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JP2005300751A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2005300751A
JP2005300751A JP2004114300A JP2004114300A JP2005300751A JP 2005300751 A JP2005300751 A JP 2005300751A JP 2004114300 A JP2004114300 A JP 2004114300A JP 2004114300 A JP2004114300 A JP 2004114300A JP 2005300751 A JP2005300751 A JP 2005300751A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
charging
image
fine particles
forming apparatus
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2004114300A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadanobu Yoshikawa
忠伸 吉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2004114300A priority Critical patent/JP2005300751A/en
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Abstract

【課題】画像形成装置を長期間使用した場合でも感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置において、オゾン(O3
)や窒素酸化物(NOx )等の帯電生成物の発生を抑えることで画像ナガレを防止すること。
【解決手段】像担持体と、該像担持体を接触部にて帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を書き込む手段としての露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、前記現像手段により現像される前記トナー中に、前記トナーの帯電極性とは逆極性の微粒子が外添されていることを特徴とする。
【選択図】図1
In an image forming apparatus using a cleanerless system that can reduce the wear of a photoreceptor even when the image forming apparatus is used for a long period of time, ozone (O3) is used.
) And nitrogen oxides (NOx), etc., to prevent the occurrence of image negatives.
An image carrier, a charging unit for charging the image carrier at a contact portion, an exposure unit as a unit for writing an electrostatic latent image on the image carrier charged by the charging unit, A developing unit that supplies toner to the electrostatic latent image formed on the image bearing member for visualization; and a transfer unit that transfers the visualized toner image to a transfer material, and is transferred by the transfer unit. In the image forming apparatus using a cleanerless system in which the toner remaining on the surface of the image carrier is collected by the developing device, the toner developed by the developing unit has a polarity opposite to the charged polarity of the toner. These fine particles are externally added.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system, and more particularly, to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile.

従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、一般に回転ドラム型の像担持体である電子写真感光体(感光体)、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置(帯電工程)、帯電処理された感光体に静電潜像を形成するための書き込み手段としての露光装置(露光工程)、感光体上に形成された静電潜像を現像剤としてのトナーによりトナー像として顕像化する現像装置(現像工程)、トナー像を感光体の表面から紙等の記録材に転写する転写装置(転写工程)、転写工程後の感光体上に多少ながら残余するトナー(残留現像剤、転写残トナー)を除去して感光体面を清掃するクリーニング装置(クリーニング工程)、記録材上のトナー画像を定着させる定着装置(定着工程)等を備えており、感光体には繰り返して電子写真プロセス(帯電工程・露光工程・現像工程・転写工程・クリーニング工程)が適用されて作像に供される。   Conventionally, image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles using an electrophotographic method generally have an electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) that is a rotating drum type image carrier, and the photosensitive member has a predetermined polarity and potential. A charging device for uniformly charging (charging process), an exposure device (exposure process) as a writing means for forming an electrostatic latent image on the charged photosensitive member, and an electrostatic latent image formed on the photosensitive member A developing device (development process) that visualizes an image as a toner image with toner as a developer, a transfer device (transfer process) that transfers the toner image from the surface of the photoreceptor to a recording material such as paper, and a photosensitivity after the transfer process. A cleaning device (cleaning step) that removes a little residual toner (residual developer, transfer residual toner) on the body and cleans the surface of the photoreceptor, a fixing device (fixing step) that fixes the toner image on the recording material, and the like. Preparation Cage, repeated electrophotographic process (charging step, exposing step, developing step, transferring step, cleaning step) is applied is used for image formation in the photosensitive member.

転写工程後の感光体上に残余するトナーは、クリーニング装置により感光体の表面から除去され、クリーニング装置内に回収されて廃トナーとなる。しかし、環境保全や資源の有効利用等の点から、このような廃トナーが出ないことが望ましい。   The toner remaining on the photoconductor after the transfer process is removed from the surface of the photoconductor by the cleaning device, and collected in the cleaning device to become waste toner. However, it is desirable that such waste toner does not come out from the viewpoints of environmental protection and effective use of resources.

又、クリーニング装置は、一般的にはウレタンゴムから成るクリーニングブレードを、感光体に一定の加圧力でカウンター方向に押し当てる構成を採っている。このときの加圧力は、クリーニングブレードと感光体の当接部分からトナーがすり抜けない程度以上にする必要があり、例えばトナーの重量平均粒径や流動性等により異なる。   In addition, the cleaning device generally employs a configuration in which a cleaning blade made of urethane rubber is pressed against the photoconductor in a counter direction with a constant pressure. The pressure applied at this time needs to be set to a level at which the toner does not slip through the contact portion between the cleaning blade and the photoconductor, and varies depending on, for example, the weight average particle diameter and fluidity of the toner.

一方、クリーニングブレードは感光体表面に残余した転写残トナーをクリーニングするだけでなく、クリーニングブレード先端と感光体の当接部に働く摩擦力により、感光体表面を磨耗して削り取る作用も生じる。例えば、感光体が有機光導電体(OPC)の場合には、最表層である電荷移動層(CTL)を磨耗して削り取るため、電荷移動層(CTL)の容量が徐々に変化し、最終的には帯電手段により感光体表面を均一に帯電できなくなり、画像不良となる。そのため、クリーニング装置を有する画像形成装置においては、感光体の磨耗がランニングコストに大きく影響しており、ランニングコストの低減のためにはクリーニングブレードによる磨耗を十分に小さくすることが望ましい。   On the other hand, the cleaning blade not only cleans the transfer residual toner remaining on the surface of the photoconductor, but also has an effect of abrasion and scraping off the surface of the photoconductor by the frictional force acting on the contact portion between the tip of the cleaning blade and the photoconductor. For example, when the photoconductor is an organic photoconductor (OPC), the charge transfer layer (CTL), which is the outermost layer, is worn away and scraped, so that the capacity of the charge transfer layer (CTL) gradually changes, and finally In this case, the surface of the photoreceptor cannot be uniformly charged by the charging means, resulting in an image defect. Therefore, in an image forming apparatus having a cleaning device, the wear of the photoconductor greatly affects the running cost, and it is desirable to reduce the wear by the cleaning blade sufficiently to reduce the running cost.

そこで、クリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し、再利用するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置が提案されている(特許文献1)。   Therefore, the cleaning device is eliminated, and the transfer residual toner on the photosensitive member after the transfer process is removed and collected from the photosensitive member by “development simultaneous cleaning” in the developing device and reused. Has been proposed (Patent Document 1).

現像同時クリーニングは、転写工程後の感光体上の転写残トナーを、次工程以降の現像工程時に現像装置に回収する。即ち、転写残トナーが付着した感光体を引き続き帯電、露光して静電潜像を形成し、この静電潜像の現像工程時にかぶり取りバイアス(現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Vback)によって、感光体表面に残余した転写残トナーのうち、現像されるべきでない部分(非画像部)上に存在する転写残トナーを現像装置に除去・回収する方法である。   In the simultaneous development cleaning, the transfer residual toner on the photoconductor after the transfer process is collected by the developing device during the subsequent development process. That is, the photosensitive member to which the transfer residual toner is attached is continuously charged and exposed to form an electrostatic latent image, and a fog removal bias (DC voltage applied to the developing device and the surface of the photosensitive member is developed during the developing process of the electrostatic latent image. The residual transfer toner remaining on the non-development portion (non-image portion) of the transfer residual toner remaining on the surface of the photoreceptor is removed and collected by the developing device by the fog removal potential difference Vback which is a potential difference between the potentials. It is a method to do.

この方式によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーを無くすことができる。又、クリーニング装置を廃することで、感光体の磨耗を著しく低減することが可能となる。更には、メンテナンス時に手を煩わせることを少なくする等、ユーザビリティに優れ、且つ、クリーナレスであることで画像形成装置の小型化にも有利である。   According to this method, the transfer residual toner is collected by the developing device and reused for developing the electrostatic latent image in the subsequent steps, so that waste toner can be eliminated. Further, by eliminating the cleaning device, it is possible to significantly reduce the wear of the photoreceptor. Furthermore, it is advantageous in reducing the size of the image forming apparatus by being excellent in usability such as reducing troublesome work during maintenance and being cleanerless.

上述のような現像同時クリーニングを採用したクリーナレス方式の画像形成装置において、帯電装置としてコロナ帯電器を用いた場合には、コロナ放電によりオゾン(O3)や窒素酸化物(NOx )等の帯電生成物が多量に生成されるが、クリーニング装置を有さないために感光体上に付着した帯電生成物を除去することができない。そのため、感光体表面に帯電生成物の膜が形成され、雰囲気中の水分を吸着するために感光体の表面抵抗が著しく下がり、露光装置により感光体上に書き込んだ静電潜像を乱す、所謂画像ナガレという現象が発生する。 When a corona charger is used as the charging device in the cleanerless type image forming apparatus employing the simultaneous development cleaning as described above, charging of ozone (O 3 ), nitrogen oxide (NOx) or the like by corona discharge is performed. Although a large amount of product is generated, the charged product adhering to the photoreceptor cannot be removed because it does not have a cleaning device. For this reason, a film of a charged product is formed on the surface of the photoconductor, and the surface resistance of the photoconductor is remarkably lowered due to adsorption of moisture in the atmosphere, so that the electrostatic latent image written on the photoconductor by the exposure device is disturbed. A phenomenon called image negative occurs.

そこで、現像同時クリーニングを採用したクリーナレス方式の画像形成装置においては、帯電生成物の生成を抑える上で極力放電を低減させるために、例えば導電性ローラを感光体表面に接触させて感光体表面を帯電させる接触帯電方式を用いるものが多数提案されている(特許文献2)。   Therefore, in a cleanerless type image forming apparatus employing simultaneous development cleaning, for example, a conductive roller is brought into contact with the surface of the photoconductor to reduce discharge as much as possible in order to suppress the generation of charged products. Many have been proposed that use a contact charging method for charging the battery (Patent Document 2).

特開平07−140791号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-140791 特開2001−183905号公報JP 2001-183905 A

しかしながら、このような接触帯電装置を用いた場合でも、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は感光体表面電位以上の値が必要とされ、微量のオゾン(O3)や窒素酸化物(NOx )等の帯電生成物が発生する。 However, even when such a contact charging device is used, the essential charging mechanism uses the discharge phenomenon from the charging member to the photosensitive member, and thus the voltage required for charging as described above. Requires a value equal to or higher than the surface potential of the photoconductor, and a small amount of charged products such as ozone (O 3 ) and nitrogen oxide (NOx) are generated.

又、フルカラー画像やグラフィック画像等、高画質が求められる画像形成装置においては、帯電ムラを少なくする必要があり、帯電均一性のために接触帯電装置に直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を用いた帯電方式(AC帯電方式)が広く用いられるが、この場合には、更にオゾン(O3)や窒素酸化物(NOx )等の帯電生成物が発生してしまうため、例えば長時間連続して使用する場合等には、前述した画像ナガレが発生する場合がある。 Also, in image forming apparatuses that require high image quality, such as full-color images and graphic images, it is necessary to reduce charging unevenness. For the purpose of charging uniformity, an oscillating voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to a contact charging device. The charging method used (AC charging method) is widely used. In this case, however, further charging products such as ozone (O 3 ) and nitrogen oxide (NOx) are generated. In some cases, the above-described image negative may occur.

そこで、本発明では、画像形成装置を長期間使用した場合でも感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置において、オゾン(O3)や窒素酸化物(NOx )等の帯電生成物の発生を抑えることで画像ナガレを防止することを目的とする。 Accordingly, in the present invention, ozone (O 3 ) or nitrogen oxide (NOx) is used in an image forming apparatus using a cleanerless system that can reduce the wear of the photosensitive member even when the image forming apparatus is used for a long period of time. The purpose of the present invention is to prevent image negatives by suppressing the generation of charged products such as

上記目的を達成するため、本発明は、像担持体と、該像担持体上に静電像を形成するために前記像担持体を接触部にて帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を書き込む手段としての露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、前記現像手段により現像される前記トナー中に、前記トナーの帯電極性とは逆極性の微粒子が外添されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides an image carrier, a charging means for charging the image carrier at a contact portion to form an electrostatic image on the image carrier, and charging by the charging means. Exposure means as means for writing an electrostatic latent image on the processed image carrier, developing means for supplying toner to the electrostatic latent image formed on the image carrier for visualization, and a visualized toner image An image forming apparatus using a cleanerless system that collects toner remaining on the surface of the image carrier without being transferred by the transfer means by the developing device. In the toner developed by the developing means, fine particles having a polarity opposite to the charged polarity of the toner are externally added.

又、前記微粒子の一次個数平均粒径D1 が、0.5μm≦D1 ≦15.0μmであることを特徴とする。   Further, the primary number average particle diameter D1 of the fine particles is 0.5 μm ≦ D1 ≦ 15.0 μm.

更に、前記微粒子の前記トナーに対する重量比Wが、0. 1wt%≦W≦3. 0wt%であることを特徴とする。   Further, the weight ratio W of the fine particles to the toner is 0.1 wt% ≦ W ≦ 3.0 wt%.

本発明によれば、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ、一次個数平均粒径D1 が0. 5μm≦D1 ≦15.0μmである微粒子を、トナーに対する重量比Wが0. 1wt%≦W≦3. 0wt%の範囲で外添したトナーを用いることにより、接触帯電装置表面に微粒子が選択的に付着して接触帯電装置と感光体の接触部に微小なギャップを作り出し、接触帯電装置が感光体表面を帯電することを助ける帯電補助微粒子としての役割を果たすため、感光体表面の帯電に寄与しない放電を抑えることが可能となる。この結果、オゾン(O3)や窒素酸化物(NOX )等の帯電生成物の生成を抑えることができ、感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、画像ナガレ等の画像不良を防止することが可能となる。 According to the present invention, fine particles having a polarity opposite to the charging polarity of the toner and having a primary number average particle diameter D1 of 0.5 μm ≦ D1 ≦ 15.0 μm, a weight ratio W to the toner is 0.1 wt%. By using toner externally added in the range of ≦ W ≦ 3.0 wt%, fine particles selectively adhere to the surface of the contact charging device to create a minute gap at the contact portion between the contact charging device and the photosensitive member, and contact charging Since the device serves as charging auxiliary fine particles that help to charge the surface of the photoconductor, it is possible to suppress discharge that does not contribute to charging of the surface of the photoconductor. As a result, in an image forming apparatus using a cleanerless system that can suppress the generation of charged products such as ozone (O 3 ) and nitrogen oxide (NOx), and can significantly reduce the wear of the photoreceptor. In addition, it is possible to prevent image defects such as image negatives.

以下に本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。   The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.

<実施の形態1>
図3は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す断面図である。本実施の形態に係る画像形成装置100は、接触帯電方式、2成分接触現像方式、クリーナレス方式を採用した電子写真方式のレーザビームプリンタ(プリンタ)である。
(プリンタの全体構成)
先ず、図3を参照して本実施の形態に係るプリンタ100の全体構成について説明する。
(a)像担持体:
プリンタ100は、像担持体として、回転ドラム型の電子写真感光体(以下、「感光ドラム」と呼ぶ)を有する。本実施の形態において、感光ドラム1は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体(OPC)であり、外径30mm、中心支軸を中心に130mm/secのプロセススピード(周速度)をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
<Embodiment 1>
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus 100 according to the present embodiment is an electrophotographic laser beam printer (printer) that employs a contact charging method, a two-component contact development method, and a cleanerless method.
(Entire printer configuration)
First, the overall configuration of the printer 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
(A) Image carrier:
The printer 100 includes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) as an image carrier. In the present embodiment, the photosensitive drum 1 is an organic photoconductor (OPC) having a negative charging characteristic and has an outer diameter of 30 mm and an arrow having a process speed (peripheral speed) of 130 mm / sec centered on the central support shaft. It is driven to rotate counterclockwise as shown.

感光ドラム1は、図4に示すように、アルミニウム製シリンダ(導電性ドラム基体)1aの表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層1bと、光電荷発生層1cと、電荷輸送層1d(厚さ約20μm)との3層を下から順に塗り重ねた構成をしている。
(b)帯電手段:
プリンタ100は、感光ドラム1表面を一様に帯電処理する帯電手段として、接触帯電装置(接触帯電器)2を有する。本実施の形態において、接触帯電装置2は、帯電ローラ(ローラ帯電器)であり、感光ドラム1との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して帯電する。
As shown in FIG. 4, the photosensitive drum 1 has an undercoat layer 1b for suppressing the interference of light and improving the adhesion of the upper layer on the surface of an aluminum cylinder (conductive drum base) 1a, and a photocharge generation layer 1c. And three layers of the charge transport layer 1d (thickness of about 20 μm) are applied in order from the bottom.
(B) Charging means:
The printer 100 includes a contact charging device (contact charger) 2 as charging means for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 1. In the present embodiment, the contact charging device 2 is a charging roller (roller charger), and is charged by utilizing a discharge phenomenon that occurs in a minute gap with the photosensitive drum 1.

帯電ローラ2は、芯金(支持部材)2aの両端部をそれぞれ軸受け部材(図示せず)により回転自在に保持されると共に、押圧ばね2eによって感光ドラム1に向かって付勢して、感光ドラム1の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。これにより、帯電ローラ2は、感光ドラム1の回転に従動して回転する。感光ドラム1と帯電ローラ2との圧接部が帯電部(帯電ニップ部,接触部)aである。   The charging roller 2 is rotatably supported at both ends of a core metal (support member) 2a by a bearing member (not shown), and is biased toward the photosensitive drum 1 by a pressing spring 2e. 1 is brought into pressure contact with a predetermined pressing force. As a result, the charging roller 2 rotates following the rotation of the photosensitive drum 1. A pressure contact portion between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 is a charging portion (charging nip portion, contact portion) a.

帯電ローラ2の芯金2aには、電源S1より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム1表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施の形態において、帯電ローラ2に対する帯電バイアス電圧は、直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−500Vの直流電圧と、周波数1.3kHz、ピーク間電圧Vpp1.5kV、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。この帯電バイアス電圧により、感光ドラム1表面は帯電ローラ2に印加した直流電圧と同じ−500V(暗電位Vd)に一様に接触帯電処理される。   A charging bias voltage of a predetermined condition is applied to the cored bar 2a of the charging roller 2 from the power source S1. As a result, the surface of the rotating photosensitive drum 1 is contact-charged to a predetermined polarity / potential. In the present embodiment, the charging bias voltage for the charging roller 2 is an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage (Vdc) and an AC voltage (Vac). More specifically, it is an oscillating voltage in which a DC voltage of −500 V, a frequency of 1.3 kHz, a peak-to-peak voltage Vpp of 1.5 kV, and a sinusoidal AC voltage are superimposed. By this charging bias voltage, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly contact-charged to −500 V (dark potential Vd) which is the same as the DC voltage applied to the charging roller 2.

帯電ローラ2は長手長さ320mm、直径14mmである。又、図4の層構成模型図に示すように、芯金2aの外回りに、下層2bと、中間層2cと、表層2dとを下から順次に積層した3層構成である。下層2bは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層2dは感光ドラム1上にピンホール等の欠陥がある場合にもリークが発生するのを防止するために設けられた保護層である。より具体的には、本実施の形態の帯電ローラ2の仕様は下記の通りである。   The charging roller 2 has a longitudinal length of 320 mm and a diameter of 14 mm. Further, as shown in the layer configuration model diagram of FIG. 4, the lower layer 2b, the intermediate layer 2c, and the surface layer 2d are sequentially laminated from the bottom around the outer periphery of the cored bar 2a. The lower layer 2b is a foamed sponge layer for reducing charging noise, and the surface layer 2d is a protective layer provided to prevent leakage even when there are defects such as pinholes on the photosensitive drum 1. is there. More specifically, the specification of the charging roller 2 of the present embodiment is as follows.

芯金2a:直径6mmのステンレス丸棒
下層2b:カーボン分散の発泡EPDM、比重0.5g/cm3
体積抵抗値102〜109Ωcm、層厚約3.5mm
中間層2c:カーボン分散のNBR系ゴム、体積抵抗値102〜105Ωcm、
層厚約500μm
表層2d:フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫、カーボンを分散
体積抵抗値107〜1010Ωcm、
表面粗さ(JIS規格10点平均表面粗さRz)1.5μm、
層厚約5μm。
(c)情報書き込み手段:
プリンタ100は、帯電処理された感光ドラム1の面に静電潜像を形成する情報書き込み手段として、露光手段たる露光装置3を有する。本実施の形態において、露光装置3は半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。レーザビームスキャナ3は、画像読み取り装置(図示せず)等のホスト処理装置からプリンタ側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光Lを出力して、一様に帯電処理された回転する感光ドラム1の表面を、露光位置(露光部)bにおいてレーザ走査露光(イメージ露光)する。このレーザ走査露光により、感光ドラム1の表面のレーザ光Lで照射されたところの電位が低下し、回転する感光ドラム1の表面には、画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
(d)現像手段:
プリンタ100は、感光ドラム1上の静電潜像に従ってトナーを供給し、静電潜像をトナー画像(現像剤像)として反転現像する現像手段として、現像装置(現像器)4を有する。本実施の形態においては、現像装置4はトナーとキヤリアから成る二成分現像剤による磁気ブラシを、感光ドラムに接触させながら現像を行う二成分接触現像方式を採用した現像装置である。
Core 2a: Stainless steel round bar with a diameter of 6 mm Lower layer 2b: Foamed EPDM with carbon dispersion, specific gravity 0.5 g / cm 3 ,
Volume resistance value 10 2 to 10 9 Ωcm, layer thickness about 3.5 mm
Intermediate layer 2c: carbon-dispersed NBR rubber, volume resistivity of 10 2 to 10 5 Ωcm,
Layer thickness of about 500μm
Surface layer 2d: tin oxide and carbon dispersed in a fluororesin resin
Volume resistance value 10 7 to 10 10 Ωcm,
Surface roughness (JIS standard 10-point average surface roughness Rz) 1.5 μm,
Layer thickness of about 5 μm.
(C) Information writing means:
The printer 100 includes an exposure device 3 serving as an exposure unit as an information writing unit that forms an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 that has been charged. In the present embodiment, the exposure apparatus 3 is a laser beam scanner using a semiconductor laser. The laser beam scanner 3 outputs a laser beam L modulated corresponding to an image signal sent from a host processing device such as an image reading device (not shown) to the printer side, and is uniformly charged. The surface of the rotating photosensitive drum 1 is subjected to laser scanning exposure (image exposure) at an exposure position (exposure portion) b. By this laser scanning exposure, the potential irradiated with the laser beam L on the surface of the photosensitive drum 1 is lowered, and electrostatic latent images corresponding to image information are sequentially formed on the surface of the rotating photosensitive drum 1. To go.
(D) Developing means:
The printer 100 includes a developing device (developer) 4 as a developing unit that supplies toner according to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 and reversely develops the electrostatic latent image as a toner image (developer image). In the present embodiment, the developing device 4 is a developing device that employs a two-component contact developing system that performs development while bringing a magnetic brush made of a two-component developer composed of toner and carrier into contact with a photosensitive drum.

現像装置4は、現像容器4a、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ4bを備えている。現像スリーブ4bは、その外周面の一部を現像装置4の外部に露呈させて、現像容器4a内に回転可能に配置してある。現像スリーブ4b内には、非回転に固定してマグネットローラ4cが挿設されている。現像スリーブ4bに対向して、現像剤コーティングブレード4dが設けられている。現像容器4aは、二成分現像剤4eを収容しており、現像容器4a内の底部側には現像剤攪拌部材4fが配設されている。又、補給用トナーがトナーホッパー4gに収容されている。   The developing device 4 includes a developing container 4a and a nonmagnetic developing sleeve 4b as a developer carrying member. The developing sleeve 4b is rotatably arranged in the developing container 4a with a part of the outer peripheral surface thereof exposed to the outside of the developing device 4. In the developing sleeve 4b, a magnet roller 4c is inserted in a non-rotating manner. A developer coating blade 4d is provided opposite to the developing sleeve 4b. The developing container 4a contains a two-component developer 4e, and a developer stirring member 4f is disposed on the bottom side in the developing container 4a. Further, replenishment toner is accommodated in the toner hopper 4g.

現像容器4a内の二成分現像剤(現像剤)4eは、主に非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物であり、現像剤攪拌部材4fにより攪拌される。トナーは磁性キャリアとの摺擦によりネガ極性に摩擦帯電される。   The two-component developer (developer) 4e in the developing container 4a is mainly a mixture of a non-magnetic toner and a magnetic carrier and is stirred by the developer stirring member 4f. The toner is triboelectrically charged to a negative polarity by rubbing against the magnetic carrier.

ここで、本実施の形態における磁性キヤリアの抵抗値は1013Ωcmであり、体積平均粒径は約40μmである。磁性粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、体積基準で粒径0. 5〜350μmの範囲を32対数分割して測定し、それぞれのチャンネルにおける粒子数を測定し、その測定結果から体積50%のメジアン径をもって体積平均粒径とする。   Here, the resistance value of the magnetic carrier in the present embodiment is 1013 Ωcm, and the volume average particle diameter is about 40 μm. The volume average particle size of the magnetic particles is measured by dividing the range of 0.5 to 350 μm on a volume basis by 32 logarithm using a laser diffraction particle size distribution analyzer HEROS (manufactured by JEOL Ltd.). The number of particles is measured, and the median diameter of 50% volume is taken as the volume average particle diameter from the measurement results.

又、非磁性トナーの抵抗値は約1014Ωcmであり、体積平均粒径D4は約7. 0μm、表面積形状球形度Φsが0. 95である。 The resistance value of the nonmagnetic toner is about 10 14 Ωcm, the volume average particle diameter D 4 is about 7.0 μm, and the surface area shape sphericity Φs is 0.95.

トナーの体積平均粒径D4は、コールターカウンターTA−II型(コールター社製)を使用する。測定法としては、一級塩化ナトリウムを用いて調製した1%NaCl水溶液から成る電解液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、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分間分散処理を行い、前記コールターカウンターTA−II型により100μmアパーチャーを用いて、2μm 以上のトナーの体積を測定することにより体積分布を算出し、その測定結果から体積50%のメジアン径をもって体積平均粒径とする。トナーの表面積形状球形度Φsは、トナーのBET比表面積(m2/g)に対するトナーを真球に仮定した場合の表面積(m2/g)の比である。 For the volume average particle diameter D 4 of the toner, Coulter Counter TA-II type (manufactured by Coulter Inc.) is used. As a measuring method, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersing agent to 100 to 150 ml of an electrolytic solution composed of 1% NaCl aqueous solution prepared using primary sodium chloride, and further measured. Add 2-20 mg of sample. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion process for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the volume distribution is measured by measuring the volume of toner of 2 μm or more using the Coulter counter TA-II with a 100 μm aperture. And the median diameter of 50% volume is taken as the volume average particle diameter from the measurement results. Surface area shape sphericity Φs of the toner, the ratio of the surface area assuming a toner for BET specific surface area of toner (m 2 / g) in sphericity (m 2 / g).

現像スリーブ4bは、感光ドラム1との最近接距離(S−Dgap)を350μmに保持して感光ドラム1に近接対向配設される。この感光ドラム1と現像スリーブ4bとの対向部が現像部cである。   The developing sleeve 4b is disposed in close proximity to the photosensitive drum 1 while maintaining the closest distance (S-Dgap) to the photosensitive drum 1 at 350 μm. A facing portion between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4b is a developing portion c.

現像スリーブ4bは、現像部cにおいて感光ドラム1の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ4b内のマグネットローラ4cの磁力により、現像容器4a内の二成分現像剤4eの一部が現像スリーブ4bの外周面に磁気ブラシ層として吸着保持される。この磁気ブラシ層は、現像スリーブ4bの回転に伴い回転搬送され、現像剤コーティングブレード4dにより所定の薄層に整層され、現像部cにおいて感光ドラム1の面に対して接触して感光ドラム1面を適度に摺擦する。   The developing sleeve 4b is rotationally driven in the direction opposite to the traveling direction of the photosensitive drum 1 in the developing unit c. Due to the magnetic force of the magnet roller 4c in the developing sleeve 4b, a part of the two-component developer 4e in the developing container 4a is adsorbed and held on the outer peripheral surface of the developing sleeve 4b as a magnetic brush layer. This magnetic brush layer is rotated and conveyed as the developing sleeve 4b rotates, and is layered into a predetermined thin layer by the developer coating blade 4d. The magnetic brush layer comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1 in the developing section c and is in contact with the photosensitive drum 1. Rub the surface moderately.

現像スリーブ4bには、電源S2から所定の現像バイアスが印加される。本実施の形態において、現像スリーブ4bに対する現像バイアス電圧は、直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−350Vの直流電圧と、周波数8.0kHz、ピーク間電圧Vpp1.8kV、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。   A predetermined developing bias is applied from the power source S2 to the developing sleeve 4b. In the present embodiment, the developing bias voltage for the developing sleeve 4b is an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage (Vdc) and an AC voltage (Vac). More specifically, it is an oscillating voltage in which a DC voltage of −350 V, a frequency of 8.0 kHz, a peak-to-peak voltage Vpp of 1.8 kV, and a rectangular wave AC voltage are superimposed.

而して、回転する現像スリーブ4bの面に薄層としてコーティングされ、現像部cに搬送された現像剤4e中のトナーが、現像バイアスによる電界によって感光ドラム1の表面に静電潜像に対応して選択的に付着し、静電潜像がトナー画像として現像される。本実施の形態の場合、感光ドラム1の表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。   Thus, the toner in the developer 4e coated as a thin layer on the surface of the rotating developing sleeve 4b and conveyed to the developing section c corresponds to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 by the electric field due to the developing bias. The electrostatic latent image is developed as a toner image. In the case of the present embodiment, toner adheres to the exposed bright portion of the surface of the photosensitive drum 1 and the electrostatic latent image is reversely developed.

現像部cを通過した現像スリーブ4b上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ4bの回転に伴い現像容器4a内の現像剤溜り部に戻される。   The developer thin layer on the developing sleeve 4b that has passed through the developing section c is returned to the developer reservoir in the developing container 4a with the subsequent rotation of the developing sleeve 4b.

現像容器4a内の二成分現像剤4eのトナー濃度を、略一定の範囲内に維持するために、現像容器4a内の二成分現像剤4eのトナー濃度を、例えば、光学式トナー濃度センサーによって検知し、その検知情報に応じてトナーホッパー4gを駆動制御して、トナーホッパー4g内のトナーが現像容器4a内の二成分現像剤4eに補給される。二成分現像剤4eに補給されたトナーは、攪拌部材4fにより攪拌される。   In order to maintain the toner concentration of the two-component developer 4e in the developing container 4a within a substantially constant range, the toner concentration of the two-component developer 4e in the developing container 4a is detected by, for example, an optical toner concentration sensor. Then, the toner hopper 4g is driven and controlled according to the detected information, and the toner in the toner hopper 4g is replenished to the two-component developer 4e in the developing container 4a. The toner supplied to the two-component developer 4e is stirred by the stirring member 4f.

トナーに外添する微粒子の詳細については、後述する。
(e)転写手段・定着手段:
プリンタ100は、転写手段として転写装置5を有する。本実施の形態においては、転写装置5は転写ローラである。転写ローラ5は、感光ドラム1に所定の押圧力をもって圧接され、その圧接ニップ部が転写部dである。この転写部dに給紙機構部(図示せず)から所定の制御タイミングにて記録材Pが給送される。
Details of the fine particles externally added to the toner will be described later.
(E) Transfer means / fixing means:
The printer 100 includes a transfer device 5 as a transfer unit. In the present embodiment, the transfer device 5 is a transfer roller. The transfer roller 5 is pressed against the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force, and the pressure nip portion is a transfer portion d. The recording material P is fed to the transfer portion d from a paper feed mechanism portion (not shown) at a predetermined control timing.

転写部dに給送された記録材Pは、回転する感光ドラム1と転写ローラ5との間に挟持されて搬送される。その間、転写ローラ5には電源S3からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施の形態では、+2kVが印加される。これにより、転写部dを挟持搬送されていく記録材Pの表面に感光ドラム1の表面側のトナー画像が順次に静電転写されていく。   The recording material P fed to the transfer part d is nipped and conveyed between the rotating photosensitive drum 1 and the transfer roller 5. In the meantime, a positive transfer bias having a polarity opposite to the negative polarity that is the normal charging polarity of the toner, that is, +2 kV in the present embodiment, is applied to the transfer roller 5. As a result, the toner image on the surface side of the photosensitive drum 1 is electrostatically transferred sequentially onto the surface of the recording material P that is nipped and conveyed by the transfer portion d.

転写部dを通ってトナー画像の転写を受けた記録材Pは、感光ドラム1の表面から順次に分離されて定着装置6へ搬送される。本実施の形態では、定着装置6は熱ローラ定着装置であり、この定着装置6により記録材Pはトナー画像の定着処理を受けて画像形成物(プリント、コピー)として出力される。
(f)クリーナレスシステム(帯電補助手段):
本実施の形態のプリンタ100は、所謂、クリーナレスシステムを採用しており、記録材Pに対するトナー画像転写後の感光ドラム1の表面に若干量残留する転写残トナー(残留トナー)を除去する専用のクリーニング装置を具備していない。
The recording material P that has received the transfer of the toner image through the transfer portion d is sequentially separated from the surface of the photosensitive drum 1 and conveyed to the fixing device 6. In the present embodiment, the fixing device 6 is a heat roller fixing device, and the recording material P is subjected to a fixing process of the toner image by the fixing device 6 and is output as an image formed product (print, copy).
(F) Cleanerless system (charging auxiliary means):
The printer 100 according to the present embodiment employs a so-called cleanerless system, and is dedicated to removing a residual transfer toner (residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the toner image is transferred onto the recording material P. The cleaning device is not provided.

転写後の感光ドラム1面上の転写残トナーは、引き続く感光ドラム1の回転に伴い帯電部a、露光部bを通って現像部cに搬送されて、現像装置4により現像同時クリーニングにて除去・回収される(クリーナレスシステム)。   The transfer residual toner on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer is transported to the developing unit c through the charging unit a and the exposing unit b with the subsequent rotation of the photosensitive drum 1 and is removed by the developing device 4 by simultaneous development cleaning.・ Recovered (cleanerless system).

本実施の形態において、現像装置4の現像スリーブ4bは、上述のように現像部cにおいて感光ドラム1の表面の進行方向とは逆方向に回転させている。このような現像スリーブ4bの回転は、感光ドラム1上の転写残トナーの回収に有利である。   In the present embodiment, the developing sleeve 4b of the developing device 4 is rotated in the direction opposite to the traveling direction of the surface of the photosensitive drum 1 in the developing unit c as described above. Such rotation of the developing sleeve 4b is advantageous for collecting the transfer residual toner on the photosensitive drum 1.

感光ドラム1上の転写残トナーは露光部bを通るので、露光工程はその転写残トナー上からなされる。通常は、転写残トナーの量は少ないため、転写残トナー上から露光工程を行うことによる大きな影響は現れない。   Since the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 passes through the exposure part b, the exposure process is performed from the transfer residual toner. Usually, since the amount of the transfer residual toner is small, there is no great influence by performing the exposure process on the transfer residual toner.

但し、上述したように、転写残トナーには帯電極性が正規極性のもの、逆極性のもの(反転トナー)、帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ないトナーが、帯電部aを通過する際に帯電ローラ2に付着すると、帯電ローラ2が許容以上にトナーにより汚染してしまい帯電不良を生じることがある。   However, as described above, the transfer residual toner includes those having a normal polarity, a reverse polarity (reversal toner), and a low charge amount, and the reverse toner and the charge amount are small. If the toner adheres to the charging roller 2 when passing through the charging portion a, the charging roller 2 may be contaminated with toner more than allowable, resulting in a charging failure.

又、感光ドラム1上の転写残トナーを、現像装置4により現像動作と同時に効果的に除去・回収するためには転写残トナーの帯電量が重要な因子となってくる。即ち、現像部cに持ち運ばれる感光ドラム1上の転写残トナーは、その帯電極性が正規極性であり、且つ、その帯電量が現像装置によって感光ドラム1の静電潜像を現像できるトナーの帯電量であることが好ましい。転写残トナーの帯電極性が反転している場合や帯電量が適切でない場合には、感光ドラム1上から現像装置4に除去・回収できず、不良画像の原因となる虞がある。   Further, in order to effectively remove and collect the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 simultaneously with the developing operation by the developing device 4, the charge amount of the transfer residual toner becomes an important factor. That is, the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 carried to the developing unit c is a normal polarity of the charge polarity, and the charge amount of the toner that can develop the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 by the developing device. A charge amount is preferred. If the charge polarity of the transfer residual toner is reversed or the charge amount is not appropriate, the toner cannot be removed / collected from the photosensitive drum 1 to the developing device 4, which may cause a defective image.

そこで、帯電補助手段として、転写部dよりも感光ドラム1の回転方向下流側の位置において、感光ドラム1上の転写残トナーを均一化するための、残留トナー均一化手段(残留現像剤像均一化手段)8を設け、この残留トナー均一化手段8よりも感光ドラム1の回転方向下流側、且つ、帯電部aよりも感光ドラム1の回転方向上流側の位置において、転写残トナーの帯電極性を正規極性であるネガ極性に揃えるためのトナー帯電量制御手段(現像剤帯電量制御手段)7を設ける。   Therefore, as a charging auxiliary means, a residual toner equalizing means (uniform residual developer image) for making the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 uniform at a position downstream of the transfer portion d in the rotation direction of the photosensitive drum 1. Charging means 8), and the charging polarity of the residual transfer toner at a position downstream of the residual toner uniformizing means 8 in the rotational direction of the photosensitive drum 1 and upstream of the charging portion a in the rotational direction of the photosensitive drum 1. Is provided with toner charge amount control means (developer charge amount control means) 7 for aligning the negative polarity with the normal polarity.

一般的に、転写部dで記録材Pに転写されずに感光ドラム1上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。そこで、残留トナー均一化手段8により一度転写残トナーを除電し、次いでトナー帯電量制御手段7で再度転写残トナーを正規極性に帯電処理する。これにより、帯電ローラ2への転写残トナーの付着防止を効果的に成すとともに、現像装置4での転写残トナーの除去・回収を完全に行うことができる。そのため、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。   In general, the untransferred toner remaining on the photosensitive drum 1 without being transferred to the recording material P at the transfer portion d is mixed with reversal toner and toner with an inappropriate charge amount. Therefore, the residual toner is neutralized once by the residual toner equalizing means 8, and then the residual toner is charged to the normal polarity again by the toner charge amount control means 7. Accordingly, it is possible to effectively prevent the transfer residual toner from adhering to the charging roller 2 and to completely remove and collect the transfer residual toner in the developing device 4. Therefore, generation of a ghost image of the transfer residual toner image pattern is strictly prevented.

本実施の形態では、残留トナー均一化手段8及びトナー帯電量制御手段7は、適度の導電性を持ったブラシ状部材であり、ブラシ部を感光ドラム1の表面に接触させて配設されている。それぞれ残留トナー均一化手段8と感光体ドラム1の表面との接触部f、トナー帯電量制御手段7と感光ドラム1の表面との接触部eを形成している。   In the present embodiment, the residual toner equalizing means 8 and the toner charge amount control means 7 are brush-like members having appropriate conductivity, and are arranged with the brush portion in contact with the surface of the photosensitive drum 1. Yes. A contact portion f between the residual toner uniformizing means 8 and the surface of the photosensitive drum 1 is formed, and a contact portion e between the toner charge amount control means 7 and the surface of the photosensitive drum 1 is formed.

残留トナー均一化手段8には、電源S5より正極性の直流電圧が印加されており、トナー帯電量制御手段7には、電源S4より負極性の直流電圧が印加される。それぞれに印加される直流電圧の大きさは、残留トナー均一化手段8には+250V、トナー帯電量制御手段7には−750Vの直流電圧がそれぞれ印加されており、それぞれの接触部f,eにおいて、転写残トナーを現像装置4で回収可能な適正な帯電量になるように順次コントロールしている。
(g)帯電補助微粒子(トナー外添微粒子):
現像装置4により現像されるトナーには、トナーの流動性を付与する役目やトナーの帯電量をコントロールする役目を担う微粒子が通常外添されている。本実施の形態で使用するトナーにおいても、トナーの流動性付与のためにチタニア(TiO2)微粒子が対トナー重量比で0. 7wt%,トナーの帯電量をコントロールするためにシリカ(SiO2)微粒子が対トナー重量比で0.5wt%それぞれ外添されている。
A positive DC voltage is applied to the residual toner uniformizing means 8 from the power source S5, and a negative DC voltage is applied to the toner charge amount control means 7 from the power source S4. The DC voltage applied to each of the residual toner uniformizing means 8 is + 250V, and the toner charge amount control means 7 is -750V DC voltage. The transfer residual toner is sequentially controlled so as to have an appropriate charge amount that can be collected by the developing device 4.
(G) Charge assisting fine particles (toner externally added fine particles):
Toner developed by the developing device 4 is usually externally added with fine particles having a role of imparting fluidity of the toner and a role of controlling the charge amount of the toner. Also in the toner used in the present embodiment, titania (TiO 2 ) fine particles are 0.7 wt% with respect to the toner weight ratio to impart toner fluidity, and silica (SiO 2 ) is used to control the toner charge amount. Fine particles are externally added in an amount of 0.5 wt% with respect to the toner weight ratio.

更に、本実施の形態で使用するトナーでは、上記2種類の微粒子に加えて帯電ローラ表面に付着して帯電補助の役割を担う微粒子(以降、「帯電補助微粒子」と呼ぶ)を外添している。この帯電補助微粒子は、トナーの帯電極性と逆のポジの帯電極性を持つことを特徴とし、そのために転写手段5で記録材Pに転写されることなく、その殆どが感光ドラム1表面に残存する。そして、感光ドラム1表面に残余した帯電補助微粒子は、帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部aに到達し、帯電ローラ2表面の電位と感光ドラム1の表面電位の関係から帯電ローラ1表面に静電的に付着する(図5参照)。ここで、帯電補助微粒子が帯電ローラ2に十分に付着するためには、ブローオフ法により帯電補助微粒子の帯電量の測定を行ったときに、帯電量が約+50μC/g以上であることが望ましい。   Further, in the toner used in the present embodiment, in addition to the above two types of fine particles, fine particles that adhere to the surface of the charging roller and play a role of charging assistance (hereinafter referred to as “charging auxiliary fine particles”) are externally added. Yes. The charging auxiliary fine particles are characterized by having a positive charging polarity opposite to the charging polarity of the toner, so that most of them remain on the surface of the photosensitive drum 1 without being transferred to the recording material P by the transfer means 5. . The charging auxiliary fine particles remaining on the surface of the photosensitive drum 1 reach the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1, and on the surface of the charging roller 1 due to the relationship between the surface potential of the charging roller 2 and the surface potential of the photosensitive drum 1. It adheres electrostatically (see FIG. 5). Here, in order for the charging auxiliary fine particles to sufficiently adhere to the charging roller 2, when the charge amount of the charging auxiliary fine particles is measured by the blow-off method, the charge amount is desirably about +50 μC / g or more.

このときに、転写手段5通過後の感光ドラム1表面に若干残余している転写残トナーも微粒子と共に帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部aを通過するが、前述したように残留トナー均一化手段8及びトナー帯電量制御手段7でその帯電量がコントロールされているために帯電ローラ2表面に付着することなく通過し、その後現像装置4で回収される。一方、帯電補助微粒子はその帯電量が十分に大きいため、残留トナー均一化手段8及びトナー帯電量制御手段7の影響を殆ど受けることがない。又、トナー帯電量制御手段7には負の直流電圧が印加されているが、ブラシから成る部材であるために感光ドラム1との接触面積が非常に少なく、トナー帯電量制御手段7に帯電補助微粒子が付着することも殆どない。   At this time, the transfer residual toner slightly remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after passing through the transfer means 5 also passes through the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 together with the fine particles. Since the charge amount is controlled by the means 8 and the toner charge amount control means 7, it passes without adhering to the surface of the charging roller 2 and then collected by the developing device 4. On the other hand, since the charge auxiliary fine particles have a sufficiently large charge amount, they are hardly affected by the residual toner uniformizing means 8 and the toner charge amount control means 7. Further, although a negative DC voltage is applied to the toner charge amount control means 7, the contact area with the photosensitive drum 1 is very small because it is a member made of a brush, and the toner charge amount control means 7 has a charge assist. There is almost no adhesion of fine particles.

次に、帯電補助微粒子の作用効果について説明する。   Next, the effect of the charging auxiliary fine particles will be described.

帯電ローラ2等の接触帯電方式においては、帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部aで、帯電ローラ2から感光ドラム1へ必要十分な電荷が移動することにより感光ドラム1表面を帯電することが理想的である。但し、感光ドラム1は一定速度(本実施の形態では130mm/sec)で回転しており、短時間の間で感光ドラム1表面を目標とする電位まで帯電するだけの電荷の移動を行うことができない。   In the contact charging method of the charging roller 2 or the like, the surface of the photosensitive drum 1 is charged by a necessary and sufficient charge moving from the charging roller 2 to the photosensitive drum 1 at the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1. Ideal. However, the photosensitive drum 1 rotates at a constant speed (130 mm / sec in the present embodiment), and the movement of the electric charge is performed so that the surface of the photosensitive drum 1 is charged to the target potential in a short time. Can not.

この解決方法としては、帯電ローラ2の抵抗を下げることや帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部a面積を大きく採ること等が考えられるが、前者では感光ドラム1表面に突起が存在したときにピンフォールリークが発生する可能性があり、或る程度(約105
Ωcm)までしか下げることができないため十分ではなく、後者の場合には装置の大型化を余儀なくされる等のデメリットがある。更に、実際は帯電ローラ2及び感光ドラム1表面の形状に微細な凹凸が存在し、又、部分的な抵抗ムラが存在するため、感光ドラム1表面を均一に帯電することができない。
As a solution to this problem, it is conceivable to reduce the resistance of the charging roller 2 or to increase the area of the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1. In the former case, however, when a protrusion exists on the surface of the photosensitive drum 1. Pin fall leak may occur and to some extent (about 105
It is not sufficient because it can only be lowered to Ωcm). In the latter case, there is a demerit such that the size of the apparatus must be increased. Further, in practice, fine irregularities exist on the shapes of the charging roller 2 and the surface of the photosensitive drum 1, and partial resistance unevenness exists, so that the surface of the photosensitive drum 1 cannot be uniformly charged.

よって、以上のような理由により、帯電ローラ2等の接触帯電方式の場合においても、感光ドラム1表面を必要十分且つ均一に帯電する上で帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部a上下流に形成される微小ギャップで発生する放電に依存せざるを得ない。具体的には、直流電圧(Vdc)に交流電圧(Vac)を重畳した振動電圧を帯電ローラ2に印加する(AC帯電方式)ことで、帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部a上下流に発生する所謂AC放電を利用する方法が一般的に用いられている。   Therefore, even in the case of the contact charging system such as the charging roller 2 for the above reasons, the surface of the photosensitive drum 1 is charged in a necessary and sufficient and uniform manner, and the upstream and downstream of the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1. There is no choice but to rely on the discharge generated in the small gap formed. Specifically, an oscillating voltage obtained by superimposing an alternating voltage (Vac) on a direct current voltage (Vdc) is applied to the charging roller 2 (AC charging method), so that the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is upstream and downstream. A method using a so-called AC discharge that is generated is generally used.

図6は帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部aの部分について拡大したものである。   FIG. 6 is an enlarged view of a contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1.

AC放電は、帯電ローラ2に印加する交流電圧(Vac)のピーク間電圧(Vpp)が帯電ローラ2の抵抗等により決定される閾値を超えた場合に発生する。   AC discharge occurs when the peak-to-peak voltage (Vpp) of the AC voltage (Vac) applied to the charging roller 2 exceeds a threshold value determined by the resistance of the charging roller 2 or the like.

図8(a)は帯電ローラ2に印加する交流電圧(Vpp)を変化させたときに、帯電ローラ2から感光ドラム1へと流れる交流電流(Iac)について示したものである(帯電ローラ2のVpp−Iac特性)。   FIG. 8A shows the alternating current (Iac) flowing from the charging roller 2 to the photosensitive drum 1 when the alternating voltage (Vpp) applied to the charging roller 2 is changed (the charging roller 2 has Vpp-Iac characteristics).

図8に示すVpp−Iac特性では、Vpp(1)を境にしてVpp−Iacカーブが上側に屈曲しているが、ここでVpp(1)が放電を開始する閾値(放電開始点、本実施の形態では約1.2kVpp)であり、Vpp(1)以上のVpp(例えばVpp(2))において、Vpp−Iacカーブ上のIac(Iac(1))から原点とVpp(1)の点を結ぶ直線を延長したと仮定したときのIac(Iac(3))を引いた値(Iac(1)−Iac(3))がAC放電による放電電流である。   In the Vpp-Iac characteristic shown in FIG. 8, the Vpp-Iac curve is bent upward with Vpp (1) as a boundary. Here, the threshold at which Vpp (1) starts discharge (discharge start point, this implementation) Is about 1.2 kVpp), and at Vpp (1) or higher Vpp (for example, Vpp (2)), the origin and the point of Vpp (1) are determined from Iac (Iac (1)) on the Vpp-Iac curve. A value (Iac (1) -Iac (3)) obtained by subtracting Iac (Iac (3)) when it is assumed that the connecting straight line is extended is the discharge current due to AC discharge.

ここで、帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部分a上下流で発生するAC放電は、その全てが感光ドラム1の帯電に作用している訳でなく、逆にオゾン(O3)や窒素酸化物(NOX )等の帯電生成物を発生させる原因であることが知られている。つまり、帯電ローラ2と感光ドラム1のギャップが約30μm以下の部分で発生するAC放電については、帯電ローラ2表面から放出されたフォトンが雰囲気中の酸素(O2)や窒素(N2)等と衝突して反応することなく感光ドラム1表面に移動する(帯電に寄与するAC放電)が、それ以上のギャップである場合には、雰囲気中の酸素(O2)や窒素(N2)等と衝突して反応するため、オゾン(O3)や窒素酸化物(NOX )等の帯電生成物を発生させる原因(帯電に寄与しない放電)となる。 Here, the AC discharge generated upstream and downstream of the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 does not all affect the charging of the photosensitive drum 1, and conversely ozone (O 3 ) or nitrogen oxidation. It is known that this is a cause of generating charged products such as substances (NOX). That is, with respect to AC discharge generated at a portion where the gap between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is about 30 μm or less, photons emitted from the surface of the charging roller 2 are oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), etc. in the atmosphere. If it moves to the surface of the photosensitive drum 1 without colliding with it (AC discharge that contributes to charging), but the gap is larger than that, oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), etc. in the atmosphere Since it collides with and reacts, it causes generation of charged products such as ozone (O 3 ) and nitrogen oxides (NOx) (discharge that does not contribute to charging).

図6で(領域(1))に示す部分が帯電に寄与しないAC放電であり、(領域(2))に示す部分が帯電に寄与するAC放電である。図8(a)に示すVpp−Iac特性についても同様である。   In FIG. 6, the portion shown in (region (1)) is AC discharge that does not contribute to charging, and the portion shown in (region (2)) is AC discharge that contributes to charging. The same applies to the Vpp-Iac characteristic shown in FIG.

以上のことをから、(領域(2))のAC放電を増やし(領域(3))のAC放電を減らすことが理想的であるが、図8(a)に示すように(領域(1))のAC放電も(領域(2))のAC放電の帯電ローラ2に印加する交流電圧(Vpp)に対して共に正比例の関係であるため、交流電圧の大きさ(Vpp)、波形、周波数等の条件を変えても実現することは不可能である。   From the above, it is ideal to increase the AC discharge in (region (2)) and decrease the AC discharge in (region (3)). However, as shown in FIG. ) AC discharge is also directly proportional to the AC voltage (Vpp) applied to the charging roller 2 of the AC discharge in (region (2)), so the magnitude of the AC voltage (Vpp), waveform, frequency, etc. It is impossible to realize it even if the conditions are changed.

そこで、本実施の形態では、先に述べた帯電補助微粒子をトナーに外添しておき、帯電ローラ2に付着させることにより、帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部aにおいて、ギャップの大きさが約30μm以下である微小ギャップを作り出し、帯電に寄与するAC放電の量を増やすことが可能となった。   Therefore, in the present embodiment, the size of the gap at the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is obtained by externally adding the above-described charging auxiliary fine particles to the toner and adhering the toner to the charging roller 2. It is possible to create a small gap of about 30 μm or less and increase the amount of AC discharge contributing to charging.

ここで、帯電補助微粒子が帯電ローラ2表面に付着したときに十分な微小ギャップを作り出す必要があるため、帯電補助微粒子の大きさは、その一次個数平均粒径D1
が0. 5μm≦D1≦15.0μmであることが好ましい。帯電補助微粒子の一次個数平均粒径D1
が0. 5μmよりも小さいときには、1つ1つの帯電補助微粒子が単独に存在した場合には微小ギャップを形成することができず、又、2次凝集した場合でも帯電ローラ2表面に付着した後に帯電ローラ2と感光ドラム1の間に掛かる加圧力で押し潰されて膜状になるため、同じく微小ギャップを作り出せない。又、一次個数平均粒径D1
が15.0μmよりも大きいときには、1つ1つの帯電補助微粒子の帯電量が非常に大きくなってしまうため、現像装置4から感光ドラム1へ現像することができず、現像装置4内部に蓄積してしまう。
Here, since it is necessary to create a sufficiently small gap when the charging auxiliary fine particles adhere to the surface of the charging roller 2, the size of the charging auxiliary fine particles is the primary number average particle diameter D1.
Is preferably 0.5 μm ≦ D 1 ≦ 15.0 μm. Primary number average particle diameter D1 of charging auxiliary fine particles
Is smaller than 0.5 μm, a small gap cannot be formed when each of the charge assisting fine particles is present alone, and even after secondary agglomeration, after adhering to the surface of the charging roller 2. Since it is crushed by the pressure applied between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 to form a film, a minute gap cannot be created. Also, the primary number average particle diameter D1
Is larger than 15.0 μm, the charge amount of each charging auxiliary fine particle becomes very large, so that development from the developing device 4 to the photosensitive drum 1 cannot be performed, and accumulated in the developing device 4. End up.

又、このときに帯電ローラ2の表面粗さが大きい場合には、帯電補助微粒子が帯電ローラ2に埋め込まれてしまい、微小ギャップを形成することができなくなる。そこで、帯電ローラ2の十点平均粗さ(Rz)が、3.0μm以下であることが求められる。   Further, if the surface roughness of the charging roller 2 is large at this time, the charging auxiliary fine particles are embedded in the charging roller 2, and a minute gap cannot be formed. Therefore, the 10-point average roughness (Rz) of the charging roller 2 is required to be 3.0 μm or less.

図7に帯電補助微粒子が帯電ローラ2表面に付着した時の帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部a近傍の拡大図を示す。ここで、図6と比較して、接触部aにおいても帯電補助微粒子が存在するためギャップが形成され、AC放電が発生する。そのため、帯電ローラに印加する交流電圧(Vpp)が同じである場合に、(領域(2))で発生する帯電に寄与するAC放電が増加する。   FIG. 7 shows an enlarged view of the vicinity of the contact portion a between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 when the auxiliary charging fine particles adhere to the surface of the charging roller 2. Here, as compared with FIG. 6, since the charge auxiliary fine particles exist also in the contact portion a, a gap is formed, and AC discharge is generated. Therefore, when the AC voltage (Vpp) applied to the charging roller is the same, the AC discharge contributing to the charging generated in (region (2)) increases.

図8(b)は、帯電補助微粒子が帯電ローラ2に付着したときのVpp−Iac特性である。図8(a)の帯電補助微粒子が帯電ローラ2表面に存在しないときに比較して、同じ交流電圧(Vpp)を印加した場合に(領域(2))に示す帯電に寄与するAC放電の量が増加していることが分かる。   FIG. 8B shows Vpp-Iac characteristics when the charge assisting fine particles adhere to the charging roller 2. The amount of AC discharge that contributes to charging shown in (region (2)) when the same AC voltage (Vpp) is applied as compared with the case where the auxiliary charging fine particles in FIG. It can be seen that increases.

帯電補助微粒子が帯電ローラ2表面に存在しないとき、感光ドラム1表面を均一に帯電するためには、図8(a)に示すように、(領域(2))の帯電に寄与するAC放電量がIac(2)−Iac(3)(本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約25μA)の大きさとなるVpp(2)(本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約1.7kV)の交流電圧を帯電ローラ2に印加する必要があり、このときの(領域(1))の帯電に寄与しないAC放電量はIac(1)−Iac(2)(本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約35μA)の大きさで発生する。   In order to uniformly charge the surface of the photosensitive drum 1 when the charging auxiliary fine particles are not present on the surface of the charging roller 2, as shown in FIG. 8A, the amount of AC discharge contributing to the charging of (region (2)). Is Vac (2) (about 1 .mu.A when the image forming apparatus of the present embodiment is used) having a size of Iac (2) -Iac (3) (about 25 .mu.A when the image forming apparatus of the present embodiment is used). It is necessary to apply an AC voltage of 7 kV to the charging roller 2, and the amount of AC discharge that does not contribute to the charging of (region (1)) at this time is Iac (1) -Iac (2) (image of the present embodiment) When the forming apparatus is used, it is generated at a size of about 35 μA).

一方、帯電補助微粒子が帯電ローラ2表面に付着しているときには、帯電補助微粒子により形成された微小ギャップでの放電が発生するため、図8(b)に示すように、前者と(領域(2))の帯電に寄与するAC放電の大きさを同じにするため(Iac(2)−Iac(3)=Iac(2)−Iac(3))に帯電ローラ2に印加する交流電圧(Vpp)の大きさはVpp(2)よりも小さいVpp(2)(本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約1.5kV)で十分となり、このときの(領域(1))の帯電に寄与しないAC放電量(Iac(1)−Iac(2))は前者(Iac(1)−Iac(2))と比較して著しく小さくなる(本実施の形態の画像形成装置を用いた場合約10μA)ことが分かる。つまり、本実施の形態の方式を用いることにより、帯電に寄与するAC放電を維持したまま、帯電に寄与しないAC放電を著しく小さくすることが可能となる。   On the other hand, when the charge assisting fine particles are attached to the surface of the charging roller 2, discharge occurs in a minute gap formed by the charge assisting fine particles, and as shown in FIG. )) AC voltage (Vpp) applied to the charging roller 2 at (Iac (2) -Iac (3) = Iac (2) -Iac (3)) in order to make the magnitude of the AC discharge contributing to charging equal. Vpp (2) smaller than Vpp (2) (about 1.5 kV when the image forming apparatus of the present embodiment is used) is sufficient, and contributes to the charging of (region (1)) at this time. The AC discharge amount (Iac (1) -Iac (2)) which is not performed is significantly smaller than the former (Iac (1) -Iac (2)) (about 10 μA when the image forming apparatus of this embodiment is used). ) That is, by using the system of the present embodiment, it is possible to significantly reduce AC discharge that does not contribute to charging while maintaining AC discharge that contributes to charging.

本実施の形態と同じような効果を得る方法として、帯電ローラ2の表面粗さを大きくすることが考えられるが、この場合、長期使用に伴い帯電ローラ2の表面が磨耗してしまうことや、トナーやトナーに外添されている微粒子が埋め込まれることにより帯電ローラ2の表面粗さが小さくなるため、長期間安定して効果を維持することが不可能である。   As a method for obtaining the same effect as in the present embodiment, it is conceivable to increase the surface roughness of the charging roller 2, but in this case, the surface of the charging roller 2 may be worn with long-term use, Since the surface roughness of the charging roller 2 is reduced by embedding the toner or fine particles added externally to the toner, it is impossible to stably maintain the effect for a long period of time.

又、クリーニング装置を有する画像形成装置においても、本実施の形態と同様の方法を用いることで感光ドラム1の劣化などを防止することが可能であるが、クリーニング装置を有するが故に帯電補助微粒子の大きさが限定されてしまう。具体的には、一次個数平均粒径D1
が2.0μm以上の微粒子では、クリーニング装置で感光ドラム1表面から殆どクリーニングされてしまう(図2参照)。このため、帯電補助微粒子の一次個数平均粒径D1
は2.0μm以下に限定され、且つ、その一部でさえもクリーニング装置で回収されるため、帯電ローラ2に付着する帯電補助微粒子の量は著しく少なくなり、十分な効果を得ることができない。又、クリーニング装置下流側に別途帯電補助微粒子を感光ドラム1表面に供給する手段を設ける方法も考えられるが、装置の大型化、複雑化等のデメリットが考えられる。
In the image forming apparatus having the cleaning device, it is possible to prevent deterioration of the photosensitive drum 1 by using the same method as in the present embodiment. The size will be limited. Specifically, the primary number average particle diameter D1
When the particle size is 2.0 μm or more, the surface of the photosensitive drum 1 is almost cleaned by the cleaning device (see FIG. 2). Therefore, the primary number average particle diameter D1 of the charging auxiliary fine particles
Is limited to 2.0 μm or less, and even a part of it is collected by the cleaning device, so that the amount of the charging auxiliary fine particles adhering to the charging roller 2 is remarkably reduced and a sufficient effect cannot be obtained. In addition, a method of separately supplying a charging auxiliary fine particle to the surface of the photosensitive drum 1 on the downstream side of the cleaning device may be considered, but disadvantages such as an increase in size and complexity of the device may be considered.

以上のことから、本実施の形態においてトナーに外添する帯電補助微粒子としては、一次個数平均粒径D1が4.0μmのメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)の有機微粒子を使用した。ここで、帯電補助微粒子のトナーに対する重量比は、帯電補助微粒子の種類、大きさによってことなるが、トナーの帯電量や流動性等への影響から考えて0. 1wt%≦W≦3. 0wt%の範囲であることが好ましい。本実施の形態で用いたメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)の場合には、以上のことから0.5wt%が最適であった。 From the above, in the present embodiment, as the auxiliary charging fine particles externally added to the toner, organic fine particles of methyl methacrylate resin (PMMA) having a primary number average particle diameter D 1 of 4.0 μm were used. Here, the weight ratio of the charge assisting fine particles to the toner varies depending on the kind and size of the charge assisting fine particles, but 0.1 wt% ≦ W ≦ 3.0 wt in consideration of the influence on the charge amount and fluidity of the toner. % Is preferable. In the case of the methyl methacrylate resin (PMMA) used in the present embodiment, 0.5 wt% was optimal from the above.

又、帯電補助微粒子としては、本実施の形態で用いたメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)以外にも、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化亜鉛(ZnO)等の無機微粒子やポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエチレン(PE)等の有機微粒子を使用することができる。 In addition to the methyl methacrylate resin (PMMA) used in the present embodiment, the charge auxiliary fine particles include inorganic substances such as barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), and zinc oxide (ZnO). Fine particles and organic fine particles such as polyamide (PA), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), and polyethylene (PE) can be used.

以上、本実施の形態によれば、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ、一次個数平均粒径D1が0. 5μm≦D1≦15.0μmである微粒子を、トナーに対する重量比Wが0. 1wt%≦W≦3. 0wt%の範囲で外添したトナーを用いることにより、接触帯電装置表面に微粒子が選択的に付着して接触帯電装置と感光体の接触部に微小なギャップを作り出し、接触帯電装置が感光体表面を帯電することを助ける帯電補助微粒子としての役割を果たすため、感光体表面の帯電に寄与しない放電を抑えることができる。又、この結果より、オゾン(O3)や窒素酸化物(NOX )等の帯電生成物の生成を抑えることができ、感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、画像ナガレ等の画像不良を防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, fine particles having a polarity opposite to the charging polarity of the toner and having a primary number average particle diameter D 1 of 0.5 μm ≦ D 1 ≦ 15.0 μm are added to the toner in a weight ratio. By using the externally added toner with W in the range of 0.1 wt% ≦ W ≦ 3.0 wt%, fine particles selectively adhere to the surface of the contact charging device, and minute amounts are formed at the contact portion between the contact charging device and the photoreceptor. A gap is created, and the contact charging device serves as charging auxiliary fine particles that help to charge the surface of the photoconductor, so that discharge that does not contribute to charging of the surface of the photoconductor can be suppressed. Also, from this result, it is possible to suppress the formation of charged products such as ozone (O 3 ) and nitrogen oxide (NOx), and an image using a cleanerless system that can significantly reduce the wear of the photoreceptor. Also in the forming apparatus, it is possible to prevent image defects such as image negatives.

<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
<Embodiment 2>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

本実施の形態に係る画像形成装置(プリンタ)の基本構成は実施の形態1のものと同様である。従って、実施の形態1のプリンタ100と同一の機能、構成を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。   The basic configuration of the image forming apparatus (printer) according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment. Accordingly, elements having the same functions and configurations as those of the printer 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

実施の形態1では、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ、一次個数平均粒径D1 が0. 5μm≦D1≦15.0μmである帯電補助微粒子を、トナーに対する重量比Wが0. 1wt%≦W≦3. 0wt%の範囲で外添したトナーを用い、帯電ローラ2表面に帯電補助微粒子を付着させて帯電ローラ2と感光ドラム1の接触部に微小なギャップを作り出し、その微小ギャップを利用することで帯電に寄与するAC放電を低い交流電圧下でも実現し、且つ、帯電に寄与しないAC帯電を抑えることで、オゾン(O3)や窒素酸化物(NOX )等の帯電生成物を抑えることが可能となった。 In the first exemplary embodiment, charge assisting fine particles having a polarity opposite to the charging polarity of the toner and having a primary number average particle diameter D1 of 0.5 μm ≦ D 1 ≦ 15.0 μm and a weight ratio W to the toner of 0 are used. Using toner externally added in the range of 1 wt% ≦ W ≦ 3.0 wt%, the charging auxiliary fine particles are adhered to the surface of the charging roller 2 to create a minute gap at the contact portion between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1. By using a small gap, AC discharge that contributes to charging can be achieved even under a low AC voltage, and AC charging that does not contribute to charging is suppressed, thereby charging ozone (O 3 ), nitrogen oxides (NOx), etc. It became possible to suppress the product.

ここで、帯電補助微粒子の帯電極性はトナーと逆極性であるため、現像のかぶり取りバイアス(Vback)により現像装置4から感光ドラム1に現像される。よって、比較的画像比率の低い画像を出力する場合には、帯電補助微粒子が現像装置4から感光ドラム1に多数現像されるが、反対に画像比率が高い場合には、帯電補助微粒子が現像装置4から感光ドラム1上に余り現像されず、結果として帯電ローラ2に付着する帯電補助微粒子の量が極端に少なくなり、効果が低減する可能性がある。   Here, since the charging polarity of the auxiliary charging fine particles is opposite to that of the toner, the developing auxiliary device 4 develops the photosensitive drum 1 from the developing device 4 with a developing fog removal bias (Vback). Therefore, when an image with a relatively low image ratio is output, a large number of charging auxiliary fine particles are developed from the developing device 4 onto the photosensitive drum 1, whereas when the image ratio is high, the charging auxiliary fine particles are 4 is not developed so much on the photosensitive drum 1, and as a result, the amount of auxiliary charging fine particles adhering to the charging roller 2 becomes extremely small, and the effect may be reduced.

又、1つの画像内で画像比率に偏りがある場合には、帯電ローラ4の主走査方向で帯電補助微粒子が多数付着する部分と殆ど付着しない部分ができてしまう。   Further, when the image ratio is biased in one image, a portion where a large number of charging auxiliary fine particles are attached and a portion where the charging roller 4 is hardly attached are formed in the main scanning direction of the charging roller 4.

本実施の形態では、以上のような問題を解決するために、画像形成以外の任意のタイミングで、帯電補助微粒子を現像装置4から感光ドラム1に選択的に現像するタイミングを設けた。   In the present embodiment, in order to solve the above-described problems, a timing for selectively developing the charging auxiliary fine particles from the developing device 4 to the photosensitive drum 1 is provided at any timing other than image formation.

具体的には、画像形成が終了した後に、感光ドラム1の周りに配設された各作像手段の高圧条件を作像状態で維持し、所謂白ベタ作像を感光ドラム1約1回転分行い、現像装置4から感光ドラム1上に帯電補助微粒子を選択的に現像させ、現像が終了した感光ドラム1上の位置(帯電補助微粒子が感光体1上に現像された最後の位置)が帯電ローラ2を通過した後に、各作像手段の停止動作を開始するようにした(図9参照)。   Specifically, after the image formation is completed, the high-pressure conditions of the respective image forming means disposed around the photosensitive drum 1 are maintained in the image forming state, and so-called white solid image formation is performed for about one rotation of the photosensitive drum 1. Then, the auxiliary charging fine particles are selectively developed from the developing device 4 onto the photosensitive drum 1, and the position on the photosensitive drum 1 where the development is completed (the last position where the auxiliary charging fine particles are developed on the photosensitive member 1) is charged. After passing through the roller 2, the stopping operation of each image forming means is started (see FIG. 9).

このような帯電ローラ2に帯電補助微粒子を供給するタイミングを設けることにより、画像比率の高低や画像比率の偏りに関わらず、安定して帯電ローラ2に帯電補助微粒子を供給することができ、実施の形態1と同様の効果を安定して供給することができる。勿論、このような帯電ローラ2に帯電補助微粒子を供給するタイミングは、画像形成装置の立上げ時、画像形成間(紙間)、1定枚数毎の割り込みなどであっても良い。   By providing the timing for supplying the charging auxiliary fine particles to the charging roller 2 as described above, the charging auxiliary fine particles can be stably supplied to the charging roller 2 regardless of whether the image ratio is high or low and the image ratio is uneven. The effect similar to that of Form 1 can be stably supplied. Of course, the timing of supplying the charging auxiliary fine particles to the charging roller 2 may be during the start-up of the image forming apparatus, between image formation (between sheets), interruption every fixed number of sheets, or the like.

以上、本実施の形態によれば、出力する画像比率や画像の偏り等によらず、安定的且つ均一に帯電ローラ2に帯電補助微粒子を付着することが可能となり、実施の形態1と同様の効果を安定的に実現することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it becomes possible to adhere the charging auxiliary fine particles to the charging roller 2 stably and uniformly regardless of the output image ratio, the image bias, or the like. The effect can be realized stably.

本発明によれば、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ、一次個数平均粒径D1が0. 5μm≦D1≦15.0μmである微粒子を、トナーに対する重量比Wが0. 1wt%≦W≦3. 0wt%の範囲で外添したトナーを用いることにより、接触帯電装置表面に微粒子が選択的に付着して接触帯電装置と感光体の接触部に微小なギャップを作り出し、接触帯電装置が感光体表面を帯電することを助ける帯電補助微粒子としての役割を果たすため、感光体表面の帯電に寄与しない放電を抑えることが可能となる。この結果、オゾン(O3)や窒素酸化物(NOX )等の帯電生成物の生成を抑えることができ、感光体の磨耗を非常に少なくすることができるクリーナレス方式を用いた画像形成装置においても、画像ナガレ等の画像不良を防止することが可能となる。 According to the present invention, fine particles having a polarity opposite to the charging polarity of the toner and having a primary number average particle diameter D 1 of 0.5 μm ≦ D 1 ≦ 15.0 μm have a weight ratio W to the toner of 0.5. By using toner externally added in the range of 1 wt% ≦ W ≦ 3.0 wt%, fine particles selectively adhere to the surface of the contact charging device to create a minute gap at the contact portion between the contact charging device and the photoreceptor, Since the contact charging device serves as charging auxiliary fine particles that help to charge the surface of the photoconductor, it is possible to suppress discharge that does not contribute to charging of the surface of the photoconductor. As a result, in an image forming apparatus using a cleanerless system that can suppress the generation of charged products such as ozone (O 3 ) and nitrogen oxide (NOx), and can significantly reduce the wear of the photoreceptor. In addition, it is possible to prevent image defects such as image negatives.

従来のクリーニング装置を有する画像形成装置の概略構成を示す模型図である。It is a model diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus having a conventional cleaning device. 従来のクリーニング装置を有する画像形成装置において帯電補助微粒子を用いた場合に帯電補助微粒子の挙動を示す模型図である。FIG. 10 is a model diagram showing the behavior of charging auxiliary fine particles when charging auxiliary fine particles are used in an image forming apparatus having a conventional cleaning device. 本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す模型図である。1 is a model diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention. 図2の画像形成装置が備える感光ドラム及び帯電ローラの層構成を示す模型図である。FIG. 3 is a model diagram illustrating a layer configuration of a photosensitive drum and a charging roller provided in the image forming apparatus of FIG. 2. 本発明に係る画像形成装置において帯電補助微粒子を用いた場合に帯電補助微粒子の挙動を示す模型図である。FIG. 6 is a model diagram showing the behavior of charging auxiliary fine particles when charging auxiliary fine particles are used in the image forming apparatus according to the present invention. 帯電補助微粒子を用いない場合の帯電ローラと感光ドラムの接触部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a contact portion between a charging roller and a photosensitive drum when charging auxiliary fine particles are not used. 帯電補助微粒子を用いた場合の帯電ローラと感光ドラムの接触部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a contact portion between a charging roller and a photosensitive drum when charging auxiliary fine particles are used. (a)は帯電ローラに帯電補助微粒子が付着していない状態での帯電交流電圧と帯電交流電流の関係を示す関係図、(b)は帯電ローラに帯電補助微粒子が付着している状態での帯電交流電圧と帯電交流電流の関係を示す関係図である。(A) is a relational diagram showing the relationship between the charging AC voltage and the charging AC current in a state where the charging auxiliary fine particles are not attached to the charging roller, and (b) is a state in which the charging auxiliary fine particles are attached to the charging roller. It is a relationship figure which shows the relationship between a charging alternating voltage and a charging alternating current. 帯電ローラに帯電補助微粒子を付着させるモードを行う、感光ドラム周りの作像手段の動作タイミングを示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing the operation timing of image forming means around the photosensitive drum, which performs a mode in which charging auxiliary fine particles are attached to the charging roller.

符号の説明Explanation of symbols

1 感光ドラム(像担持体)
2 帯電ローラ(帯電手段)
3 レーザビームスキャナ(露光手段)
4 現像装置(現像手段)
5 転写ローラ(転写手段)
6 定着装置
7 トナー帯電量制御手段
8 残留トナー均一化手段
21 クリーニング手段
1 Photosensitive drum (image carrier)
2 Charging roller (charging means)
3 Laser beam scanner (exposure means)
4 Developing device (Developing means)
5 Transfer roller (transfer means)
6 Fixing Device 7 Toner Charge Amount Control Unit 8 Residual Toner Uniform Unit 21 Cleaning Unit

Claims (9)

像担持体と、該像担持体上に静電像を形成するために前記像担持体を接触部にて帯電する帯電手段と、該帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を書き込む手段としての露光手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化する現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段とを有し、且つ、前記転写手段により転写されずに前記像担持体表面に残留したトナーを前記現像装置で回収するクリーナレスシステムを用いた画像形成装置において、
前記現像手段により現像される前記トナー中に、前記トナーの帯電極性とは逆極性の微粒子が外添されていることを特徴とする画像形成装置。
An image carrier, a charging unit for charging the image carrier at a contact portion to form an electrostatic image on the image carrier, and an electrostatic latent image on the image carrier charged by the charging unit. An exposure means as an image writing means, a developing means for supplying toner to the electrostatic latent image formed on the image carrier for visualization, and a transfer means for transferring the visualized toner image to a transfer material. In addition, in an image forming apparatus using a cleanerless system in which the toner remaining on the surface of the image carrier without being transferred by the transfer unit is collected by the developing device,
An image forming apparatus, wherein fine particles having a polarity opposite to the charging polarity of the toner are externally added to the toner developed by the developing means.
前記微粒子の一次個数平均粒径D1が、0.5μm≦D1≦15.0μmであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the primary number average particle diameter D 1 of the fine particles satisfies 0.5 μm ≦ D 1 ≦ 15.0 μm. 前記微粒子の前記トナーに対する重量比Wが、0.
1wt%≦W≦3. 0wt%であることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
The weight ratio W of the fine particles to the toner is 0.
3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein 1 wt% ≦ W ≦ 3.0 wt%.
前記トナーの帯電極性がネガ極性であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の画像形成装置。     The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner has a negative polarity. 前記微粒子がチタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化亜鉛(ZnO)等の無機微粒子であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the fine particles are inorganic fine particles such as barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), and zinc oxide (ZnO). 前記微粒子がポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、メタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリエチレン(PE)等の有機微粒子であることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の画像形成装置。     The fine particles are organic fine particles such as polyamide (PA), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), methyl methacrylate resin (PMMA), polyethylene (PE) and the like. The image forming apparatus described in 1. 前記帯電手段表面の十点平均粗さ(Rz)が、Rz≦3μmであることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の画像形成装置。     The image forming apparatus according to claim 1, wherein a ten-point average roughness (Rz) of the surface of the charging unit is Rz ≦ 3 μm. 画像形成以外の任意のタイミングで、前記微粒子を前記現像手段から前記像担持体に選択的に現像し、且つ、前記帯電手段に付着させる動作を行うことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の画像形成装置。     8. The operation according to claim 1, wherein the fine particles are selectively developed from the developing means to the image carrier and attached to the charging means at an arbitrary timing other than image formation. An image forming apparatus according to claim 1. 前記トナーの表面積形状球形度Φsが、0. 91≦Φs≦1. 0であり、且つ、前記トナーの体積平均粒径D4が4. 0μm≦D4≦9. 0μmであることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の画像形成装置。 The surface area shape sphericity Φs of the toner is 0.91 ≦ Φs ≦ 1.0, and the volume average particle diameter D 4 of the toner is 4.0 μm ≦ D 4 ≦ 9.0 μm. The image forming apparatus according to claim 1.
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JP2008176210A (en) * 2007-01-22 2008-07-31 Fuji Xerox Co Ltd Process cartridge and image forming apparatus

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