JP2014186280A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像情報に応じた現像剤像を担持する像担持体と、前記像担持体から転写された現像剤像を搬送し、張架部材に張架された無端状の搬送部材と、前記搬送部材の前記現像剤像が転写された面に接触して前記搬送部材を屈曲させる屈曲部材とを備え、前記屈曲部材は、弾性層を有し、前記弾性層は、表面に凹凸部が形成された層を有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、屈曲部材の表面に固着した現像剤による搬送部材の表面の傷の発生を抑制することを目的とする。
図2において、画像形成装置100は、電子写真プロセスを用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、または複合機等であり、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)、ブラック色(K)の各色の現像剤像としてのトナー像を形成する画像形成ユニット40(40Y、40M、40C、40K)および中間転写ユニット50を備えている。
画像形成ユニット40(40Y、40M、40C、40K)は、それぞれの色に対応した現像剤としてのトナーを有している。なお、画像形成ユニット40(40Y、40M、40C、40K)は、同一の構成であるので、以下の説明では画像形成ユニット40Kの構成を説明する。
画像形成ユニット40Kは、感光ドラム1Kと、帯電ローラ2Kと、露光装置3Kと、現像装置4Kと、一次転写装置5Kと、クリーニング装置6Kとから構成されている。
感光ドラム1Kは、導電性支持体上に、電荷発生物質およびバインダー樹脂を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送物質およびバインダー樹脂を主成分とする電荷輸送層とを積層して構成されている。
露光装置3Kは、感光ドラム1Kの表面に、画像情報に対応した光を照射する光源を備えたものであり、本実施例では、露光装置3KとしてLED(Light Emitting Diode)ヘッドを用いた。露光装置3Kは、感光ドラム1K表面に画像情報に対応した光を照射し、露光させることにより、露光部分の帯電電位が小さくなり、感光ドラム1Kの表面に静電潜像が形成される。
現像装置4Kの内部に収容されるトナーは、ベースとなるトナー粒子に外添剤を混合したものを用いることができる。
本実施例では、導電性の弾性層に、ゴム発砲体を用い、主成分としてエピクロルヒドリンゴムとアクリロニトリルブタジエンゴムを混合し、エピクロルヒドリンゴムの配合比により抵抗調整を行い、発泡セル径は50〜300μmでゴムの硬さはアスカーC硬度(高分子計器社製:アスカーC硬度計で測定、以下同様)で35度程度のものを用いた。
搬送ローラ15は、印刷媒体14を搬送するローラ対である。印刷媒体14は、搬送ローラ15により二次転写部51に搬送され、二次転写部51において中間転写ベルト7からトナー像が転写された後、定着装置16に搬送される。
定着装置16は、印刷媒体14上に転写されたトナー像を印刷媒体14上に定着させるものである。
中間転写ユニット50は、中間転写ベルト7と、駆動ローラ8と、二次転写対向ローラ9と、二次転写ローラ10と、屈曲ローラ11と、従動ローラ12と、クリーニングブレード13と、対向ローラ17とにより構成され、中間転写ベルト7を張架しながら図中矢印Aが示す方向に回転させる構成をなしている。
搬送部材としての中間転写ベルト7は、感光ドラム1(1Y、1M、1C、1K)から転写されたトナー像を搬送し、張架部材としての駆動ローラ8、二次転写対向ローラ9、屈曲ローラ11、および従動ローラ12に張架された無端状のベルトである。
また、中間転写ベルト7の外側に、図中矢印Aが示す方向の順に、感光ドラム1(1Y、1M、1C、1K)と、二次転写ローラ10と、屈曲ローラ11と、クリーニングブレード13とが配設されている。
二次転写ローラ10には、中間転写ベルト7を挟んで対向するように二次転写対向ローラ9が配設されている。また、屈曲ローラ11には、中間転写ベルト7を挟んで対向するように屈曲ローラ11の対向ローラ17が配設されている。
従動ローラ12は、中間転写ベルト7が駆動ローラ8に対して滑らないように、かつ中間転写ベルト7に緩みが生じないように、一定の張力を付加するように中間転写ベルト7を張架している。なお、本実施例では、従動ローラ12をひとつとして図示しているが、それに限られることなく、複数設けて中間転写ベルト7を張架するようにしても良い。
二次転写部51を通過した後の中間転写ベルト7の表面には印刷媒体14に転写されなかった転写残トナーが付着しており、その転写残トナーは、屈曲ローラ11と対向ローラ17との接触部(以下、「ニップ部」という。)を通過してクリーニングブレード13により中間転写ベルト7の表面から除去される。
二次転写ローラ10は、導電性軸体上に、導電性の弾性層を形成している。本実施例では、導電性弾性層には、発泡性ウレタンゴムを用い、導電剤により抵抗調整を行った。また、発泡セル径は、50〜300μmであり、ゴムの硬さはアスカーC硬度で35度程度のものを用いた。
屈曲ローラ11に対向する対向ローラ17は、導電性軸体単体でも良く、また軸体の外側に、導電性の弾性層を被覆するようにしても良い。本実施例では、軸体単体でステンレス鋼の芯金を用いた。また、対向ローラ17の表面粗さRzは0.5μm以下とした。
図3において、屈曲ローラ11は、導電性の軸体21に弾性層22が形成され、その弾性層22の表面に表層23が設けられている。
導電性の軸体21には、例えばステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム等の金属製の軸体を芯金として用いることが多く、また軸体21は、中実の軸体に限らず、パイプ形状、三矢管等の中空の軸体を用いることもできる。
弾性層22の硬さは、中間転写ベルト7および図2に示す対向ローラ17との間で適正なニップ部を形成するように、適正な硬さに調整し、アスカーC硬度で45度から90度の範囲であることが好ましい。
本実施例では、弾性層22は、型成形により作製し、材料をエピクロルヒドリンゴム(ECO)とし、アスカーC硬度で72度のものを用いた。
図1および図4において、屈曲ローラ11は、弾性層22の表面に凹凸部としての凹凸形状を有する表層23を有している。屈曲ローラ11の表面は、表層23の凸形状を形成するための粒子24を含有することにより粒子24に起因する凸部23aが形成される。なお、屈曲ローラ11の表層23の凸部23aが形成されていない部分を凹部という。
導電性を付与するため、イオン導電剤、カーボンブラック、金属酸化物等の導電剤を上述した材料中に適宜添加することができる。さらに必要に応じて、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、補強剤、滑剤、離型剤、難燃剤等を適宜配合することができる。
表層23の膜厚T2は、特に限定されないが、表面に均一な凹凸形状を形成するため、表層23に含有する粒子24の大きさよりも小さいことが望ましく、粒子24の径に対して0.35〜1.1倍程度の膜厚が好ましい。
粒子24の材質は、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、メタクリル樹脂、尿素樹脂、シリカ等が挙げられる。これらは単独で用いても二種以上を併用しても良い。
本実施例では、表層23に、材質としてポリアミド系樹脂に導電性を付与するためにカーボンブラックを添加し、また表層23に含有する粒子24には、絶縁性のアクリル樹脂を用いた。さらに、粒子24は略球形のものを用いた。
なお、表層23に含有する粒子24の平均粒径やトナーの平均粒径は、以下のようにして測定される。
同様に、トナーの平均粒径も、例えば細胞計数分析装置(ベックマンコールター社製:コールターマルチサイザーIII)を用い、アパチャー径を100μmに設定して、3万個分のトナーの体積平均粒径を測定し、その3万個分のトナーの体積平均粒径の値(μm)が適用される。
まず、予め接着剤を塗布した芯金21を用意し、弾性層形成用の金型内に装着する。そして、ニーダー等の混練機で混練した抵抗調整層を形成する材料を金型内に注型した後、金型を閉じて加熱処理(130〜200℃で20〜90分間)して、弾性層22を架橋硬化させる。そして、金型から脱型することにより、芯金21の外周面に弾性層22が形成されたローラが形成される。
次に、本実施例における実施形態1〜3および比較例1〜3の屈曲ローラを、図1および図3を参照しながら説明する。
実施形態1で用いた屈曲ローラ11は、表層23に含有する粒子24の平均粒径を15μm、粒子24の量を200個/mm2とし、粒子24が配置されていない部分の表層23の膜厚T2をおよそ10μmとして形成した。
このとき、表層23の表面粗さの最大高さRyを10μm、すなわち凹部の底部と凸部23aの頂部との高さの差T1がトナー粒径(平均粒径は6.5μm)より大きくなるように構成し、また表層23の表面積に占める凸部23aの割合がおよそ14%となるように構成した。
実施形態2で用いた屈曲ローラ11は、表層23に含有する粒子24の平均粒径を15μm、粒子24の量を400個/mm2とし、粒子24が配置されていない部分の表層23の膜厚T2をおよそ10μmとして形成した。
このとき、表層23の表面粗さの最大高さRyを11μm、すなわち凹部の底部と凸部23aの頂部との高さの差T1がトナー粒径(平均粒径は6.5μm)より大きくなるように構成し、また表層23の表面積に占める凸部23aの割合がおよそ30%となるように構成し、凸部23aの面積率をやや大きくした。
実施形態3で用いた屈曲ローラ11は、表層23に含有する粒子24の平均粒径を15μm、粒子24の量を80個/mm2とし、粒子24が配置されていない部分の表層23の膜厚T2をおよそ10μmとして形成した。
このとき、表層23の表面粗さの最大高さRyを9μm、すなわち凹部の底部と凸部23aの頂部との高さの差T1がトナー粒径(平均粒径は6.5μm)より大きくなるように構成し、また表層23の表面積に占める凸部23aの割合がおよそ4.5%となるように構成し、凸部23aの面積率をやや小さくした。
比較例1で用いた屈曲ローラ11は、表層23に含有する粒子24の平均粒径を8μm、粒子24の量を400個/mm2とし、粒子24が配置されていない部分の表層23の膜厚T2をおよそ8μmとして形成した。
このとき、表層23の表面粗さの最大高さRyを6μm、すなわち凹部の底部と凸部23aの頂部との高さの差T1がトナー粒径(平均粒径は6.5μm)より小さくなるように構成し、粗さを小さくした。また表層23の表面積に占める凸部23aの割合がおよそ9%となるように構成した。
比較例2で用いた屈曲ローラ11は、表層23に含有する粒子24の平均粒径を15μm、粒子24の量を500個/mm2とし、粒子24が配置されていない部分の表層23の膜厚T2をおよそ10μmとして形成した。
このとき、表層23の表面粗さの最大高さRyを12μm、すなわち凹部の底部と凸部23aの頂部との高さの差T1がトナー粒径(平均粒径は6.5μm)より大きくなるように構成し、また表層23の表面積に占める凸部23aの割合がおよそ33%となるように構成し、凸部23aの面積率を大きくした。
比較例3で用いた屈曲ローラ11は、弾性層22の表面を、砥石を用いた乾式研磨で表面を粗し、表層23には粒子24を含有せず、表層23の膜厚T2をおよそ8μmとして形成した。
なお、表層23の表面積に占める凸部23aの割合の測定は、3D粗さ測定器(例えば、レーザー顕微鏡:キーエンス社製、VK−9500)を用いて、凸部23aの高さ50%が占める面積を測定して行った。
本実施例における実施形態1〜3および比較例1〜3の屈曲ローラを用いて、以下に説明する評価を行った。
その評価の結果を表1に示す。
まず、実施形態1〜3の評価結果について図1、図2、図3および図4を参照しながら説明する。
屈曲ローラ11の凸部23aが中間転写ベルト7と接触することにより、屈曲ローラ11の凸部23aが形成されていない凹部と、中間転写ベルト7とは一定の間隙を形成し、保持して非接触状態となる。
比較例1においては、屈曲ローラ11の凹部の底部と凸部23aの頂部との高さの差T1がトナー平均粒径6.5μmより小さく、すなわち屈曲ローラ11の凹部の底部と中間転写ベルト7との間隙がトナー粒径よりも小さいため、屈曲ローラ11が中間転写ベルト7と接触したとき、屈曲ローラ11の表面にトナーが付着する。
比較例2においては、屈曲ローラ11の凸部23aの占める面積(表層23の表面積に占める凸部23aの割合がおよそ33%)が大きくなることにより、中間転写ベルト7との接触面積が大きくなり、凸部23aに付着したトナーは剥がれ難く、その結果、凸部23aおよびその周辺にトナーが固着してしまう。
なお、屈曲ローラ11の表層23の表面積のうち凸部23aが占める割合が4.5%未満なると、凹部と中間転写ベルト7との接触面積が大きくなり、凹部にトナーが固着してしまう。
以上説明したように、第1の実施例では、屈曲ローラの表面に粒子の分布による凹凸形状を形成するようにしたことにより、屈曲ローラの表面に固着した現像剤による中間転写ベルト表面の傷の発生を抑制することができるという効果が得られる。
また、中間転写ベルト上の現像剤像の乱れを防止することができ、出力画像の不良を防止することができるという効果が得られる。
なお、弾性層22の材質および硬さは第1の実施例と同様のものを使用することができる。
なお、表層23に用いることのできる材料は第1の実施例と同様であり、また屈曲ローラ11の作製方法も第1の実施例と同様である。
次に、本実施例における実施形態4および比較例4の屈曲ローラを、図8および図9を参照しながら説明する。
実施形態4で用いた屈曲ローラ11は、弾性層22の凸部22aの高さT3を12μm、弾性層22の凸部22aの径Rを16μm、隣り合う凸部22aの中央部(先端部)と凸部22aの中央部(先端部)との間隔を33μmとし、凸部22aの量を900個/mm2とし、凸部22aによる凸部23aが形成されていない部分の表層23の膜厚T2をおよそ6μmとして形成した。
このとき、表層23の表面粗さの最大高さRyを9μm、すなわち凹部の底部と凸部23aの頂部との高さの差T1がトナー粒径(平均粒径は6.5μm)より大きくなるように構成し、また表層23の表面積に占める凸部23aの割合がおよそ35%となるように構成した。
比較例4で用いた屈曲ローラ11は、弾性層22の凸部22aの高さT3を12μm、弾性層22の凸部22aの径Rを16μm、隣り合う凸部22aの中央部(先端部)と凸部22aの中央部(先端部)との間隔を32μmとし、凸部22aの量を980個/mm2とし、凸部22aによる凸部23aが形成されていない部分の表層23の膜厚T2をおよそ6μmとして形成した。
このとき、表層23の表面粗さの最大高さRyを9μm、すなわち凹部の底部と凸部23aの頂部との高さの差T1がトナー粒径(平均粒径は6.5μm)より大きくなるように構成し、また表層23の表面積に占める凸部23aの割合がおよそ40%となるように構成した。
本実施例における実施形態4および比較例4の屈曲ローラを用いて、第1の実施例と同じ評価を行った。
その評価の結果を表2に示す。
実施形態4は、第1の実施例における比較例2に対して屈曲ローラ11の表層23の表面積に占める凸部23aの面積が大きくなっているが、それぞれの凸部23aが近接することなく孤立していることで、凸部23aにトナーが付着しても剥がれ易くなり、屈曲ローラ11の表面へのトナーの固着を防止することができる。
したがって、上述した評価結果から、屈曲ローラ11の表層23の表面積のうち凸部23aが占める割合は、35%以下、かつ4.5%以上であることが好ましい。
また、中間転写ベルト上の現像剤像の乱れを防止することができ、出力画像の不良を防止することができるという効果が得られる。
なお、第1の実施例および第2の実施例は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、または複合機等の電子写真プロセスを用いたすべての画像形成装置に適用することができる。
2K 帯電ローラ
3K 露光装置
4K 現像装置
5K 一次転写装置
6K クリーニング装置
7 中間転写ベルト
8 駆動ローラ
9 二次転写対向ローラ
10 二次転写ローラ
11 屈曲ローラ
12 従動ローラ
13 クリーニングブレード
14 印刷媒体
15 搬送ローラ
16 定着装置
17 対向ローラ
21 軸体
22 弾性層
23 表層
22a、23a 凸部
24 粒子
40 画像形成ユニット
50 中間転写ユニット
51 二次転写部
Claims (10)
- 画像情報に応じた現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体から転写された現像剤像を搬送し、張架部材に張架された無端状の搬送部材と、
前記搬送部材の前記現像剤像が転写された面に接触して前記搬送部材を屈曲させる屈曲部材とを備え、
前記屈曲部材は、弾性層を有し、
前記弾性層は、表面に凹凸部が形成された層を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記表面の表面粗さの最大高さが、前記現像剤の粒子の平均粒径より大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または請求項2に記載の画像形成装置において、
前記凹凸部は、凹部の底部と凸部の頂部との高さの差が、前記現像剤の粒子の平均粒径より大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記凹凸部は、分散された粒子により形成されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記屈曲部材は、表面積のうち凸部が占める面積の割合が30%以下、かつ4.5%以上であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記屈曲部材は、凸部が前記搬送部材の表面に接触して前記凹部と前記搬送部材との間に間隙を形成し、
前記間隙の大きさは、前記現像剤の平均粒径より大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記屈曲部材と前記搬送部材との接触領域の全面積のうち、前記屈曲部材の凸部の頂部と前記搬送部材との接触面積の割合が30%以下、かつ4.5%以上であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記凹凸部は、型の転写により形成されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8に記載の画像形成装置において、
前記屈曲部材は、表面積のうち凸部が占める面積の割合が35%以下、かつ4.5%以上であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記像担持体に担持された現像剤像を前記搬送部材に転写する一次転写部と、
前記搬送部材に転写された現像剤像を媒体に転写する二次転写部とを有し、
前記屈曲部材は、前記二次転写部と、前記一次転写部との間に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
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