トナーの回収、トナーの吐き出しを制御しやすい。トナー散らしブラシローラ５Ｄは、回転数、印加バイアス、接触圧等のパラメータを振ることができ、トナーの回収、トナーの吐き出しを制御しやすい。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材として、トナー散らしブレード５Ｂを用いることができる。トナー散らしブレード５Ｂは安価であるため、低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らし部材として、トナー散らしローラ５Ｃを用いることができる。トナー散らしローラ５Ｃは、経時でトナーの回収量、吐き出し量が変化しにくい。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らしローラ５Ｃは、感光体１と隙間を維持して非接触に配置される。そのため、トナー散らしローラ５Ｃには、トナー等の異物の固着を抑制することができる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、トナー散らしブラシ５Ａやトナー散らしブレード５Ｂを長手方向に揺動させることで、長手方向への散らし効果が高まる。

本実施形態に係るプリンタの内部構成を示す概略構成図。 同プリンタの感光体周りの構成を示す概略構成図。 形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した模式図。 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模式図。 同プリンタの感光体と帯電ローラの構成を示す断面図。 同帯電ローラの構成を示す径方向の断面図。 （ａ）は、感光体上に担持されたトナーの転写直前におけるトナー帯電量分布を示す特性図、（ｂ）は、転写後に感光体１上に残留した転写残トナーのトナー帯電量分布を示す特性図。 実施例１に係るトナー散らしブラシの構成を示す構成図。 （ａ）は、作像領域内におけるトナー散らしブレードと感光体との位置関係を説明する構成図であり、（ｂ）は紙間におけるトナー散らしブレードと感光体との位置関係を説明する構成図。 トナー散らしブレードに用いられる偏心カムの構成を示す断面図。 トナー散らしローラの構成を示す構成図。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電ローラ
３ ガード部材
４ 現像装置
５ トナー散らし部材
５Ａ トナー散らしブラシ
５Ｂ トナー散らしブレード
５Ｃ トナー散らしローラ
５Ｄ トナー散らしブラシローラ

Claims (17)

1. 像を担持する像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、該像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体の潜像にトナーを供給して現像するとともに該像担持体上に残留するトナーを回収する現像手段と、該像担持体のトナー像を被転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、
   上記帯電手段は、帯電部材が該像担持体と非接触状態を維持して配置され、直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加することによって生じる放電を利用して該像担持体を帯電し、
   上記転写手段により転写されずに該像担持体上に残留する転写残トナーを散らすトナー散らし部材を、該帯電手段よりも像担持体移動方向上流側であって、上記転写手段よりも像担持体移動方向下流側に備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記トナー散らし部材は、作像領域内で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、紙間で回収したトナーの少なくとも一部を吐き出すことによりトナーを散らすことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１の画像形成装置において、
   上記トナー散らし部材は、画像部で転写残トナーの少なくとも一部を回収し、非画像部で回収したトナーの少なくとも一部を吐き出すことによりトナーを散らすことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２又は３の画像形成装置において、
   上記トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分と像担持体の電位との電位差が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっていることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置において、
   転写残トナーの帯電分布が負極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部で上記トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分より大きくなり、
   転写残トナーの帯電分布が正極側寄りの場合には、作像領域若しくは画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分が紙間若しくは非画像部で該トナー散らし部材に印加する電圧の直流成分より小さくなることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
   上記トナー散らし部材に印加する電圧の交流成分の周波数が、作像領域若しくは画像部と、紙間若しくは非画像部とで異なっていることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６の画像形成装置において、
   上記トナー散らし部材に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部で交流成分がなく、紙間若しくは非画像部で交流成分があることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項６の画像形成において、
   上記トナー散らし部材に印加する電圧は、作像領域若しくは画像部と紙間若しくは非画像部とのどちらにおいても交流成分が重畳されており、作像領域若しくは画像部での印加電圧の交流成分の周波数が紙間若しくは非画像部での印加電圧の交流成分の周波数より大きいことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置において、
   上記トナー散らし部材は、紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで像担持体との接触圧が異なることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９の画像形成装置において、
    上記トナー散らし部材は、作像領域若しくは画像部での像担持体への接触圧が紙間若しくは非画像部での像担持体への接触圧より大きいことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の画像形成装置において、
    上記トナー散らし部材は、回転体からなり、該回転体の回転数は紙間若しくは非画像部と作像領域若しくは画像部とで異なることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１の画像形成装置において、
    上記トナー散らし部材と上記像担持体との線速差が、紙間若しくは非画像部では作像領域若しくは画像部よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２の画像形成装置において、
    上記トナー散らし部材はブラシであることを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３の画像形成装置において、
    上記トナー散らし部材は長手方向に揺動することを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の画像形成装置において、
    上記トナー散らし部材は、ブレードであることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２の画像形成装置において、
    上記トナー散らし部材はローラであることを特徴とする画像形成装置。
17. 請求項１６の画像形成装置において、
    上記トナー散らし部材は、上記像担持体と隙間を維持して非接触に配置されたローラであることを特徴とする画像形成装置。

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