JPH11327301A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スコロトロン型の帯電器を使用すると共にク
リーナレス現像を行う画像形成装置において、帯電器の
放電用ワイヤー上の放電生成物の形成を確実に防止し
て、環境保護上好ましく、かつ、ランニングコストを確
実に低減することのできる画像形成装置を提供するこ
と。 【解決手段】 スコロトロン帯電器２６を本体側に備
え、感光ドラム２３と現像ローラ２７を本体に対して着
脱自在なプロセスカートリッジ３に備える。また、非磁
性１成分現像剤として、懸濁重合トナーＴを用い、外添
剤として、大粒径外添剤と小粒径外添剤の双方を酸化チ
タンにより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像剤を被記録媒
体に転写して画像を形成する画像形成装置、詳しくは、
スコロトロン型の帯電器を使用する画像形成装置の技術
分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、表面に静電潜像が形成される
感光ドラム等の静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の
表面をコロナ放電によって一様に帯電させるスコロトロ
ン型の帯電器と、該帯電器による帯電後の前記静電潜像
担持体表面に前記静電潜像を形成する静電潜像形成手段
と、該静電潜像形成手段によって形成された前記静電潜
像にトナー等の現像剤を搬送して現像する現像手段と、
該現像手段に現像剤を供給する供給手段とを備えた画像
形成装置が知られている。

【０００３】この種の画像形成装置では、帯電器によっ
て一様に帯電させた静電潜像担持体表面に、静電潜像形
成手段によって静電潜像を形成し、現像手段よって摩擦
帯電等により帯電させた現像剤で前記静電潜像を現像
し、続いて、その現像剤を被記録媒体に転写することに
よって画像を形成している。

【０００４】従って、この種の画像形成装置において良
好な画像形成を行うためには、まず帯電器による静電潜
像担持体の均一な帯電が不可欠である。そこで、従来よ
り、帯電の均一性に優れたスコロトロン型の帯電器が一
般的に用いられている。このスコロトロン型の帯電器
は、例えば３０〜１００μｍの細いタングステンワイヤ
ーに高電圧を印加することによりコロナ放電を発生させ
て静電潜像担持体を帯電させるものであり、均一な帯電
が可能なだけでなく、非接触で静電潜像担持体を帯電さ
せるので、接触帯電による帯電器に比べてトナーの付着
による劣化が少なく、耐久性に優れているという利点も
有している。

【０００５】特に、近年においては、環境保護の観点か
ら、また、ランニングコストを低減する観点から、性能
が他の構成部品よりも早く劣化する静電潜像担持体や現
像手段の構成部品を一体的に交換できるようにカートリ
ッジ化する方式が一般的に採用されており、比較的耐久
性が高い帯電器に関してはカートリッジ化された交換部
品とは別体に構成して繰り返し使用されている。従っ
て、このような使用形態においては、帯電器としては上
述したスコロトロン帯電器が最適であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、画像
形成装置の維持管理や小型化が容易な点から、トナーと
キャリアとを含む２成分系の現像剤に代わって、キャリ
アを含まない１成分系の現像剤が多用されるようになっ
てきており、その中でも、トナーに磁性体を含まない非
磁性の１成分現像剤が、カラー現像に適しているという
理由で一般的となりつつある。

【０００７】しかしながら、非磁性１成分現像剤では、
トナーの流動性を確保するためにシリカ等の各種外添剤
がトナーに添加されており、この外添剤がトナーから剥
がれ落ちてスコロトロン型の帯電器の放電用ワイヤに付
着することがある。その結果、特に、外添剤としてシリ
カを用いて場合には、放電用ワイヤに付着したシリカが
針状の放電生成物に成長し、この針状の放電生成物の量
が多くなると、放電電流が低下するという問題があっ
た。

【０００８】このような問題が生じると、静電潜像担持
体の表面の帯電が不十分となるため、適切な画像形成を
行うことができず、スコロトロン帯電器であっても前述
したようなカートリッジ化された交換部品と同程度の寿
命で交換をするか、放電用ワイヤに付着した放電生成物
を削り取るメンスナンス作業を行う必要があり、前述の
ように他の交換部品と別体に構成して繰り返し使用する
ことが困難であった。

【０００９】この問題を解決するために、現像手段にカ
バーを設けてシリカの飛散を防ぐ方式が提案されたが、
この方式では、トナーから離れた外添剤が空中に舞って
コロナワイヤーに付着することを低減することは可能で
あるが、転写残トナーを再び現像手段で回収する点にお
いて環境保護上好ましい、いわゆるクリーナレス現像に
おいては、転写残トナーが帯電器を通過するため、この
ような態様によるコロナワイヤーへの外添剤の付着を低
減することはできなかった。

【００１０】本発明は、前記の問題点に鑑みなされたも
のであり、スコロトロン型の帯電器を使用すると共にク
リーナレス現像を行う画像形成装置において、帯電器の
放電用ワイヤー上の放電生成物の形成を確実に防止し
て、帯電器の早期交換や、煩雑なメンテナンス作業が不
要で環境保護上好ましく、かつ、ランニングコストを確
実に低減することのできる画像形成装置を提供すること
を課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像形
成装置は、前記課題を解決するために、静電潜像を現像
した現像剤を、被記録媒体に転写して画像を形成する画
像形成装置であって、表面に静電潜像が形成される静電
潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を一様に帯電せ
しめるスコロトロン型帯電手段と、該静電潜像担持体の
表面に帯電した現像剤を搬送し、前記静電潜像を現像す
ると共に、前記転写後の前記静電潜像担持体の表面上に
おける残留現像剤を回収する現像手段とを少なくとも備
え、前記現像剤は、粒径の異なる２種類以上の外添剤を
備え、少なくとも最大粒径の外添剤が酸化チタンより成
ることを特徴とする。

【００１２】請求項１に記載の画像形成装置によれば、
静電潜像担持体の表面は、スコロトロン型帯電手段によ
り均一に帯電されるため、当該表面には良好な静電潜像
が形成されることになる。また、この良好な静電潜像を
現像するための現像剤は、粒径の異なる２種類以上の外
添剤に含まれる小さな粒径の外添剤によって流動性が向
上し、良好な摩擦帯電電荷が得られ、また、現像剤担持
体による搬送量が向上する。また、前記現像剤は、粒径
の異なる２種類以上の外添剤に含まれる大きな粒径の外
添剤によって、前記小さな外添剤のトナー母粒子への埋
まり込みを防止し、長期間に亘って前記小さな粒径の外
添剤による高流動性と高搬送性を維持する。従って、上
述のように良好に形成された静電潜像が長期間に亘って
高流動性と高搬送性の現像剤により現像されることにな
り、長期間に亘って高品質の画像形成が行われることに
なる。しかも、現像手段は、転写後の静電潜像担持体の
表面上における残留現像剤を回収するので、廃現像剤を
生じさせず、環境保護上好ましい画像形成装置を提供す
ることができる。

【００１３】但し、現像剤に粒径の異なる２種類以上の
外添剤を備えた場合には、一般に最大粒径の外添剤がト
ナー母粒子から剥離し、前記スコロトロン型帯電手段の
放電用のワイヤに付着する傾向にある。特に、本発明の
ように、転写後の静電潜像担持体の表面上における残留
現像剤を回収する、いわゆるクリーナレス現像を行う画
像形成装置においては、この残留現像剤からの前記最大
粒径の外添剤の剥離が生じる場合もある。しかしなが
ら、本発明の現像剤においては、前記最大粒径の外添剤
を酸化チタンから構成したところ、実験の結果、長期間
の使用においてもスコロトロン型帯電手段の放電用のワ
イヤには、外添剤としてシリカを用いた場合のような針
状の放電生成物が形成されず、放電電流を低下させない
ことが確認された。

【００１４】従って、本発明の画像形成装置によれば、
スコロトロン型帯電手段の耐久性を低下させることがな
く、ランニングコストを確実に低減することができると
共に、長期間に亘って高品質の画像形成が行うことがで
き、かつ、環境保護上好ましい画像形成装置を提供する
ことができる。

【００１５】請求項２に記載の画像形成装置は、前記課
題を解決するために、請求項１に記載の画像形成装置に
おいて、前記現像剤は非磁性１成分現像剤であり、大粒
径の外添剤及び小粒径の外添剤の双方が酸化チタンより
成ることを特徴とする。

【００１６】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
前記現像剤が非磁性１成分現像剤であるため、現像のた
めだけでなく、現像剤担持体による搬送のためにも、十
分に摩擦を行い、摩擦帯電電荷を付与する必要がある。
従って、外添剤のトナー母粒子からの剥離がより一層生
じ易くなり、特に大粒径の外添剤にその傾向が強い。し
かしながら、本発明は、大粒径の外添剤だけでなく、小
粒径の外添剤にもシリカを含んでおらず、何れも酸化チ
タンから成っている。外添剤をこのように構成して実験
を行った結果、長期間の使用においてもスコロトロン型
帯電手段の放電用のワイヤには、外添剤としてシリカを
用いた場合のような針状の放電生成物が形成されず、放
電電流を低下させないことが確認された。従って、本発
明の画像形成装置によれば、スコロトロン型帯電手段の
耐久性を低下させることがなく、他の交換部品と共に帯
電手段を交換する必要がないため、ランニングコストを
確実に低減することができると共に、長期間に亘って高
品質の画像形成が行うことができ、帯電手段の早期交換
や煩雑なメンテナンス作業が不要で、かつ、環境保護上
好ましい画像形成装置を提供することができる。

【００１７】請求項３に記載の画像形成装置は、前記課
題を解決するために、請求項１に記載の画像形成装置に
おいて、前記現像剤は非磁性１成分現像剤であり、前記
外添剤は前記酸化チタンよりも小さな粒径の外添剤とし
てシリカを含むことを特徴とする。

【００１８】請求項３に記載の画像形成装置によれば、
前記現像剤が非磁性１成分現像剤であるため、現像のた
めだけでなく、現像剤担持体による搬送のためにも、十
分に摩擦を行い、摩擦帯電電荷を付与する必要がある。
従って、外添剤のトナー母粒子からの剥離がより一層生
じ易くなり、特に大粒径の外添剤にその傾向が強い。し
かしながら、本発明は大粒径の外添剤が酸化チタンであ
り、実験の結果、実用上支障がない程度の長期間の使用
においてもスコロトロン型帯電手段の放電用のワイヤに
は、大粒径の外添剤としてシリカを用いた場合のような
針状の放電生成物が形成されず、放電電流を低下させな
いことが確認された。但し、小粒径の外添剤にシリカを
用いているため、更に実験を継続したところ、放電用の
ワイヤにシリカによる針状の放電生成物が形成されるこ
とが確認された。このように、大粒径の外添剤と小粒径
の外添剤の双方を酸化チタンで構成した場合に比べる
と、非常に長い期間の使用においてはシリカによる針状
の放電生成物が形成されるが、シリカは小粒径の外添剤
であるため、実用上十分な長期間に亘って、トナー母粒
子からの剥離が抑えられる。従って、本発明の画像形成
装置によれば、少なくとも他の交換部品の寿命と同等以
上の実用上十分な長期間に亘ってスコロトロン型帯電手
段の耐久性を低下を防止することができ、実用上十分な
長期間に亘って高品質の画像形成が行うことができ、帯
電手段の早期交換や煩雑なメンテナンス作業が不要で、
かつ、環境保護上好ましい画像形成装置を提供すること
ができる。また、小粒径の外添剤として、酸化チタンよ
りも疎水化処理が容易である等、優れた物性を有するシ
リカを用いることにより、環境安定性を維持しつつコス
トを低減させることができる。

【００１９】請求項４に記載の画像形成装置は、前記課
題を解決するために、請求項１乃至請求項２の何れか一
項に記載の画像形成装置において、前記静電潜像担持体
と前記現像手段は、画像形成装置本体に対して着脱自在
に設けられたプロセスカートリッジに備えられ、前記ス
コロトロン型帯電手段は、前記画像形成装置本体側に備
えられていることを特徴とする。

【００２０】請求項４に記載の画像形成装置によれば、
上述のように少なくとも最大粒径の外添剤が酸化チタン
から成っているので、スコロトロン型帯電手段の放電用
ワイヤにシリカによる放電生成物を形成させず、スコロ
トロン型帯電手段の耐久性を低下させることがない。従
って、スコロトロン型帯電手段を画像形成装置本体側に
備え、耐久性がスコロトロン型帯電手段よりも劣る静電
潜像担持体と現像手段をプロセスカートリッジとして交
換する使用態様を長期間に亘って実現することができ
る。その結果、ランニングコストの低減をより一層確実
に実現することができると共に、長期間に亘って高品質
の画像形成が行うことができ、かつ、環境保護上好まし
い画像形成装置を提供することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用された
画像形成装置としてのレーザプリンタの主要構成部品の
斜視図、図２はこのレーザプリンタの概略側断面図であ
る。

【００２２】本実施形態におけるレーザプリンタの本体
ケース１は、合成樹脂で形成されており、図１に示すよ
うに、メインフレーム１ａと、このメインフレーム１ａ
の四周（前後及び左右両側）外面を覆うメインカバー体
１ｂとからなり、メインフレーム１ａとメインカバー体
１ｂとを一体的に射出成形等により形成したものであ
る。

【００２３】また、メインフレーム１ａには、上面から
露光ユニットとしてスキャナユニット２と、画像形成部
としてのプロセスカートリッジ３と、定着部としての定
着ユニット４と、給紙ユニット５とが装着される。

【００２４】そして、駆動モータとギヤ列とを含む駆動
系ユニット６は、メインカバー体１ｂの図１の左側内面
とそれに近接するメインフレーム１ａの左側の間との収
納凹所１ｄ内に本体ケース１の下方から挿入して装着固
定される。更に、メインフレーム１ａ及びメインカバー
体１ｂの上面を覆うための合成樹脂製の本体カバーとし
てのトップカバー７には、メインフレーム１ａの右側に
上向きに突出する操作パネル部１ｃを貫通させる孔７ａ
と、給紙ユニット５の基部を貫通させるための孔７ｂと
が穿設されている。排紙トレイ８の基部はトップカバー
７の前端の左右両側に突設したブラケット９（図１で一
方のみ示す）に上下揺動可能に装着されてやおり、不使
用の場合には、排紙トレイ８をトップカバー７の上面側
に折り畳んで覆うことができる。

【００２５】給紙ユニット５におけるフィダー部ケース
５ａ内には、積層された状態で被記録媒体としての記録
紙Ｐがセットされる。図２に示すように、記録紙Ｐの先
端側は、フィダー部ケース５ａ内のばね１０ａで付勢さ
れた支持板１０にて給紙ローラ１１に向かって押圧され
ている。このため、駆動系ユニット６から動力伝達され
て回転する給紙ローラ１１と分離パッド１２とによっ
て、記録紙Ｐを１枚ずつ分離して上下一対のレジストロ
ーラ１３，１４に送ることが可能である。

【００２６】プロセスカートリッジ３は、レジストロー
ラ１３，１４にて給送されてくる前記分離された記録紙
Ｐの表面にトナーＴ（図３）により画像を形成する。更
に、定着ユニット４は、トナーＴの画像が形成された記
録紙Ｐを、加熱ローラ１５と押圧ローラ１６とにて挟持
するこで加熱して、記録紙Ｐ上のトナー画像を定着す
る。定着ユニット４のケース内における下流側に配置さ
れた排紙ローラ１７とピンチローラ１８とからなる排紙
部は、トナー画像が定着された記録紙Ｐを排紙トレイ８
に排出する。給紙ローラ１１から排紙部までが、被記録
媒体搬送ルートである。なお、給紙ユニット５には斜め
上方向に開口する手挿口５ｂが設けられ、フィダー部ケ
ース５ａ内の記録紙Ｐとは別の記録紙を、前記記録媒体
搬送ルートへ挿入して印刷できるようにされている。

【００２７】本体ケース１における上面開放箱体状のメ
インフレーム１ａの平面視ほぼ中央部に配置するプロセ
スカートリッジ３の下方の部位には、スキャナユニット
２の上支持板２ａが、メインフレーム１ａの底板部の上
面側に一体的に形成したステー部にビス等にて固定され
る。そして、露光ユニットとしてのスキャナユニット２
には、合成樹脂等の上支持板２ａの下面側に、レーザ発
光部（図示せず）、ポリゴンミラー２０、レンズ２１、
反射鏡２２等が配置されている。前記上支持板２ａに
は、静電潜像担持体としての感光ドラム２３の軸線に沿
って延びるように穿設された横長スキャナ孔を覆う硝子
板２４が設けられている。レーザ発光部から出射された
レーザビームＬは、ポリゴンミラー２０、反射鏡２２、
レンズ２１、硝子板２４等を介してプロセスカートリッ
ジ３における感光ドラム２３の外周面に照射される。

【００２８】図２及び図３に示すように、プロセスカー
トリッジ３は、感光ドラム２３とその上面に当接した転
写ローラ２５、給紙方向において感光ドラム２３よりも
上流側に配置された現像手段としての現像ローラ２７、
及びその更に上流側に配置された供給ローラ２８を有す
る現像器、更にその上流側に配置した現像剤収容部にに
着脱可能な設けられたトナーカートリッジ２９等からな
っている。プロセスカートリッジ３は、これらの構成要
素が合成樹脂製のケース３４に組み込まれることによっ
てカートリッジ化されており、このカートリッジ化した
プロセスカートリッジ３は、メインフレーム１ａに着脱
可能に装着されている。なお、感光ドラム２３、現像ロ
ーラ２７、及び供給ローラ２８は、何れも図２における
時計回りに回転する。

【００２９】プロセスカートリッジ３と定着ユニット４
との間には、感光ドラム２３を除電するための除電ラン
プ３０ａが設けられている。また、感光ドラム２３の下
方には帯電器２６が設けられている。帯電器２６は、タ
ングステン等から放電用ワイヤ２６ａとグリッド電極２
６ｂとを備える周知の正帯電用のスコロトロン型帯電器
であり、スキャナユニット２の上支持板２ａ上面に一体
に設けられている。

【００３０】感光ドラム２３の外周面には、帯電器２６
にて帯電された感光層に、スキャナユニット２により画
像情報に従って変調されたレーザビームＬが走査される
ことによって静電潜像が形成される。すなわち、スキャ
ナユニット２は静電潜像形成手段に相当する。図３の拡
大図に示すように、トナーカートリッジ２９内に収納さ
れた現像剤としてのトナーＴは、攪拌体３１にて攪拌さ
れて放出された後、供給ローラ２８を介して現像ローラ
２７の外周面に担持され、層厚規制ブレード３２によっ
て現像ローラ２７外周面の層の厚さが規制される。感光
ドラム２３の静電潜像は、現像ローラ２７からトナーＴ
が付着されることによって顕像化（現像）される。な
お、このトナーＴの構成、前記現像の機構等について
は、後に詳述する。

【００３１】トナーＴによって感光ドラム２３に形成さ
れた像（トナー画像）は、感光ドラム２３の電位とは逆
電位の転写バイアスが印加された転写ローラ２５と感光
ドラム２３との間を通る記録紙Ｐに転写され、トナー画
像を形成する。そして、感光ドラム２３上に残ったトナ
ーＴはクリーニングローラ３０で一時的に回収された
後、所定のタイミングで感光ドラム２３に戻され、現像
ローラ２７によりプロセスカートリッジ３内に回収され
る。このように、本実施形態においては、転写残トナー
を現像器で回収して再利用する、いわゆるクリーナレス
現像を行っている。

【００３２】なお、スキャナユニット２の上支持部２ａ
（図２）には、上向きに突出するトナーセンサ３３を設
け、発光部と受光部との対からなるトナーセンサ３３が
プロセスカートリッジ３におけるトナーカートリッジ２
９の下面凹所内に臨んで、トナーカートリッジ２９内の
トナーＴの有無を検出できるようになっている。

【００３３】図２に戻って、メインフレーム１ａの前部
位とメインカバー体１ｂの前部位との連設部下面側に
は、冷却ファン３５を収納するための収納部３６と、記
録紙Ｐの通過方向と直交する左右方向に延びる通風ダク
ト３７とが連通して形成される。そして、通風ダクト３
７の上面板部３７ａを断面下向きＶ字状に形成し、この
上面板部３７ａをプロセスカートリッジ３と定着ユニッ
ト４との間に位置させて、定着ユニット４における加熱
ローラ１５から発生する熱がプロセスカートリッジ３側
に直接伝達しないように遮断する。

【００３４】また、冷却ファン３５で発生した冷却風
は、通風ダクト３７内を通ってメインフレーム１ａの一
側下面を伝い、電源部３９及び駆動系ユニット６の前記
駆動モータを冷却する一方、上面板部３７ａの内、プロ
セスカートリッジ３側に開口した複数箇所のスリット孔
から吹き出し、該冷却風は、プロセスカートリッジ３と
定着ユニット４の間を通過して上昇し、トップカバー７
に複数穿設した排気孔４０（図１）から装置外に排出さ
れる。

【００３５】（現像機構の構成）次に、前記トナー画像
の現像機構の構成について説明する。

【００３６】本実施形態の静電潜像担持体としての感光
ドラム２３は、ポリカーボネイト等から構成されてお
り、例えば、接地されたアルミニウム製の円筒スリーブ
外周部に、ポリカーボネイトに光導電性樹脂を分散させ
た光導電層を形成して構成される。

【００３７】帯電器２６は、上述したように、タングス
テン等から放電用ワイヤ２６ａとグリッド電極２６ｂと
を備える正帯電用のスコロトロン型帯電器であり、スキ
ャナユニット２の上支持板２ａ上面に一体に設けられて
いる。つまり、帯電器２６は、プロセスカートリッジ３
とは別体に設けられている。

【００３８】現像剤担持体としての現像ローラ２７は、
シリコンゴムを基材として円柱状に構成され、更にカー
ボンの微粒子を含むと共に、表面にフッ素を含有した樹
脂またはゴム材のコート層が形成されている。なお、現
像ローラ２７は、必ずしも基材をシリコンゴムで構成し
なくてもよく、ウレタンゴムで構成しても良い。

【００３９】供給ローラ２８は、連続気泡を有するウレ
タンフォームによって構成されたいわゆる発泡ローラで
あり、その気泡のセル数は１インチ（２．５４ｃｍ）当
たり８０個以上である。また、供給ローラ２８は、現像
ローラ２７に押圧接触するように配置されている。な
お、供給ローラ２８としては、この他にも、スポンジ、
シリコンゴムあるいはウレタンゴム等の適宜の部材を使
用することができる。

【００４０】層厚規制手段としての層厚規制ブレード３
２は、ステンレス鋼等の板バネ部材の先端部を曲げたも
のを用いている。但し、このようなブレードに限られる
ものではなく、板バネ部材の先端部にシリコン等のゴム
弾性を有する圧接部材を備えたもの等を用いることがで
きる。

【００４１】以上のような構成により、現像ローラ２７
と感光ドラム２３との対向部において、感光ドラム２３
上に形成されたプラス極性（正帯電）の静電潜像に対し
て、摩擦帯電により正に帯電したトナーＴを反転現像方
式で良好に現像することができ、極めて高画質な画像を
形成できる。また、本実施形態においては、転写残トナ
ーを掻き取って貯蓄するクリーナー装置を備えておら
ず、転写残トナーを現像器で回収して再利用する、いわ
ゆるクリーナーレス現像を行っているため、環境保護上
好ましい画像形成装置を提供することができる。

【００４２】特に、本実施形態においては、現像剤に含
まれる外添剤を以下のように構成したことにより、スコ
ロトロン型帯電器２６の耐久性を低下させることがない
という、従来の装置に比べて極めて優れた効果を発揮す
ることができる。以下、本実施形態の画像形成装置にお
ける外添剤の構成について詳しく説明する。

【００４３】まず、トナーカートリッジ２９に収納され
たトナーＴは、正帯電性の非磁性１成分現像剤であり、
懸濁重合によて球状に形成したスチレン−アクリル系樹
脂に、カーボンブラック等の周知の着色剤、及びニグロ
シン、トリフェニルメタン、４級アンモニウム塩等の荷
電制御剤を添加してなる平均粒径９μｍのトナー母粒子
を有している。

【００４４】そして、前記トナーＴは、そのトナー母粒
子の表面に酸化チタンを外添剤として添加して構成して
おり、外添剤には、シランカップリング剤、シリコーン
等による周知の疎水化処理を施してある。また、外添剤
は、大粒径外添剤と小粒径外添剤との粒径の異なる２種
類の外添剤から構成されている。しかし、本実施形態に
おいては、何れの粒径の外添剤も酸化チタンで構成して
いる。大粒径外添剤としての酸化チタンは平均粒径が４
０ｎｍで、その添加量はトナー母粒子の１．０重量％で
あり、小粒径外添剤としての酸化チタンは平均粒径が１
０ｎｍで、その添加量はトナー母粒子の０．６重量％で
ある。

【００４５】このように平均粒径の大きな外添剤と平均
粒径の小さな外添剤との粒径の異なる２種類の外添剤を
用いるのは、外添剤のトナー母粒子への埋まり込みの防
止とトナーの流動性の向上との両立を図るためである。
平均粒径が１０ｎｍの小粒径外添剤は、トナーの流動性
を良好に向上させることができるが、その反面、長期間
使用する間にトナー母粒子の中に埋まり込み易い。特
に、現像剤として、非磁性１成分現像剤を用いた場合に
は、摩擦帯電により電荷を付与する必要があるため、こ
のような埋まり込みが生じ易い。このため、この小粒径
外添剤が剥がれてスコロトロン帯電器２６の放電用ワイ
ヤ２６ａに付着することは比較的少ない。これに対し、
平均粒径が４０ｎｍの大粒径外添剤は、図４に例示する
外添剤９１のように、小粒径外添剤９３のトナー母粒子
９５への埋まり込みを抑制することができる。

【００４６】但し、大粒径外添剤は、トナー母粒子から
剥がれ易く、スコロトロン帯電器２６の放電用ワイヤ２
６ａに付着する可能性も高い。特に、従来の画像形成装
置のように大粒径の外添剤としてシリカを用いていた場
合には、長時間のコロナ放電を行うと、ワイヤの表面に
放電生成物が形成され、放電電流に影響を与えることが
知られている。最近では、この放電生成物は主にプラズ
マ酸化反応によるシリカから構成されていることが明ら
かにされており、また、プラスの極性のコロナ放電を行
った場合には、ワイヤの表面にフィルム状放電生成物が
あり、その上に全面にほぼ均一に多数の針状に成長した
生成物が形成されることが報告されている（静電気学会
誌，第１２巻，第６号（１９８８），「電子写真のコロ
ナ放電装置の課題」山崎憲明）。そして、プラス放電の
場合には、このような針状の生成物の量が多くなると、
放電電流が低下するという問題があった。

【００４７】しかしながら、本実施形態においては、小
粒径外添剤と大粒径外添剤の双方に酸化チタンを用いて
実験を行ったところ、シリカを用いた時のような針状の
放電生成物がスコロトロン帯電器２６の放電用ワイヤ２
６ａ上に形成されることがなく、放電電流の低下が発生
しないことが明らかになった。

【００４８】この実験は、放電不良が最も発生し易い１
０℃、２０％の低温低湿環境下で行い、プリンタの印字
速度は毎分１０枚、感光ドラム２３の周速は５０ｍｍ／
秒とした。また、印字条件は、毎分２枚の間欠印字と
し、印字パターンには、印字面積率４％の文字パターン
と、６００ｄｐｉの解像度にて１ドット分の横線を２ド
ット分の間隔を開けて多数描いた、いわゆるジップパタ
ーンとを用いた。そして、帯電条件としては、放電用ワ
イヤ２６ａの太さを８０μｍとし、定電流制御により、
＋３００μＡの電流を供給した。また、グリッドバイア
ス電圧は＋９００Ｖとした。

【００４９】以上のような条件において、小粒径外添剤
と大粒径外添剤の双方に酸化チタンを用いた場合、小粒
径外添剤にはシリカを用い大粒径外添剤に酸化チタンを
用いた場合、小粒径外添剤には酸化チタンを用い大粒径
外添剤にシリカを用いた場合、小粒径外添剤と大粒径外
添剤の双方にシリカを用いた場合の４つの組合わせで、
印字を行い、放電用ワイヤ２６ａに対する針状の放電生
成物の有無と、印字画像の評価を行った。評価の結果を
図５に示す。

【００５０】図５に示すように、少なくとも大粒径外添
剤にシリカを用いた場合には、何れも１０００枚の時点
で放電用ワイヤ２６ａ上に針状の放電生成物が形成され
ていることが認められ、何れも２０００枚の時点で印字
不良が発生しはじめて、枚数が多くなる程悪化すること
が認められた。なお、図５においては、「ワイヤー付着
物あり」とは針状の放電生成物の形成が認められたこと
を示し、「ワイヤー付着物なし」とは針状の放電生成物
の形成が認められたことを示している。

【００５１】これに対し、少なくとも大粒径外添剤に酸
化チタンを用いた場合には、何れも４０００枚まで印字
不良が発生することがなく、何れも４０００枚までは放
電用ワイヤ２６ａ上に針状の放電生成物が形成されてい
ないことが認められた。また、小粒径外添剤にシリカを
用い、大粒径外添剤に酸化チタンを用いた組み合わせ場
合には、文字パターン画像については、１００００枚ま
で印字不良がなく、ジップパターンについてのみ１００
００枚で印字不良が見られた。従って、通常の文字の印
字に用いるには、この組み合わせでも実用上問題のない
ことが確認された。

【００５２】一方、小粒径外添剤と大粒径外添剤の双方
に酸化チタンを用いた本実施形態の構成においては、１
３０００枚まで印字しても放電用ワイヤ２６ａ上に針状
の放電生成物が形成されず、１３０００枚まで文字パタ
ーン画像とジップパターン画像の双方に印字不良が発生
しなかった。

【００５３】以上のように、少なくとも最大粒径の外添
剤に酸化チタンを用いることにより、実用上の問題ない
程度の長期間に亘って、スコロトロン型帯電器２６の帯
電性能を良好に維持し、良好な画像形成を行うことがで
きる。

【００５４】また、このようにスコロトロン型帯電器２
６の耐久性が向上する結果、本実施形態のようにスコロ
トロン型帯電器２６を本体側に備え、比較的性能の劣化
が早い感光ドラム２３と現像ローラ２７はプロセスカー
トリッジ３ごと交換するという使用態様を長期に亘って
実現することができる。従って、本実施形態の画像形成
装置は、環境保護の観点からも、また、ランニングコス
トの低減の観点からも極めて優れた画像形成装置である
ということができる。特に、環境保護の点に関しては、
クリーナレス現像を行っていることからも極めて優れて
いると言うことができるが、更に本実施形態において
は、外添剤の放電用ワイヤへの付着が発生し易いクリー
ナレス現像を行った場合でも、スコロトロン型帯電器の
耐久性を低下させないというところが従来の装置と比べ
て極めて優れている。つまり、本実施形態の画像形成装
置によれば、クリーナレス現像の実施という観点と、ス
コロトロン型帯電器の交換を不要とするという観点から
環境保護に優れているだけでなく、長期に亘る高品質画
像の維持と環境保護とを両立できるという従来の装置に
はない極めて優れた効果を発揮することができる。

【００５５】なお、本発明は、スコロトロン帯電器を本
体側に備える構成に限定されるものではなく、プロセス
カートリッジ側に備えるように構成しても良い。このよ
うな構成であっても、スコロトロン帯電器はプロセスカ
ートリッジ内の他の交換部品と同等以上の寿命を有する
ため、プロセスカートリッジの交換前にスコロトロン帯
電器の交換やメンテナンスをする必要は生じない。従っ
て、クリーナレス現像を行う画像形成装置において長期
間に亘って高品質な画像形成を行うことができるという
従来に比べて優れた効果を発揮することが可能である。
但し、本実施形態のように、スコロトロン型帯電器をプ
ロセスカートリッジとは別体に本体側に備えることによ
り、環境保護とランニングコストの低減をより一層高い
レベルで実現できるという従来に比べて極めて優れた効
果を発揮することができる。

【００５６】また、本実施形態によれば、現像剤として
懸濁重合トナーからなる非磁性１成分現像剤を用いてい
るので、トナーの流動性と搬送性が極めて高く、転写効
率の高い極めて高品質な画像形成を行うことができる。

【００５７】なお、上述した外添剤の平均粒径、トナー
母粒子の平均粒径は一例であり、適宜変更可能である。
例えば、トナー母粒子の平均粒径は、６μｍ〜１０μｍ
の範囲で変更しても良い。

【００５８】更に、本発明は、原稿に反射されたレーザ
ビームＬによって静電潜像を形成するコピー機等の画像
形成装置にも、また、更に、本発明は、懸濁重合トナー
以外の非磁性１成分現像剤を用いた画像形成装置、例え
ば、乳化重合等によって得られた他の重合トナーや、粉
砕トナーを用いた画像形成装置にも、同様に適用するこ
とができる。トナーＴをこのような構成とした場合に
も、比較的良好な流動性が得られ、前記トナーＴにやや
劣るものの同様な効果が得られる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
画像形成装置によれば、静電潜像を現像した現像剤を、
被記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置にお
いて、スコロトロン型帯電手段と、転写後の残留現像剤
を回収する方式の現像手段とを少なくとも備え、前記現
像剤に、粒径の異なる２種類以上の外添剤を備え、少な
くとも最大粒径の外添剤を酸化チタンより構成したの
で、スコロトロン型帯電手段の耐久性の低下を確実に防
止することができる。またその結果、ランニングコスト
を確実に低減することができると共に、長期間に亘って
高品質の画像形成が行うことができ、かつ、環境保護上
好ましい画像形成装置を提供することができる。

【００６０】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
前記現像剤を非磁性１成分現像剤とし、大粒径の外添剤
及び小粒径の外添剤の双方を酸化チタンから構成したの
で、スコロトロン型帯電手段の耐久性の低下を確実に防
止することができる。また、他の交換部品と共に帯電手
段を交換する必要がないため、ランニングコストを確実
に低減することができると共に、非磁性１成分現像剤に
より長期間に亘って高品質の画像形成が行うことがで
き、帯電手段の早期交換や煩雑なメンテナンス作業が不
要で、かつ、環境保護上好ましい画像形成装置を提供す
ることができる。

【００６１】請求項３に記載の画像形成装置によれば、
前記現像剤を非磁性１成分現像剤とし、前記酸化チタン
よりも小さな粒径の外添剤としてシリカを含むように構
成したので、少なくとも他の交換部品の寿命と同等以上
の実用上十分な長期間に亘ってスコロトロン型帯電手段
の耐久性を低下を防止することができ、実用上十分な長
期間に亘って高品質の画像形成が行うことができる。ま
た、帯電手段の早期交換や煩雑なメンテナンス作業が不
要で、かつ、環境保護上好ましい画像形成装置を提供す
ることができる。更に、小粒径の外添剤として、酸化チ
タンよりも疎水化処理が容易である等、優れた物性を有
するシリカを用いることにより、環境安定性を維持しつ
つコストを低減させることができる。

【００６２】請求項４に記載の画像形成装置によれば、
静電潜像担持体と現像手段を、画像形成装置本体に対し
て着脱自在に設けられたプロセスカートリッジに備え、
スコロトロン型帯電手段を、画像形成装置本体側に備え
たので、ランニングコストの低減をより一層確実に実現
することができると共に、長期間に亘って高品質の画像
形成が行うことができ、かつ、環境保護上好ましい画像
形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態であるレーザビームプ
リンタの主要構成要素の斜視図である。

【図２】図１のレーザビームプリンタの概略側断面図で
ある。

【図３】図１のレーザビームプリンタにおける現像機構
の構成を示す側断面図である。

【図４】大小の外添剤を混合して添加する効果を説明す
るための模式図である。

【図５】本実施形態において大粒径外添剤と小粒径外添
剤を種々組み合わて行った画像評価実験の結果を示す表
である。

【符号の説明】

１…レーザビームプリンタ ３…プロセスカートリッジ ２３…感光ドラム ２７…現像ローラ ２８…供給ローラ ２９…トナーカートリッジ ３２…層厚規制ブレード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像を現像した現像剤を、被記録媒
   体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、 表面に静電潜像が形成される静電潜像担持体と、 該静電潜像担持体の表面を一様に帯電せしめるスコロト
   ロン型帯電手段と、 該静電潜像担持体の表面に帯電した現像剤を搬送し、前
   記静電潜像を現像すると共に、前記転写後の前記静電潜
   像担持体の表面上における残留現像剤を回収する現像手
   段とを少なくとも備え、 前記現像剤は、粒径の異なる２種類以上の外添剤を備
   え、少なくとも最大粒径の外添剤が酸化チタンより成
   る、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤は非磁性１成分現像剤であ
   り、大粒径の外添剤及び小粒径の外添剤の双方が酸化チ
   タンより成ることを特徴とする請求項１に記載の画像形
   成装置。
3. 【請求項３】 前記現像剤は非磁性１成分現像剤であ
   り、前記外添剤は前記酸化チタンよりも小さな粒径の外
   添剤としてシリカ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。
4. 【請求項４】 前記静電潜像担持体と前記現像手段は、
   画像形成装置本体に対して着脱自在に設けられたプロセ
   スカートリッジに備えられ、前記スコロトロン型帯電手
   段は、前記画像形成装置本体側に備えられていることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装
   置。