JPH0412376A

JPH0412376A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0412376A
Application number: JP2115501A
Authority: JP
Inventors: Chiseki Yamaguchi; 智責山口
Original assignee: JAPAN IMEEJINGU SYST KK
Current assignee: JAPAN IMEEJINGU SYST KK
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1990-05-01
Publication date: 1992-01-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は画像形成装置に関し、特に電子写真法を用いた
高解像度画像再現用の画像形成装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、電子写真複写機、光プリンタ等の電子写真法
を用いた画像形成装置としては、感光体（光導電体）で
なる静電潜像形成体を一様帯電させた後に画像情報に従
った露光により光電変換によって静電潜像を形成させ乾
式現像剤あるいは液体現像剤により現像し現像像を記録
媒体に転写および定着させて出力像を得るもの、記録媒
体自体が感光体を有していて一様帯電させた後に画像情
報に従った露光により光電変換によって静電潜像を形成
させ乾式現像剤あるいは液体現像剤により現像し現像像
を転写工程を経ずに記録媒体に定着させて出力像を得る
もの、静電潜像形成体が誘電体よりなり画像情報に従っ
たパターンで電荷付与させて静電潜像を形成させ乾式現
像剤あるいは液体現像剤により現像し現像像を記録媒体
に転写および定着させて出力像を得るものなどがある。

しかし、記録媒体として普通紙が使用でき、かつメンテ
ナンスの容易さ１画像品質の優位さ等から感光体を用い
かつ記録媒体上に現像像を転写および定着させる間接電
子写真法を用いた画像形成装置が多く使用されている。

また、現像の際には、乾式現像剤を用いるものがほとん
どである。

間接電子写真法を採用する画像形成装置における画像形
成プロセスは、−様帯電させた感光体を複写原稿からの
反射光あるいは画像情報データに基づいて感光体上に照
射される露光光により露光して静電潜像を形成させ、−
成分現像剤あるいは二成分現像剤により現像し、その現
像像を普通紙等の記録媒体に転写および定着させて出力
させるものである。また、この画像形成プロセスでは、
記録媒体に現像像を転写させた後の感光体上にトナーが
残留するので、残留するトナーをクリーナ等により除去
し、残留電荷をも除電極あるいは除電光により除電させ
て、感光体を次サイクルで使用するようにしている。

このような一連の画像形成プロセスにおいて、最近では
高画質画像の要求の高まりに対応して各種の対策がなさ
れているが、特に高解像度画像再現の要求に対して、現
像剤、特にトナーの小粒径化がなされるようになってき
ており、これまで平均粒径１２μｍ程度であったものが
１０μｍ近くにまで小粒径化されてきている。

トナーの小粒径化は高解像度画像再現の要求に対応する
手段として有効であり、例えば光プリンタの高密度化が
進み、これまで３００ｄｐｉ　　（１インチ当たり３０
０ドツト）の画像密度であったものが、４００，４８０
，６００ｄｐｉと進んでいくにつれてトナーを小粒径化
することで、高解像度画像再現を実現させてきている。

しかし、６００ｄｐｉ程度の画像密度を有する画像形成
装置で使用されているトナーは、平均粒径が１０μｍを
下回ってきており、製造コストもアンプしてきている。

これは、これまで使用されていたトナーがバルクの機械
粉砕により得られるものであるため、小粒径化すればす
るほど機械ザイドの限界もあって歩留りが低下しコスト
アンプを招くためである。機械粉砕により得られるトナ
ーの実用的なレベルとしては、平均粒径８μｍ台後半ま
でであり、それ以下の粒径のトナーは実用的に使用に供
することはできなかった。

最近では、トナーの小粒径化の問題に対して、化学的な
重合法によってトナーを製造する技術が確立され、小粒
径のトナーが得られるようになってきた。このトナーは
、化学的に製造されるために形状が球形となるので、球
形トナーといわれ、また粒径もこれまでの機械粉砕によ
り得られるトナーと比較してより小粒径化が可能で、加
えて粒径分布においても広がりの少ない、ときにはほと
んど粒径の揃ったものが得られるようになってきている
。したがって、画像形成装置での球形トナーの使用が検
討されるようになってきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、高解像度画像再現の対応として小粒径の球形ト
ナーを用いた場合、現像に際しては一成分現像剤あるい
は二成分現像剤として使用できて高解像度現像も可能で
あるが、トナーの小粒径化に伴うトナーの帯電量の上昇
やトナーの球形化による流動性の向上に伴う問題が発生
し、記録媒体への転写後に静電潜像形成体上に残留する
トナーのクリーニングに際して、従来から用いられてい
るブレード方式、ファーブラシ方式、バイアスファーブ
ラシ方式、あるいはこれらの組合せ方式では完全なりリ
ーニングは難しく、次サイクルでの画像劣化を発生させ
て実用化の大きな障害になるという問題点があった。

すなわち、ブレード方式では、ブレードエツジの静電潜
像形成体に対する取付は角度もさることながらブレード
エツジの加工精度が７〜１０μｍ程度であり、これまで
の機械粉砕により得られるトナーではトナー粒径ととも
にトナー形状がいびつであったためにクリーニングでき
ていたが、球形トナーとなるとトナーの流動性の向上も
あって、ブレードエツジと静電潜像形成体との接合部で
トナーが擦り抜けてしまい、クリーニングが不完全とな
ってしまう。ブレードの加工精度の向上も難しく、さら
に小粒径の球形トナーとなるとブレードの加工精度の向
上ではほとんど対応が困難になってしまう。

また、ファーブラシ方式でも、トナーの小粒径化に伴う
帯電量アンプや静電潜像形成体との付着力アンプに対し
て、ブラシ密度のアンプやバイアスファーブラシでの電
圧アンプの対応が考えられるが、トルクアンプ、静電潜
像形成体への傷の心配、別電源の容量アンプとなるもの
であった。

また、クリーニング前に静電潜像形成体上に残留するト
ナーへの帯電あるいは除電のための極を設ける方法もあ
るが、画像形成装置の小型化や低コスト化に反するもの
であり、実用上は問題が残るものである。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、化学的な重合法によ
り得られる平均粒径の１０μｍ以下の球形トナーに磁性
をもたせ、クリーニング時に磁性を有するブラシにより
静電潜像形成体上に残留する球形トナーを除去すること
で、高解像度画像再現の要求に対応するようにした画像
形成装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像形成装置は、平均粒径１０μｍ以下の磁性
を有する球形トナーを用いて静電潜像形成体上に形成さ
れた静電潜像を現像する現像器と、この現像器により現
像された現像像の記録媒体への転写後に前記静電潜像形
成体上に残留した球形トナーを磁性を有するブラシによ
り除去するクリーナとを備える。

〔作用〕

本発明の画像形成装置では、静電潜像が形成された静電
潜像形成体は、現像域にて磁性を有する球形トナーを含
む現像剤により現像される。現像は、静電潜像電位と現
像時に印加される現像バイアスとの間で形成される電界
中において球形トナーが受ける力と現像剤担持体への現
像剤の付着力との力関係において行われる。現像剤担持
体上への球形トナーの付着力は、二成分現像剤の場合に
は現像剤担持体の内部のマグネットロールに引き付けら
れているトナー搬送の働きをするキャリアとの静電気力
であり、−成分現像剤の場合には球形トナー自身の現像
剤担持体への付着力である。

この付着力は、現像剤担持体の内部にマグネットロール
がある場合には磁気力があるが、マグネットロールがな
い場合には現像剤担持体との鏡像力や静電気力である。

現像された静電潜像形成体は、転写域にて現像像を記録
媒体に転写させ、次にクリーナにより残留する球形トナ
ーを除去される。

クリーナでは、磁性を有したブラシにより作成されたフ
ァーブラシを有するクリーナにより機械的掻取り力と磁
気的吸引力とにより静電潜像形成体上に残留する球形ト
ナーが除去される。クリーニング後、静電潜像形成体は
、必要に応じて除電極あるいは除電光により除電され、
次のサイクルへと使用される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成
を示す概略断面図である。本実施例の画像形成装置は、
感光体ドラム１と、帯電極２と、現像器３と、転写極４
と、分離極５と、ヒートローラ定着器６と、クリーナ７
と、除電光ランプ８とから、その主要部が構成されてい
る。なお、第１図中、符号９は普通紙等でなる記録媒体
を示す。

現像器３は、通常の二成分現像器であり、′現像剤担持
体３１と、マグネットロール３２と、ドクタブレード３
３と、攪拌バドル３４とを含んで構成されている。

クリーナ７は、第２図に示すように、ファーブラシ１１
と、回収ローラ１２と、リカバリブレード１３と、掻取
りブレード１４と、仕切り板１５と、排出スクリューパ
ドル１６と、クリーナ容器１７と、上カバー１８と、下
カバー１９と、回収バイアス電源Ｅとから構成されてい
る。

ファーブラシ１１は、感光体ドラム１への傷の発生防止
のためにナイロン、レーヨン等の樹脂中に鉄、ニッケル
等の金属、またはその他の金属との合金、酸化鉄、酸化
ニッケル等の酸化物、フェライト等の強磁性体のような
磁性粉を分散させたものを繊維状とし、それをブラシ状
に形成したもの、さらにファーブラシ１１にバイアス電
圧を印、加する場合には、先のブラシに導電性処理を施
したものが挙げられる。導電性処理としては、樹脂繊維
の形成時にあらかじめ導電性カーボン等を分散させる方
法や、導電性カーボンを後処理にて樹脂繊維を導電化さ
せる方法などがある。また、ファーブラシ１１の毛の太
さは、１００〜２０００デニール／１００本、すなわち
１ｇの材料を９０００ｍに延ばしたときの太さを１デニ
ールとして、１本で１〜２０デニールとなるようにし、
密度も１インチ当たり（１０〜１０００）ｘ１０３本程
度が適当と考えられる。ファーブラシ１１の回転軸１１
ａは、金属材で形成されていて接地されている。ファー
ブラシ１１の回転軸１１ａへの接着には、銀フィラー含
有エポキシ系接着剤、カーボンフィラー含有アクリル系
接着剤などの導電性接着剤が用いられる。

回収ローラ１２は、非磁性の円筒スリーブ１２ａ内にマ
グネットロール１２．ｂを配置して構成されており、円
筒スリーブ１２ａは回転可能になっている。円筒スリー
ブ１２ａは、ファーブラシ１１に対して１〜２ｍｍ程度
喰い込んでおり、円筒スリーブ１２ａには回収バイアス
電源Ｅから回収バイアスが印加されている。マグネット
ロール１２ｂは、ファーブラシ１１と接合する方向の配
置角度から掻取りブレード１４に対向する方向の配置角
度にかけてＮ、Ｓ、ＮあるいはＳ、Ｎ、Ｓといった着磁
となっている。

回収ローラ１２の下方には、ギャップ１ｍｍ程度を介し
て排出スクリューバドル１６上付近まで延びた掻取りブ
レード１４が配置されている。

回収ローラ１２の回転方向にて、掻取りブレード１４に
先立ってファーブラシ１１との接合部との間にリカバリ
ブレード１３が回収ローラ１２に弾接している。リカバ
リブレード１３としては、厚み１ｍｍ以下の樹脂板が適
当である。

クリーナ容器１７は、掻取りブレード１４よりさらに回
収ローラ１２の回転方向の下位に配置された仕切り板１
５とリカバリブレード１３とによって、ファーブラシ１
１および回収ローラ１２を配置する域と、排出スクリュ
ーパドル１６を配置する域とに大きく分けられ、回収ロ
ーラ１２より回収された球形トナーが再び飛散等により
回収ローラ１２やファーブラシ１１の方に行かないよう
になっている。

磁性を有する球形トナーについては、製造方法として、
機械粉砕後にトナーの熱風処理や衝突摩耗による後処理
により球形化するものもあるが、それでは粒径が揃わな
いために、また小粒径化も困難なため、一般には乳化重
合法、懸濁重合法等の化学的な重合法が用いられる。

例えば、懸濁重合法は、樹脂成分となる重合性単量体１
重合開始剤および着色剤を成分とする重合性組成物を水
性分散媒中に懸濁し重合して直接トナーを得るもので、
ここではさらに重合性単量体中に磁性粉を加えるもので
ある。樹脂成分となる重合性単量体としては、スチレン
アクリル系やポリエステル系のものが挙げられるが、特
にこれに限定されるものではない。重合開始剤としては
、フリーラジカル開始剤、レドックス触媒等が・用いら
れる。着色剤としては、カボーンブランク、ニグロシン
染料等が挙げられる。磁性粉としては、鉄、ニッケル等
の金属、またはその他の金属との合金、酸化鉄、酸化ニ
ッケル等の酸化物、フェライト等の強磁性体等が、例え
ば０．１〜０．５μｍの微粒子として球形トナーの重量
に対して４０〜６０％程度で含有されるようにする。

また、球形トナーへの特性要求に対して、これ以外にも
必要に応じてオフセント防止剤、流動化剤、電荷付与剤
等を添加するものである。

球形トナーの粒径については、重合反応時の条件、攪拌
スピードや分散媒中濃度等により制御できるものであり
、高解像度画像再現に対応するものとして１０μｍ以下
、できれば７μｍ以下とすることが望ましい。

また、トナーの球形化処理方法として、最近では球状の
核となるシーズを作り、それを成長させて球形トナーと
する膨潤法もとられるようになっている。

トナーの球形化を示す数値としては、固め見掛は比重と
ゆるみ見掛は比重とから式（１１で求める球形化度や、
式（２）で求めるワーデルの実用球形度などがある。

球形化度（％）＝固め見掛は比重・　・　・＋１１ワーデルの実用球形度＝粒子の投影面積に等しい円の直径粒子の投影像に外接する最小円の直径・・・（２）球形化度では、トナーの流動性がかかわるために形状の
みを示すものとはいいづらいが、２５　（％）以下にな
ればほとんどが球形とみなせると判断している。

また、ワーデルの実用球形度では、０．９以上であれば
実用上球形とみなせるものである。

次に、このように構成された本実施例の画像形成装置の
動作について説明する。

帯電極２により一様帯電された感光体ドラム１は、露光
光りの照射により静電潜像が形成される。

次に、感光体ドラムｌ上に形成された静電潜像は、感光
体ドラム１の回転に伴って現像器３により球形トナーに
て現像される。

現像に先立って、球形トナーは、現像器３内にてキャリ
アとの定濃度コントロールのもとに攪拌パドル３４によ
り攪拌混合されて帯電付与されている。現像器３は、感
光体ドラム１と対向する位置に現像剤担持体３１があり
、内部にマグネットロール３２が配置されている。ドク
ターブレード３３により現像剤担持体３１上に現像剤層
を形成し、現像剤担持体３１の回転とともに現像域に搬
送された現像剤に含まれる球形トナーは、感光体ドラム
１上の静電潜像電位と現像剤担持体３１に印加されてい
る現像バイアスとで形成されている電界Ｅ中でＦ＝ｑＸ
Ｅの静電気力を受けて、現像剤担持体３１上から感光体
ドラム１上に移行して静電潜像を現像する。なお、ｑは
球形トナーの帯電電荷ｑを示す。

現像が行われた感光体ドラム１は、回転とともに転写極
４へと進み、転写極４により普通紙等の記録媒体９に現
像像を転写させ、現像像を転写された記録媒体９は、分
離極５により感光体ドラム１より剥離され、ヒートロー
ラ定着器６に投入されて、定着像が出力される。

一方、感光体ドラム１は、回転とともにクリ−す７へと
進む。

クリーナ７では、感光体ドラム１上に残留する球形トナ
ーに対して磁性を有するファーブラシ１１の回転による
機械的な掻取り力２球形トナーの磁性とファーブラシ１
１の磁性との磁気的吸引力およびファーブラシ１１が接
地されていることでの感光体ドラム１上に残留する球形
トナーの電荷との静電気力が働き、感光体ドラム１上よ
り残留する球形トナーが除去されて、ファーブラシ１１
に移行する。

感光体ドラム１上より除去された球形トナーをもったフ
ァーブラシ１１は、回転とともに回収ローラ１２と当た
る。ファーブラシ１１と回収ローラ１２との間では、円
筒スリーブ１２ａ内のファーブラシ１１と対向した位置
にマグネットロール１２ｂの磁極があるため、磁極によ
る磁気的吸引力および円筒スリーブ１２ａに回収バイア
スＥがら回収バイアスが印加されていることによる静電
気力が働き、球形トナーはファーブラシから回収ローラ
１２へと移る。

回収ローラ１２上の球形トナーは、円筒スリーブ１２ａ
の回転とともにマグネットロール１２ｂの磁極によって
搬送され、リカバリブレード１３を擦り抜けて掻取りブ
レード１４と対向する位置まで移動する。そこで、掻取
りブレード１４と対向する位置にある円筒スリーブ１２
ａ内のマグネットロール１２ｂの磁極によりトナー穂立
ちが形成され、このトナー穂立ちが掻取りブレード１４
により穂切られて回収ローラ１２上より排出スクリュー
パドル１６上へと導かれる。

なお、トナーの一部は回収ローラ１２上に残るが、円筒
スリーブ１２ａの回転に伴い、播取りブレード１４と対
向する位置以降にはマグネットロール１２ｂの磁極が配
置されていないので、回収ローラ１２上から脱落して排
出スクリューパドル１６上へと導かれる。したがって、
掻取りブレード１４を擦り抜けたトナーも回収ローラ１
２の回転によって再びファーブラシ１１の方へ行くこと
はない。

排出スクリューパドル１６に導かれたトナーは、排出ス
クリューバドル１６の回転による排出能力により回収ボ
ックス（図示せず）に回収される。

クリーナ７により残留するトナーが除去された感光体ド
ラム１は、除電光ランプ８からの除電光により除電され
、次のサイクルへと使用される。

なお、上記実施例では、磁性を有するブラシにより形成
されるファーブラシ１１に対して回転軸１１ａ内にマグ
ネットロールを挿入させる、あるいはマグネットロール
を回転軸とすることで、クリーニングをより効果的に行
うことが可能である。

その際、回収ローラ１２側のファーブラシ１１との接合
位置の磁力をファーブラシ１１側の磁力より強くしてお
くことが必要である。ファーブラシ１１自体の磁力につ
いても、分散する磁性粉の量や磁性粉の種類によって制
御可能である。

また、回収バイアスについても、回収ローラ１２のみで
なく、ファーブラシ１１へのファーブラシバイアスその
他を設定することもでき、クリーナ７の条件および性能
によって、そのバイアス値を設定することが可能である
。また、反対に、回収バイアスがなくても、磁気的な力
関係のみで回収プロセスを形成可能であり、この場合に
は回収バイアス電源Ｅもいらなくなって装置コストを低
減させることができる。

さらに、静電潜像形成体を感光体ドラム１としたが、誘
電体ドラムでも同様のことが可能であり、この場合には
定着をヒートローラとせずに、転写と同時に圧力転写定
着を行うことも可能である。

さらにまた、二成分現像剤の場合について述べたが、濃
度コントロールがいらず、現像器の小型化も可能な一成
分現像器を使用することもでき、この場合に磁性を有す
る球形トナーを磁性−成分トナーとして扱うか非磁性−
成分トナーとして扱うかで現像器の構成が異なるが、高
解像度現像対応となればトナー飛散防止も考えて磁性−
成分トナーとして扱う方が有利であろう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、化学的な重合法
により得られる平均粒径の１０μｍ以下の球形トナーに
磁性をもたせ、クリーニング時に磁性を有するブラシに
より静電潜像形成体上に残留する球形トナーを除去する
ようにしたことにより、高解像度化に対して有効な小粒
径の球形トナーを用いたときの問題点であったクリーニ
ング不良がなくなり、高解像度画像再現が実現可能にな
るという効果がある。

また、これまでの装置構成を変えることなく、実現可能
で特別なコストアップがなく、今後のさらなる高解像度
化にも対応可能であり、これまでの画像再現の限界を打
ち破る画像形成装置が実現可能になるという効果がある
。

さらに、球形トナーに磁性をもたせたことにより、球形
トナーの飛散も防止することができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を
示す路線的断面図、第２図は第１図中のクリーナをさらに詳細に示す断面図
である。図において、１・・・感光体ドラム、２・・・帯電極、３・・・現像器、４・・・転写極、５・・・分離極、６・・・ヒートローラ定着器、７・・・クリーナ、８・・・除電光ランプ、１１・・ファーブラシ、１２・　・回収ローラ、１３・・リカバリブレード、１４・・掻取りブレード、１５・・仕切り板、１６・・排出スクリューパドル、１７・・クリーナ容器、１８・・上カバー１９・・下カバー３１・・現像剤担持体、３２・・マグネットロール、３３・・ドクタブレード、３４　・・攪拌パドル、Ｅ　・　・・回収バイアス電源である。

Claims

【特許請求の範囲】平均粒径１０μｍ以下の磁性を有する球形トナーを用い
て静電潜像形成体上に形成された静電潜像を現像する現
像器と、この現像器により現像された現像像の記録媒体への転写
後に前記静電潜像形成体上に残留した球形トナーを磁性
を有するブラシにより除去するクリーナとを備えることを特徴とする画像形成装置。