JPH09281813A

JPH09281813A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09281813A
Application number: JP8087903A
Authority: JP
Inventors: Koichi Niwa; 浩一丹羽; Tomoyuki Soma; 友行相馬; Masashi Yamamoto; 雅志山本; Tetsuo Ishikawa; 鉄雄石川; Hiroyuki Onodera; 浩幸小野寺; Masahiro Nakano; 雅弘中野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1997-10-31
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: JP3327111B2

Abstract

(57)【要約】【課題】微小粒子の固着が不均一の場合、転写ムラが生
じるため、濃度ムラや文字・細線等の画像の中抜けによ
る画像欠陥，線の太さの不均一など、様々な画像欠陥と
しての問題が発生する。【解決手段】中間転写手段が弾性層を有すると共に、中
間転写手段表面に粒径がトナー粒径の１０分の１以下で
ある微小粒子と粒径がトナー粒径と同等若しくはそれ以
下でかつ微小粒子より大きい粒子との少なくとも２種類
以上の粒径の異なる微小粒子を固着させる。【効果】中間転写ドラム表面へのトナーの付着力が減少
し、トナーの転写効率が向上すると共に、中間転写ドラ
ム表面が弾性を有するため中間転写ドラムと感光体ベル
トのニップ部への異物噛み込みによる感光体の傷つきが
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を用
いた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】感光体上に形成されたトナー像を記録媒
体に転写する前に、中間転写手段上に転写し、中間転写
手段上からトナー画像を記録媒体に転写して画像を形成
する画像形成方式は、容易に多色画像を形成できること
から、カラー複写機等のカラー画像形成装置に採用され
ている。

【０００３】上記中間転写体方式では、トナー画像を中
間的に保持する中間転写手段に様々な特性が要求される
が、中間転写手段に弾性層を設けると、感光体とのニッ
プ部に現像剤のキャリアが噛み込んだときに発生する感
光体の傷つきが減少し、感光体の長寿命化に効果があ
る。

【０００４】また、弾性層を設ける利点として、特開平
1−198773 号公報にあるように、感光体と中間転写手段
の転写点でのニップが安定に確保されるという効果もあ
る。又、中間転写手段の表面層に弾性層を設けること
で、トナーの最下層が中間転写手段の表面に粘着し、ト
ナーの転写効率が低下してしまう点については、特開平
7−234592 号公報にあるように、中間転写手段表面に粒
径がトナー粒径の２分の１以下の微小粒子を固着させる
ことが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のよう
に、中間転写手段に弾性層を持たせることは有効な手段
であり、また中間転写手段表面に微小粒子を固着させる
ことは転写効率の向上に有効である。

【０００６】しかしながら、微小粒子は一粒の絶対質量
が小さいため、空気中で浮遊しやすく、これを弾性体表
面に固着させることはきわめて困難であり、この点につ
いては述べられていない。

【０００７】又、弾性体表面に部分的に微小粒子を固着
させるだけならば中間転写体表面に該微小粒子を圧接す
る等により可能であるが中間転写体の表面全体に対し均
一に固着させることはきわめて困難である。

【０００８】もし、微小粒子の固着が不均一ならば、ト
ナーの転写効率が画像全体の中で不均一となり、転写ム
ラが生じるため、濃度ムラや文字・細線等の画像の中抜
けによる画像欠陥，線の太さの不均一など、様々な画像
欠陥としての問題が発生してしまうのである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために考案されたものであり、中間転写手段が弾
性を持つと同時にトナーとの離型性のいい均一な表面を
得るため、中間転写手段が弾性層を有すると共に、中間
転写手段表面に粒径がトナー粒径の１０分の１以下であ
る微小粒子と粒径がトナー粒径と同等若しくはそれ以下
でかつ微小粒子より大きい粒子との少なくとも２種類以
上の粒径の異なる微小粒子を固着させるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例を図面を
用いて詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明を用いた画像形成装置の概略
断面図を示したもので、図に従って装置の構成を説明す
る。

【００１２】本体奥側には、プリンタを制御するコント
ローラ（図示せず）がある。このコントローラ内には画
像信号処理部とプリント指令制御部が内蔵されている。

【００１３】本体右寄り中央部に３つの回転可能な軸に
よって張架されたベルト状の感光体１が設けられてい
る。

【００１４】この感光体ベルト１は、表面に感光層（例
えばＯＰＣ）があり、その下に導電層（例えばアルミ）
とを持つ２層構造になっている。

【００１５】感光体ベルト１は、Ｘ方向に走行するよう
になっており、感光体ベルト１近傍には、Ｘ方向に沿っ
て順番に帯電器２，露光手段３，現像手段４ａ，４ｂ，
４ｃ，４ｄ，中間転写ドラム５，イレーズランプ６，感
光体クリーナ７が設けられている。

【００１６】また、中間転写ドラム５には、クリーナ８
と転写前帯電器９が設けられている。

【００１７】帯電器２は、コロトロン帯電器であり、コ
ロトロンワイヤーの放電によって感光体を帯電する。

【００１８】露光手段３は、レーザーダイオード，ポリ
ゴンミラー，ｆθレンズとそれらを納めたケースにより
なる。

【００１９】現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの４台の
現像装置は、同型のものであるがそれぞれに異なる色の
トナー、例えば、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラッ
クが収納されており、各色を現像する。また、それぞれ
は独立に作動するようになっている。

【００２０】中間転写ドラム５は、直径８０〜１５０mm
の円筒で、導電性の円筒基体（例えばアルミのドラム）
とそれを覆う表面層（後に詳細を説明する）から構成さ
れている。

【００２１】導電性の円筒基体は、アースに接続されて
いる。この中間転写ドラム５は、感光体ベルト１と適当
な圧力で押しつけられていて、ニップ幅５〜２０mmで接
触し、感光体ベルト１上に形成されたトナー像は、この
ニップ部において感光体ベルト１の導電層に印加した電
圧により中間転写ドラム５上に転写される。

【００２２】感光体ベルト１と中間転写ドラム５は、両
方駆動していても、一方が他方の従動であってもよい。

【００２３】イレーズランプ６は、転写後感光体ベルト
１上の残留電位を光照射により除去する。

【００２４】感光体クリーナ７は、転写後に感光体ベル
ト１上に残っている残留トナーを除去する。

【００２５】同じくクリーナ８は、中間転写ドラム５上
に記録媒体転写後残留しているトナーを除去する。

【００２６】クリーナ８は、中間転写ドラム５上にトナ
ー画像が形成されている間は、上方に待避するようにな
っている。

【００２７】転写前帯電器９は、中間転写ドラム５上の
トナーの表面の電位を一定にし、転写を良好にする働き
を持つ。

【００２８】感光体ベルト１下方には、用紙カセット１
１が設けられている。この用紙カセット１１上方にはピ
ックアップローラ１２があり、これによって、記録媒体
１０は用紙カセット１１から引き出され、レジストロー
ラ１３，転写ローラ１４，除電器１５，定着装置１６を
通って排出される。

【００２９】レジストローラ１３は、記録媒体１０の先
端を揃えるためのものである。

【００３０】転写ローラ１４は、中間転写ドラム５上に
形成されたトナー画像を記録媒体１０上に転写するため
のもので、金属軸と適当な抵抗値の（１ｋ〜１０ＧΩ）
の弾性層により構成されている。

【００３１】金属軸には、転写の為の適切な電圧が印加
され、トナー像の転写が行われる。また、転写ローラ１
４は、中間転写ドラム５上にトナー画像が形成されてい
る間は、待避して中間転写ドラム５上には接触しないよ
うになっている。

【００３２】除電器１５は、記録媒体１０を除電し、定
着器１６は、記録媒体１０上のトナーを定着する。

【００３３】次に、本発明の中間転写ドラム５の表面層
について詳細に説明する。

【００３４】図２は本実施例で使用された中間転写ドラ
ム５の表面の概略構造図であり、中間転写ドラム基材５
ａ上に弾性層５ｂが形成され、さらに弾性層５ｂの表面
には、微小粒子５ｃ，５ｄが固着されているものであ
る。

【００３５】このように、弾性層表面を微小粒子で覆う
ことで、弾性層の持つ粘着性が低下する。

【００３６】これは、粘着テープの表面に砂を付着させ
ると粘着性がなくなるように、上記表面構成でトナーの
付着力が抑えられるものである。

【００３７】また、微小粒子の表面特性として、疎水性
シリカのように表面エネルギーが小さい粒子を用いると
トナーとの粘着性がさらに低下するためより一層の効果
を得ることができる。

【００３８】次に、各層の特性について詳しく説明す
る。中間転写ドラム基材５ａは、金属（アルミニウムな
ど）の円筒型素管である。

【００３９】弾性層５ｂは、感光体ベルト１と中間転写
ドラム５のニップに現像剤のキャリアが噛み込んでも感
光体ベルト１に傷が付きづらいように０.１〜３mm 程度
の厚さにしてある。

【００４０】また、材質には、ポリウレタンゴム，クロ
ロプレンゴム，ニトリルゴム，エピクロルヒドリンゴ
ム，シリコーンゴム，アクリルゴム，フッ素ゴムなどが
用いられる。このように非常に多種類の材質が選べるの
は、表面に微小粒子５ｃ，５ｄを付着させることで表面
の粘着性がなくなるためである。

【００４１】ところで、この弾性層５ｂは、必ずしも単
層で形成される必要はない。例えば、ポリウレタンゴム
は、帯電器２などから発生するオゾンの影響を受けて劣
化するという特性を持つ。

【００４２】このため、弾性層５ｂの材質としてウレタ
ンゴムを用いた場合は、この劣化を防ぐために、弾性層
５ｂを２層構造にして表面を別の材質の層（例えばフッ
素ゴムやフッ素樹脂を分散させたフッ素ゴム）で覆う構
造とした方がよい。

【００４３】図３は、この弾性層５ｂに表面を覆う中間
層５ｅを付加した中間転写ドラム５表面の概略断面図を
示している。この例のような弾性層５ｂの上層部を構成
する層は、弾性を有する材質が好ましい。

【００４４】また、中間転写ドラム５の抵抗値を管理す
るために、弾性層５ｂ内部に抵抗を調整する層（例えば
高抵抗のものでは、感光体の下地として使われるブロッ
キング層のようなものやＰＥＴなど、中抵抗のもので
は、先に述べたフッ素ゴムなどのゴム材質や半導電性プ
ラスチックを用い、弾性層５ｂ他各層の抵抗値に応じて
材質を選ぶ）を設けてあっても構わない。

【００４５】図４は、この弾性層５ｂの下層に絶縁層５
ｆを有する中間転写ドラム５表面の概略断面図を示して
いる。

【００４６】この場合、この抵抗層を弾性層５ｂの最下
層部に形成する構成では、必ずしも弾性を有する必要は
ないが、弾性層５ｂの中間部、及び上層部に形成すると
きは、弾性を必要とする。

【００４７】微小粒子５ｃは、平均粒径がトナーの１０
分の１以下であるものを用いる。

【００４８】本実施例では平均粒径７μｍのトナーを用
いたが、これに限られるものではなく、平均粒径で３〜
２０μｍのトナーでも構わない。

【００４９】この微小粒子５ｃの材質は、シリカ(Ｓｉ
Ｏ₂）やシリコーン樹脂，ポリエステル樹脂，アクリル
樹脂，フッ素樹脂などのトナーと粘着しないものを基材
としてできているが、より好ましくは、シリカの粒子表
面をメチル基やエチル基のような疎水性の官能基により
置換した疎水性シリカがトナーとの粘着性が低く好適で
ある。

【００５０】また、トナー粒径と同等若しくはそれ以下
で、微小粒子５ｃより大きい粒子５ｄは、前述のシリカ
(ＳｉＯ₂）やシリコーン樹脂，ポリエステル樹脂，アク
リル樹脂，フッ素樹脂などトナーと粘着しないものを基
材としてできており、これら基材の中でもシリコーン樹
脂はその表面エネルギーが小さいことからトナーに対す
る粘着性が低く好適であった。

【００５１】また、この大きい粒子５ｄの形状としては
球形であることが望ましい。これらの材質で作成された
微小粒子のうち、少なくとも１種類以上を中間転写ドラ
ム５の表面に固着させることで、トナーとの付着力を低
下させることができるが、粒径の異なる２種類の微小粒
子を用いることで、これらの微小粒子を固着させるため
の圧接力を高めることが可能となる。

【００５２】具体的には、図５に示すように加圧部材１
７で微小粒子５ｃ，５ｄに圧力をかけたとき、この大き
めの粒子５ｄの存在により微小部分にかかる応力を集中
することができ、微小粒子５ｃの固着力も増大するので
ある。

【００５３】さらに、この大きめの粒子５ｄの形状を球
形にすることで、摺動しながら圧接を行うと、この大き
めの粒子５ｄがころの役割をするため、スムーズでかつ
中間転写手段の表面を傷付けることなく微小粒子５ｃ，
５ｄを全面に良好な固着を行うことができるのである。

【００５４】これら大きさの異なる２種類の微小粒子５
ｃ，５ｄの配合比としては、微小粒子５ｃの均一で緻密
な固着によりトナーの離型性向上が図られることから、
大きめの粒子５ｄより小さい方の粒子５ｃの配合量を多
くすることが望ましい。好ましくは微小粒子５ｃと大き
めの粒子５ｄの総量に対して大きめの粒子５ｄの配合量
３〜５０ｗｔ.％が好適であった。

【００５５】ここで、中間転写ドラム５の表面に微小粒
子５ｃ，５ｄを固着させる方法について簡単に説明す
る。

【００５６】中間転写ドラム５表面に摩擦部材を当て、
その接触部分に微小粒子５ｃ，５ｄを混入，速度差を与
えて摩擦させ、摩擦接触で微小粒子５ｃ，５ｄを中間転
写ドラム５表面に固着させる。

【００５７】この時、微小粒子５ｃよりも粒径の大きな
粒子５ｄを混ぜ合わせて摩擦接触させると比較的短時間
で固着が行える。

【００５８】また、これらの微小粒子５ｃ，５ｄは溶剤
に分散させることも可能で、溶剤の一例としてはアルコ
ール系（例えばエチルアルコール，イソプロピルアルコ
ール等），エーテル系（例えばジメチルエーテル，ジエ
チルエーテル等），ケトン系（例えばアセトン，２−ブ
タノン等），炭化水素系（例えばヘキサン，ヘプタン，
シクロヘキサン等），芳香族系（例えば、トルエン，キ
シレン等）、若しくはこれらの内少なくとも１種類以上
を用いた混合溶剤等の有機溶剤や、或いは分散剤や乳化
剤を添加した水系の溶剤等を用いることができ、これら
溶剤に微小粒子５ｃ，５ｄを分散させたものを転写ドラ
ム５の表面にスプレー等により塗布した後、摩擦接触し
て固着させることもできる。

【００５９】この様にして固着された微小粒子５ｃ，５
ｄは、比較的強固に中間転写ドラム５にくっつくため、
アルコール等の溶剤で布拭きしてもほとんど取れず、中
間転写ドラム５の清掃再利用が可能である。

【００６０】上記の例は、中間転写手段がドラム形状の
装置についての構成であったが、中間転写手段がベルト
形状のものであっても上記例のように、表面に微小粒子
を固着させることで良好な特性を得られることは明白で
ある。

【００６１】上記のように表面に微小粒子を固着させる
方式は、中間転写ドラム５のみならず、トナーとの接触
し弾性を必要とする部材に適用しても効果があった。

【００６２】例えば転写ローラや、転写ベルトの表面に
本実施例のような表面処理を行ったところ、ローラやベ
ルトのトナー汚れが少なくなると共に、それらの部材の
クリーニングも容易になった。

【００６３】また、熱に対して安定な微小粒子を定着ロ
ーラの表面に固着させることで、オフセットを減らす効
果もあった。

【００６４】この様な用途は、本実施例の中間転写方式
の画像形成装置のみならず、他方式の画像形成装置にも
適用可能な例である。

【００６５】以下に上記のように構成された電子写真装
置の動作について説明する。

【００６６】まず、コンピュータからのプリント指令が
コントローラに入力されると、感光体ベルト１が動き始
め、帯電器２によって帯電された感光体ベルト１上に露
光手段３から露光され、潜像が形成される。この潜像
は、まず現像手段４ａによって現像される。

【００６７】現像されたトナー画像は、中間転写ドラム
５上に転写される。次に再び感光体ベルト１は帯電，露
光され、今度は現像手段４ｂにより現像が行われる。

【００６８】そして現像されたトナー画像は中間転写ド
ラム５上に先の画像に重ねて転写される。

【００６９】この工程を以後現像手段４ｃ，４ｄと繰り
返して行い、中間転写ドラム５上に複数色のトナー画像
を形成する。中間転写ドラム５上に形成されたトナー画
像は、転写前帯電器９で電位を揃え、ピックアップロー
ラ１２によって用紙カセット１１から引き出された記録
媒体１０に転写ローラ１４によって一度に転写される。

【００７０】そして除電器１５により記録媒体１０が除
電，剥離され、定着装置１６に送られて定着される。

【００７１】この時、先に詳しく説明した表面に微粒子
５ｃ，５ｄを固着した中間転写ドラム５を用いたとこ
ろ、中間転写ドラム５表面が弾性を持つため、感光体ベ
ルト１とのニップに現像剤のキャリア等の異物が噛み込
んでも感光体ベルト１は傷つかず、感光体ベルト１の寿
命は通紙１０００枚程度で劣化していたものが、２万枚
まで画質に問題なく印字が行えるレベルになった。

【００７２】また、中間転写ドラム５表面とトナーとの
付着力が低下したため、中間転写ドラム５から記録媒体
１０への転写効率が、最高で５％も上がり、画像濃度向
上に大きな効果があった。

【００７３】また文字・細線の中抜けが、目視でほとん
どわからないレベルにまでなくなり、画質向上に大きく
寄与した。また、記録媒体１０にトナーを転写後、中間
転写ドラム５上に残留したトナーは、転写効率が上がっ
たことによってそれ自身量が少なくなったことに加え
て、クリーナ８でのクリーニング効率も向上し、次の画
像への汚れがほとんどなくなった。

【００７４】この様に、本発明を用いることで、高画
質，低メンテナンス性の画像形成装置が実現された。

【００７５】

【発明の効果】本発明のように、中間転写手段が弾性層
を設け、中間転写手段表面に粒径がトナー粒径の１０分
の１以下である微小粒子と、粒径がトナー粒径と同等若
しくはそれ以下で前記微小粒子より大きめの粒子を固着
させることで、感光体と中間転写手段のニップへの現像
剤キャリアの噛み込みによる感光体の劣化を防ぎ、かつ
トナーの中間転写手段への粘着もなくなる。

【００７６】また、これら微小粒子の中間転写手段に対
する固着性も均一で緻密になる。

【００７７】それによって、感光体が長寿命になると共
に記録媒体へのトナーの高効率転写が実現されると共に
画像の均一性が高く、中抜け及び中間転写手段のクリー
ニング不良による画像欠陥・汚れのない高品質な画像の
形成される画像形成装置が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である画像形成装置の概略断面
図。

【図２】中間転写ドラム表面構造を説明する図。

【図３】中間転写ドラム表面構造の他の実施例を説明す
る図。

【図４】中間転写ドラム表面構造の他の実施例を説明す
る図。

【図５】中間転写ドラム表面に微小粒子を固着する方法
を説明する図。

【符号の説明】

１…感光体ベルト、２…帯電器、３…露光手段、４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄ…現像手段、５…中間転写ドラム、５
ａ…中間転写ドラム基材、５ｂ…弾性層、５ｃ，５ｄ…
微小粒子、５ｅ…中間層、５ｆ…絶縁層、６…イレーズ
ランプ、７…感光体クリーナ、８…クリーナ、９…転写
前帯電器、１０…記録媒体、１１…用紙カセット、１２
…ピックアップローラ、１３…レジストローラ、１４…
転写ローラ、１５…除電器、１６…定着装置、１７…加
圧部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本雅志茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者石川鉄雄茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部内 (72)発明者小野寺浩幸茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部内 (72)発明者中野雅弘茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上のトナー画像を中間転写手段に転
写し、前記中間転写手段上のトナー画像を記録媒体に転
写して画像を形成する画像形成装置において、前記中間転写手段が弾性層を有すると共に、前記中間転
写手段表面に粒径がトナー粒径の１０分の１以下である
微小粒子と、粒径がトナー粒径と同等もしくはそれ以下
でかつ前記微小粒子より大きい粒子との少なくとも２種
類以上の粒径の異なる微小粒子を固着させることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１の画像形成装置において、弾性層
が２層以上形成されていることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項３】請求項１または２の画像形成装置におい
て、粒径の異なる２種類の微小粒子がシリカ(Ｓｉ
Ｏ₂）、またはシリコーン樹脂、またはポリエステル樹
脂、またはアクリル樹脂、またはフッ素樹脂を基材とす
る粒子であり、それらのうち少なくとも１種類以上を中
間転写手段表面に固着させることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項４】請求項１または２の画像形成装置におい
て、粒径の異なる２種類以上の微小粒子の内、少なくと
も１種類はシリカ(ＳｉＯ₂）を基材とする粒子であり、
かつそのシリカは粒子表面を疎水性官能基で置換した疎
水性シリカであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】請求項１または２の画像形成装置におい
て、粒径の異なる２種類以上の微小粒子の内、少なくと
も粒径が大きい方の微小粒子はシリコーン樹脂を基材と
する粒子であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】請求項１または２の画像形成装置におい
て、固着する粒径の異なる２種類以上の微小粒子のう
ち、少なくとも粒径が大きい方の微小粒子はその形状が
球形に近い形状であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項１または２の画像形成装置におい
て、弾性層若しくは弾性層最表面層部がフッ素ゴム、ま
たはフッ素樹脂を分散させたフッ素ゴムであることを特
徴とする画像形成装置。