JP4343678B2 - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング装置の無い画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。

この種の画像形成装置には、潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する被転写体との間に転写電界を形成することで、潜像担持体上のトナー像を被転写体上に転写する静電転写方式を採用するものがある。このような装置では、転写後の潜像担持体表面部分に転写残トナーが残留する。この転写残トナーが除去されないまま、その潜像担持体表面部分が次の画像形成工程に供されることになると、その潜像担持体表面部分で帯電ムラ等の帯電不良が生じ、画質劣化の原因となる。そのため、従来は、転写領域から帯電領域までの潜像担持体表面に対向する位置にクリーニング装置を設け、転写残トナーを除去していた。このようなクリーニング装置には、潜像担持体表面から回収した転写残トナーを収容する廃トナータンクや、回収した転写残トナーを再利用するためにその転写残トナーを搬送するリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要になる。そのため、画像形成装置が大型化してしまう。

このような装置の大型化の問題に対処できるものとして、例えば、特許文献１に開示された画像形成装置がある。この画像形成装置は、潜像担持体表面に残留した転写残トナーを現像装置を用いて回収する方式（以下、「現像器回収方式」という。）を採用している。この現像器回収方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置で転写残トナーを回収するため、別個独立に上記のような廃トナータンクやリサイクルトナー搬送通路を設ける必要がない。よって、この現像器回収方式を採用すれば、装置の小型化に大きく貢献することができる。

また、特許文献１では、現像器回収方式の画像形成装置に搭載する帯電装置として、潜像担持体に帯電ローラを接触させて帯電を行う実施例が記載されている。従来から、潜像担持体表面を一様に帯電する方式には、その表面に帯電ローラ等の帯電部材を接触又は近接させて一様帯電する接触・近接帯電方式と、コロナチャージャ等によって一様帯電するチャージャ帯電方式とが知られている。しかし、チャージャ帯電方式では、潜像担持体表面を所望の電位とするためには大量の放電を発生させる必要があるため、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が大量に発生し、環境面で問題がある。これに対し、接触・近接帯電方式であれば、チャージャ帯電方式に比べて発生する放電量が少なく環境面で有利である。したがって、上記実施例に記載の画像形成装置によれば、装置の小型化を図りつつ、放電生成物の発生量が少なくて環境面で有利となるという効果が得られるものと考えられる。

しかし、このように現像器回収方式と接触・近接帯電方式を併用した画像形成装置においては、潜像担持体上の転写残トナーを現像領域まで搬送する間に、その転写残トナーと帯電部材とが接触又は近接することになる。そのため、帯電部材に転写残トナーが付着することがある。帯電部材に転写残トナーが付着すると、その付着した転写残トナーによって一様帯電が妨げられ、潜像担持体の表面電位を所望の電位にできなかったり、帯電ムラ等の帯電不良が生じたりする。その結果、画像濃度の低下や地肌汚れなどが生じ、画質劣化が生じるという不具合があった。この不具合は、現像器回収方式を採用する場合に限らず、転写残トナーを潜像担持体上から除去しないまま帯電部材との接触領域に搬送する構成を有するものであれば、同様に生じ得るものである。

本出願人は、特願２００２−２５４１４２号において、上記不具合を解決し得る画像形成装置を提案した。この画像形成装置は、転写後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーのうち、帯電バイアスと同極性に帯電した正規帯電トナーとは逆極性の逆帯電トナーを、ブラシ部材等の一時保持手段により潜像担持体表面から回収して保持する。このように逆帯電トナーを回収、保持することで、逆帯電トナーが帯電部材に付着するのを防ぐことができる。そして、その保持した逆帯電トナーを、一の画像形成を終えてから次の画像形成を行うまでの間などの所定のタイミングで、潜像担持体表面に戻す。このようにして潜像担持体上に戻された逆帯電トナーは、現像装置で回収されたり、被転写体やこれを搬送するための搬送部材などに転移されたりする。この装置によれば、戻された逆帯電トナーが帯電領域を通過する間、帯電バイアスの印加を停止したり、帯電部材を潜像担持体から離間させたりするので、逆帯電トナーが帯電部材に付着することがない。

特許第３０９１３２３号公報

しかしながら、転写残トナーのうちの正規帯電トナーはブラシ部材等の一時保持手段に回収されない。従って、次の画像形成工程中に潜像形成手段が対向する領域（以下、潜像形成領域）を通過して現像装置で回収されたり、被転写体などに転移されたりする。このため、潜像担持体表面に正規帯電トナーが付着したまま潜像形成手段によって潜像担持体表面に潜像画像が形成される。すると、トナーが付着した部分や、トナーによって陰となった部分は露光されない。その結果、ベタ画像部分に白ポチが発生するという不具合が発生する場合があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転写残トナーが潜像画像形成中に潜像形成領域を通過することによって生じる画質劣化を抑制することができるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記潜像形成手段が上記潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成領域に到達するまでの間に上記潜像担持体に当接して該転写残トナーを堰き止めて一時保持する一時保持手段と、該一時保持手段を所定のタイミングで上記潜像担持体から離間させる制御を行って、該一時保持手段によって保持されたトナーを上記潜像担持体の表面移動によって現像領域へ搬送させるための制御手段とを備えるとともに、上記トナーは、トナー抵抗が１×１０^９［Ωｃｍ］以下、重量平均粒径が５［μｍ］以上１０［μｍ］以下、平均円形度０．８５以上であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記帯電手段を通過する間に、上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入する電荷注入手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記一時保持手段は、上記潜像担持体に当接する弾性ブレードであり、上記制御手段は、少なくとも上記潜像形成手段が動作して上記潜像担持体表面に潜像が形成されている間は上記弾性ブレードを上記潜像担持体と当接させ、上記潜像形成手段が非動作中は上記弾性ブレードを上記潜像担持体から離間させる制御を行うことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記一時保持手段よりも上記潜像担持体表面移動方向上流側に、上記転写残トナーのうち帯電バイアスの極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを一時保持する逆帯電トナー一時保持手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記逆帯電トナー一時保持手段に上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入する電荷注入手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記逆帯電トナー一時保持手段は帯電手段であり、所定のタイミングで上記電荷注入手段を作動させて上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入して正規帯電トナーとして、上記帯電手段から再び潜像担持体表面に戻すための制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記帯電手段、上記現像手段のうち少なくともひとつと、上記潜像担持体とを一体に構成して、画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段とを一体に構成して、画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが転写手段から潜像形成手段が上記潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成領域に到達するまでの間に配置され、上記潜像担持体に当接して上記転写残トナーを堰き止めて一時保持し、所定のタイミングで上記潜像担持体から離間して上記転写残トナーを上記潜像担持体へ戻す一時保持手段を備え、上記トナーは、トナー抵抗が１×１０ ^９ ［Ωｃｍ］以下、重量平均粒径が５［μｍ］以上１０［μｍ］以下、平均円形度０．８５以上であることを特徴とするものである。

請求項１乃至８の発明によれば、転写残トナーが転写手段から潜像形成手段に到達する間に潜像担持体に当接して転写残トナーが潜像形成手段と対向する位置を通過しないように一時保持手段で堰き止めて一時保持する。そして、一時保持手段に保持された転写残トナーは所定のタイミングで再び潜像担持体表面に戻される。所定のタイミングで戻された転写残トナーは、潜像担持体表面に付着して潜像形成手段と対向する位置を通過する。このとき、潜像形成手段は非動作中であり潜像担持体表面に潜像を形成していない。これにより、潜像画像形成中に潜像形成領域を通過する潜像担持体表面に転写残トナーが付着することが抑制される。また、トナー抵抗が１×１０^９Ωｃｍ以下、重量平均粒径が５μｍ〜１０μｍ、平均円形度が０．８５以上のトナーを用いることで、一時保持手段で確実にトナーを一時保持することができる。よって、一時保持手段で保持されずに、潜像画像形成中に転写残りトナーが潜像形成手段と対向する位置を通過するのをより抑制することができる。s

以下、本発明を画像形成装置であるカラー電子写真プリンタ（以下、プリンタという）に適用した一実施形態について説明する。
まず、このプリンタの基本的な構成について説明する。図１は本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタは、潜像を担持する潜像担持体であるドラム状の感光体１を備えている。この感光体１は、有機感光体、アモルファス等、既存の感光体を用いることがきる。本実施形態では、抵コスト化、設計の自由度、無公害性の観点から有機感光体を用いている。

この感光体１の表面は、帯電装置２によって一様に帯電させられる。この帯電装置２は、いわゆる接触帯電方式で帯電処理を行う帯電ローラ２１を備えている。この帯電ローラ２１は、アルミ芯金上に発泡スポンジ層、導電層、リーク発生防止用の保護層からなっている。帯電ローラ２１は、感光体１の表面に接触しており、図示しない電源装置から負極性のバイアスを帯電ローラ２１に印加して、感光体１の表面を一様に−５００Ｖに帯電させる。

そして、露光手段としてのレーザ光学装置３によって画像情報に基づいた走査露光処理がなされて静電潜像が形成される。この画像情報は、ポリゴンモータでレーザ光をスキャンさせミラー３３で反射した画像信号である。本実施形態の露光手段は、レーザ光学装置としているが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置など、種々の方式の露光手段を用いることができる。

感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置４によって現像されてトナー像となった後、転写装置５にて転写紙Ｐ上に静電転写される。転写装置５は、金属ローラ５１に中抵抗ゴム層を設けた転写ローラ５２であり、感光体１と接触して転写ニップを形成している。転写ローラ５２は、図示しない電源装置から正極性の転写バイアスが印加されており、感光体１上のトナー像が転写紙Ｐに静電転写される。また、現像装置４は、図示しないトナーと磁性キャリアとを含有するいわゆる二成分現像剤を内部に収容しており、現像ローラ４１上に担持したこの二成分現像剤を感光体１との対向位置に搬送して静電潜像を現像するものである。使用するトナーは、負電荷を持った負帯電トナーである。

トナー画像が形成される事で消費されるトナーは、プリンタ装置本体に対して着脱可能に構成された図示しないトナーボトルから現像装置４に供給されるようになっている。このように、トナーボトルをプリンタ装置本体に対して着脱可能に構成することで、トナーが無くなったときはトナーボトルだけを交換すればよい。従って、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。カラープリンタの場合は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック色のトナーボトルを別個に設ければ、トナーボトルをそれぞれ単体で交換できるようになり、ユーザーの出費を抑えることができる。

上記転写装置５の下方には、記録体たる転写紙Ｐを複数枚重ねて収容する複数の給紙カセット１０１、１０６が互いに鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット１０１、１０６は、一番上の転写紙Ｐに押し当てているそれぞれの給紙ローラ１０２、１０７を所定のタイミングで回転駆動させ、その転写紙Ｐを給紙搬送路に給紙する。給紙搬送路内では、送り出された転写紙Ｐが複数の搬送ローラ対１０３を経た後、レジストローラ対１０４のローラ間に挟まれて止まる。レジストローラ対１０４は、挟み込んだ転写紙Ｐを、上述のようにして感光体１上に形成されたトナー像に重ね合わせ得るタイミングで転写ローラ５２と感光体１との間の転写ニップに向けて送り出す。これにより、感光体１上のトナー像と、レジストローラ対１０４によって送り出された転写紙Ｐとが転写ニップで同期して密着される。そして、上記転写バイアスの影響によって転写紙Ｐ上に静電転写される。

上記転写ローラの図中左側方には、２本のローラ５４、５５に張架した紙搬送ベルト５３を図中反時計回りに無端移動されている。また、この紙搬送ベルト５３の更に左側方には、定着装置７、排紙ローラ対１０５が順次配設されている。上述のトナー像が静電転写された転写紙Ｐは、感光体１や転写ローラ５２の回転に伴って転写ニップから紙搬送ベルト５３上に送られた後、定着装置７内に入る。この定着装置７は、互いに当接しながら等速で回転する定着ローラ７１と加圧ローラ７２を対にして定着ニップを形成している。また、これらの定着ローラ７１および加圧ローラ７２の内部にはハロゲンランプ等の熱源７３、７４をそれぞれ有しており、定着ローラ７１および加圧ローラ７２を所定温度に制御している。定着装置７内に入った転写紙Ｐは、この定着ニップに挟まれて加熱処理及び加圧処理が施される。これにより、トナーが圧力を受けながら熱溶融して転写紙Ｐにトナー像が定着せしめられる。そして、転写紙Ｐは定着装置７内から排紙ローラ対１０５を経て機外へと排出される。本実施形態では、加圧ローラ７２にも熱源７３を内蔵してしているので、トナーの定着時間を短縮することができ、プリンタの速度を高速化することができる。

上記転写ニップで転写紙Ｐ上に静電転写されずに感光体１表面に残留した転写残トナーは、帯電装置２およびトナー保持手段８で一時保持された後、再び感光体１表面に担持され現像装置４に回収される。また、上記転写ニップで感光体１上から紙搬送ベルト５３上に転移してしまったトナーは、紙搬送ユニットのベルトクリーニング装置５６によって紙搬送ベルト５３上から除去される。

本実施形態では、感光体ドラム１、その周囲に配置された現像装置４、帯電装置２、トナー保持手段８等を一体化したプロセスカートリッジ１００として構成している。このプロセスカートリッジ１００は、プリンタ本体に対して着脱自在となっている。よって、プロセスカートリッジ１００内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ１００を交換すればよく、利便性が向上する。

次に、本発明の特徴部分である感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーのクリーニングについて説明する。図２（ａ）は、感光体ドラム１上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示すグラフである。また、図２（ｂ）は、転写後に感光体ドラム１上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。図２（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。一方、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。一般に、転写残トナーのほとんどは、１次転写ローラ１４に印加された正極性バイアスによる電荷注入を受けるなどして、所望どおりの帯電が得られないトナーである。その結果、転写残トナーの中には、図２（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が存在してしまう。

上述のように正極性に反転した逆帯電トナーが混在した転写残りトナーは、感光体表面に付着したまま帯電装置２の帯電ローラ２１との対向位置まで搬送される。対向位置では、感光体１の表面電位が一様に−５００Ｖとなるように直流の帯電バイアスを電源装置２２から帯電ローラ２１に印加している。この時、転写残トナーのうち正極性に反転したトナーが帯電ローラ２１に静電吸着する。一方、負極性のトナーは帯電バイアスと同極性であるため帯電ローラ２１に付着せずに通過して一時保持手段としてのトナー保持手段８に保持される。

帯電ローラ２１を通過した負極性の転写残トナーは、図３に示すように、露光手段３よりも上流側に設けられたトナー保持手段８に一時保持される。このトナー保持手段８は感光体と接触する弾性ブレード８１を備えている。弾性ブレード８１は支持板８３の一端に取り付けられている。支持板８３の他端にはバネ８４とソレノイド８２がそれぞれ取り付けらている。バネ８４は支持板８３を図中左側に付勢している。また、支持板８３の中央部付近には、支持部８３ａが設けられており、プロセスカートリッジに揺動自在に取り付けられている。ソレノイド８２が動作時はバネ８４の付勢力に抗って支持板８３を図中右側に付勢する。すると、支持板８３は支持部８３ａを中心にして図中時計回りに回転して、弾性ブレード８１がある程度の圧力をもって感光体１に当接するようになる。露光手段３によって感光体表面に潜像が形成されているときはソレノイド８２が動作しており、弾性ブレード８１が感光体１と接触している。これにより、転写残トナーは弾性ブレード８１に完全に堰き止められる。非潜像形成時には、ソレノイド８２の動作が停止する。すると、図中右側の付勢力がなくなり、かわりにバネ８４により支持板８３を図中左側に付勢する。これにより、支持板８３が支持部８３ａを中心にして図中反時計回りに回転する。その結果、弾性ブレード８１が感光体１から離間し、弾性ブレード８１に保持されていた転写残トナーが再び感光体表面に戻され、潜像形成領域を通過して現像領域に搬送される。そして、現像ローラに付着したキャリアに静電吸着して現像装置４に回収される。このように、露光手段３によって感光体表面に潜像が形成されているときは弾性ブレード８１を感光体１に当接させ、非潜像形成時には弾性ブレード８１を感光体表面から離間させる。これにより、露光手段３によって感光体表面に潜像が形成されているときに潜像形成領域を通過する感光体表面には転写残トナーが付着することがない。その結果、転写残トナーが陰となり未露光部を形成することがなくなり、ベタ画像部に白ポチなどの異常画像をなくすことができる。

また、感光体は負帯電しているため、逆帯電トナーは正規帯電トナーに比べ感光体への付着力が強い。このため、逆帯電トナーは弾性ブレード８１と感光体との間をすり抜け易い。よって、逆帯電トナーを保持するためのには弾性ブレード８１を感光体へ強く押し圧する必要がある。しかし、この実施形態では、逆帯電トナーは弾性ブレード８１の上流側で帯電ローラ２１に一時保持される。よって、弾性ブレード８１に保持される転写残トナーは、全て正規帯電トナーとなる。正規帯電トナーは感光体との付着力が弱いので、弾性ブレード８１を感光体へ強く押し圧しなくとも転写残トナーを確実に保持することができる。その結果、弾性ブレードおよび感光体へのストレスが少なく感光体および弾性ブレードの耐久性を向上することができる。また、露光手段が動作中に転写残トナーが潜像領域を通過するのを確実に抑制することができる。また、弾性ブレード８１の設定条件を容易に設定することができる。

一方、帯電ローラ２１に付着した正極性の逆帯電トナーは、図３に示すように帯電ローラの上に設けられた電荷注入板２４によって一時保持される。電荷注入板２４は、帯電ローラ２１に所定の圧力もって当接し、帯電ローラ２１と電荷注入板２４との間をすり抜けるトナー量を０．１ｍｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは０．０５ｍｇ／ｃｍ^２以下としている。これにより、帯電ムラを防ぐ事ができる。また、電荷注入板２４はステンレス等の金属板であり、その一端はスイッチ２５に接続されている。露光手段３によって感光体表面に潜像が形成されているときは、スイッチ２５はＯＦＦ状態であり、電荷注入板２４はフロート状態となっている。非潜像形成時には、スイッチ２５をＯＮにして電荷注入板２４をアースに接続する。すると、電荷注入板２４の電位は０Ｖとなり、電荷注入板２４と帯電ローラとの間で電位差が生じる。この結果、帯電ローラ２１から電荷注入板２４へ負極性のバイアスが印加されることとなり、帯電ローラ２１と電荷注入板２４との間の領域Ａの間に保持されていた逆帯電トナーが再度負極性の帯電トナーとなる。この負極性の帯電トナーは再び感光体表面に付着し、帯電ローラ２１との間をすり抜け、現像領域に搬送される。

この実施形態では、帯電ローラ２１で逆帯電トナーを一時保持し、この一時保持された逆帯電トナーに電荷注入板２４で電荷注入を行い正規帯電トナーとしている。このように、一時保持されている逆帯電トナーに電荷注入を行うので、確実に逆帯電トナーを正規帯電トナーとすることができる。

このように、現像領域に搬送される転写残トナーはすべて負極性に帯電されている。現像ローラ４１には、作像時に必要な現像バイアスとは逆極性のバイアスすなわち＋２００Ｖのバイアスが印加されている。これにより、負極性に帯電された転写残トナーは、現像領域において現像ローラに向かって静電力が働く。この結果、転写残トナーが現像ローラ上のキャリアに静電吸着して現像装置４に回収される。現像ローラによって現像装置４の内部に回収された転写残トナーは内部で攪拌搬送された後、再度現像に寄与することになる。

次に、本実施形態の変形例について、図４および図５を用いて説明する。この変形例は、転写装置５と帯電装置２との間に電荷注入補助手段９を備えている。この電荷注入補助手段９は、転写後の正極性に逆帯電したトナーを正規の負帯電トナーに極性を反転させるために設けている。この電荷注入補助手段９は、金属プレートに複数のスリットを設けた櫛歯状ブラシ９１と、この櫛歯状ブラシ９１に電圧を印加するバイアス電源９２とから構成されている。上記櫛歯状ブラシ９１は感光体と接触し、バイアス電源９２から負極性のバイアスが印加される。これにより、感光体表面に付着した正極性の逆帯電トナーを負極性の帯電トナーに反転させる。ここで、感光体表面電位との電位差によってトナーが櫛歯状ブラシ９１に印加されるバイアスの極性に転極出来るだけのバイアスが、櫛歯状ブラシ９１に印加される必要がある。具体的には、上記櫛歯状ブラシ９１に印加する電圧は感光体の電位が約−５０Ｖであることを考慮して−７００Ｖとしている。

感光体１に付着した転写残トナーは櫛歯状ブラシ９１のスリットを通過する。このとき、転写残トナーが櫛歯状ブラシ９１と接触する。すると、転写残トナーに電荷注入が発生し、正帯電したトナーが負帯電に反転する。これにより、正極性の逆帯電トナーを負極性の正規帯電トナーとすることができる。また、上記帯電ローラで逆帯電トナーの極性を反転させる方法と異なり櫛歯状ブラシ９１に電圧を印加するタイミングなどを考慮する必要がないので、櫛歯状ブラシ９１には画像形成動作中でも電圧を印加しつづけることができる。また、帯電装置を通過する前に逆帯電トナーの一部を負帯電に転極させているので、帯電ローラに付着するトナーが減少して帯電装置への負担を軽減することができる。

櫛歯状ブラシ９１を通過した転写残りトナーのうち負極性のトナーは帯電装置２を通過して、弾性ブレード８１に一時保持される。櫛歯状ブラシ９１で極性が反転されなかった逆極性の転写残トナーは帯電ローラ２１に付着し電荷注入板２４に一時保持される。そして、露光手段３が潜像を形成していない時に電荷注入板２４に保持されたトナーは負極性に反転される。一方、弾性ブレード８１に一時保持されているトナーは弾性ブレード８１の離間により現像領域に移動して現像ローラによって現像装置内に回収される。

また、櫛歯状ブラシ９１に印加するバイアスは直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアスとすることもできる。これにより、転写後のトナーの帯電量を均一にすることができる。よって、帯電ローラに付着するトナーをなくすことができ、常に安定した帯電装置を維持することが可能となる。また、上述の電荷注入手段としての電荷注入板２４をなくし、上記櫛歯状ブラシ９１を電荷注入手段とすることもできる。

この実施形態においては、弾性ブレード８１の離間および電荷注入板２４へのバイアス印加は、露光手段３の動作に同期して行っているがこれに限られない。例えば、画像形成動作終了時やある一定回数画像形成動作を行った後、クリーニングモードを設け、このクリーニングモード時に弾性ブレード８１の開放および電荷注入板２４へのバイアス印加を行っても良い。また、この実施形態においては、感光体１、その周囲に配置された現像装置４、帯電装置２、トナー保持手段８等を一体化したプロセスカートリッジ１００として構成しているが、これに限定されない。例えば、上述の画像形成プロセス装置の他に、転写装置５、紙搬送ベルト５３、紙搬送クリーニング装置５６等を一体としたプロセスカートリッジとしてもよい。

また、上述の実施形態においては、ひとつの感光体およびひとつの現像装置を有するモノクロ画像形成装置を例に説明したがこれに限られない。例えば、図６に示すように、複数の感光体と現像装置を備えたカラー画像形成装置にも適用することが可能である。この場合、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色それぞれの画像形成プロセス手段に上述の実施形態を用いることができる。その結果、各色ごとに個別の廃タンクやクリーニング装置を設ける必要がなくなるので、大幅に装置の小型化を図ることができる。また、このカラー画像形成装置の場合、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色それぞれの画像形成プロセス手段をプロセスカートリッジとして装置本体から着脱可能に構成することができる。また、これに加えて中間転写ベルト・中間転写ベルトクリーニング等を一体化したプロセスカートリッジとすることも可能である。

次に、上述のプリンタに用いられるトナーについて説明する。上述のプリンタで使用されるトナーは櫛歯状ブラシ９１や帯電装置２の電荷注入板２４などの電荷注入手段によって電荷注入されやすいことが必要である。電荷注入されにくいトナーの場合、逆帯電トナーが櫛歯状ブラシ９１や電荷注入板２４によってバイアスを印加しても帯電バイアスと同極の正規帯電トナーに転極しにくい。このため、帯電ローラ２１に静電吸着するトナーが多くなり帯電装置への負担が増加してしまう。また、電荷注入されにくいトナーの場合、弾性ブレード８１に保持された正規帯電トナーの帯電電位分布が広いものとなり、帯電電位の高いトナーと低いトナーとが結合してしまう。この結合したトナーが弾性ブレードの一点を押し圧するようになり、その部分の弾性ブレードがめくりあがって感光体と弾性ブレードとの間に隙間ができる。そして、この隙間から、トナーがすり抜けてしまう。また、トナー粒径が小さいほど画像品質が向上するが、小さすぎると弾性ブレード８１をすり抜けてしまうトナーが多くなる。すると、トナーが付着した感光体表面に潜像画像を形成してしまう。その結果、未露光部が形成され、ベタ画像部に白ポチが発生してしまう。このため、本実施形態のトナーは、抵抗が１×１０^９Ωｃｍ以下、重量平均粒径が５．０〜１０．０μｍ、平均円形度が０．８５以上であることが好ましい。

次に、本実施形態のトナーの製造方法について詳細する。本実施形態のトナーの製造方法は、従来公知の方法でよく、結着樹脂、離型剤、着色剤、磁性体、その他場合によっては帯電制御剤等を用いて混合する。そして、熱ロール、エクストルーダ等の混練機を用いて混練した後、冷却固化する。次に、これをジェットミル、ターボジェット、クリプトロン等の粉砕で粉砕し、その後分級しトナーが得られる。スーパーミキサ、ヘンシェルミキサなどの混合機を用いて、上記トナーに外添剤を添加する。

次に、本実施形態のトナーの材料について詳細する。
結着樹脂としては従来公知の樹脂が全て使用可能である。例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられる。
本実施形態では特にポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られる。使用されるアルコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、１、４−ビス（ヒドロキシメタ）シクロヘキサン、及びビスフェノールＡ等のエーテル化ビスフェノール類、その他二価のアルコール単量体、三価以上の多価アルコール単量体を挙げることができる。また、カルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体、１、２、４−ベンゼントリカルボン酸、１、２、５−ベンゼントリカルボン酸、１、２、４−シクロヘキサントリカルボン酸、１、２、４−ナフタレントリカルボン酸、１、２、５−ヘキサントリカルボン酸、１、３−ジカルボキシル−２−メチレンカルボキシプロパン、１、２、７、８−オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単量体を挙げることができる。
また上記の樹脂は単独使用も可能であるが、二種類以上併用しても良い。また、これら樹脂の製造方法も特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合いずれも使用できる。

次に、離型剤について説明する。本実施形態のトナーに使用される離型剤は公知のものが全て使用できる。特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用する事が好ましい。カルナウバワックスは、微結晶のものが好ましい。また、酸価が５以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が１μｍ以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が５〜１４であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は１０〜３０が好ましい。その他の離型剤としては、固形シリコーンワニス、高級脂肪酸高級アルコール、モンタン系エステルワックス、低分子量ポリプロピレンワックス等、従来公知のいかなる離型剤をも混合して使用できる。これらの離型剤の使用量は、トナー樹脂成分に対し、１〜２０重量部、好ましくは３〜１０重量部である。

次に、磁性体について説明する。本実施形態のトナーに用いる磁性体は、酸化鉄、マグネタイト、フェライトなどの従来使用されている全ての公知磁性微粉末を添加することができる。磁性体の添加量は５〜６０重量部、好ましくは１５〜４５重量部である。

また外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は５ｍμ〜２μｍであることが好ましく、特に５ｍμ〜５００ｍμであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は２０〜５００ｍ^２／ｇであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合はトナーの樹脂成分に対し０．０１〜５重量％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０重量％であることが好ましい。無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。この他、高分子系微粒子例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。上記外添剤は表面処理を行って疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤などが好ましい表面処理剤として挙げられる。

本実施形態のトナーに使用される着色剤としては、従来からトナー用着色剤として使用されてきた顔料及び染料の全てが適用される。具体的には、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、オイルブラック、アゾオイルブラックなど特に限定されない。着色剤の使用量は１〜１０重量部、好ましくは３〜７重量部である。

本実施形態のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、第四級アンモニウム塩のボントロンＰー５１、含金属アゾ染料のボントロンＳー３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥー８２、サリチル酸系金属錯体のＥー８４、フェノール系縮合物のＥー８９（以上、オリエント化学工業社製）、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰー３０２、ＴＰ一４１５（以上、保土谷化学工業社製）、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡー９０１、ホウ素錯体であるＬＲー１４７（日本カ一リット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。

〔実施例１〕
次に、本実施形態に係るトナーの実施例（以下、「実施例１」という。）について説明する。
（トナー処方）
ポリエステル樹脂 ８９重量部
（重量平均分子量：３２５０００、Ｔｇ：６７．５℃）
ポリエチレンワックス ５重量部
（分子量９００）
マグネタイト微粒子 ５０重量部
カーボンブラック ５重量部
（ケッチェンブラックＥＣ：ケッチングブラックインターナショナル）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて７０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径７．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．５重量％を混合し表２に示す物性を有するトナーＡを得た。

次に、比較例１〜９のトナーについて説明する。
〔比較例１〕
（トナー処方）
ポリエステル樹脂 ８４重量部
（重量平均分子量：３８２０００、Ｔｇ：６８．０℃）
ポリエチレンワックス ５重量部
マグネタイト微粒子 ４５重量部
カーボンブラック（＃４４ 三菱化成工業社製） ５重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １重量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１２０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径７．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．３重量％を混合し、表２に示す物性を持ったトナーＢを得た。

〔比較例２〕
（トナー処方）
ポリエステル樹脂 ８４重量部
（重量平均分子量：３８２０００、Ｔｇ：６８．０℃）
ポリエチレンワックス ５重量部
マグネタイト微粒子 ４５重量部
カーボンブラック（＃４４ 三菱化成工業社製） ２０重量部
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １重量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１２０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径８．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．３重量％を混合し、表２に示す物性を持ったトナーＣを得た。

〔比較例３〕
（トナー処方）
上記比較例２の処方で２軸エクストルーダーを用いて１２０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径４．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．３重量％を混合し、表２に示す物性を持ったトナーＤを得た。

〔比較例４〕
（トナー処方）
ポリエステル樹脂 ８９重量部
（重量平均分子量：２８００００、Ｔｇ：６１℃）
カルナウバワックス ５重量部
マグネタイト微粒子 ５０重量部
カーボンブラック ３重量部
（ケッチェンブラックＥＣ：ケッチングブラックインターナショナル）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１４０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径４．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．５重量％を混合し表２に示す物性を有するトナーＥを得た。

〔比較例５〕
（トナー処方）
ポリエステル樹脂 ８９重量部
（重量平均分子量：３２５０００、Ｔｇ：６７．５℃）
ポリエチレンワックス（分子量９００） ５重量部
マグネタイト微粒子 ３５重量部
カーボンブラック ３重量部
（ケッチェンブラックＥＣ：ケッチングブラックインターナショナル）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １重量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１２０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径３．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．３重量％を混合し、表２に示す物性を持ったトナーＦを得た。

〔比較例６〕
（トナー処方）
ポリエステル樹脂 ７８重量部
（重量平均分子量：３２５０００、Ｔｇ：６７．５℃）
ポリエチレンワックス（分子量９００） ５重量部
マグネタイト微粒子 ４５重量部
カーボンブラック ７重量部
（ケッチェンブラックＥＣ：ケッチングブラックインターナショナル）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて７０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径５．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．５重量％を混合し表２に示す物性を有するトナーＧを得た。

〔比較例７〕
ポリエステル樹脂 ８９重量部
（重量平均分子量：２８００００、Ｔｇ：６１℃）
カルナウバワックス ５重量部
マグネタイト微粒子 ５０重量部
カーボンブラック ３重量部
（ケッチェンブラックＥＣ：ケッチングブラックインターナショナル）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１４０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径８．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．５重量％を混合し表２に示す物性を有するトナーＨを得た。

〔比較例８〕
（トナー処方）
スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体 ８８重量部
（重量平均分子量：５５０００、Ｔｇ：５２℃）
ライスワックス ５重量部
マグネタイト微粒子 ５０重量部
カーボンブラック ３重量部
（ケッチェンブラックＥＣ：ケッチングブラックインターナショナル）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて９０℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径６．０μｍ（重量平均粒径／個数平均粒径１．２９）とした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．５重量％を混合し表２に示す物性を有するトナーＩを得た。

〔比較例９〕
（トナー処方）
ポリエステル樹脂 ８９重量部
（重量平均分子量：３２５０００、Ｔｇ：６７．５℃）
ポリエチレンワックス ５重量部
マグネタイト微粒子 ５０重量部
カーボンブラック ３重量部
（ケッチェンブラックＥＣ：ケッチングブラックインターナショナル）
荷電制御剤（スピロンブラックＴＲ−Ｈ：保土ヶ谷化学） １重量部
以上の処方で２軸エクストルーダーを用いて１２０℃で混練後、気流式粉砕機により粉砕、分級し重量平均粒径１１．０μｍとした後ヘンシェルミキサーを用い、シリカ（Ｒ−９７２ 日本アエロジル）０．３重量％を混合し、表２に示す物性を持ったトナーＪを得た。

次に、上記実施例１および比較例１〜９のトナーの抵抗、重量平均粒径、平均円形度を測定した。
各トナーの抵抗の測定は次のようにして測定した。トナー３．０ｇを６ｔ／ｃｍ^２の荷重をかけ直径４０ｍｍの円盤状のペレットにしたものをＴＲ−１０Ｃ型誘電体損測定器（安藤電気株式会社）にて測定した。なお周波数は１ＫＨｚ、ＲＡＴＩＯは、１１×１０^−９である。その結果を表２に示す。

各トナーの重量平均粒径の測定は、Ｃｏｕｌｔｅｒ ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ ２ｅを用いた。なお、アパーチャー径は１００μｍである。上記測定器によって測定されたトナーの粒径分布の一例を表１に示す。こうして測定された各トナーの重量平均粒径を表２に示す。

各トナーの平均円形度の測定は（株）ＳＹＳＭＥＸ製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を用いて測定した。測定は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液に調整した。その後、０．４５μｍのフィルターを通した液５０〜１００ｍｌ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、試料を１〜１０ｍｇ加える。これを、超音波分散機で１分間の分散処理を行い、粒子濃度を５０００〜１５０００個／μｌに調整した分散液を用いて測定を行なった。ＣＣＤカメラで撮像した２次元の画像面積と、同一の面積を有する円の直径を円相当径として、円相当径で０．６μｍ以上をＣＣＤの画素の精度から有効とし平均円形度の算出に用いた。平均円形度は、各粒子の円形度の算出を行い、この各粒子の円形度を足し合わせ、全粒子数で割り算することによって得ることができる。各粒子の平均円形度は、粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割ることにより算出する。その結果を表２に示す。

次に、上記実施例１のトナーと上記比較例１〜９との比較実験について説明する。
この比較実験は、リコーＩｍａｇｉｏ ＭＦ７０７０を一部改造したプリンタを用いて行った。上記プリンタの現像装置はリコーＩｍａｇｉｏ ＭＦ１５０に搭載されているものを用いた。実施例１および比較例１〜９のトナーをそれぞれ収納した現像装置を用意し、上記プリンタにこれらの現像装置を取り替えることで各トナーについて比較実験できるようにした。感光体と現像ローラとのギャップは０．３ｍｍに設定した。帯電ローラ２１には、−１０００Ｖの帯電バイアスを印加し、感光体表面を一様に−５００Ｖに帯電させるように設定した。また、電荷注入板２４は、スイッチをＯＮ状態にしたとき接地して０Ｖとなるようにし、電荷注入板に保持されている逆帯電トナーに−１０００Ｖのバイアスが印加されるように設定した。また、櫛歯状ブラシ９１には、−７００Ｖのバイアスを印加した。その他の条件は、上述の実施形態と同様とした。そして、上記プリンタでテスト画像を１０００枚プリントした。プリント中は、弾性ブレードは感光体から一度も離間させないようにする。また、プリント枚数がある一定数に達したら電荷注入板２４のスイッチをＯＮ状態にし、一定時間電荷注入板２４に保持された逆帯電トナーに帯電バイアスを印加させるようにした。以上の条件で１０００枚プリントした後、感光体に当接している弾性ブレードをすり抜けたトナーの帯電量およびトナー量を測定した。また、１０００枚目のプリントされた画像を目視により確認した。

トナー量は、以下のようにして求めた。潜像形成領域に位置する感光体表面にノズル先端を当接させ、吸引ポンプによって感光体に付着したトナーを吸引し、フィルタを取り付けたノズル内部にトナーを溜める。ノズルはポンプから取り外し可能になっており、トナー吸引前後のノズルの重量から付着トナーの重量を算出する。そして、算出したトナー重量をノズル先端の断面積で除算することで、ブレードをすり抜けたトナー量［ｍｇ／ｃｍ^２］を求めた。また、トナーの帯電量は、上記フィルタに付着している単位面積あたりの帯電量を測定することにより求めた。その結果を表２に示す。なお、画像状態の評価は、黒ベタ画像に白ポチが確認されなかったものを○、黒ベタ画像に白ポチが確認されたものを×とした。

表２から、実施例１のトナーＡは、ブレードを通過したトナー量が０．０２［ｍｇ／ｃｍ^２］となっており、画像の黒ベタ部に白ポチは確認されず良好な画像が得られた。一方、比較例１〜９のトナーＢ〜Ｊは、ブレードを通過したトナー量が０．０５［ｍｇ／ｃｍ^２］以上であり、画像を確認したところ黒ベタ部に白ポチが見られた。

また、トナーＡの帯電量は−３０［μＣ／ｇ］となっており、転写前の帯電量と同じレベルにまで下がっていた。また、帯電分布も−３０［μＣ／ｇ］を中心とした幅の狭い正規分布となっていた。一方、重量平均粒が５μｍ以上で、平均円形度０．８５以上と良好な値を示しているが、トナー抵抗が１×１０^９Ωｃｍ以上の比較例Ｂの帯電量は、−１８［μＣ／ｇ］であり、帯電分布は非正規分布となっていた。この結果、弾性ブレードと感光体との間をすり抜けるトナー量が０．１０［ｍｇ／ｃｍ^２］となった。この理由は、以下のとおりである。比較例１のトナーBは、トナー抵抗が高いため櫛歯状ブラシ９１や電荷注入板２４によって電荷が注入されにくい。この結果、逆帯電トナーが負帯電の正規トナーとなっても転写前の帯電量（−３０［μＣ／ｇ］）には戻らず、これよりも高い帯電量を有することとなる。また、負の帯電特性が低くなったトナーも櫛歯状ブラシ９１や帯電バイアスなどから電荷注入されにくいため、転写前の帯電量よりも高い帯電量をもつこととなる。その結果、帯電量も−１８［μＣ／ｇ］となり、転写前よりもと高い帯電量となってしまう。また、弾性ブレード８１に一時保持されたトナーの帯電分布は、正規分布とならず、帯電電位の高いトナーと低いトナーが混在するようになる。すると、弾性ブレードに保持された高い電位のトナーと低い電位のトナーが結合してしまい、この結合したトナーが弾性ブレードの一点を圧接することとなる。その結果、結合したトナーの弾性ブレードを押し圧する力が増し、感光体と弾性ブレードとの間を結合したトナーがすり抜けてしまう。その結果、弾性ブレードと感光体との間をすり抜けるトナー量が０．１０［ｍｇ／ｃｍ^２］となり、潜像形成時にこれらのトナーが陰となり、黒ベタ部に白ポチを形成してしまったと考えられる。一方、実施例１のトナーＡの場合、トナー抵抗が１×１０^９Ωｃｍ以下であるので櫛歯状ブラシ９１や電荷注入板２４によって電荷が注入されやすい。よって、逆帯電トナーや負の帯電量が低くなったトナーが、これらの電荷注入手段によって転写前の帯電量（−３０［μＣ／ｇ］）に戻されやすい。その結果、弾性ブレード８１に一時保持されたトナーほとんどが、ほぼ−３０［μＣ／ｇ］の帯電量を有することとなる。このため、トナー同士が反発しあいトナー同士が結合することがない。よって、弾性ブレード８１にトナーが分散した状態で弾性ブレード８１を圧接することとなる。この結果、トナーは弾性ブレードを均一に押し圧するので、トナーの押し圧力が増して感光体と弾性ブレードとの間をすり抜けてしまうことはほとんどない。

また、比較例のトナーＪは、トナー抵抗および重量平均粒径は良好な値であるが、平均円形度が０．８５よりも低い値の０．８０である。その結果、弾性ブレードと感光体との間をすり抜けるトナー量が０．１０［ｍｇ／ｃｍ^２］となった。この理由は以下のとおりである。平均円形度が０．８５未満のトナーは、トナー粒子が不定形であり感光体上でのトナー像の集合状態が不均一となっている。このため、転写効率が悪く、逆帯電トナーや帯電電位の高いトナーだけでなく、所望どおりの帯電特性が得らているトナーも転写残トナーとなる。また、トナー粒子が不定形であるため、トナーに効率的に電荷注入することが難しい。この結果、逆帯電トナーや帯電電位の高いトナーを櫛歯状ブラシ９１や電荷注入板２４によって、所望どおりの帯電特性に戻すことが難しい。よって、弾性ブレード８１に保持されているトナーの帯電量は、−２５［μＣ／ｇ］と良好な帯電特性を示したが、帯電分布は、低い電位の帯電量を中心とする部分と、高い電位の帯電量を中心とする部分の２つの山を持つ帯電分布となっている。このため、トナーＪにおいても、低い電位のトナーと高い電位のトナーが結合して、弾性ブレード８１を押し圧する力が増し、この結合したトナーが感光体と弾性ブレードとの間をすり抜けてしまう。その結果、弾性ブレードと感光体との間をすり抜けるトナー量が０．１０［ｍｇ／ｃｍ^２］となり、画像の黒ベタ部に白ポチが発生したと考えられる。また、トナーＪの画像を確認したところ、ザラツキ感のある画像となっていた。これは、重量平均粒径が１０μｍ以上であるためと考えられる。

また、トナーＦは、トナーＣに比べトナー抵抗が低いにも関わらず、弾性ブレードと感光体との間をすり抜けるトナー量が０．２０［ｍｇ／ｃｍ^２］とトナーＣに比べて多くなっている。これは、トナーＦの重量平均粒径が５μｍ以下と小さいため、感光体と弾性ブレードとの間をすり抜けてしまうトナーの割合がトナーＣに比べて多くなったと考えられる。

以上の考察から、トナー抵抗が１×１０^９Ωｃｍ以下、重量平均粒径が５μｍ〜１０μｍ、平均円形度が０．８５以上のトナーを用いることで、良好な画像が得られることがわかる。

以上、本実施形態によれば、転写ニップで転写紙Ｐ上に静電転写されずに感光体１表面に残留した転写残トナーは、潜像形成領域に到達する前にトナー保持手段８で一時保持される。そして、転写残トナーが潜像形成領域を通過する際に、露光手段３によって感光体表面に書き込みが行われていないようなタイミングで再び感光体表面にもどされる。これにより、露光手段３によって潜像画像形成中に潜像形成領域を通過する感光体表面に転写残トナーが付着することが抑制される。よって、転写残トナーによる未露光部が形成されることが抑制される。その結果、ベタ画像部分に白ポチが発生することが抑制され、良好な画像を得ることができる。また、トナー抵抗が１×１０^９Ωｃｍ以下、重量平均粒径が５μｍ〜１０μｍ、平均円形度が０．８５以上のトナーを用いることで、一時保持手段で確実にトナーを一時保持することができる。よって、一時保持手段で保持されずに、潜像画像形成中に転写残りトナーが潜像形成領域を通過するのをより抑制することができる。よって、ベタ画像部分に白ポチが発生することがより抑制され、良好な画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、転写残トナーが帯電ローラを通過する前に、電荷注入手段によって転写残トナーに電荷を注入して、帯電バイアスと同極性の転写残トナーとしている。これにより、逆帯電トナーが帯電バイアスと同極性の正規帯電トナーとすることができ、転写残トナーが帯電ローラに付着することが抑制される。よって、感光体の表面電位を所望の電位にできなかったり、帯電ムラ等の帯電不良が生じたりすることがない。その結果、画像濃度の低下や地肌汚れなどのない良好な画像をえることができる。また、転写残トナーの電荷を全て負極性の正規帯電トナーとすることができる。感光体は負帯電しているので、転写残トナーを負極性とすることで感光体への付着力を弱めることができる。その結果、転写残トナーを確実に現像装置に回収することができる。
また、本実施形態によれば、転写装置５と帯電装置２との間に電荷注入補助手段９を備えている。そして、この電荷注入補助手段９の櫛歯状ブラシ９１によって、帯電バイアスと同極性の電荷が注入される。これにより、電荷注入手段を通過する前に逆帯電トナーの一部を帯電バイアスと同極性の極性に転極させることができる。よって、確実に電荷注入手段で逆帯電トナーを正規帯電トナーとすることができる。その結果、逆帯電トナーが帯電ローラ２１に付着して帯電能力が低下することがより抑制される。また、転写残トナーの電荷を確実に整えることできるので、転写残トナーを確実に現像装置に回収することができる。
また、本実施形態によれば、弾性ブレード８１は、露光手段動作中すなわち潜像画像形成中は感光体１に当接し、露光手段非動作中すなわち非潜像画像形成中は感光体から離間するようにしている。これにより、露光手段３によって潜像画像形成中に潜像形成領域を通過する感光体表面に転写残トナーが付着することがない。よって、転写残トナーによる未露光部が形成されることが抑制される。その結果、ベタ画像部分に白ポチが発生することが抑制され、良好な画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、帯電ローラ２１に逆帯電トナーを付着させて逆帯電トナー一時保持手段として機能している。そして、この逆帯電トナー一時保持手段としての帯電ローラ２１に電荷注入手段としての電荷注入板２４を設けている。帯電ローラ２１に一時保持されている逆帯電トナーは電荷注入板２４によって電荷が注入され、正規帯電トナーとされる。このように、逆帯電トナーを一時保持して、この一時保持されたトナーに電荷を注入することで確実に正規帯電トナーとすることができる。よって、現像領域に搬送されるトナーは、すべて正規帯電トナーとすることができ、確実に現像装置に回収することができる。
また、帯電ローラ２１に付着する転写残トナーを確実に除去することができ、逆帯電トナーが帯電ローラ２１に付着して帯電能力が低下することが抑制される。また、従来のように帯電ローラ２１に付着したトナーをクリーニングするクリーニング装置を設ける必要がなくなる。よって、帯電ローラから回収した転写残トナーを収容する廃トナータンク等を設ける必要がない。このため、装置の小型化に大きく貢献することができる。
さらに、本実施形態によれば、電荷注入手段としての電荷注入板２４よりも感光体の移動方向に対して下流側に一時保持手段としての弾性ブレード８１を設けている。これにより、弾性ブレード８１に保持される転写残トナーは、全て正規帯電トナーとなる。正規帯電トナーは、逆帯電トナーに比べて感光体への付着力が弱いので弾性ブレード８１を感光体に強く押し圧しなくても転写残トナーを確実に保持することができる。これにより、感光体および弾性ブレード８１へのストレスが軽減され、弾性ブレード８１および感光体の耐久性が向上する。また、弾性ブレード８１の設定条件を容易に設定することができる。
また、プロセスカートリッジ化することにより、プロセスカートリッジ１００内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ１００を交換すればよく、利便性が向上する。

本実施形態の画像形成装置の概略構成図。 （ａ）は、同感光体ドラム上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示すグラフ。（ｂ）は、転写後に感光体ドラム上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。 感光体周りの構成を示す概略構成図。 変形例における画像形成装置の概略構成図。 変形例における感光体周りの構成を示す概略構成図。 本実施形態のカラー画像形成装置の概略構成図。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光手段
４ 現像装置
５ 転写装置
８ トナー保持手段
９ 電荷注入補助手段
２１ 帯電ローラ
２４ 電荷注入板
４１ 現像ローラ
８１ 弾性ブレード
９１ 櫛歯状ブラシ
１００ プロセスカートリッジ

Claims (8)

1. 潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を、該表面移動部材との間に挟持される記録材上又は該表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
   上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記潜像形成手段が上記潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成領域に到達するまでの間に上記潜像担持体に当接して該転写残トナーを堰き止めて一時保持する一時保持手段と、該一時保持手段を所定のタイミングで上記潜像担持体から離間させる制御を行って、該一時保持手段によって保持されたトナーを上記潜像担持体の表面移動によって現像領域へ搬送させるための制御手段とを備えるとともに、上記トナーは、トナー抵抗が１×１０^９［Ωｃｍ］以下、重量平均粒径が５［μｍ］以上１０［μｍ］以下、平均円形度０．８５以上であ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、上記転写手段による転写後に上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが上記転写手段から上記帯電手段を通過する間に、上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入する電荷注入手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、上記一時保持手段は、上記潜像担持体に当接する弾性ブレードであり、上記制御手段は、少なくとも上記潜像形成手段が動作して上記潜像担持体表面に潜像が形成されている間は上記弾性ブレードを上記潜像担持体と当接させ、上記潜像形成手段が非動作中は上記弾性ブレードを上記潜像担持体から離間させる制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の画像形成装置において、
   上記一時保持手段よりも上記潜像担持体表面移動方向上流側に、上記転写残トナーのうち帯電バイアスの極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを一時保持する逆帯電トナー一時保持手段を備えた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、上記逆帯電トナー一時保持手段に上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入する電荷注入手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５の画像形成装置において、上記逆帯電トナー一時保持手段は帯電手段であり、所定のタイミングで上記電荷注入手段を作動させて上記転写残トナーに帯電バイアスと同極性の電荷を注入して正規帯電トナーとして、上記帯電手段から再び潜像担持体表面に戻すための制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記帯電手段、上記現像手段のうち少なくともひとつと、上記潜像担持体とを一体に構成して、画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 潜像担持体と、所定極性の帯電バイアスが印加される帯電部材を該潜像担持体表面に接触又は近接させて該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、上記帯電バイアスと同じ極性に帯電したトナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段とを一体に構成して、画像形成装置に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、
   上記潜像担持体表面に残留した転写残トナーが転写手段から潜像形成手段が上記潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成領域に到達するまでの間に配置され、上記潜像担持体に当接して上記転写残トナーを堰き止めて一時保持し、所定のタイミングで上記潜像担持体から離間して上記転写残トナーを上記潜像担持体へ戻す一時保持手段を備え、
   上記トナーは、トナー抵抗が１×１０ ^９ ［Ωｃｍ］以下、重量平均粒径が５［μｍ］以上１０［μｍ］以下、平均円形度０．８５以上であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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