JP2002006643A

JP2002006643A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002006643A
Application number: JP2000187665A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Saikawa; 健済川; Kazuhiro Hayashi; 和廣林; Shinichi Kuramoto; 新一倉本; Hitoshi Iwasaki; 仁岩崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー像Ｔが形成される像担持体１１を有す
る複数の作像ユニット１０を備え、その各作像ユニット
１０における像担持体１１上のトナー像Ｔを中間転写体
２１に一次転写させた後に記録媒体に二次転写させるタ
イプの画像形成装置として、各像担持体１１と中間転写
体２１の間における一次転写効率の向上とトナーリトラ
ンスファの防止とが可能であり、作像ユニット１０のク
リーナレス化に有利な画像形成装置を提供する。【解決手段】中間転写体２１として、少なくともその
トナー像Ｔが転写される表層側が弾性を有するものを使
用し、かつ、各作像ユニット１０における像担持体１１
の表面と中間転写体２１の表面に、トナーＴの帯電極性
と同じ極性にトナーを帯電させ得る微粒子５０を一様に
付着させておくようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の作像ユニッ
トにおける像担持体上に形成される各トナー像を中間転
写体を介して記録媒体に静電的に転写するタイプの複写
機、プリンタ、複合機等に代表される画像形成装置に係
り、特に、各像担持体と中間転写体の間における一次転
写効率の向上とトナーリトランスファの防止が可能であ
り、作像ユニットのクリーナレス化に有利な画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば電子写真技術等を利用した
画像形成装置においては、感光体等の像担持体に転写後
において残留付着している残留トナーを除去して回収す
るクリーニング装置を使用しない、いわゆるクリーナレ
ス方式を採用する試みが注目されている。このクリーナ
レス方式を採用した場合には、クリーニング装置により
回収した残留トナーを廃棄する必要がなくなり、また、
クリーニング装置のクリーニングブレード等による像担
持体の表面が磨耗することがなくなる等の利点がある。

【０００３】このようなクリーナレス方式の画像形成装
置を実現するためには、基本的に、像担持体における転
写効率を高め、転写後に残留するトナーの量を極力無く
することが課題とされている。かかる転写効率を高める
ための手段としては、例えば、球形のトナーを使用した
り、トナーにシリカ等の剥離性微粒子を添加したもの使
用することが提案されている。これらは、トナーの像担
持体との接触面積を最小化させたり又はトナーと像担持
体の間に剥離性微粒子を介在させることで、像担持体に
対するトナーの付着力を低下させてトナーが像担持体か
ら剥がれやすくなるようにし、その結果として転写効率
を向上させようとするものである。

【０００４】また、本出願人も、像担持体上で形成した
トナー像を中間転写ベルト等の中間転写体に一次転写し
た後に、そのトナー像を記録紙等の記録媒体に二次転写
させる中間転写方式の画像形成装置において、クリーナ
レス方式を実現可能にする等の観点から、その像担持体
や中間転写体の表面にトナーよりも小径の微粒子を付着
させる手段に関する提案を行っている（特開平９−２１
２０１０号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、中間転写方
式の画像形成装置のなかでも、像担持体を有する複数の
作像ユニットを備え、その各作像ユニットにおける像担
持体上のトナー像を中間転写体に一次転写させた後に記
録媒体に二次転写させるタイプの画像形成装置にあって
は、次のような問題がある。

【０００６】すなわち、中間転写体の周回移動方向の上
流側に配置される作像ユニットの像担持体から中間転写
体に一次転写されたトナー像の一部が、その下流側に配
置される作像ユニットにおける像担持体の一次転写部を
通過する際に、その一次転写部で像担持体側に再転移し
てしまう、いわゆるトナーリトランスファが発生するこ
とがある。そして、このトナーリトランスファが発生し
た場合には、その再転移したトナーが例えば色成分の異
なる作像ユニットにおける現像装置内に混入して混色と
いう問題を引き起こしたり、その作像ユニットにおける
接触式の帯電器に付着して汚染する等の問題を誘発す
る。

【０００７】このような下流側の一次転写部で発生する
トナーリトランスファは、前述したように一次転写効率
を向上させる目的で像担持体や中間転写体の表面に微粒
子を付着させた場合においても、発生する場合がある。
また、画質向上の観点から小径トナー（例えば平均粒径
が７μｍ以下のトナー）を使用し一次転写の転写電界を
大きくした場合にあっては、より顕著に発生する傾向に
ある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、トナー像が形成される像担持体を有する複
数の作像ユニットを備え、その各作像ユニットにおける
像担持体上のトナー像を中間転写体に一次転写させた後
に記録媒体に二次転写させるタイプの画像形成装置とし
て、各像担持体と中間転写体の間における一次転写効率
の向上とトナーリトランスファの防止とが可能であり、
作像ユニットのクリーナレス化に有利な画像形成装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意研究したところ、前述した中間
転写体から像担持体へのトナーリトランスファは、中間
転写体に一次転写されたトナー像中にトナー本来の帯電
極性とは逆の極性に帯電したトナーが存在し、その逆極
性に帯電したトナーが静電的に像担持体側に引き付けら
れることにより発生していることが判明した。例えば、
マイナス極性に帯電するトナーの一部が中間転写体上に
おいてプラス極性に逆帯電するのである。そして、この
ような逆極性に帯電するトナー（以下、単に「逆極性ト
ナー」ともいう）が発生する原因は、主に、一次転写時
における電荷注入と微小空隙放電によるものと考えられ
るのである。

【００１０】電荷注入による逆極性トナーの発生につい
ては、例えば、帯電極性がマイナス極性のトナーを使用
した場合、その一次転写時には中間転写体側がプラス極
性に帯電するように転写電界が形成されるため、そのト
ナーが中間転写体に静電的に一次転写されると、中間転
写体からトナー（粒子）へプラス極性の電荷が注入され
ることがあり、これによってプラス極性に逆帯電してし
まうものと考えられる。このような電荷注入は、中間転
写体の表面抵抗値とトナー及び微粒子の体積抵抗値との
設定により、或る程度抑制できるものと推測される。

【００１１】一方、微小空隙放電による逆極性トナーの
発生については、転写電界により像担持体と中間転写体
とが接する一次転写部（ニップ部）の前後における微小
空隙で放電が発生してプラスイオン等が生成されるた
め、そのプラスイオンの存在により一次転写部を通過し
た後のトナーがプラス極性を有するようになり、これに
よってプラス極性に逆帯電してしまうものと考えられ
る。このような現象は、小径トナーを使用するほど、そ
の転写効率の低下を防ぐために一次転写電界を大きくす
る必要がある関係上、その微小空隙放電により発生する
プラスイオンの量も増えるため、逆極性トナーも発生し
やすい傾向にある。

【００１２】そこで、本発明者らは、このような知見に
基づいてさらに研究を重ねた結果、中間転写体における
逆極性トナーの発生を低減させることにより上記目的を
達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、静電潜像をトナーで
現像したトナー像が形成される像担持体を有する複数の
作像ユニットと、この各作像ユニットにおける像担持体
上のトナー像が静電的に一次転写され、そのトナー像を
記録媒体に静電的に二次転写する中間転写体とを備えた
画像形成装置において、前記中間転写体として、少なく
ともそのトナー像が転写される表層側が弾性を有する中
間転写体を使用し、かつ、前記各作像ユニットにおける
像担持体の表面と前記中間転写体の表面に、トナーの帯
電極性と同じ極性にトナーを帯電させ得る微粒子を一様
に付着させておくことを特徴とするものである。

【００１４】このような画像形成装置によれば、各作像
ユニットにおいては像担持体の表面に一様に付着する微
粒子の上にトナー像が形成され、中間転写体においては
その表面に一様に付着する微粒子の上にトナー像が一次
転写される。そして、中間転写体が少なくともその表層
側が弾性を有するものであるため、その中間転写体が各
作像ユニットにおける像担持体と当接する一次転写部
（ニップ部）において僅かに弾性変形し、この結果、像
担持体と中間転写体との間にステックスリップ現象によ
る微小な速度差が生じる。これにより、その一次転写部
における像担持体と中間転写体の間にトナー（像）が存
在すると、像担持体とトナーの間及び中間転写体とトナ
ーとの間においても微粒子を介した微小な速度差が生じ
るため、そのトナーは微粒子とごく微量に擦れあって摩
擦帯電される。また、このときの微粒子は、トナーの帯
電極性と同じ極性にトナーを帯電させ得るものであるた
め、一次転写部を通過するときのトナーはトナーの帯電
極性と同じ極性に適正に帯電される。このように微粒子
との摩擦帯電により適正な極性に帯電されたトナーは、
一次転写部の微小空隙放電を受けても逆極性に帯電され
にくい。従って、中間転写体に一次転写されたトナー像
の一部のトナーが逆極性に帯電する逆極性トナーの発生
量が大幅に低減されるため、下流側に位置する作像ユニ
ットにおける像担持体の一次転写部を通過する際のトナ
ーリトランスファが防止される。また、微粒子の存在に
より、トナーが像担持体から離れやすくなるため、一次
転写の効率が向上する。

【００１５】そして、この発明において、作像ユニット
は、少なくとも画像情報に応じたトナー像を像担持体に
形成し得る構成からなるものであればよい。また、その
ユニット数は、フルカラー画像を形成する装置として構
成する場合にはそのカラー画像を形成する色成分の数に
対応した４つであるが、これに限定されるものではな
く、少なくとも２つ以上あればよい。像担持体は、感光
体、誘電体等からなるものであり、また、その形態につ
いてはドラム形態又はベルト形態のいずれかである。記
録媒体は、（未定着の）トナー像を担持し得る支持材で
あればよく、具体的には一般の記録用紙のほか、ＯＨＰ
シート、はがきを含む厚紙、封筒などである。

【００１６】また、中間転写体は、トナー像を静電的に
担持することが可能であって、少なくともそのトナー像
が転写される表層側が弾性を有するものであればよく、
単層構造、多層構造のいずれであってもよい。また、こ
の中間転写体の形態についてはベルト形態又はドラム形
態のいずれかである。上記弾性は、各作像ユニットにお
ける像担持体と接する一次転写部（ニップ部）において
ごく僅かだけ弾性変形する程度のものであればよい。こ
のような弾性を有する中間転写体としては、主に、天然
ゴム、イソプレンゴム、スチレンーブタジエンゴム、ブ
タジエンゴム、エチレンープロピレンゴム、ブチルゴ
ム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、
エピクロルヒドリンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴ
ム、ウレタンゴム等のゴム材料にて形成されるものが使
用される。このゴム材料で構成される中間転写体におい
ては、その強度を持たせるために裏面側に架橋ポリマー
層や布地を付設して補強してもよい。また、中間転写体
の表面には、その表層側の弾性を損なわない程度に、離
型性を付与するために離型性樹脂層を薄くコーティング
してもよい。その離型性樹脂層としては、例えば、離型
性の高いシリコーン樹脂やフッ素樹脂を含む樹脂層が好
ましい。さらに、中間転写体は、前述した一次転写部に
おけるトナーへの電荷注入を防止する観点から、その表
面抵抗値が１０⁸Ω／□以上であることが望ましい。中
間転写体の厚さは、例えば５０〜１２０μｍ程度が好ま
しく、より好ましくは８０〜１２０μｍ程度である。

【００１７】さらに、微粒子は、トナーの帯電極性と同
じ極性にトナーを帯電させ得るものであり、実際に、帯
電極性がマイナス極性のトナーを使用する場合にはトナ
ーをマイナス極性に帯電させる特性の微粒子が使用さ
れ、帯電極性がプラス極性のトナーを使用する場合には
トナーをプラス極性に帯電させる特性の微粒子が使用さ
れる。この微粒子の帯電特性については、その微粒子を
使用するトナーと混合し、その混合後におけるトナーの
帯電量の変化を調べることにより判別すればよい。その
具体的な判別方法としては、例えば、所定の容積からな
るガラス容器にトナーのみ又はトナーと微粒子を入れて
所定時間振って混合し、その混合後における各トナーの
帯電量をブローオフ法で測定し、微粒子を混合しないト
ナーの帯電量を基準にして微粒子を混合したときのトナ
ーの帯電量の変化について調べて判別する。このときの
結果に応じて適切な微粒子を適宜選択して使用すればよ
い。

【００１８】このような微粒子としては、酸化チタン、
アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、チタン酸カルシ
ウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネ
シウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウ
ム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ク
ロム、ベンガラ等の無機微粉末や、ポリアクリレート、
ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リテトラフルオロエチレン等の有機微粉末等が挙げられ
る。この微粒子は、通常１種のものを単独で使用する
が、２種以上のものを併用してもよい。また、この微粒
子は、前述した一次転写部におけるトナーへの電荷注入
を防止する観点から、その体積抵抗値が１０¹²Ω・ｃｍ
以上であることが望ましい。このときの体積抵抗値とし
ては、微粒子を内径１０ｍｍの容器に入れてタッピング
して容器内の微粒子の厚さ（高さ）が０．９〜１．１ｍ
ｍとなるようにした後、その容器内において微粒子の上
から電極板により９．８Ｎ／ｃｍ³の荷重をかけた状態
で電界強度が１０００Ｖ／ｃｍとなる条件下で測定して
得られる抵抗値を採用する。

【００１９】この微粒子については、微粒子がトナー像
に付着したりあるいは混ざり込んでトナー像とともに記
録媒体に転写されることによりトナー像を乱したり、ト
ナー像の定着後における色むらや抜け等を発生させない
ようにする観点から、トナーの平均粒径以下の平均粒径
のものが使用され、より好ましくは平均粒径が１０ｎｍ
以上で５００ｎｍ以下の微粒子が使用される。微粒子の
平均粒径が５００ｎｍを超えるようになると、一次転写
部において微粒子が感光体とトナーの間あるいは中間転
写体とトナーの間に介在せずに直ぐに横の隙間側に移動
してしまい、トナーとの摩擦による帯電を行うことがで
きなくなる。反対に、その平均粒径が１０ｎｍ未満にな
ると、その微粒子がトナー（粒子）の表面に埋没したり
或いはトナーの凹凸表面の凹部に埋まりやすくなり、所
望の一次転写効率が得られないことがある。

【００２０】また、この微粒子については、トナーが微
粒子に接触した際にそのトナーが転がりやすい球形の形
状であることが好ましく、特にその球形化度が１００〜
１２０であることがより好ましい。このときの球形化度
（Ｓ）としては、微粒子を電界放出型走査電子顕微鏡
（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察しながら無作為に１０点サンプ
リングし、そのサンプリングした微粒子を画像解析装置
（ニコレ社製：ルーゼックス）にて画像解析し、その微
粒子の絶対最大長：Ｌ及び投影面積：Ｅについて調べ、
下記の式に当てはめて算出された結果を用いた。Ｓ＝｛（π×２Ｌ）／（４×Ｅ）｝×１００

【００２１】さらに、この微粒子については、吸湿性が
少ないものであることが好ましく、疎水化度が６０以上
であることがより好ましい。この疎水化度が６０未満に
なると、高湿下において微粒子が吸湿することによりト
ナーの転写性が低下してしまう。このときの疎水化度
（Ｍ）は、容器内の水５０ｃｃに微粒子を０．２ｇ加え
てスターラーで攪拌した後、メタノールで滴定し、微粒
子がすべて溶媒に懸濁したときのメタノールの滴定量を
Ｔ（ｃｃ）を調べ、下記の式に当てはめて算出された結
果で表されるものである。Ｍ（vol．％）＝｛Ｔ／（５０＋Ｔ）｝×１００

【００２２】特に微粒子として酸化チタン、アルミナ、
シリカ等の吸湿性を有する無機微粉末を使用する場合に
は、その無機微粉末を疎水化処理してから使用するとよ
い。この無機微粉末に対する疎水化処理は、例えば、そ
の無機微粉末を、ジアルキルジハロゲン化シラン、トリ
アルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シ
ラン等のシランカップリング剤やジメチルシリコンオイ
ル等の疎水化処理剤と高温下で反応させることにより行
われる。

【００２３】そして、このような微粒子は、像担持体の
表面と中間転写体の表面にほぼ一様に付着されるが、そ
の付着方法については、例えば、中間転写体側に微粒子
を付着させた回転ブラシを微粒子付着装置として設置
し、その微粒子付着装置にて中間転写体の表面に微粒子
を付着させるとともに、その中間転写体を介して中間転
写体に一次転写部で接触する像担持体の表面に転移付着
させる手段を採用することができる。しかし、この微粒
子付着装置のような手段に限定されない。また、この微
粒子の付着量は、被覆率として２０％以上となるような
付着量であることが好ましく、より好ましくは５０％以
上となるような付着量である。

【００２４】また、本発明において、トナーは、キャリ
アと組み合わせられる２成分現像剤のトナー成分、又は
一成分現像剤としてのトナーである。このトナーは、細
線の解像力等の要請から、その平均粒径が７μｍ以下の
小径のものが好ましい。しかし、その平均粒径が小さく
なるほど、トナーとキャリアの間に作用する物理的付着
力が支配的となり現像性が低下したり、また、トナーど
うしの凝集が起こりやすく取り扱いにくくなる傾向にあ
る。トナーには、必要に応じて、ワックス成分や、磁性
体微粉末等を含ませてもよい。

【００２５】また、このトナーは、球形のものが好まし
く、その球形化度が１００〜１１０のものが好ましい。
このときの球形化度（Ｓ）は、前述した微粒子の球形化
度（Ｓ）とほぼ同様のものである（その算出式中のＬが
トナーの絶対最大長となり、Ｅがトナーの投影面積とな
る点で異なるのみである）。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
るカラー画像形成装置を示す要部構成図である。

【００２７】この実施形態に係る画像形成装置は、画像
情報（データ）が色分解されたイエロー（Ｙ）、マゼン
タ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色成分の
トナー像をそれぞれ形成する４つの作像ユニット１０
Ｙ，１０Ｍ、１０Ｃ，１０Ｋと、この各作像ユニット１
０Ｙ，１０Ｍ、１０Ｃ，１０Ｋで形成されるトナー像を
中間転写体に一次転写させた後に記録媒体としての用紙
Ｐに二次転写する中間転写機構２０と、この中間転写機
構２０で転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させる定着
装置３０とでその主要部が構成されている。

【００２８】このうち作像ユニット１０はいずれも、電
子写真プロセスによりトナー像を形成するものであり、
水平方向に所定の間隔をあけて配設されている。また、
この作像ユニット１０はいずれも、基本的に、矢印Ａ方
向に回転するように配設される像担持体としての感光ド
ラム１１と、この感光ドラム１１の周囲近傍に所定の位
置関係で配設される帯電装置１２、潜像書込み装置１
３、現像装置１４、転写装置１５、再性（リフレッシ
ュ）ロール１６及び除電装置１７とを有している。帯電
装置１２としてはロールタイプの帯電装置が使用され、
潜像書込み装置１３としては多数の発光ダイオード素子
（ＬＥＤ）が画像の幅方向に整然と配設され、画像デー
タに基づくＬＥＤ光を感光ドラム１１の帯電表面に露光
するＬＥＤ露光装置が使用されている。また、現像装置
１４としては例えば各色成分からなるトナーとキャリア
からなる二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式のも
のが使用され、転写装置１５としてはロールに転写バイ
アスを印加して静電転写を実現するロールタイプの帯電
装置が使用され、除電装置１７としては除電ランプが使
用されている。再性ロール１６は、例えば回転ブラシ等
で構成されるものであって、感光ドラム１１上に付着す
る放電生成物を除去したり、感光体ドラム１１上に多層
状になって付着する後述の微粒子（５０）を１層状の付
着状態に調整するためのものである。

【００２９】また、中間転写機構２０は、中間転写体と
しての中間転写ベルト２１と、この中間転写ベルト２１
を支持して前記各作像ユニット１０における感光ドラム
１１の転写位置を通過するように矢印Ｂ方向に回転走行
させる駆動ロール２２、従動ロール２３及びバックアッ
プロール２４と、このバックアップロール２４と対向し
て配置されて二次転写部を構成する二次転写ロール２５
とで概略構成されている。この二次転写部は、例えばバ
ックアップロール２４側に転写バイアスを印加して静電
転写を実現するようになっている。

【００３０】さらに、定着装置３０は、一定方向に回転
駆動する加熱ロール３１と、この加熱ロール３１に圧接
して定着ニップ部を形成するように従動回転する加圧ロ
ール３２とで概略構成されている。用紙Ｐは、図示され
ていない用紙収容部から給紙機構により二次転写部であ
る中間転写ベルト２１と二次転写ロール２５の間に所定
のタイミングで搬送供給されるようになっている。

【００３１】上記現像装置１４としては、図２に示すよ
うに、ハウジング１４０内に、各作像ユニット１０にお
ける感光ドラム１１と近接して対向するように配置され
た円筒状の現像ロール１４１と、現像ロール１４１上の
現像剤量を規制する現像剤規制部材１４２と、現像ロー
ル１４１の後方において二成分現像剤をその現像ロール
１４１に供給するパドル１４３と、さらにその後方に現
像剤を攪拌しながら現像ロール１４１の軸方向に搬送す
る第１オーガ１４４及び第２オーガ１４５とが装備され
ている。現像ロール１４１は、周方向に複数の磁極を有
する磁石ロール１４１ａと、この周囲で回転可能に支持
された非磁性の中空円筒状のスリーブ１４１ｂからなる
ものであり、スリーブ１４１ｂの外周面に現像剤を磁気
的に吸着して搬送できるようになっている。また、二成
分現像剤のトナーは、第１オーガ１４４及び第２オーガ
１４５で攪拌されることにより摩擦帯電して所望の極性
に帯電するようになっている。

【００３２】そして、この画像形成装置においては、そ
の中間転写ベルト２１として、その表層側が弾性を有す
るベルト部材を使用している。また、その中間転写ベル
ト２１の従動ロール２３と対向する位置に、ベルトクリ
ーナ兼微粒子塗布装置４０を設けている。このベルトク
リーナ兼微粒子塗布装置４０は、中間転写ベルト２１の
表面に接触して回転する回転ブラシロールからなるもの
であり、そのブラシロールのブラシ材にはトナーの帯電
極性と同じ極性にトナーを帯電させ得る微粒子５０を付
着させている。これにより、その回転ブラシロールが中
間転写ベルト２１の表面に接触して回転すると、その微
粒子５０を中間転写ベルト２１の表面側にほぼ一様に付
着させるとともに（図３）、その中間転写ベルト２１に
残留付着するトナーを掻きとるようになっている。ま
た、中間転写ベルト２１の表面に付着した微粒子５０
は、各作像ユニット１０における一次転写部で感光ドラ
ム１１と接することにより、その各感光ドラム１１の表
面に対しても一様に転移付着するようになっている（図
３）。

【００３３】次に、この画像形成装置の動作について説
明する。

【００３４】まず、この画像形成装置においては、電源
投入時や画像形成動作開始時等において作像ユニット１
０や中間転写機構２０が空駆動することにより、ベルト
クリーナ兼微粒子塗布装置４０から中間転写ベルト２１
の表面に微粒子５０がほぼ一様に付着され、また、図３
に示すように、その中間転写ベルト２１が各作像ユニッ
ト１０の一次転写部Ｎで感光ドラム１１と接触すること
により、中間転写ベルト２１に付着する微粒子５０の一
部が感光ドラム１１の表面側に転移することによりほぼ
一様に付着するようになる。

【００３５】そして、この画像形成装置においては、上
述するように中間転写ベルト２１及び感光ドラム１１の
表面に微粒子５０を付着させた状態で画像形成が行われ
る。ここでは、フルカラー画像を形成する場合について
説明する。また、トナーＴとして、その帯電極性がマイ
ナス極性であるものを使用し、反転現像を行う場合を想
定して説明する。

【００３６】はじめに、各作像ユニット１０において、
帯電装置１２によってマイナス極性に一様に帯電された
感光ドラム１１に、潜像書込み装置１３から画像データ
に基づくＬＥＤ光が露光されて静電潜像が形成される、
続いて、その潜像は現像装置１４から供給される所定の
色成分のトナーを有する現像剤により現像されて各色の
トナー像となる。つまり、マイナス極性に帯電されたト
ナーが感光ドラム１１の潜像部分に静電的に付着する。
これにより、各感光ドラム１１上にはイエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの４色のトナー像が個別に形成さ
れる。この紙、各トナー像Ｔは、図４に例示するよう
に、微粒子５０の上に形成されるようになる。

【００３７】次いで、その４色のトナー像は、感光ドラ
ム１１と転写装置１５の間を通過する中間転写ベルト２
１の表面に重ね合わせられるようにして静電的に一次転
写される。この際、転写装置１５のロールには図示され
ていないバイアス電源からプラス極性の一次転写バイア
スが印加されており、これにより一次転写部にはマイナ
ス極性のトナーが中間転写ベルト２１側に静電的に引き
付けられるような方向の転写電界が形成されるため、感
光ドラム１１上のトナー像Ｔが中間転写ベルト２１側に
転移して付着する。

【００３８】次いで、中間転写ベルト２１に一次転写さ
れたトナー像は、そのベルト２１の回転移動により二次
転写ロール２５と対向する二次転写部まで搬送され、こ
のタイミングに合わせて二次転写部に給紙される用紙Ｐ
に対して静電的に二次転写される。このようにトナー像
が二次転写された後の用紙Ｐは、定着装置３０に送ら
れ、その定着装置３０における加熱ロール３１と加圧ロ
ール３２の間の定着ニップ部を通過することにより、そ
のトナー像が加熱加圧されて定着される。以上のプロセ
スによりフルカラー画像が形成された用紙Ｐが得られ
る。

【００３９】そして、この画像形成装置においては、中
間転写ベルト２１及び感光ドラム１１の表面に微粒子５
０が付着した状態で一次転写が行われるため、転写効率
のきわめて高い一次転写が行われ、一次転写後に感光ド
ラム１１上に残留するトナーはほとんどなかった。この
ため、作像ユニット１０においては、その感光ドラム１
１にドラム用クリーナを特に設ける必要がなく、クリー
ナレス化を容易に実現することができる。

【００４０】また、その一次転写部では、図４に示すよ
うに、弾性を有する中間転写ベルト２１がその背面側か
ら転写装置１５のロールにより押圧されて感光ドラム１
１に押し付けられ、その接触部が感光ドラム１１の表面
形状に追従するように弾性変形する。この結果、感光ド
ラム１１と中間転写ベルト２１との間にステックスリッ
プ現象による微小な速度差が生じる。これにより、この
一次転写部に感光ドラム１１上に形成されたトナー像Ｔ
が到来すると、感光ドラム１１とトナーＴの間及び中間
転写ベルト２１とトナーＴとの間においても微粒子５０
を介した微小な速度差が生じるため、そのトナーＴは微
粒子５０とごく微量に擦れあって摩擦帯電される。この
ときの微粒子は、トナーをマイナス極性に帯電させる特
性のものを使用しているため、この一次転写部を通過す
るときのトナーＴはマイナス極性に帯電されることとな
る。また、このように微粒子５０との摩擦帯電により適
正なマイナス極性に帯電されたトナーＴは、一次転写部
の微小空隙放電により逆極性に帯電されにくい。

【００４１】従って、中間転写ベルト２１に一次転写さ
れたトナー像Ｔの一部のトナーが逆極性（ここではプラ
ス極性）に帯電される逆極性トナーの発生量が低減され
る結果、転写ベルト２１の回転方向Ｂからみて上流側に
位置する作像ユニット１０で一次転写されたトナー像
が、その下流側に位置する作像ユニット１０における一
次転写部を通過する際にその感光ドラム１１に転移する
トナーリトランスファの発生が防止される。このため、
前述したようなトナーリトランスファに起因した混色の
問題や接触式帯電装置の汚染の問題等が発生することの
ない、良好な画像形成を行うことができる。

【００４２】以下、この画像形成装置の性能を確認する
ために行った試験例について説明する。

【００４３】このときの画像形成装置の主要部品や設定
は次のとおりである。・感光ドラム１１：有機感光材（ＯＰＣ、φ３０ｍ
ｍ）、・プロセス速度：１００ｍｍ／ｓ、・潜像書込み装置１３：ＬＥＤ（６００ｄｐｉ）、・潜像電位：背景部…−５５０Ｖ、画像部…
−１５０Ｖ、・現像ロール１４１：磁石ロール固定、スリーブ回転
方式、・磁石ロール１４１ａ：磁石磁束密度…５００Ｇ（スリ
ーブ上）、マグネット着磁…７極非対称着磁、・スリーブ１４１ｂ：スリーブ径φ２０ｍｍ、回転速
度１７０ｍｍ／ｓ、・感光ドラム１１と現像ロール１４１の間隔：０．５ｍ
ｍ、・層規制部材１４２と現像ロール１４１の間隔：０．５
ｍｍ、・現像バイアス：ＤＣ成分−４５０Ｖ、ＡＣ成分
１．５ｋＶ_p-p（８ｋＨｚ）・転写装置１５：転写バイアス＋５．０ｋＶ、・クリーナ兼微粒子付着装置４０：導電性ブラシロール
（φ３０ｍｍ）、ブラシ繊維の太さ７０デニール、長さ
１２ｍｍ。

【００４４】また、トナーとしては次のように作製した
ものを使用した。まず、ポリエステル（数平均分子量：
４３００、重量平均分子量９８００、Ｔｇ＝５８℃）９
０ｗｔ％と、着色粒子（各色のトナーに応じた着色粒
子）１０ｗｔ％とを混練粉砕した後、高温熱風処理する
ことで、平均粒径６μｍで、球形化度（Ｓ）が１００、
１１０、１２０の３種の着色粒子を得た。次に、この着
色粒子に、平均粒径２０ｎｍのシリカ微粒子（疎水化度
Ｍ＝６０、体積抵抗値１０¹²Ω・ｃｍ）をトナー表面積
に対する被覆率が８０％となる割合で外添して熱風処理
することにより、トナーＴとした。

【００４５】このときの平均粒径については、コールタ
ーカウンタ（コールター社製）を用いて測定した。ま
た、被覆率ｆについては、着色粒子の平均粒径をｄｔ
（ｍ）、シリカ微粒子の平均粒径をｄａ（ｍ）、着色粒
子の比重をρｔ、シリカ微粒子の比重をρａ、シリカ微
粒子の重量をＷａ（ｋｇ）、着色粒子の重量をＷｔ（ｋ
ｇ）とした場合、次式から求められるものである。上記
例の着色粒子の比重ρｔは１．２、シリカ微粒子の比重
をρａは２．２であった。ｆ（％）＝｛（√３×dt×ρt×Wa）／（２π×da×ρa
×Wt）｝×１００

【００４６】さらに、キャリアとしては次のように作製
したものを使用した。すなわち、スチレンーアクリル共
重合体（数平均分子量２３０００、重量平均分子量９８
０００、Ｔｇ＝７８℃）９０ｗｔ％と、カーボンブラッ
ク（塩基性カーボンブラック、ｐＨ＝８．５）３ｗｔ％
と、粒状マグネタイト（最大磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒径
０．５μｍ）６７ｗｔ％とを混練、粉砕、分級して、平
均粒径４５μｍのキャリアとした。得られたキャリア
は、比重が２．２、帯電極性がプラス極性、電気抵抗値
が１０¹²Ω・ｃｍであった。このときの平均粒径につい
ては、マイクロトラック（日機装社製）を用いて測定し
た。

【００４７】二成分現像剤については、上記のようにし
て作製したトナーとキャリアを混合してトナー濃度：Ｔ
Ｃ(Toner Concentration)が１０wt％となるように調製
して得た。トナー濃度ＴＣは次式で求めたものである。ＴＣ（wt％）＝｛（トナー重量）／（トナー重量）＋
（キャリア重量）｝×100 次いで、この二成分現像剤におけるトナーの帯電量につ
いて次のようにして確認した。すなわち、二成分現像剤
３ｇを底面積３ｃｍ²、高さ３，５の円筒状のガラス瓶
に入れ、振幅３０ｃｍ、１分間に３０往復のペースとな
る条件で３分間ミキシングした後のトナーの帯電量をブ
ローオフ法で測定したところ、その帯電量は−２０〜−
２５μＣ／ｇの範囲にあることが確認された。

【００４８】そして、この試験では、感光ドラム１１及
び中間転写ベルト２１の表面に付着させる微粒子５０の
候補として、その平均粒径がいずれも５０ｎｍである、
シリカ（ＳｉＯ₂）微粒子、酸化すず（ＳｎＯ₂）微粒
子、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）微粒子を用意した。これらの
微粒子はいずれも疎水化度（Ｍ）が６０〜７０となるよ
うに疎水化を施してある。

【００４９】続いて、これらの各微粒子が前記した帯電
極性がマイナス極性であるトナーをどちらの極性に帯電
させる帯電特性を有するものであるかを調べた。ここで
は、シアン色のトナーを用いて調べた。つまり、各微粒
子をトナーに対する被覆率が５０％相当となるように前
記二成分現像剤に外添したもの３ｇを、前記したトナー
の帯電量の測定方法と同様に、ガラス瓶に入れてミキシ
ングした後に各微粒子を添加した場合の各トナーの帯電
量についてブローオフ法で測定した。結果は以下のとお
りである。なお、微粒子を添加していないトナーの帯電
量は前記したように−２０〜−２５μＣ／ｇである。・シリカ微粒子を添加したトナー： −４５〜−６０μ
Ｃ／ｇ・酸化すず微粒子を添加したトナー：−２２〜−２５μ
Ｃ／ｇ・アルミナ微粒子を添加したトナー：−０〜−５μＣ／
ｇこの結果から明らかなように、シリカ微粒子は前記トナ
ーを同じマイナス極性に更に帯電させる特性のものであ
り、アルミナ微粒子は前記トナーを逆極性のプラス極性
に帯電させる特性のものであり、酸化すず微粒子は前記
トナーをそれ以上は特に帯電させない特性のものである
ことが確認された。また、この各微粒子の帯電極性につ
いての確認をイエロートナー、マゼンタトナー、ブラッ
クトナーに対しても同様に行ったところ、同傾向の結果
が得られた。

【００５０】また、この試験では、中間転写ベルト２１
として、いずれもカーボンブラックを分散させた厚さ１
００μｍのポリカーボネート（ＰＣ）シート又はポリイ
ミド（ＰＩ）シートからなる樹脂ベルトと、いずれもカ
ーボンブラックを分散させた厚さ１００μｍのポリウレ
タン（ＰＵ）シート、クロロプレンゴム（ＣＲ）シート
又はシリコーンゴム（ＳＲ）シートからなる弾性ベルト
とを用意した。これらの樹脂ベルト及び弾性ベルトはい
ずれも、その表面側に平滑性を付与するとともにトナー
との離型性を高めるためにフッ素樹脂（体積抵抗値１０
¹⁴Ω・ｃｍ）を１０μｍの厚みでコーティングしてあ
り、また、その各ベルトの表面抵抗値は１０⁸〜１０⁹Ω
／□の範囲となるように調整してなる。さらに、弾性ベ
ルトについては、その５ｍｍ厚のときのＪＩＳ−Ａ硬度
が例えば５０±５度となるように調整してなる。

【００５１】そして、試験は、このような各条件からな
る画像形成装置を用いて第３の作像ユニットであるシア
ン用の作像ユニット１０Ｃによるテスト画像形成を実行
し、そのときのシアンのトナー像が中間転写ベルト２１
から用紙Ｐへ二次転写されたときのトナー転写率を調べ
た。このトナー転写率（η）は次式から求めたものであ
る。なお、この転写率ηの目標値は９９wt％以上であ
る。 η（wt％）＝｛（転写されたトナーの総重量）／（転写
前のトナー総重量）｝×１００

【００５２】また、このテスト画像形成を行ったとき
の、シアン用作像ユニット１０Ｃにおける感光ドラム１
１Ｃから中間転写ベルト２１へ一次転写された後のトナ
ー中に存在する逆極性（プラス極性）トナーの個数（分
布）を調べた。このときの逆極性トナーの個数分布につ
いてはチャージスペクトログラフで求めた。この逆極性
トナーの個数分布の目標値は１．０未満、より望ましく
は０．１未満である。

【００５３】さらに、中間転写ベルト２１に一次転写さ
れたシアンのトナー像がブラック用作像ユニット１０Ｋ
における感光ドラム１１Ｋへ再転移したトナーリトラン
スファの量について調べた。このときのトナーリトラン
スファ量については、再転移したシアントナーの重量を
計測するにはトナーの量が少なすぎるため、シアントナ
ー像通過した直後に停止させた上記感光ドラム１１Ｋの
表面に透明粘着テープを貼り付けてシアントナーを採取
し、そのトナーの存在量を観察して次の基準で評価し
た。 ○：ルーペで拡大してシアントナーの存在が確認できる
程度の量、 △：目視でシアントナーの存在がわずかに確認できる程
度の量、 ×：目視でシアントナーの存在が明らかに確認できる量
（実用不可レベル）。

【００５４】これらの結果について表１に併せて示す。
表中の総合評価は以下の基準で行った。 ○：トナー転写率が９９％以上、逆極性トナー量が１．
０未満、リトランスファトナー量の結果が○という３条
件をすべて同時に満たした場合、 ×：上記３条件の１つでも満たさない場合。

【００５５】

【表１】

【００５６】この表１の結果から、中間転写ベルトとし
て弾性ベルトを使用し、かつ、付着用の微粒子としてト
ナーをマイナス極性に帯電させるシリカ微粒子を使用し
た場合において、最も良好な結果が得られることが確認
できる。

【００５７】比較のため、上記試験において球形化度
（Ｓ）が「１２５」、「１３０」のシリカ微粒子を用い
て同様の試験を行ったところ、前記トナー転写率、逆極
性トナー量及びリトランスファトナー量のすべてについ
て性能が低下することが認められ、使用可能なレベルに
達する結果を得ることができなかった。

【００５８】また、比較のため、上記試験において疎水
化度（Ｍ）が「５５〜５９」の範囲のシリカ微粒子を用
いて同様の試験を行ったところ、高湿環境（例えば２８
℃、８５％）の環境下における前記トナー転写率が大幅
に低下することが認められ、使用可能なレベルに達する
結果を得ることができなかった。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、前記した構成により、各作像ユニットに
おける像担持体と中間転写体の間における一次転写効率
の向上とトナーリトランスファの防止とが可能であり、
作像ユニットのクリーナレス化に有利なものとなる。こ
の結果、そのトナーリトランスファに起因した現像装置
へのトナー混入による混色や接触式帯電装置のトナーに
よる汚染等の問題が発生することのない良好な画像形成
を行うことができる。また、前述したようなクリーナレ
ス化によるメリットも同時に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示
す要部構成図。

【図２】図１の装置に使用される現像装置を示す概略
構成図。

【図３】一次転写部における中間転写ベルトの状態及
び微粒子の付着状態を示す概略説明図。

【図４】トナー像の一次転写の状態を示す概略説明
図。

【符号の説明】

１０Ｙ，１０Ｍ、１０Ｃ，１０Ｋ…作像ユニット、１１
…感光ドラム（像担持体）、２１…中間転写ベルト（中
間転写体）、５０…微粒子、Ｐ…用紙（記録媒体）、Ｔ
…トナー像（又はトナー）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉本新一神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者岩崎仁神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2H030 AA07 AB02 AD03 BB42 BB43 BB46 2H032 AA05 AA15 BA09 BA23 BA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像をトナーで現像したトナー像が
形成される像担持体を有する複数の作像ユニットと、こ
の各作像ユニットにおける像担持体上のトナー像が静電
的に一次転写され、そのトナー像を記録媒体に静電的に
二次転写する中間転写体とを備えた画像形成装置におい
て、前記中間転写体として、少なくともそのトナー像が転写
される表層側が弾性を有する中間転写体を使用し、かつ、前記各作像ユニットにおける像担持体の表面と前
記中間転写体の表面に、トナーの帯電極性と同じ極性に
トナーを帯電させ得る微粒子を一様に付着させておくこ
とを特徴とする画像形成装置。