JP2004045658A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の画像形成方法は、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、静電潜像担持体上のトナー像を転写体に転写させて定着器へ搬送する際に、該転写体を前記静電潜像担持体へ押圧する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写やファクシミリ、プリンター等に用いられる画像形成装置に関し、詳しくは省エネルギー性に優れ、高画質で、経時や環境の変化に対して品質安定性に優れた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地球環境を保全するために省資源及び省エネルギーの要求が高まっている。
電子写真法における定着の分野においても省エネルギーのために消費電力を押さえる動きが活発化しており、特に電力消費の激しい定着の分野で低温度定着化が研究されている。
【0003】
具体的には、現状では一般的な定着温度が200℃〜150℃程度であり、定着装置を室温から定着温度まで立ち上げる時間も1分〜5分程度かかっている。これを定着温度150℃以下、好ましくは100℃近辺で定着できるようにすることが省エネルギー化と定着立ち上げ時間低減のため望まれる。
【0004】
このような低温度定着を実現するためには当然トナーを構成する結着剤の主成分をなす樹脂(有機高分子物質)の軟化点あるいは融点を下げざるをえない。しかし、一般に一種類のみからなる樹脂(有機高分子物質)は、融点が下がると溶融粘度の低下が避けられない。これは樹脂の融点が分子量に依存していることにあり、当然分子量が低ければ分子鎖のからみ合いが緩くなり、相互作用が弱くなることにより溶融粘度は下がると考えられる。
【0005】
従って超低融点トナーを使って定着を行った場合、融点より温度が高くなると急激な粘度の低下が起こる。このためトナーの定着に有効なゴム域幅が狭くなり、紙上のトナーを定着加熱体側にオフセットしないようにし、なおかつ紙に定着させるためには定着加熱体の温度を常に狭い範囲に保たねばならなくなる。
【0006】
またこのような低融点トナー特有の課題として、トナー自体が柔らかく、表面に粘着性を持ちやすいために、トナーを搬送する際に補給ボトル内部でトナー同士がブロッキングしたり、感光体へのトナー固着、2成分現像にトナーを用いた場合のキャリアスペント、1成分現像にトナーを用いた場合の現像ローラーフィルミング、トナーのブレード固着などの問題を起こしやすいという問題がある。また樹脂が柔らかいため粉砕工程で微粉に粉砕するまでに時間がかかり、また粉砕室壁面などにトナーが付着したり、ブロッキングしたりして収率が落ち、生産性が悪いという問題もある。
【0007】
特開平9−258480号公報では、トナー表面のみを熱的に安定化させてオフセットを防止しながら低温定着を行うために、低温定着用トナーとして低溶融粘度の樹脂表面中に熱的に安定な層、及びガラス転移点が65℃以上の熱可塑性樹脂からなり厚さが0.1〜1.0μmの被覆を順次積層することが開示されている。
【0008】
しかしながら、トナー粒子に皮膜を形成するためには当然通常の混練、粉砕、分級の工程ではなし得ず、水溶液中で重合し、マイクロカプセル化する必要がある。かかる工程はトナー製造工程の複雑化を招き、低コスト化、安定供給の面で解決すべき課題が多い。
【0009】
また特開平8−123074号公報では、トナーの剥離性を維持して低温定着を達成するために、トナーの樹脂として特定のジオール成分を含有し、分子量、軟化点が特定範囲であり、さらに定着ローラーへの離型剤オイル塗布量が特定範囲となるように離型剤オイルを供給することが開示されている。
【0010】
しかしながら、離型剤オイルを塗布するためには定着器がオイル塗布、循環装置を備えなければならないので装置が複雑化し、消耗品として定着オイルを備える必要がある。更に、ユーザーがオイル補給を行うには装置内や衣服や手などを汚染することがあるため好ましくなく、小型化、メンテフリー化が難しいという問題もある。
【0011】
特開平7−261587号公報では、定着加圧体をベルト構成にし、ニップ幅を広げることで低温定着を実現し、ベルト支持体の一方を可動にしてベルトにしわや偏りが出るのを防止し、ニップ部での押圧力を均一化することが開示されている。
【0012】
しかし、このようなベルト構成でニップ幅を広げただけでは、定着温度は低くなるものの、トナーのオフセット余裕度が低いため定着ニップ部内で常に定着温度を一定に管理することが必要になる。その結果、使用するプリント紙のサイズや厚みを変えた場合、画像面積率、連続プリント時や1枚毎プリント時、電源投入から立ち上げた場合などに、加熱部の温度変動が排熱時、加熱時において激しくなり、狭い範囲で温度管理することが難しいという問題がある。
【0013】
また特開平9−138525号公報では、通常の2本ローラ定着器により低温定着を実現するために定着ローラー厚み1mm以下で定着ローラ間面圧を一定以下にし、トナーとして2種のポリエステル樹脂で構成され不連続相を形成することが開示されている。このような薄肉ローラを用いた低荷重の定着システムは、定着立ち上げ時間は短いものの、やはり装置の使用状態によって温度のふれがあり温度の一定化が難しいという問題がある。また長手方向中央部の蓄熱されやすい場所と端部の排熱されやすい場所での温度差も発生しやすく、低温定着トナーによりホットオフセットやコールドオフセットの発生を抑えるのが難しいという問題もある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低温度定着トナーを用いて省エネルギーを達成し、更に一般的な定着装置においてもオフセットを起こさずに良好な定着性が得られ、濃度ムラのない滑らかな高品質の画像が継続して得られる高耐久の画像形成装置を提供することを目的する。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、次の画像形成方法及び画像形成装置が提供される。
(1)結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、静電潜像担持体上のトナー像を転写体に転写させて定着器へ搬送する際に、該転写体を前記静電潜像担持体へ押圧することを特徴とする画像形成方法。
(2)前記トナー像が転写した転写体を無端走行するゴムベルトに吸着させて定着器へ搬送し、該ゴムベルトのテンションで該転写体を潜像担持体に押圧することを特徴とする前記(1)記載の画像形成方法。
(3)前記ゴムベルトの表面速度と潜像担持体の周速度との速度差が1%以内となるように、該ゴムベルトを無端走行させることを特徴とする前記(2)に記載の画像形成方法。
(4)静電潜像担持体と弾性体のゴムローラーとの間に転写体を挟み、ゴムローラーを静電潜像担持体に食い込ませて回転させることにより、転写体を潜像担持体に押圧することを特徴とする前記(1)記載の画像形成方法。
(5)前記ゴムローラーの表面の周速度と潜像担持体の周速度との速度差が0.1〜1.0%となるように、ゴムローラーを回転させることを特徴とする前記(4)記載の画像形成方法。
(6)回転する静電潜像担持体の周縁近傍に、静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの表面に潜像を形成する半導体レーザー発光装置と、潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、トナー像を転写体に転写する転写装置とが少なくとも設けられた画像形成装置において、転写体を静電潜像担持体に押圧する機構が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
(7)無端走行するゴムベルトのテンションで転写体を搬送すると共に静電潜像担持体に押圧する機構であることを特徴とする前記(6)記載の画像形成装置。
(8)前記ゴムベルトの体積抵抗値が106〜1012Ωcmであることを特徴とする前記(2)に記載の画像形成装置。
(9)前記ゴムベルトの表面粗さがRz10μm以下であることを特徴とする前記(7)又は(8)に記載の画像形成装置。
(10)ゴムローラーが静電潜像担持体に食い込んで回転することにより、転写体を搬送すると共に押圧する機構であることを特徴とする前記(6)記載の画像形成装置。
(11)前記ゴムローラーの体積抵抗値が105〜1011Ωcmであることを特徴とする前記(10)に記載の画像形成装置。
(12)前記ゴムローラーが空隙率10〜50%の発泡体であることを特徴とする前記(10)又は(11)に記載の請求項画像形成装置。
【0016】
本発明の画像形成方法においては、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用いる。このような構成のトナーは、軟化点以下の温度では高い粘弾性が保たれるので、トナー表面が粘着性になることがない。このため低融点トナーであっても搬送や現像、転写工程において特別な処置をせずに使うことができる。そして軟化点、更に樹脂の融点を越えた温度になると、ワックス成分が急激に溶解するので粘度が低下して紙に定着するので、100℃近辺での低温度定着が可能になる。
【0017】
尚、樹脂成分中にワックスを相溶させて、該樹脂の融点以下の温度で軟化させるには、例えば、融点130℃の環化イソプレンと融点70℃のカルナウバワックスを混合し相溶させてトナーとした場合に、融点が100℃以下のトナーとなる。
【0018】
本発明方法におけるトナーを構成する結着剤の主成分の樹脂に制限はなく、ワックスとの相溶性が良く100℃程度で定着することさえできればいかなる樹脂でも使用することができ、例えば、ポリオレフィン樹脂、テルペン樹脂、エチルセルローズ、環化イソプレン、環状ポリオレフィン等を使用することができる。これらの中でも環化イソプレンが好ましく使用される。
【0019】
前記結着剤を構成する樹脂に相溶しているワックスに制限はなく、例えば、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等が使用できるが、カルナウバワックスを使用することが好ましい。
【0020】
本発明方法におけるワックスのトナー中への添加量は、樹脂100重量部に対して10〜50重量部、好ましくは20〜40重量部である。
ワックスの添加量が10重量部未満の場合は、樹脂の融点以下の温度で軟化しない虞があり、50重量部を超える場合は、粘度が低下しすぎる虞がある。
【0021】
本発明方法で用いるトナーにおいては、樹脂成分中にワックスが相溶している。ここで、ワックスが樹脂と相溶しているとは、ワックス成分が分子レベルにおいてまで樹脂とからみあっていることを意味する。ワックスと樹脂を相溶させるには、ワックスと相溶性に優れる樹脂、例えば前記ポリオレフィン樹脂、テルペン樹脂、エチルセルローズ、環化イソプレン、環状ポリオレフィン等を用いればよい。これに対しワックスは、ポリエステル樹脂、ビニル樹脂、スチレンブタジエン樹脂、ポリオール樹脂等とは相溶しないので、ワックスが粒子として樹脂中に分散された構造となる。
【0022】
本発明方法においては前記トナーを用いることにより、100℃近辺での低温度定着が可能である。しかし、このような構成のトナーであっても150℃を超える温度で定着するタイプのトナーと比較すると、定着時にトナーの粘度が低下しすぎる傾向があり、定着加熱体の温度のフレや、紙等の転写体に付着するトナー量にムラがあり過剰に付着する部分が発生することを避けることはできない。
【0023】
トナーが転写体に過剰に付着すると、付着量が高く過剰に付着した部分において静電潜像担持体側へオフセットを起こしてしまいやすい。また、転写体24上の未定着トナー33が定着装置に搬送されると、図4に示すように、定着ローラー31との接触部を通過して定着されたトナー34になるが、この時トナー過剰付着部分Aが定着ローラー31側へのオフセットBとなりやすい。そしてこのようなトナー付着ムラは連続プリントを行うと微量オフセットとして定着ローラー31に蓄積されやすく、画像上の汚れとして現れたり、定着ローラーの寿命を著しく低下させてしまうことになる。
【0024】
トナーのオフセットを防止する一般的な離型性改善方法としては、樹脂中にワックス粒子を分散させ、定着時にワックス成分をしみださせるという方法が知られている。しかし、本発明方法で用いるトナーは、ワックス成分がトナー樹脂と相溶化しており、ワックス成分が分子レベルにおいてまで樹脂とからみあっているため、定着時にワックス成分がしみだして離型性をもたらすという効果が弱まっている。従って、本発明方法においては、ワックスを結着剤に添加しているが、このワックスに離型性を向上させることによりオフセットを防止する効果を期待することができない。よって、本発明方法においては、オフセットを防止するための手段を講じる必要がある。
【0025】
本発明者らは、前記トナーを用いた画像形成方法において、転写体上にムラなくトナーを均一にのせて定着域に搬送することで定着ローラー側へのオフセットが防止されることを見出した。これはワックス相溶型トナーにおいては母体樹脂の紙にたいする粘着性と定着ローラーに対する粘着性の差でオフセットを防止するためであり、未定着トナーが紙繊維と接触率が高いほど定着ローラーへのオフセットが発生しづらくなるためであると考えられる。
【0026】
本発明方法では、ワックス相溶型のトナーを静電潜像担持体上に現像し、紙などの転写体に転写する際に該転写体を静電潜像担持体へ押圧する。このようにすると静電潜像担持体上に凹凸を持って付着しているトナー像を転写体へ電界によって移動させた時に、転写体と静電潜像担持体の間で機械的圧力によってトナー像の凹凸がならされ、均一なトナー像となって定着装置に搬送されることになる。特に現像においてはベタエッジ部やライン部での過剰トナー付着が発生しやすいが、押圧力とともに転写することで転写紙上においては紙繊維に対して接触率が高く均一に充填された状態の未定着トナー像を形成して定着装置に搬送されることになる。このため定着ローラーとしてテフロン(R)コートローラーを用いても定着ローラー側へのオフセットするトナーがほとんどなくオフセット余裕度が大幅に向上することになる。
【0027】
本発明方法においては、このように、結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用いと共に、静電潜像担持体上のトナー像を転写体に転写させて定着器へ搬送する際に、該転写体を前記静電潜像担持体へ押圧することにより、オフセット余裕度が大幅に向上するので、トナーの低温度定着を容易に実現できる。
【0028】
本発明方法において、転写体を前記静電潜像担持体へ押圧する第一の手段としては、トナー像が転写した転写体を無端走行するゴムベルトに吸着させて定着器へ搬送し、該ゴムベルトのテンションで該転写体を潜像担持体に押圧することが好ましい。このようにすると転写ベルトのゴム弾性によって均一な押圧力が発生し、静電潜像担持体上に凹凸を持って付着しているトナー像を転写した際に、転写体に対して接触率が高く均一に充填された状態の未定着トナー像を形成して定着域に搬送することができる。このためワックス相溶型の低温度定着トナーを用いて良好な耐オフセット性が得られ、また滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。
【0029】
尚、ゴムベルトのテンションで転写体を潜像担持体に押圧する場合、面圧が0.5〜50N/cm2となるように押圧することが好ましく、1〜20N/cm2となるように押圧することがより好ましい。
【0030】
上記ゴムベルトの表面速度と潜像担持体の周速度との速度差は、0.1〜1.0%となるように、該ゴムベルトを無端走行させることが好ましい。これは潜像担持体上に凹凸を持って付着しているトナー像を該ゴムベルトで押圧しながら転写する際、潜像担持体表面の周速とベルト及び転写紙の表面線速度が0.1%未満の場合、潜像担持体上のトナーの凹凸が崩されずに、そのまま転写体に転写してしまいやすい。この時潜像担持体周速度に対してわずかに速いか、わずかに遅い速度でベルト駆動を行うことで潜像担持体上のトナー付着の凹凸が転写体表面と擦られて転写体に対して接触率が高く均一に充填された状態の未定着トナー像を形成することができる。このためワックス相溶型の低温度定着トナーを用いて良好な耐オフセット性が得られ、また滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。この時該速度差が1%を超えて大きくなると横細線や微細ドット部で画像のブレが発生してしまうので該速度差は1.0%以下にするのが良い。
【0031】
本発明方法において、転写体を前記静電潜像担持体へ押圧する第二の手段としては、静電潜像担持体と弾性体のゴムローラーとの間に転写体を挟み、ゴムローラーを静電潜像担持体に食い込ませて回転させることにより、転写体を潜像担持体に押圧することが好ましい。このようにするとゴムローラーのゴム弾性によって均一な押圧力が発生し、静電潜像担持体上に凹凸を持って付着しているトナー像を転写した際に転写体に対して接触率が高く均一に充填された状態の未定着トナー像を形成して定着域に搬送されることになる。このためワックス相溶型の低温度定着トナーを用いて良好な耐オフセット性が得られ、また滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。
【0032】
尚、ゴムローラーで転写体を潜像担持体に押圧する場合、面圧が0.5〜50N/cm2となるように押圧することが好ましく、1〜20N/cm2となるように押圧することがより好ましい。
【0033】
上記ゴムローラーの表面の周速度と潜像担持体の周速度との速度差は、前記ゴムベルトの場合と同様に、0.1〜1.0%となるように、ゴムローラーを回転させることが好ましい。
【0034】
本発明の画像形成装置は、前述した本発明方法において好適に使用できるものである。該画像形成装置は、回転する静電潜像担持体の周縁近傍に、静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの表面に潜像を形成する半導体レーザー発光装置と、潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、トナー像を転写体に転写する転写装置とが少なくとも設けられている。該装置には、転写体を静電潜像担持体に押圧する機構(以下、単に押圧機構という。)が設けられており、この押圧機構が本発明の特徴的な部分である。
【0035】
図1〜図3を用いて、本発明方法で用いる画像形成装置の好ましい態様、即ち、好ましい押圧機構が設けられている装置について詳細に説明する。
好ましい第一の態様の押圧機構が設けられている画像形成装置は、図1にしめすように、静電潜像担持体としての感光体ドラム1と、帯電装置2と、半導体レーザー発光装置3と、現像装置4と、ベルト転写装置6と、転写体供給装置5と、クリーニング装置7と、定着装置8を備え、ベルト転写装置6が第一の態様の押圧機構である。
【0036】
帯電装置2は、回転する感光体ドラム1の表面を帯電装置2により均一に帯電させる機能を有する。半導体レーザー発光装置3は、画像データに応じて感光体ドラム1の表面を、レーザー光により露光し潜像を形成する機能を有する。現像装置4は、その内部に設けられた現像ローラー4−2を回転させながら現像ローラー4−2上にトナーの層を形成し、該トナーにより感光体ドラム1上に形成された潜像を現像する機能を有する。
【0037】
ベルト転写装置6は、図2に示すように、無端走行するゴムベルト25を有し、ベルト25に転写体24を吸着させて搬送し、該転写搬送ベルト25と感光体ドラム1との間に、転写体供給装置55より搬送されてきた転写体24を挟んで、ベルト25のテンションで押圧することにより、感光体ドラム1上に現像されているトナーを転写体24に転写する機能を有する。定着器8は、定着ローラーとしてのテフロンコートローラー8−2により、紙に転写されたトナーを紙に定着させる機能を有する。
【0038】
ベルト転写装置6においては、ベルト25のゴム弾性によって均一な押圧力が発生し、感光体ドラム1上に凹凸を持って付着しているトナー像22を転写した際に、転写体に対して接触率が高く均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成されて定着域に搬送されることになる。このため前記ワックス相溶型の低温度定着トナーに対して良好な耐オフセット性が得られ、また滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。
【0039】
上記ゴムベルト25の体積抵抗値は、106〜1012Ωcmであることが好ましい。このような範囲の抵抗値であるとベルト背面の電極26から電界を印加し、感光体ドラム1上のトナー像22を転写体24に移動させ、ベルト25の押圧力とともに、転写体24上においてより均一に充填された状態の未定着トナー像23を形成することができる。このため前記ワックス相溶型の低温度定着トナーに体してより良好な耐オフセット性が得られ、またより滑らかで均一性の高い高品質の画像とを得ることができる。
【0040】
ベルト25の体積抵抗が106以下であると抵抗値が低すぎ、電極からの電流がリークしてしまい、均一な転写電界がかからず転写ムラが起きる。また101 2以上であると抵抗値が高すぎ、電界が弱まって安定した転写性能が得られなくなり、やはり転写ムラになる。
【0041】
尚、この体積抵抗値は、ASTM D257に規定の100V印加時の体積抵抗である。
【0042】
ゴムベルト25の表面粗さはRz10μm以下であることが好ましい。このような平滑なベルト25で転写紙を吸着して転写部で感光体に押圧して転写を行うと押圧力および転写電界が均一にかかり、感光体ドラム上のトナー付着の凹凸が良好にならされ、均一に充填された状態の未定着トナー像を形成することができる。このためワックス相溶型の低温度定着トナーに対してより良好な耐オフセット性が得られ、またより滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。ベルト25の表面粗さがRz10μm以上の場合、該ベルト25に吸着された転写体24とベルト25の表面の空隙が大きくなり押圧力および転写電界が不均一な場所が発生しトナー付着の凹凸が十分にならされない虞がある。
【0043】
本発明の第一の態様の装置を用いて画像形成を行う場合、ゴムベルト25の表面速度と感光体ドラム1の周速度との速度差が0.1〜1.0%となるように、ゴムベルト25を無端走行させることが好ましい。感光体ドラム1上に凹凸を持って付着しているトナー像22を、ベルト25で押圧しながら転写する際、感光体ドラム1表面の周速とベルト25及び転写体24の表面線速度が0.1%未満になると、感光体ドラム1上のトナー像22の凹凸が崩されずに、そのまま転写体24に転写する虞がある。速度差が0.1〜1.0%の場合、即ち、ゴムベルト25の表面速度が感光体ドラム1の周速度に対してわずかに速いか、わずかに遅い速度でベルト25を駆動させると、感光体ドラム1上のトナー像22の凹凸が転写体24の表面と擦られて均一に充填された状態の未定着トナー像を形成することができ、転写体24に対して接触率が高くなり、均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成される。このためワックス相溶型の低温度定着トナーに対して良好な耐オフセット性が得られ、また滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。該速度差が1%以上に大きくなると横細線や微細ドット部で画像のブレが発生してしまうので該速度差は1.0%以下にするのが良い。
【0044】
速度差が0.1〜1.0%となるように構成する具体的な構成、手段についての説明。
【0045】
本発明の好ましい第二の態様の押圧機構は、図3に示すように、ゴムローラー41が静電潜像担持体、即ち感光体ドラム1に食い込んで回転することにより、転写体24を搬送すると共に押圧する機構である。具体的には、ゴムローラー41が感光体ドラム1に食い込ませ、該ゴムローラー41と感光体ドラム1のニップ部で転写体24を感光体ドラム1に押圧することで転写を行う。このようにするとゴムローラー41のゴム弾性によって均一な押圧力が発生し感光体ドラム1上に凹凸を持って付着しているトナー像22を転写した際に転写体24上において均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成され定着装置8に搬送されることになる。転写体24が転写紙の場合、特に紙繊維に対して接触率が高くなり、均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成される。このため前記ワックス相溶型の低温度定着トナーに対して良好な耐オフセット性が得られ、また滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。
【0046】
上記ゴムローラー41の体積抵抗値は、105〜1011Ωcmであることが好ましい。この体積抵抗値もASTM D257に規定の100V印加時の体積抵抗である。ゴムローラー41の体積抵抗値がこのような範囲の場合、ゴムローラー41の芯金から電界を印加し、感光体ドラム1上のトナー像22を転写体24に移動させ、ゴムローラー41の押圧力とともに転写体24上においてより均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成され定着装置8に搬送されることになる。転写体24が転写紙の場合、特に紙繊維に対して接触率が高くなり、より均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成される。このため前記ワックス相溶型の低温度定着トナーに対して良好な耐オフセット性が得られ、また滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。
【0047】
ゴムローラー41は、空隙率10〜50%の発泡体であることが好ましい。このような発泡体にすることで感光体ドラム1への食い込み量を大きくとることができ、ニップ幅が広がることから押圧力がかる時間が長くなり、より均一な転写性能が得られ転写ムラが防止される。そして感光体ドラム1上に凹凸を持って付着しているトナー像22を転写体24へ電界によって移動させながら、転写体24と感光体ドラム1との間で機械的圧力によってトナー像22の凹凸がならされ、均一なトナー像23となって定着装置8に搬送されることになる。特に現像においてはベタエッジ部やライン部での過剰トナー付着が発生しやすいが、押圧力とともに転写することで、転写体24上においてより均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成され、転写体24に対して接触率が高くなり、より均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成される。このため定着ローラーとしてテフロンコートローラーを用いても定着ローラー側へのオフセットするトナーがほとんどなくオフセット余裕度が大幅に向上することになる。該発泡体の空隙率が10%未満であると発泡体としての硬度が高くなり食い込み量をあまりとれず、駆動時のニップ幅が不安定になる。また該発泡体の空隙率が50%以上であるとニップ内での空隙個所が大きくなり、押圧力および転写電界が不均一な場所が発生しトナー付着の凹凸が十分ならされない。
【0048】
尚、上記空隙率は、(ゴムローラーの単位体積当たりの質量)/(ゴム材料の密度)で定まる値である。
【0049】
本発明の第二の態様の装置を用いて画像形成を行う場合、前記ゴムベルト25を用いて押圧する場合と同様に、ゴムローラー41の表面速度と感光体ドラム1の周速度との速度差が0.1〜1.0%となるように、ゴムローラー41を回転させることが好ましい。感光体ドラム1上に凹凸を持って付着しているトナー像22を、ゴムローラー41で押圧しながら転写する際、感光体ドラム1表面の周速とゴムローラー41び転写体24の表面線速度が0.1%未満になると、感光体ドラム1上のトナー像22の凹凸が崩されずに、そのまま転写体24に転写する虞がある。速度差が0.1〜1.0%の場合、即ち、ゴムローラー41の表面速度が感光体ドラム1の周速度に対してわずかに速いか、わずかに遅い速度でゴムローラー41を回転させると、感光体ドラム1上のトナー像22の凹凸が転写体24の表面と擦られて、転写体24に対して接触率が高くなり、均一に充填された状態の未定着トナー像23が形成される。このためワックス相溶型の低温度定着トナーに対して良好な耐オフセット性が得られ、また滑らかで均一性の高い高品質の画像を得ることができる。該速度差が1%以上に大きくなると横細線や微細ドット部で画像のブレが発生してしまうので該速度差は1.0%以下にするのが良い。
【0050】
【実施例】
以下本発明について実施例に基づき詳細に説明する。
【0051】
実施例1
トナー用の結着剤を構成する母体樹脂として次の樹脂構成のものを試作した。
環化イソプレン(川口薬品工業製 アールライトK) 75wt%
カルナウバワックス 25wt%
該母体樹脂に対して着色剤としてカーボンブラックを10重量部と、負帯電性の荷電制御剤とを1重量部加え、粉砕、分級を行い、体積平均粒径が7.5μmのトナーを作製した。
【0052】
上記トナーの軟化点は82℃であり、定着下限温度は86℃であり、ほぼカルナウバワックスの溶解温度近辺が定着下限となっている。
【0053】
上記トナーを用いて、図1にその概略図を示す画像形成により画像を形成した。
まず、感光体ドラム1の表面を帯電装置2により均一に帯電させ、画像データに応じて半導体レーザー発光装置3からのレーザー光により感光体ドラム1を露光し潜像を形成した。非画像部は−800V、画像部は−100Vとしてマイナス帯電性のトナーによりネガ−ポジ現像を行った。現像装置4内ではトナーを現像ローラー4−2上に層状に形成し現像を行った。給紙装置5より搬送されてきた転写体としの転写紙に、次に詳述するように、ゴムベルト6上で感光体ドラム1よりトナー像22を転写し、定着装置8へ搬送した。この装置のプロセス線速は200mm/secとし、定着ローラーとしてテフロンコートローラーを用いた。
【0054】
感光体ドラム1より転写紙へのトナー像22の転写に際しては、図2に概略図を示すベルト転写装置を用い、半導電処理をされた厚み0.5mmのゴムベルトが感光体ドラム1に約1mm食い込むようにセットした。感光体ドラム1上にはトナー像22が凹凸を持って付着しており、給紙された転写紙を転写ニップ部においてベルト6と感光体ドラム1に挟み、ベルト6背面の電極26より電流値を一定にした制御でプラス電圧を印加し、転写紙を帯電、吸着するとともにマイナス帯電の現像トナー像を転写紙上に転写した。
【0055】
このように、前記ワックス相溶型のトナーにより連続プリント3万枚をおこなったところ、定着ローラーに対してトナーのオフセットの発生が無く、良好な画像を維持して通紙をすることができた。
【0056】
実施例1におけるゴムベルトの体積抵抗値、ゴムベルトの表面速度と潜像担持体の周速度との速度差(表中では単に、表面速度差という。)、表面粗さ、耐オフセット性、画質の評価を表1に示す。
【0057】
【表1】
【0058】
実施例、比較例における、耐オフセット性の評価は次の基準で行った。
◎・・・・・良好に使用できる。
○・・・・・十分使用できる。
△・・・・・我慢すれば使用できる。
×・・・・・使用に耐えない。
【0059】
実施例、比較例における、画質の評価は次の基準で行った。
◎・・・・・良好である。
○・・・・・十分使用できる。
△・・・・・我慢すれば使用できる。
×・・・・・使用に耐えない。
【0060】
実施例2
実施例1と同様な装置を用い、ゴムベルトのカーボン分散量を変えることで体積抵抗値を変化させたこと以外は、実施例1と同様に連続プリントを行い、耐オフセット性と画質を調べた。結果を表2に示す。表2より、ゴムベルトの体積抵抗値は106〜1012Ωcmの範囲がよいことがわかる。
【0061】
【表2】
【0062】
実施例3
実施例1と同様な装置を用い、ゴムベルト表面速度を感光体ドラムの周速に対して変えること以外は、実施例1と同様に連続プリントを、耐オフセット性と画質を調べた。結果を表3に示す。表3より速度差は0.1〜1%がよいことがわかる。
【0063】
【表3】
【0064】
実施例4
実施例1と同様な装置を用い、ゴムベルト表面の研磨状態を変えてで表面粗さを変えたこと以外は、実施例1と同様に連続プリントを行い、耐オフセット性と画質を調べた。結果を表4に示す。表4より表面粗さは10μm以下がよいことがわかる。
【0065】
【表4】
【0066】
実施例5
転写装置として、図3に示すように15mm径の半導電ゴムローラーを用い、該ゴムローラーを0.3mm感光体ドラムに食い込ませてセットしたこと以外は、実施例1と同様の画像形成装置を用いた。このように該ワックス相溶型のトナーにより連続プリント3万枚をおこなったところ、定着ローラーに対してトナーのオフセットの発生が無く、良好な画像が維持された通紙が可能であった。
【0067】
実施例5におけるゴムローラーの体積抵抗値、ゴムローラーの表面速度と潜像担持体の周速度との速度差(表中では単に、速度差という。)、表面粗さ、耐オフセット性、画質の評価を表5に示す。
【0068】
【表5】
【0069】
実施例6
ゴムローラーのカーボン分散量を変えることで体積抵抗値を変化させたこと以外は、実施例5と同様な画像形成装置を用い、実施例1と同様の操作で、連続プリントにより耐オフセット性と画質を調べた。結果を表6に示す。表6より、ゴムローラーの体積抵抗値は105〜1011Ωcmの範囲がよいことがわかる。
【0070】
【表6】
【0071】
実施例7
ゴムローラー表面速度を感光体ドラム周速に対して変えたこと以外は、実施例5と同様の装置を用い、実施例1と同様の操作で連続プリントにより耐オフセット性と画質を調べた。結果を表7に示す。表7より、速度差は0.1〜1.0%がよいことがわかる。
【0072】
【表7】
【0073】
実施例8
転写装置としては図3に示すように15mm径の半導電発泡体ローラーを1mm感光体に食い込ませてセットしたこと以外は、実施例1と同様の装置を用い、実施例1と同様の操作で連続プリントにより耐オフセット性と画質を調べた。このようにして、ワックス相溶型のトナーにより連続プリント5万枚をおこなったところ、定着ローラーにたいしてトナーのオフセットの発生が無く、良好な画像が維持されて通紙が可能であった。
【0074】
実施例8におけるゴムローラーの空隙率フセット性、画質の評価を表1に示す。
【0075】
【表8】
【0076】
比較例1
転写装置51として図5に示すようなチャージワイヤ52に高電圧を印加しこと以外は、実施例1と同様の装置を用い、実施例1と同様の操作で連続プリントにより耐オフセット性と画質を調べた。尚、感光体ドラムに吸着した転写紙は、分離チャージャー53に印加されたAC電界で分離するようにした。
【0077】
このような装置で該ワックス相溶型のトナーにより連続をおこなったところ、転写トナー像に付着量ムラがあり、高付着量部分で定着ローラーに対してトナーのオフセットが発生し、画像が著しく汚れた。
【0078】
比較例1における耐オフセット性、画質の評価を表9に示す。
【0079】
【表9】
【0080】
【発明の効果】
本発明においては、低融点のトナーを用い、静電潜像担持体上のトナー像を転写体に転写させて定着器へ搬送する際に、転写体を静電潜像担持体へ押圧するので、定着温度を100℃近辺まで下げることができる低温定着システムが可能になり、通常の定着装置を改良するだけで高信頼、高耐久性を実現し良好な画像品質が維持できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いた画像形成装置の概略図
【図2】本発明に用いた転写装置の概略図
【図3】本発明に用いた転写装置の概略図
【図4】定着ニップ部に本発明のトナーが進入した時の概念図
【図5】転写装置の比較例
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 帯電装置
3 半導体レーザー発光装置
4 現像装置
6、25 ゴムベルト
22 トナー像
24 転写体
41 ゴムローラー
Claims (12)
- 結着剤の主成分が樹脂であり、該樹脂成分中にワックスが相溶しており、該樹脂の融点以下の温度で軟化するトナーを用い、静電潜像担持体上のトナー像を転写体に転写させて定着器へ搬送する際に、該転写体を前記静電潜像担持体へ押圧することを特徴とする画像形成方法。
- 該トナー像が転写した転写体を無端走行するゴムベルトに吸着させて定着器へ搬送し、該ゴムベルトのテンションで該転写体を潜像担持体に押圧することを特徴とする請求項1記載の画像形成方法。
- 該ゴムベルトの表面速度と潜像担持体の周速度との速度差が0.1〜1.0%となるように、該ゴムベルトを無端走行させることを特徴とする請求項2に記載の画像形成方法。
- 静電潜像担持体と弾性体のゴムローラーとの間に転写体を挟み、ゴムローラーを静電潜像担持体に食い込ませて回転させることにより、転写体を潜像担持体に押圧することを特徴とする請求項1記載の画像形成方法。
- 該ゴムローラーの表面の周速度と潜像担持体の周速度との速度差が0.1〜1.0%となるように、ゴムローラーを回転させることを特徴とする請求項4記載の画像形成方法。
- 回転する静電潜像担持体の周縁近傍に、静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラムの表面に潜像を形成する半導体レーザー発光装置と、潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、トナー像を転写体に転写する転写装置とが少なくとも設けられた画像形成装置において、転写体を静電潜像担持体に押圧する機構が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
- 無端走行するゴムベルトのテンションで転写体を搬送すると共に静電潜像担持体に押圧する機構であることを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
- 該ゴムベルトの体積抵抗値が106〜1012Ωcmであることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 該ゴムベルトの表面粗さがRz10μm以下であることを特徴とする請求項7又は8に記載の画像形成装置。
- ゴムローラーが静電潜像担持体に食い込んで回転することにより、転写体を搬送すると共に押圧する機構であることを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
- 該ゴムローラーの体積抵抗値が105〜1011Ωcmであることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 該ゴムローラーが空隙率10〜50%の発泡体であることを特徴とする請求項10又は11に記載の請求項画像形成装置。
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