JP4816635B2

JP4816635B2 - 帯電装置、画像形成装置及び像担持体の帯電方法

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Publication number: JP4816635B2
Application number: JP2007340070A
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Inventors: 勝小橋
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Priority date: 2007-12-28
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Publication date: 2011-11-16
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Description

本発明は、転写後に像担持体に残留する転写残りトナーを第１帯電ブラシで帯電させ、帯電された転写残りトナーを、像担持体を帯電させる第２帯電ブラシで回収し、転写残りトナーが回収された像担持体表面をコロトロン帯電器で一様に帯電させる帯電装置、当該帯電装置を備えた画像形成装置および当該画像形成装置における像担持体の帯電方法に関する。

静電複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体としての有機感光体と、像担持体の帯電装置としてのスコロトロン帯電器を備えている。有機感光体の帯電電位は負極性であるから、スコロトロン帯電器により負極性で大電流量のコロナ放電が行われ、オゾンと窒素酸化物が発生していた。そこで、静電潜像担持体の表面を第１の電位に帯電する帯電ブラシと、前記第１の電位を有する静電潜像担持体の表面に第１の電位とは逆極性の電荷を付与してその表面電位を第１の電位よりも低い第２の電位まで低下させるスコロトロン帯電器を備え、正極性のコロナ放電を行う帯電装置が検討された（例えば、特許文献１参照）。ところが、画像形成が、当該帯電装置が組み込まれた画像形成装置により、外添剤を含むトナーが使用されて行われる場合、下記の問題が発生した。粒径が非常に小さい外添剤がクリーニング部材で除去されず、静電潜像担持体上に残留する。静電潜像担持体上に残留する外添剤が負極性に帯電され、外添剤の負極性は、外添剤が正極性のコロナ放電を行うスコロトロン帯電器通過後も維持される。その後、トナーが現像工程で負極性を有する外添剤に付着し、静電潜像担持体上の本来静電潜像が形成されない部分にも静電潜像が形成されてしまう（外添剤メモリ）。
特開平４−２７５５６９号公報

本発明が解決しようとする課題は、オゾン及び窒素酸化物を発生させない帯電装置と像担持体の帯電方法の提供である。本発明が解決しようとする別の課題は、オゾン、窒素酸化物及び外添剤メモリを発生させない画像形成装置の提供である。

本発明の帯電装置は、トナー母粒子に外添剤が添加されたトナーのトナー像が形成される像担持体に接触し、かつトナーの帯電電位と同極性のバイアスが印加され、対向する前記像担持体表面を第１の電位に帯電させる第１帯電ブラシと、前記第１帯電ブラシより前記像担持体の移動方向に配置され、かつ前記像担持体に接触すると共にトナーの帯電電位と逆極性のバイアスが印加され、対向する前記像担持体表面を第２の電位に帯電させる第２帯電ブラシと、前記第２帯電ブラシより前記像担持体の移動方向に配置され、かつトナーの帯電電位と逆極性の電荷を付与して対向する前記像担持体表面を第３の電位に帯電させるコロトロン帯電器を備えている。

本発明の像担持体の帯電方法は、トナー像がトナー母粒子に外添剤が添加されたトナーで像担持体上に形成される工程、トナー像が形成された像担持体の表面が、前記トナーの帯電電位と同極性のバイアスが印加される第１帯電ブラシと接触し、第１の電位に帯電される工程、第１の電位に帯電された像担持体の表面が、前記トナーの帯電電位と逆極性のバイアスが印加される第２帯電ブラシと接触し、第２の電位に帯電される工程、第２の電位に帯電された像担持体の表面が、前記トナーの帯電電位と逆極性の電荷を付与するコロトロン帯電器により第３の電位に帯電される工程が行う。

一般的な有機感光体が上記像担持体として使用され、有機感光体の帯電電位は負極性であるから、コロトロン帯電器により付与される電荷は正極性である。オゾン及び窒素酸化物は正極性のコロナ放電により発生しないから、本発明の帯電装置及び像担持体の帯電方法は、オゾン及び窒素酸化物を発生させない。更に、像担持体表面はコロトロン帯電器により均一に帯電される。

本発明の画像形成装置は、静電潜像およびトナー像が形成される像担持体と、前記特定の帯電装置と、前記像担持体に露光により静電潜像を書き込む露光装置と、前記像担持体上の静電潜像を、トナー母粒子に外添剤が添加されたトナーで現像して前記像担持体にトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置を備える。

第１帯電ブラシにより帯電されたトナー母粒子と外添剤は、トナーの帯電電位と逆極性のバイアスが印加される第２帯電ブラシにほとんど捕集されるから、現像装置から供給されたトナーが外添剤に付着せず、本発明の画像形成装置は、外添剤メモリを発生させない。一般的な有機感光体が上記像担持体として使用される場合、第２帯電ブラシ通過後に像担持体に残留した僅かな外添剤は弱く正帯電され、コロトロン帯電器の正極性のコロナ放電により完全に正帯電される。そして、正帯電された外添剤のトナーを引きつける力は非常に小さく、現像装置から供給されたトナーの正帯電された外添剤への付着はほとんど発生しないから、外添剤メモリは更に発生し難い。

以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の一例を模式的にかつ部分的に示す図である。

図１に示されるように、本実施形態の画像形成装置１は静電潜像およびトナー像が形成される像担持体である感光体２を備えている。感光体２を帯電する帯電装置３が、感光体２の外周近傍に配設されている。更に、この帯電装置３から感光体２の回転方向α（図１では、時計回り）に、順次、感光体２に静電潜像を書き込む露光装置４、感光体２の静電潜像をトナーで現像する現像装置５、および感光体２のトナー像を転写紙や中間転写媒体等の転写媒体６に転写する転写装置７が、感光体２の外周近傍に、それぞれ配設されている。本実施形態の画像形成装置１は、転写後の感光体２上に付着する残留トナー等の異物を回収する専用の感光体クリーニング装置は備えていない。本実施形態の画像形成装置１は、図示されないが、従来一般的な画像形成装置と同様に定着装置、転写紙搬送装置、転写紙収容カセットを備えている。転写媒体６が中間転写媒体である場合、本実施形態の画像形成装置１は、中間転写媒体のトナー像を転写紙に転写する転写装置を備える。

感光体２は感光体ドラムからなり、従来公知の感光体ドラムと同様に、所定膜厚の感光層が円筒状の導電性支持体の外周面に形成されている。導電性支持体の具体例は、（１）アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス、鉄、真鍮などの金属材料からなる支持体、（２）ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、ガラス等の絶縁性基板上に、上記金属、金属酸化物等の導電性材料が蒸着等により蒸着された支持体である。

感光層の具体例は、従来公知の有機感光体である。もちろん、感光体ドラム以外の他の感光体が感光体２として用いられ得る。有機感光層の具体例は、（１）電荷発生層と電荷輸送層が順次積層されている機能分離型の積層感光層、（２）単層型の感光層である。以下、単層型の有機感光層について説明する。導電性支持体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、増感剤等の添加剤とバインダー樹脂からなる塗布液が塗工される。電荷発生剤の具体例は、フタロシアニン系顔料、アゾ系顔料、キノン系顔料、ペリレン系顔料、キノシアトン系顔料、インジゴ系顔料、ビスベンゾイミダゾール系顔料、キナクリドン系顔料である。好ましい電荷発生剤は、フタロシアニン系顔料、アゾ系顔料である。電荷輸送剤の具体例は、ヒドラゾン系、スチルベン系、フェニルアミン系、アリールアミン系、ジフェニルブタジエン系、オキサゾール系等の有機正孔輸送化合物である。増感剤の具体例は、パラジフェキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、クロラニル等の電子吸引性有機化合物である。バインダー樹脂の具体例は、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂である。好ましいバインダー樹脂は、ポリカーボネート樹脂である。

各成分の組成比は、バインダー樹脂４０〜７５質量％、電荷発生剤０．５〜２０質量％、電荷輸送剤１０〜５０質量％、増感剤０．５〜３０質量％である。好ましい組成比は、バインダー樹脂４５〜６５質量％、電荷発生剤１〜２０質量％、電荷輸送剤２０〜４０質量％、増感剤２〜２５質量％である。各成分はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤と共にホモミキサー、ボールミル、サンドミル、アトライター、ペイントコンディショナー等の攪拌装置で粉砕され、分散混合され、塗布液が作製される。塗布液は、導電性支持体上に塗布され、次いで乾燥される。塗布方法の具体例は、ディップコート、リングコート、スプレーコートである。乾燥後の有機感光層の厚さは１５〜４０μｍであり、好ましい厚さは２０〜３５μｍである。

帯電装置３は、転写装置７より感光体２の回転方向αに感光体２に接触して配置された第１帯電ブラシ８と、この第１帯電ブラシ８より感光体２の回転方向αに感光体２に接触して配置された第２帯電ブラシ９と、この第２帯電ブラシ９に接触して所定量のトナーを回収する回収部材である回収ローラ１０と、この回収ローラ１０の回収トナーを除去する回収ローラクリーニングブレード１１と、第２帯電ブラシ９より感光体２の回転方向αに配置され、感光体２を一様に帯電させるコロトロン帯電器を備えている。図１では、第１帯電ブラシ８及び第２帯電ブラシ９は、回転するブラシローラであるが、第１帯電ブラシ８は、固定ブラシであり得る。コロトロン帯電器の具体例は、スコロトロン帯電器１５である。

トナーの帯電電位と同極性で放電開始電圧（Ｖｔｈ）以上のバイアス（直流電圧）が第１帯電ブラシ８に印加され、感光体２上に残留する転写残りトナーがブラシ毛８ａで帯電されると共に、第１帯電ブラシ８に対向する感光体２の表面が第１の電位に帯電される。一方、トナーの帯電電位と逆極性のバイアス（直流電圧）が第２帯電ブラシ９に印加され、第１帯電ブラシ８で帯電された感光体２上の転写残りトナーのほとんどが、ブラシ毛９ａで捕集されると共に、第２帯電ブラシ９に対向する感光体２の表面が第２の電位に帯電される。第１の電位の絶対値は、第２の電位の絶対値以上である。ブラシ毛９ａで捕集されずに感光体２上に残った僅かな外添剤は、トナーの帯電電位と逆極性に弱く帯電されている。

ブラシ毛８ａ及び９ａは、導電性カーボンを含有するレーヨン繊維、導電性カーボンを含有するナイロン繊維等の導電性繊維からなる。導電性の繊維が植え付けられた導電性布が円筒形ローラの外周面に固着され、第１帯電ブラシ８及び第２帯電ブラシ９が得られる。第１帯電ブラシ８及び第２帯電ブラシ９の好ましいブラシ繊度は２ｄ以下である。

バイアス（直流電圧）は回収ローラ１０にも印加される。そして、回収ローラ１０に印加されるバイアスが制御され、回収ローラ１０は、第２帯電ブラシ９のブラシ毛９ａに捕集され、かつこれに付着した転写残りトナーのトナー母粒子および外添剤の一部を回収する。外添剤が、回収ローラ１０を通過した第２帯電ブラシ９のブラシ毛９ａに付着する。そして、回収ローラ１０のバイアスの制御により、ある一定量の外添剤が第２帯電ブラシ９のブラシ毛９ａに付着されるように、第２帯電ブラシ９に付着する外添剤の量が制御される。回収ローラ１０に印加されるバイアスの制御により、一定量の外添剤が、回収ローラ１０通過後の第２帯電ブラシ９に付着する。

回収ローラ１０に印加されるバイアスは、回収部材バイアス制御装置である回収ローラバイアス制御装置によって画像形成ユニット寿命情報または画像形成条件情報に基づいて制御される。

図２は、回収ローラのバイアス制御を行う装置の一例を模式的に示す図である。図２に示されるように、画像形成装置１は、回収ローラ１０のバイアス制御を行う回収ローラバイアス制御装置１２を備えている。この回収ローラバイアス制御装置１２は、印字濃度の判定装置１３からの、これまでの印字において累積した印字濃度の判定データ（画像形成条件情報）に基づいて回収ローラ１０へのバイアスを設定する。そして、回収ローラバイアス制御装置１２は、設定したバイアスとなるように回収ローラ１０へバイアスを印加するバイアス印加装置１４を制御する。バイアス印加装置１４は、回収ローラバイアス制御装置１２が設定したバイアスを回収ローラ１０に印加する。

図３は、回収ローラのバイアス制御の一例のフローを示す図である。一定量の外添剤が第２帯電ブラシ９に付着するための、回収ローラ１０のバイアス制御の一例について説明する。

印字濃度（Duty）に応じて設定された高低２つのバイアスが、本実施形態の回収ローラ１０のバイアス制御で用いられる。図３に示されるように、ステップＳ１で画像データが画像形成装置１に転送され、次いで、ステップＳ２で今までの印字における累積した印字濃度（Duty）が判定される。次に、ステップＳ３で判定された今までの印字により累積した印字濃度（Duty）が予め設定された設定印字濃度より大きいか否かが判断される。判定印字濃度（Duty）が設定印字濃度より大きいと判断されると、ステップＳ４で回収ローラ１０のバイアスが、高く設定される。累積した印字濃度（Duty）が設定印字濃度より大きいと、トナーの量が多くなってきているので、回収ローラ１０のバイアスが高く設定され、回収ローラ１０によって回収される外添剤の量が多くなる。従って、回収ローラ１０通過後の第２帯電ブラシ９のブラシ毛９ａに付着する外添剤の量が少なくなる。その後、ステップＳ５で転送されてきた画像データの印字がスタートする。

一方、ステップＳ３で累積した印字濃度（Duty）が設定印字濃度以下であると判断されると、ステップＳ６で回収ローラ１０のバイアスが、低く設定される。累積した印字濃度（Duty）が設定印字濃度以下であると、トナーの量が少なくなってきているので、回収ローラ１０のバイアスが低く設定され、回収ローラ１０によって回収される外添剤の量が少なくなる。従って、回収ローラ１０通過後の第２帯電部材９のブラシ毛９ａに付着する外添剤の量が多くなる。その後、ステップＳ５に移行して、転送されてきた画像データの印字がスタートする。

画像データの印字濃度（Duty）に応じて回収ローラ１０に印加するバアイスが制御され、外添剤が回収ローラ１０の通過後の第２帯電ブラシ９に常時一定量またはほぼ一定量付着するようになる。回収ローラ１０のバイアス制御方法は、図３に示される例に限定されず、種々の方法が採用され得る。

画像形成ユニット寿命情報の具体例は、感光体２の寿命情報およびトナーカートリッジ情報である。感光体２の寿命情報の具体例は、画像形成ユニットである感光体ユニットにおける印字枚数の情報である。印字枚数が多くなってくると、ブラシ毛のへたり等の第２帯電ブラシ９の経年劣化によりクリーニング性および帯電性が劣ってくる。従って、印字枚数が予め設定された設定印字枚数以上多くなってきたときは、回収ローラ１０のバイアスは、予め設定された設定回収ローラバイアスより高めに設定される。逆に、印字枚数が設定印字枚数より少ないときは、回収ローラ１０のバイアスは設定回収ローラバイアスより低く設定される。上記されるように、回収ローラ１０のバイアスが、感光体ユニットにおける印字枚数の情報に基づいて制御され、一定量の外添剤が第２帯電ブラシ９に付着する。

トナーカートリッジ情報の具体例は、トナー残量の情報である。トナー満タン等のトナー残量が、予め設定された設定トナー量より多いときは、トナー母粒子から遊離したあるいは遊離しやすい外添剤が多く存在するため、回収ローラ１０のバイアスは予め設定された設定回収ローラバイアスより高く設定される。逆に、トナー消耗により、トナー残量が設定トナー量以下になったときは、外添剤量が少なくなるため、回収ローラ１０のバイアスは設定回収ローラバイアスより低めに設定される。上記されるように、トナー残量の情報に基づいて回収ローラ１０のバイアスが制御され、一定量の外添剤が第２帯電ブラシ９に付着する。

画像形成条件情報の具体例は、パッチ動作による現像バイアスの情報および印字濃度情報である。画像形成装置１のパッチ動作により現像バイアスが決定される。パッチ動作による現像バイアスの情報は、決定された当該現像バイアスの情報である。現像バイアスが予め設定された設定現像バイアスより高く設定されると、外添剤は感光体２へ移動しやすくなるので、回収ローラ１０のバイアスは予め設定された設定回収ローラバイアスより高く設定される。逆に、現像バイアスが設定現像バイアスより低く設定されると、外添剤は感光体２へ移動し難くなるので、回収ローラ１０のバイアスは設定回収ローラバイアスより低く設定される。上記されるように、パッチ動作による現像バイアスの情報に基づいて回収ローラ１０のバイアスが制御され、一定量の外添剤が第２帯電ブラシ９に付着する。

回収ローラクリーニングブレード１１は、回収された回収ローラ１０上の転写残りトナーを回収ローラ１０から除去して回収ローラ１０をクリーニングする。

第２の電位に帯電した感光体表面が、スコロトロン帯電器１５に対向すると、感光体表面は第３の電位に一様に帯電される。第３の電位の絶対値は、第２の電位の絶対値より小さい。トナーの帯電位と逆極性のバイアスが、スコロトロン帯電器１５のチャージ・ワイヤ１５１に印加され、トナーの帯電電位と同極性のバイアスが、スコロトロン帯電器１５のグリッド１５２に印加される。グリッド１５２に印加されるバイアスの絶対値は、第１帯電ブラシ８に印加されるバイアスの絶対値より小さい。感光体２が有機感光体である場合、スコロトロン帯電器１５は正極性のコロナ放電を行うから、オゾンと窒素酸化物は発生しない。

露光装置４は、レーザ光等の光を感光体２に照射し、感光体２に静電潜像を書き込む。
現像装置５は、トナー母粒子に外添剤が添加されたトナーを用いている。トナー母粒子を構成する結着樹脂は、ポリエステル、スチレン−アクリル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性樹脂、ポリエチレン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドン、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体等の従来公知のトナー母粒子用結着樹脂である。

結着樹脂の製造法の具体例は、乳化重合、分散重合、懸濁重合などの重合法、混錬・粉砕・分級工程を含む粉砕法である。最終的に得られるトナー粒子の均一性あるいは流動性などを考慮すると、結着樹脂の好ましい製造法は重合法である。
１種又は２種以上の結着樹脂が使用される。上記樹脂は例示であり、これらに限定されないことはいうまでもない。

本発明で使用されるトナーは着色剤を含有し得る。着色剤の具体例は、有機顔料、無機顔料、および染料である。有機顔料および無機顔料の黒色顔料の具体例は、カーボンブラック、酸化銅、四三酸化鉄、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭である。

黄色顔料の具体例は、亜鉛黄、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスエロー、ナフトールエローＳ、バンザエロー、ベンジジンエローＧ、ベンジジンエローＧＲ、キノリンエローレーキ、パーマネントエローＮＣＧ、タートラジンレーキである。

橙色顔料の具体例は、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫＭである。

赤色系顔料の具体例は、ベンガラ、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピロゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂである。

紫色顔料の具体例は、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキである。青色顔料の具体例は、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣである。

緑色顔料の具体例は、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンＧである。
白色顔料の具体例は、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛である。
体質顔料の具体例は、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイトである。
染料の具体例は、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルーである。

本発明で使用されるトナーが透光性カラートナーである場合、以下に示す種々の顔料、染料が着色剤として用いられる。
黄色顔料の具体例は、C.I.10316（ナフトールイエローＳ）、C.I.11710（ハンザエロー１０Ｇ）、C.I.11660（ハンザエロー５Ｇ）、C.I.11670（ハンザエロー３Ｇ）、C.I.11680（ハンザエローＧ）、C.I.11730（ハンザエローＧＲ）、C.I.11735（ハンザエローＡ）、C.I.11740（ハンザエローＮＲ）、C.I.12710（ハンザエローＲ）、C.I.12720（ピグメントイエローＬ）、C.I.21090（ベンジジンエロー）、C.I.21095（ベンジジンエローＧ）、C.I.21100（ベンジジンエローＧＲ）、C.I.20040（パーマネントエローＮＣＧ）、C.I.21220（バルカンファストエロー５）、C.I.21135（バルカンファストエローＲ）である。

赤色顔料の具体例は、C.I.12055（スターリンＩ）、C.I.12075（パーマネントオレンジ）、C.I.12175（リソールファストオレンジ３ＧＬ）、C.I.12305（パーマネントオレンジＧＴＲ）、C.I.11725（ハンザエロー３Ｒ）、C.I.21165（バルカンファストオレンジＧＧ）、C.I.21110（ベンジジンオレンジＧ）、C.I.12120（パーマネントレッド４Ｒ）、C.I.1270（パラレッド）、C.I.12085（ファイヤーレッド）、C.I.12315（ブリリアントファストスカーレット）、C.I.12310（パーマネントレッドＦ２Ｒ）、C.I.12335（パーマネントレッドＦ４Ｒ）、C.I.12440（パーマネントレッドＦＲＬ）、C.I.12460（パーマネントレッドＦＲＬＬ）、C.I.12420（パーマネントレッドＦ４ＲＨ）、C.I.12450（ライトファストレッドトーナーＢ）、C.I.12490（パーマネントカーミンＦＢ）、C.I.15850（ブリリアントカーミン６Ｂ）である。

青色顔料の具体例は、C.I.74100（無金属フタロシアニンブルー）、C.I.74160（フタロシアニンブルー）、C.I.74180（ファーストスカイブルー）である。

１種又は２種以上の着色剤が使用される。着色剤の使用量は、結着樹脂１００質量部に対して１〜２０質量部であり、好ましくは２〜１０質量部使用される。着色剤の使用量が、結着樹脂１００質量部に対して２０質量部より多いとトナーの定着性および透明性が低下する。一方、着色剤の使用量が、結着樹脂１００質量部に対して１質量部より少ないと、所望の画像濃度が得られない虞れがある。

本発明で使用されるトナーは離型剤を含有し得る。離型剤の具体例は、パラフィン系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、芳香族基を有する変性ワックス、脂環基を有する炭化水素化合物、天然ワックス、炭素数１２以上の長鎖脂肪酸またはそのエステル、長鎖脂肪酸金属塩（金属石鹸）、脂肪酸アミド、脂肪酸ビスアミドである。好ましい離型剤は、パラフィン系ワックス、ポリオレフィン系ワックスおよび金属石鹸である。

パラフィン系ワックスの具体例は、パラフィンワックス（日本石油（株）製あるいは日本精蝋（株）製）、マイクロワックス（日本石油（株）製）、マイクロクリスタリンワックス（日本精蝋（株）製）、硬質パラフィンワックス（日本精蝋（株）製）、PE−130（ヘキスト製）、三井ハイワックス110P（三井化学（株）製）、三井ハイワックス220P（三井化学（株）製）、三井ハイワックス660P（三井化学（株）製）、三井ハイワックス210P（三井化学（株）製）、三井ハイワックス320P（三井化学（株）製）、三井ハイワックス410P（三井化学（株）製）、三井ハイワックス420P（三井化学（株）製）、変性ワックスJC−1141（三井化学（株）製）、変性ワックスJC−2130（三井化学（株）製）、変性ワックスJC−4020（三井化学（株）製）、変性ワックスJC−1142（三井化学（株）製）、変性ワックスJC−5020（三井化学（株）製）、密ロウ、カルナバワックス、モンタンワックスである。

ポリオレフィン系ワックスの具体例は、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、酸化型ポリエチレンである。ポリオレフィン系ワックスの具体例は、Hoechst Wax PE520、Hoechst Wax PE130、Hoechst Wax PE190（ヘキスト製）、三井ハイワックス200、三井ハイワックス210、三井ハイワックス210M、三井ハイワックス220、三井ハイワックス220M（三井化学（株）製）、サンワックス131−Ｐ、サンワックス151−Ｐ、サンワックス161−Ｐ（三洋化成工業（株）製）などの非酸化型ポリエチレンワックス；Hoechst Wax PED121、Hoechst Wax PED153、Hoechst Wax PED521、Hoechst Wax PED522、同Ceridust 3620 、同Ceridust VP130、同Ceridust VP5905、同Ceridust VP9615A、同Ceridust TM9610F、同 Ceridust 3715 （ヘキスト製）、三井ハイワックス420M（三井化学（株）製）、サンワックスＥ−300、サンワックスＥ−250P（三洋化成工業（株）製）などの酸化型ポリエチレンワックス；Hoechist Wachs PP230（ヘキスト製）、ビスコール330−Ｐ、ビスコール550−Ｐ、ビスコール660P（三洋化成工業（株）製）などの非酸化型ポリプロピレンワックス；ビスコールTS−200（三洋化成工業（株）製）などの酸化型ポリプロピレンワックスである。

１種又は２種以上の離型剤が使用される。好ましい離型剤は、低軟化点（融点）の化合物である。離型剤の軟化点は４０〜１３０℃であり、離型剤の好ましい軟化点は５０〜１２０℃である。離型剤の軟化点は、セイコーインスツルメント（株）製ＤＳＣ１２０で測定されるＤＳＣ吸熱曲線における吸熱メインピーク値で表される。

脂肪酸金属塩（金属石鹸）の具体例は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸マグネシウムである。

本発明で使用されるトナーは分散剤を含有し得る。分散剤の具体例は、金属石鹸、ポリエチレングリコール等が用いられる。

本発明で使用されるトナーは帯電制御剤を含有し得る。有機帯電制御剤あるいは無機帯電制御剤が用いられる。
正帯電制御剤の具体例は、ニグロシンベースEX（オリエント化学工業（株）製）、第４級アンモニウム塩Ｐ−５１（オリエント化学工業（株）製）、ニグロシンボントロンＮ−０１（オリエント化学工業（株）製）、スーダンチーフシュバルツBB（ソルベントブラック３：Color Index 26150）、フェットシュバルツＨＢＮ（C.I. NO.26150）、ブリリアントスピリッツシュバルツＴＮ（ファルベン・ファブリッケン・バイヤ製）、ザボンシュバルツＸ（ファルベルケ・ヘキスト製）である。特に第４級アンモニウム塩Ｐ−５１が好ましく用いられる。上記の他に、アルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料も正帯電制御剤として用いられる。１種又は２種以上の正帯電制御剤が使用される。

負帯電制御剤の具体例は、オイルブラック（Color Index 26150）、オイルブラックＢＹ（オリエント化学工業（株）製）、ボントロンＳ−２２（オリエント化学工業（株）製）、サリチル酸金属錯体Ｅ−８１（オリエント化学工業（株）製）、チオインジゴ系顔料、銅フタロシアニンのスルホニルアミン誘導体、スピロンブラックTRH（保土谷化学工業（株）製）、ボントロンＳ−３４（オリエント化学工業（株）製）、ニグロシンＳＯ（オリエント化学工業（株）製）、セレスシュバルツ（Ｒ）Ｇ（ファルベン・ファブリケン・バイヤ製）、クロモーゲンシュバルツETOO（C.I.NO.14645）、アゾオイルブラック（Ｒ）（ナショナル・アニリン製）である。特にサリチル酸金属錯体Ｅ−８１が好ましく用いられる。１種又は２種以上の正帯電制御剤が使用される。

本発明で使用されるトナーは磁性剤を含有し得る。磁性剤の具体例は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属粉；Ｆｅ₃Ｏ₄、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、フェライト等の金属酸化物；マンガンと酸を含む合金の熱処理によって強磁性を示す合金である。これらは、予めカップリング剤で処理され得る。

外添剤が本発明で使用しされるトナーに外添される。外添剤は、負帯電性シリカ微粒子、正帯電性シリカ微粒子、酸化チタン（チタニア）微粒子等の従来公知の帯電制御剤である。
負帯電性シリカ微粒子の平均粒子径は４〜１２０ｎｍであり、好ましい平均粒子径は５〜５０ｎｍであり、さらに好ましい平均粒子径は１０〜４０ｎｍである。負帯電性シリカ微粒子の平均粒子径が小さい程、得られるトナーの流動性が高くなる。当該平均粒子径が４ｎｍより小さいと、トナー母粒子に埋没してしまう虞がある。当該平均粒子径が１２０ｎｍを超えると、トナーの流動性が極端に悪くなる虞がある。本明細書において、負帯電性シリカ、正帯電性シリカ、トナー母粒子、トナー粒子などの微粒子について平均粒子径は、特に断らない限り、体積平均粒子径を意味する。

負帯電性シリカ微粒子は好ましくは疎水化処理される。負帯電性シリカ微粒子表面の疎水性ににより、トナーの流動性および帯電性が向上する。負帯電性シリカ微粒子の疎水化は、アミノシラン、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシランなどのシラン化合物；ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、フッ素変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル等のシリコーンオイルを用いて、例えば、湿式法、乾式法など当業者が通常使用する方法により行われる。
疎水性負帯電性シリカ微粒子の具体例は、市販の日本アエロジル（株）製のＲＸ２００、同ＲＸ５０、キャボット（株）製のＴＧ８１１Ｆ、同ＴＧ８１０Ｇ、同ＴＧ３０８Ｆである。

正帯電性シリカ微粒子の体積平均粒子径は、好ましくは、１０〜５０ｎｍであり、更に好ましくは１５〜４０ｎｍである。
正帯電性シリカ微粒子は、疎水化処理されていることが好ましい。正帯電性シリカ微粒子表面の疎水性により、トナーの流動性および帯電性が向上する。正帯電性シリカ微粒子の疎水化は、上記負帯電性シリカの疎水化と同じ方法により行われる。
疎水性正帯電性シリカ微粒子の具体例は、市販の日本アエロジル（株）製のＮＡ５０Ｈ、キャボット（株）製のＴＧ８２０Ｆである。

比較的電気抵抗率の小さい酸化チタン微粒子が、外添剤として好ましく用いられる。酸化チタン微粒子は、ルチル型、アナターゼ型又はルチル−アナターゼ型の結晶形を取り得る。電荷の調整の容易性、印字枚数の増加に伴うトナー母粒子内への埋没性の観点から、ルチル−アナターゼ型の酸化チタン微粒子が好ましく用いられる。
酸化チタン微粒子の大きさに特に制限はない。酸化チタン微粒子の好ましい粒径又は長軸の大きさは１０〜３０ｎｍである。ルチル−アナターゼ型の酸化チタンの好ましい長軸長さは２０ｎｍ程度である。

酸化チタン微粒子の帯電性が安定に維持され、酸化チタン微粒子の流動性を向上させるため、好ましくは酸化チタン微粒子の表面が疎水化される。酸化チタン微粒子の疎水化は、上記負帯電性シリカ微粒子の疎水化と同じ方法で行われる。
疎水性酸化チタン微粒子の具体例は、チタン工業（株）製ＳＴＴ−３０ｓである。

現像ローラ上に所定の層厚に規制されたトナーは、現像ローラによって感光体２の方向へ搬送される。感光体２上の静電潜像が、搬送されたトナーで現像され、感光体２上にトナー像が形成される。

転写装置７は、例えば転写ローラで感光体２上のトナー像を転写紙、中間転写媒体等の転写媒体６に転写する装置である。トナー像が転写媒体６である転写紙に転写される場合、画像形成装置１は、転写紙上のトナー像を図示されない定着装置によって定着し、この転写紙に画像を形成する。トナー像が転写媒体６である中間転写媒体に転写される場合、中間転写媒体上のトナー像は更に転写装置で転写紙に転写された後、転写紙上のトナー像が図示されない定着装置で定着され、転写紙に画像が形成される。

感光体２上のトナー像が転写装置７によって転写媒体６に転写された後、感光体２上に転写残りトナーが残留する。この転写残りトナーは、このトナーの帯電電位と同極性の電圧が印加される第１帯電ブラシ８の回転によって帯電される。第１帯電ブラシ８によって帯電された、感光体２上の転写残りトナーは、トナーの帯電電位と逆極性の電圧が印加される第２帯電ブラシ９の回転によって捕集される。第２帯電ブラシ９のブラシ毛９ａに付着した転写残りトナーのトナー母粒子および外添剤の一部は、制御されたバイアスが印加される回収ローラ１０の回転によって回収され、一定量の外添剤は第２帯電ブラシ９のブラシ毛９ａに付着する。従って、第２帯電ブラシ９に対向する感光体２の表面が、一定量の外添剤がブラシ毛９ａに常に付着した第２帯電ブラシ９により第２の電位に帯電される。そして、画像形成装置１は、感光体２のクリーニングブレードを備えていないが、長期にわたって安定した良好な画質を形成できる。

回収ローラ１０上に付着して回収されたトナー母粒子および外添剤は、回収ローラクリーニングブレード１１で除去される。従って、回収ローラ１０は長期にわたって第２帯電ブラシ９に付着するトナー母粒子および外添剤の一部を効果的に回収できる。

感光体２が有機感光体である場合、ブラシ毛９ａで捕集されずに感光体２上に残り弱く正帯電された僅かな外添剤は、スコロトロン帯電器１５による正極性のコロナ放電により正帯電される。正帯電された外添剤のトナーを引きつける力は非常に小さく、現像装置から供給されたトナーの正帯電された外添剤への付着はほとんど発生しないから、外添剤メモリは発生しない。
以下、本発明の実施形態が更に具体的に説明されるが、本発明はこれらに限定されない。

ケース１
第１帯電ブラシ８（Ｂ１）、第２帯電ブラシ９（Ｂ２）、スコロトロン帯電器１５のグリッド１５２のぞれぞれに印加されたバイアスと、感光体２の表面の電位の関係は、図４に示されている。図１に示される画像形成装置１の感光体２上のトナー像が転写装置７によって転写媒体６に転写された後、感光体２上に外添剤を含む負極性の転写残りトナーが残留した。この転写残りトナーは、−１４００Ｖに印加された第１帯電ブラシ８（Ｂ１）の回転により負帯電された。第１帯電ブラシ８（Ｂ１）に対向する感光体２の表面は−６００Ｖに帯電された。第１帯電ブラシ８によって負帯電された、感光体２上の転写残りトナーは、＋２００Ｖに印加された第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集された。放電は起きず、第２帯電ブラシ９（Ｂ２）に対向する感光体２の表面の帯電電位は−６００Ｖに維持されていた。第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集されなかった外添剤は弱く正帯電された。スコロトロン帯電器１５のグリッド１５２は−４００Ｖに、チャージ・ワイヤ１５１は正に印加された。その結果、スコロトロン帯電器１５に対向する感光体２の表面は−４００Ｖに帯電された。スコロトロン帯電器１５は正極性のコロナ放電を行ったから、オゾンと窒素酸化物は発生しなかった。第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集されなかった転写残りトナーに含まれる弱く正帯電された外添剤は、正極性のコロナ放電により正に帯電された。正極性の外添剤が現像装置５から供給されたトナーを引きつける力は小さく、外添剤メモリは発生しなかった。

ケース２
第１帯電ブラシ８（Ｂ１）、第２帯電ブラシ９（Ｂ２）、スコロトロン帯電器１５のグリッド１５２のぞれぞれに印加されたバイアスと、感光体２の表面の電位の関係は、図５に示されている。図１に示される画像形成装置１の感光体２上のトナー像が転写装置７によって転写媒体６に転写された後、感光体２上に外添剤を含む負極性の転写残りトナーが残留した。この転写残りトナーは、−１０００Ｖに印加された第１帯電ブラシ８（Ｂ１）の回転により負帯電された。第１帯電ブラシ８（Ｂ１）に対向する感光体２の表面は−４００Ｖに帯電された。第１帯電ブラシ８によって帯電された、感光体２上の転写残りトナーは、＋２００Ｖに印加された第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集された。放電は起きず、第２帯電ブラシ９（Ｂ２）に対向する感光体２の表面の帯電位は−４００Ｖに維持されていた。第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集されなかった外添剤は弱く正帯電された。スコロトロン帯電器１５のグリッド１５２は−２００Ｖに、チャージ・ワイヤ１５１は正に印加された。その結果、スコロトロン帯電器１５に対向する感光体２の表面は−２００Ｖに帯電された。スコロトロン帯電器１５は正極性のコロナ放電を行ったから、オゾンと窒素酸化物は発生しなかった。第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集されなかった転写残りトナーに含まれる外添剤は、正極性のコロナ放電により正に帯電された。正極性の外添剤が現像装置５から供給されたトナーを引きつける力は小さく、外添剤メモリは発生しなかった。

ケース３
第１帯電ブラシ８（Ｂ１）、第２帯電ブラシ９（Ｂ２）、スコロトロン帯電器１５のグリッド１５２のぞれぞれに印加されたバイアスと、感光体２の表面の電位の関係は、図６に示されている。図１に示される画像形成装置１の感光体２上のトナー像が転写装置７によって転写媒体６に転写された後、感光体２上に外添剤を含む負極性の転写残りトナーが残留した。この転写残りトナーは、−１６００Ｖに印加された第１帯電ブラシ８（Ｂ１）の回転により負帯電された。第１帯電ブラシ８（Ｂ１）に対向する感光体２の表面は−８００Ｖに帯電された。第１帯電ブラシ８によって帯電された、感光体２上の転写残りトナーは、＋２００Ｖに印加された第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集された。放電が発生し、第２帯電ブラシ９（Ｂ２）に対向する感光体２の表面の帯電位は−６００Ｖになった。第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集されなかった外添剤は弱く正帯電された。スコロトロン帯電器１５のグリッド１５２は−４００Ｖに、チャージ・ワイヤ１５１は正に印加された。その結果、スコロトロン帯電器１５に対向する感光体２の表面は−４００Ｖに帯電された。スコロトロン帯電器１５は正極性のコロナ放電を行ったから、オゾンと窒素酸化物は発生しなかった。第２帯電ブラシ（Ｂ２）の回転によって捕集されなかった転写残りトナーに含まれる外添剤は、正極性のコロナ放電により正に帯電された。正極性の外添剤が現像装置５から供給されたトナーを引きつける力は小さく、外添剤メモリは発生しなかった。

本発明の画像形成装置の１実施形態を模式的にかつ部分的に示す図回収ローラのバイアス制御を行う装置の一例を模式的に示す図回収ローラのバイアス制御の一例のフローを示す図帯電部材に印加されたバイアスと感光体表面の電位変化を示す図帯電部材に印加されたバイアスと感光体表面の電位変化を示す図帯電部材に印加されたバイアスと感光体表面の電位変化を示す図

符号の説明

１…画像形成装置、２…感光体、３…帯電装置、４…露光装置、５…現像装置、６…転写媒体、７…転写装置、８…第１帯電ブラシ、９…第２帯電ブラシ、１０…回収ローラ、１１…回収ローラクリーニングブレード、１２…回収ローラのバイアス制御装置、１３…印字濃度の判定装置、１４…回収ローラへのバイアス印加装置、１５…スコロトロン帯電器、１５１…チャージ・ワイヤ、１５２…グリッド

Claims

トナー母粒子に外添剤が添加されたトナーのトナー像が形成される像担持体に接触し、かつトナーの帯電電位と同極性のバイアスが印加され、対向する前記像担持体表面を第１の電位に帯電させる第１帯電ブラシと、
前記第１帯電ブラシより前記像担持体の移動方向に配置され、かつ前記像担持体に接触すると共にトナーの帯電電位と逆極性のバイアスが印加され、対向する前記像担持体表面を第２の電位に帯電させる第２帯電ブラシと、
前記第２帯電ブラシより前記像担持体の移動方向に配置され、かつトナーの帯電電位と逆極性の電荷を付与して対向する前記像担持体表面を第３の電位に帯電させるコロトロン帯電器を備える帯電装置。
静電潜像およびトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電装置と、
前記像担持体に露光により静電潜像を書き込む露光装置と、
前記像担持体上の静電潜像を、トナー母粒子に外添剤が添加されたトナーで現像して前記像担持体にトナー像を形成する現像装置と、
前記像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する転写装置を備え、
前記帯電装置は、請求項１に記載された帯電装置である画像形成装置。
トナー像がトナー母粒子に外添剤が添加されたトナーで像担持体上に形成される工程、
トナー像が形成された像担持体の表面が、前記トナーの帯電電位と同極性のバイアスが印加される第１帯電ブラシと接触し、第１の電位に帯電される工程、
第１の電位に帯電された像担持体の表面が、前記トナーの帯電電位と逆極性のバイアスが印加される第２帯電ブラシと接触し、第２の電位に帯電される工程、
第２の電位に帯電された像担持体の表面が、前記トナーの帯電電位と逆極性の電荷を付与するコロトロン帯電器により第３の電位に帯電される工程が行われる、像担持体の帯電方法。