JP2002072737A

JP2002072737A - 画像形成装置及び画像形成方法

Info

Publication number: JP2002072737A
Application number: JP2000267534A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Yamamoto; 直之山本; Makoto Jinzai; 誠陣在; Masayoshi Kachi; 正義可知
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＦＡ等のフッ素樹脂を定着ローラ及び加圧
ローラの離型層に用いても傷の発生やオフセットといっ
た画像不良の発生を抑え、かつ装置の小型化が可能で低
コストの画像形成装置及び画像形成方法を提供する。【解決手段】二成分現像剤を用い、定着回転体及び加
圧回転体を少なくとも有しこれらにより転写材を挟持搬
送して未定着画像を定着させる定着手段を有する画像形
成装置において、二成分現像剤のキャリア粒子には、バ
インダー樹脂及び磁性金属酸化物を少なくとも含み、形
状係数ＳＦ−１が１００〜１５０、ＳＦ−２が１００〜
１５０の範囲であるキャリア粒子を用い、且つ、定着回
転体には、弾性層とフッ素樹脂よりなる離型層とを有
し、１ｋｇの荷重を与えたときのａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が
６０〜８５°である定着回転体を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式等によって像担持体上に形成された静電潜像
を現像して可視画像を形成する複写機、プリンター、記
録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、現像剤担持体の表面に顕画剤とし
ての乾式現像剤を担持し、静電潜像を担持した像担持体
の表面近傍に、この現像剤を搬送供給し、そして像担持
体と現像剤担持体の間に交互（交番）電界を印加しなが
ら静電潜像を現像して顕像化する方法が良く知られてい
る。なお、上記現像剤担持体には一般に現像スリーブが
用いられる場合が多いので、以下の説明では現像剤担持
体を「現像スリーブ」といい、また、像担持体には一般
に感光ドラムが用いられる場合が多いので、以下の説明
では像担持体を「感光ドラム」ということにする。

【０００３】上記現像方法として、従来より、特にカラ
ー画像を形成する装置においては、画像の色味などの観
点から二成分系組成（キャリア粒子とトナー粒子）から
なる現像剤（二成分現像剤）を用い、内部に磁石を配置
した現像スリーブの表面に磁気ブラシを形成し、現像ス
リーブに対して微小な現像間隙を保持して対向させた感
光ドラムにこの磁気ブラシを摺擦または近接させ、そし
て現像スリーブと感光ドラム間（Ｓ−Ｄ間）に連続的に
交互電界を印加することによって現像スリーブから感光
ドラムへのトナー粒子の転移及び逆転移を繰り返し行わ
せて現像を行う、いわゆる磁気ブラシ現像法が知られて
いる。

【０００４】上記二成分磁気ブラシ現像用の現像装置
は、主に図１のような構成を持つ。図中２１は現像スリ
ーブ、２３は現像スリーブ中に固定配置されたマグネッ
トローラ、２４、２５は攪拌スクリュー、１８は現像剤
を現像スリーブ２１表面に薄層形成するために配置され
た規制ブレード、２７は現像容器、２８はトナー貯蔵室
である。現像スリーブ２１は、感光ドラム１に対して近
接配置され、図中に示されるように、感光ドラム１と逆
方向回転をし、現像剤が感光ドラム１に対して接触する
状態で現像できるように設定されている。

【０００５】また、上記二成分現像剤は、現像容器２７
内にトナー粒子とキャリア粒子が混合された現像剤１９
として収容されており、トナー粒子とキャリア粒子の合
計重量に対するトナー粒子重量の割合は、現像により消
費されたトナーに見合った量のトナーが、補給用トナー
の収容されているトナー貯蔵室２８から落下補給される
ことで一定に保たれている。

【０００６】一方、複写機、プリンタ等の画像形成装置
に装着される定着装置は、一般に、ヒータを内装した定
着回転体である定着ローラと、加圧回転体である加圧ロ
ーラを当接させて定着ニップ部を形成し、この定着ニッ
プに未定着トナー画像を担持した記録材（転写材）を通
過させて、熱と圧力により未定着トナー画像を記録材に
永久画像として定着している。

【０００７】フルカラー画像の形成に好適な二成分現像
剤を用いる画像形成は、以上のような装置により行うこ
とができるが、近年では、フルカラー画像形成装置の更
なる小型化、低コスト化が望まれている。

【０００８】一般にフルカラー画像形成装置の場合、ト
ナーを十分に溶融、混色させる必要があるため、シリコ
ーンゴム、フッ素ゴム等の弾性体を用いたソフトローラ
を用いることが多く、また、定着性、画質、トナー離型
性等の観点より、定着ローラ及び加圧ローラの離型層に
は比較的硬度の小さいゴムが用いられ、さらにこの表面
にシリコーンオイルなどの離型剤を塗布している。

【０００９】しかしながら、上記の手段では、定着装置
が複雑、大型になる等の問題を有するのみならず、オイ
ル塗布によって定着ローラを形成している弾性層の剥離
を引き起こし、定着ローラの短寿命化を促進し、コスト
が高くなるといった弊害も持つ。

【００１０】そこで、定着ローラの離型層には単体でト
ナー離型性が期待できるＰＦＡ（テトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル）や、ＰＴＦ
Ｅ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂を用
いる場合もある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成においては、以下のような問題点があった。上記
に代表されるフッ素樹脂は、一般的に硬度が大きく、柔
軟性に欠けるため、特にフルカラー画像の定着時におい
て、未定着トナー画像の凹凸に追従できず、トナー画像
を崩してしまい、その結果ドットの再現性が悪化した
り、微小領域において、光沢ムラが発生してしまうとい
った弊害を持つ。そこで、定着ローラの離型層にフッ素
樹脂を用いる場合、芯金と離型層の中間に、フッ素ゴム
やシリコーンゴムより成る弾性層を設ける場合が多い。

【００１２】また、一般に、ＰＦＡを始めとするフッ素
樹脂は摩耗しやすく、傷つきやすいという材料的な短所
を持つ。一方、現像装置内の攪拌によってトナーとキ
ャリア、またはキャリア同士の接触による摩擦によっ
て、キャリア表面の凸凹が削り取られる。この削り取ら
れたキャリアの微粉は、トナーとともに未定着画像を形
成し、定着ローラ表面に付着する。

【００１３】このため定着ローラに付着した微粉は、ク
リーニングローラ、クリーニングパット等のクリーニン
グ機構をすり抜け、定着ローラ表面に付着し、定着ロー
ラ表面の温度を検知するサーミスタ部分に堆積し、定着
ローラの離型層を傷つけてしまう。その結果、サーミス
タの当接（堆積）部分に傷が発生したり、オフセットと
いった画像不良を生じたりすることがある。特に、定着
ローラが弾性層とフッ素樹脂から成る場合、サーミスタ
部分は定着ローラに食い込んでいるため、サーミスタ部
分への前記微粉の堆積は、フッ素樹脂の損傷を加速して
しまうことがある。

【００１４】本発明は、ＰＦＡ等のフッ素樹脂を定着ロ
ーラ及び加圧ローラの離型層に用いても、傷の発生やオ
フセットといった画像不良の発生を抑え、かつ装置の小
型化が可能で低コストの画像形成装置及び画像形成方法
を提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、像担持体に画像情報信号に対応した静電
潜像を像担持体に形成し、トナー粒子とキャリア粒子か
らなる二成分現像剤を用いて前記静電潜像を現像して未
定着画像を形成し、該未定着画像を転写材に転写する画
像形成手段と、定着回転体及び加圧回転体を少なくとも
有しこれらにより該転写材を挟持搬送して未定着画像を
定着させる定着手段とを有する画像形成装置において、
前記キャリア粒子は、バインダー樹脂及び磁性金属酸化
物を少なくとも含み、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５
０、ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲であり、且つ、前
記定着回転体は弾性層と、フッ素樹脂よりなる離型層と
を有し、１ｋｇの荷重を与えたときのａｓｋｅｒ−Ｃ硬
度が６０〜８５°であることを特徴とする画像形成装置
を提供する。

【００１６】また、本発明は、画像情報信号に対応した
静電潜像を像担持体に形成し、トナー粒子とキャリア粒
子からなる二成分現像剤を用いて前記静電潜像を現像し
て未定着画像を形成し、該未定着画像を転写材に転写
し、定着回転体と加圧回転体とを有する定着手段により
該転写材を挟持搬送して未定着画像を定着させる画像形
成方法において、前記キャリア粒子は、バインダー樹脂
及び磁性金属酸化物を少なくとも含み、形状係数ＳＦ−
１が１００〜１５０、ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲
であり、且つ、前記定着回転体は弾性層と、フッ素樹脂
よりなる離型層とを有し、１ｋｇの荷重を与えたときの
ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が６０〜８５°であることを特徴と
する画像形成方法を提供する。

【００１７】上記のようにすれば、キャリアの微粉の発
生を抑制することができ、従ってＰＦＡを始めとするフ
ッ素樹脂を定着ローラや加圧ローラの離型層に用いて
も、サーミスタ等での傷の発生やオフセットといった画
像不良の発生が抑えられ、装置の小型化が可能で低コス
トの画像形成装置及び画像形成方法を提供することが可
能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は、二成分現像剤を用いる
画像形成プロセスにおいて、バインダー樹脂及び磁性金
属酸化物を少なくとも含み、形状係数ＳＦ−１が１００
〜１５０、ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲であるキャ
リア粒子と、弾性層及びフッ素樹脂よりなる離型層を有
し、１ｋｇの荷重を与えたときのａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が
６０〜８５°である定着回転体を備える定着手段とを用
いることを特徴とする。本発明の画像形成装置及び画像
形成方法は、上記特徴を除けば特に限定されるものでは
なく、従来より知られている種々の技術を利用すること
ができる。

【００１９】前記画像形成手段は、電子写真方式の画像
形成プロセスにおいて、感光ドラムの帯電、潜像形成、
現像、及び転写の各工程を少なくとも行うことのできる
手段であれば特に限定されず、従来より知られている感
光ドラムや帯電装置、露光装置、現像装置、及び転写装
置等の各種装置や部材によって構成することができる。
また、前記画像形成手段は、転写後の感光ドラムに残存
する転写残トナーを除去するためのクリーニング装置
等、他の装置等を更に有するものであっても良い。

【００２０】前記定着手段は、前記定着回転体及び加圧
回転体を少なくとも有しこれらにより転写材を挟持搬送
して未定着画像を定着させる定着手段である。定着手段
は、前述した特徴を有する定着回転体及び加圧回転体を
少なくとも備えるものであれば特に限定されず、例えば
定着回転体表面の異物を除去するためのクリーニング手
段（例えばクリーニングロールやクリーニングパット）
等を更に有するものであっても良い。また、定着手段に
おいて、未定着画像を転写材に定着させるべくトナーを
融着させるための発熱手段は特に限定されず、公知の加
熱体を用いることができる。

【００２１】前記定着回転体は、弾性層と、フッ素樹脂
よりなる離型層とを有し、１ｋｇの荷重を与えたときの
ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が６０〜８５°であることを特徴と
する。この定着回転体は、転写材との当接面が回転しつ
つ未定着画像を形成する転写材上のトナー粒子を溶融さ
せる。また、前記加圧回転体は、転写材との当接面が回
転しつつ転写材を定着回転体に向けて適度に押圧する。
このような定着回転体及び加圧回転体としては、加熱加
圧定着ローラを好適に用いることができる。

【００２２】１ｋｇの荷重を与えたときの定着回転体の
ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が６０°未満では、弾性層自体の耐
久性が著しく劣る場合があり、また、硬度が８５°超え
る場合には、弾性層の効果が期待できず、フルカラー画
像の定着時において、未定着トナー画像の凹凸に追従で
きず、トナー画像を乱してしまい、その結果ドットの再
現性が悪化したり、微小領域において、光沢ムラが発生
してしまうことがある。

【００２３】定着回転体のａｓｋｅｒ−Ｃ硬度は、高分
子計器（株）製のＡｓｋｅｒ−Ｃゴム硬度計を用いて測
定する。より詳しくは、定着回転体に１ｋｇの荷重を与
え、このときの定着回転体の任意の五点におけるゴム硬
度を本硬度計により測定し、その五点の平均値をもって
ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度とする。また、定着回転体のａｓｋ
ｅｒ−Ｃ硬度は、弾性層の材質や厚さによって調整する
ことができる。

【００２４】前記離型層は、画像が定着された転写材を
定着回転体及び加圧回転体から円滑に離間させるための
ものであり、本発明においては、フッ素樹脂よりなるこ
とを特徴とする。離型層は、定着回転体の表面に設けら
れるが、加圧回転体の表面にさらに設けることもでき
る。

【００２５】前記フッ素樹脂は、離型性の観点において
好適な材料である。フッ素樹脂は加熱等のトナー融着条
件に耐えられるものであれば特にその種類は限定され
ず、好適に用いられるフッ素樹脂としては、ＰＦＡ（テ
トラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、
ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体）等を例示することができる。

【００２６】前記弾性層は、前記フッ素樹脂の短所を補
い、未定着トナー像による凹凸に前記離型層を追従さ
せ、未定着トナー像を再現よく定着させるためのもので
あり、フッ素ゴムやシリコーンゴム等の弾性部材が好適
に用いられる。

【００２７】前記定着回転体温度検知手段は、接触式で
あることから、定着条件をより精密にコントロールする
上で有用であり、本発明で用いることが好ましい。本発
明では、後述するキャリア粒子を用いるため、キャリア
粒子の微粉砕物（微粉）の発生が抑制され、上記フッ素
樹脂からなる離型層を用いても該微粉の定着回転体への
付着が抑えられることから、この微粉の堆積による定着
回転体温度検知手段の破損や検知誤差の発生等が起こり
にくい。従って、定着回転体に接触して温度を検知する
接触式の温度検知手段を好適に用いることができる。こ
のような温度検知手段としては、従来より知られている
種々の温度検知手段（前述したサーミスタ等）を用いる
ことができる。

【００２８】前記二成分現像剤は、トナー粒子及びキャ
リア粒子を含む。二成分現像剤は、これらの他にもトナ
ー粒子の帯電性や現像剤の流動性等を調整するための粉
体材料を更に含むものであっても良い。

【００２９】前記トナー粒子は、二成分現像剤に使用さ
れるトナー粒子であれば特に限定されない。トナー粒子
は、非磁性トナー粒子であることが好ましく、スチレン
系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラ
ックや染料、顔料等の着色剤、ワックス等の離型剤、荷
電制御剤等を適当量用いて常法により構成することがで
きる。なお、トナー粒子の粒径は、５〜１０μｍ程度で
あることが、品質の良い画像を形成する上で好ましい。

【００３０】前記キャリア粒子は、バインダー樹脂、磁
性金属酸化物を少なくとも含み、形状係数ＳＦ−１が１
００〜１５０、ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲である
ことを特徴とする。キャリア粒子は上記特徴を有するも
のであり、前記トナー粒子を担持搬送する粒子であれば
良い。なお、キャリア粒子の粒径は、１５〜６０μｍ程
度であることが、トナー粒子を担持搬送する上で好まし
い。

【００３１】前記形状係数は、キャリア粒子の形状と表
面状態を示すものである。より詳しくは、上記ＳＦ−１
はキャリア粒子の球形度合いを示し、１００に近いほど
球形に近いことを示し、大きくなるにつれて徐々に不定
形となることを示す。上記ＳＦ−２はキャリア粒子表面
における凹凸度合いを示し、１００に近いほどより平ら
であることを示し、大きくなるにつれて徐々に表面の凹
凸が顕著になることを示す。

【００３２】なお、本発明においては、日立製作所ＦＥ
−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、現像剤中のキャリア粒
子を１００個無作為にサンプリングし、インターフェー
スを介してその画像情報をニコレ社製画像解析装置（Ｌ
ｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い、下式より得られた
値を形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２と定義した。ＳＦ−１＝（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥＡ×（π／４）×
１００ＳＦ−２＝（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ×（１／４π）×
１００［但し、ＡＲＥＡ：キャリア粒子投影面積、ＭＸＬＮ
Ｇ：キャリア粒子の絶対最大長、ＰＥＲＩ：キャリア粒
子の周囲長］

【００３３】上記ＳＦ−１及びＳＦ−２が１５０よりも
大きいと、キャリア粒子の定形性が低下し、摩耗による
形状変化を生じやすく、また摩耗による微粉を発生しや
すくなる。

【００３４】上記球状キャリア粒子の形状係数に対し、
従来のキャリア粒子の形状係数はＳＦ−１が１８０〜２
２０、ＳＦ−２が１８０〜２００程度であることから、
従来のキャリア粒子に比べて、本発明に用いられるキャ
リア粒子はその形状がより真円に近いことがわかる。本
発明に用いられるキャリア粒子は、従来のキャリア粒子
に比べて剤劣化に対するキャリア粒子の形状係数の変化
率も少ない。例えば現像器が５時間稼働した場合の剤攪
拌、剤圧縮に伴う形状係数の変化は、従来のキャリア粒
子ではＳＦ−１が１２０〜１５０、ＳＦ−２が１００〜
１４０と稼働当初よりも球形に近くなるのに対し、本発
明に用いられるキャリア粒子ではＳＦ−１が１００〜１
３５、ＳＦ−２が１００〜１４０とほとんど形状変化が
ない。これは従来のキャリア粒子が攪拌によってトナー
粒子とキャリア粒子、またはキャリア粒子同士の接触に
よる摩擦により凸凹した表層が削り取られ球形に近づく
ことによる形状変化が大きいのに対して、本発明で用い
られるキャリア粒子はもともと真円に近く、従来のキャ
リアに対し形状変化する要因が少ないため、形状変化が
少なくことを示す。

【００３５】前記バインダー樹脂には、流動性や耐摩耗
性、耐熱性、帯電性等のキャリア粒子の所望の特性に合
わせて、従来より知られている種々の樹脂化合物を単種
類または複数種類用いることができる。バインダー樹脂
としては、例えばスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、
フッ素樹脂、アクリル樹脂、シリコン系樹脂等を例示す
ることができる。また、バインダー樹脂は、樹脂化合物
を溶融して用いても良いし、重合によって樹脂を構成す
る重合性単量体を重合することによって得られるもので
も良い。

【００３６】前記磁性金属酸化物には、磁力や電気抵抗
等のキャリア粒子の所望の物性に合わせて、従来より知
られている種々の磁性金属酸化物を単種類または複数種
類用いることができる。金属酸化物としては、例えば
銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、マンガン、マグネシウ
ム等のフェライト粉末を例示することができる。より好
ましくはマグネタイト（Ｆｅ₃Ｏ₄）を例示することがで
きる。

【００３７】本発明のキャリア粒子には、磁性金属酸化
物に加えて、非磁性金属酸化物を含有させることもでき
る。非磁性金属酸化物には、流動性や帯電性等のキャリ
ア粒子の所望の特性に合わせて、従来より知られている
種々の非磁性金属酸化物を単種類または複数種類用いる
ことができる。非磁性金属酸化物としては、例えばシリ
カ、アルミナ等を例示することができる。

【００３８】前記キャリア粒子は、上記組成を有し上記
形状係数を満足することができれば、その製法は特に限
定されない。例えば、キャリア粒子はバインダー樹脂を
溶融し、溶融したバインダー樹脂と他の材料を混練し、
バインダー樹脂を冷却固化し、粉砕し、熱処理等による
形状処理をし、分級することによる、いわゆる粉砕法に
よって製造しても良いが、重合法によって製造すること
が好ましい。

【００３９】前記重合法は、バインダー樹脂を形成する
重合性単量体に他の材料を混合して単量体系を得、この
単量体系を分散安定剤を含む水系媒体中に投入、攪拌し
て液滴粒子を形成し、この状態で重合開始剤等により重
合してキャリア粒子を製造する製造方法（いわゆる懸濁
重合法）であり、本発明で用いられるキャリア粒子を製
造する方法として好適に用いることができる。なお、上
記重合法としては、分散安定剤に代えて乳化剤を用いる
乳化重合法であっても良い。

【００４０】上記重合法に用いられる重合性単量体とし
ては、前述したバインダー樹脂を重合によって形成する
単量体や架橋剤等を用いることができる。上記単量体と
しては、例えばスチレン系化合物、アクリル酸系化合
物、メタクリル酸系化合物等を好ましくは例示できる。
また、架橋剤としては、例えばジビニルベンゼン等のジ
ビニル化合物や、エチレングリコール等の二重結合を二
以上有するカルボン酸エステル等を好ましくは例示でき
る。なお、重合性単量体としては、上記例示した化合物
に限定されず、種々の重合性化合物を用いることができ
る。また、重合性単量体に加えて、他の樹脂化合物を単
量体系に添加しても良い。

【００４１】また、上記重合法に用いられる重合開始剤
としては、用いられる単量体の種類や生成するキャリア
粒子の所望の特性等によって適宜選択することが好まし
く、例えば、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチル
バレロニトリル）、２，２’−アゾビスイソブチロニト
リル等のジアゾ系重合開始剤や、ベンゾイルパーオキサ
イド等の過酸化物系重合開始剤等を好ましくは例示でき
る。

【００４２】また、上記重合法に用いられる分散安定剤
としては、従来より知られている種々の有機、無機分散
剤を用いることができる。分散安定剤は、温度安定性や
洗浄の容易性等の点で、無機分散剤を用いることが好ま
しく、このような無機分散剤としては、例えばリン酸カ
ルシウム等のリン酸多価金属塩等を例示することができ
る。

【００４３】また、上記重合法に用いられる界面活性剤
としては、従来より知られている種々の界面活性剤を用
いることができ、例えばドデシルベンゼン硫酸ナトリウ
ム、テトラデシル硫酸ナトリウム等の界面活性剤を好ま
しくは例示できる。なお、分散安定剤と界面活性剤は必
要に応じて併用しても良い。

【００４４】本発明の画像形成装置及び画像形成方法
は、前述した離型層と前述したキャリア粒子とを用いる
ことから、画像定着時において柔軟性に富む離型層を有
することによりトナーを十分に溶融させることができ、
また、画像形成工程において、キャリア粒子の摩耗に起
因する微粉の発生を抑制することができ、従って、本発
明の画像形成装置及び画像形成方法は、フルカラーの画
像を形成するフルカラー画像形成装置及び画像形成方法
に好ましく用いることができる。

【００４５】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。＜実施例１＞図２は、本発明の画像形成装置の一例とし
て、デジタル方式の四色フルカラー画像形成装置の概略
構成を示す図である。同図に示す画像形成装置は、下部
のデジタルカラー画像プリンタ部（以下、単に「プリン
タ部」という）Ｉと、上部のデジタルカラー画像リーダ
部（以下、単に「リーダ部」という）ＩＩとを備えてお
り、例えば、リーダ部ＩＩで読み取った原稿Ｄの画像に
基づき、プリンタ部Ｉによって転写材である記録材Ｐに
画像を形成する。以下、プリンタ部Ｉの構成、次いでリ
ーダ部ＩＩの構成を簡単に説明する。

【００４６】プリンタ部Ｉは、矢印Ｒ１方向に回転駆動
する像担持体としての感光ドラム１を有する。感光ドラ
ム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、一次帯電
器（帯電手段）２、露光手段３、現像装置（現像手段）
４、転写装置５、クリーニング器６、前露光ランプ７等
が配置されている。転写装置５の下方、すなわちプリン
タ部Ｉの下半分には、記録材Ｐの給紙搬送部８が配置さ
れ、さらに転写装置５の上部には分離手段９が、また分
離手段９の下流側（記録材Ｐの搬送方向についての下流
側）には定着器（定着手段）１０及び排紙部１１が配置
されている。

【００４７】感光ドラム１は、アルミニウム製のドラム
状の基体１ａと、その裏側を覆うＯＰＣ（有機光半導
体）の感光体１ｂとを有し、駆動手段（不図示）によっ
て矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で
回転駆動するように構成されている。なお、感光ドラム
１については後に詳述する。

【００４８】一次帯電器２は、感光ドラム１に対向する
部分が開口したシールド２ａと、シールド２ａの内側に
感光ドラム１の母線と平行に配置された放電ワイヤ２ｂ
と、シールド２ａの開口部に配置されて帯電電位を規制
するグリッド２ｃとを有するコロナ帯電器である。一次
帯電器２は、電源（不図示）によって帯電バイアスが印
加され、これにより、感光ドラム１表面を所定の極性、
所定の電位に均一に帯電するようになっている。

【００４９】露光手段３は、後述のリーダ部ＩＩからの
画像信号に基づいてレーザー光を発光するレーザー出力
部（不図示）と、レーザー光を反射するポリゴンミラー
３ａと、レンズ３ｂと、ミラー３ｃとを有する。露光手
段３は、このレーザー光が感光ドラム１表面を照射する
ことによって感光ドラム１を露光し、露光部分の電荷を
除去して静電潜像を形成するように構成されている。本
実施例では、感光ドラム１表面に形成される静電潜像
は、原稿の画像に基づいて、イエロー、シアン、マゼン
タ、ブラックのそれぞれの色用の画像として分解されて
おり、それぞれの色に対応した静電潜像が順次形成され
るようになっている。

【００５０】現像装置４は、感光ドラム１の回転方向
（矢印Ｒ１の方向）に沿って上流側から順に四個の現像
器、すなわち、それぞれの樹脂を基体としたイエロー、
シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー（現像剤）
を収納した現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋを備えてい
る。各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋは、それぞれ感
光ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを付着さ
せる現像スリーブ４ａを有し、静電潜像の現像に供せら
れる所定の色の現像器が偏心カム４ｂによって、択一的
に感光ドラム１表面に近接する現像位置に配置され、現
像スリーブ４ａを介して静電潜像にトナーを付着させ、
顕像としてのトナー像（可視画像）を形成するように構
成されている。なお、現像に供せられる現像器以外の他
の三色の現像器は、現像位置から待避するようになって
いる。

【００５１】転写装置５は、表面に記録材Ｐを担持する
転写ドラム（記録材担持体）５ａ、感光ドラム１上のト
ナー像を記録材Ｐに転写する転写帯電器５ｂ、記録材Ｐ
を転写ドラム５ａに吸着させるための吸着帯電器５ｃ、
これに対向する吸着ローラ５ｄ、内側帯電器５ｅ、及び
外側帯電器５ｆを有し、矢印Ｒ５方向に回転駆動するよ
うに軸支された転写ドラム５ａの周面開口域には誘電対
からなる記録材担持シート５ｇが円筒状に一体的に張設
されている。記録材担持シート５ｇには、ポリカーボネ
ートフィルム等の誘電体シートを使用している。転写装
置５は、転写ドラム５ａ表面に記録材Ｐを吸着して担持
するように構成されている。

【００５２】クリーニング器６は、記録材Ｐに転写され
ずに感光ドラム１表面に残った残留トナーを掻き落とす
クリーニングブレード６ａ、及び掻き落としたトナーを
回収するクリーニング容器６ｂを備えている。

【００５３】前露光ランプ７は、一次帯電器２の上流側
に隣接して配置され、クリーニング器６によって清掃さ
れた感光ドラム１表面の不要な電荷を除去する。

【００５４】給紙搬送部８は、大きさの異なる記録材Ｐ
を積載収納する複数の給紙カセット８ａ、給紙カセット
８ａ内の記録材Ｐを給紙する給紙ローラ８ｂ、複数の搬
送ローラ、そしてレジストローラ８ｃ等を有し、所定の
大きさの記録材Ｐを転写ドラム５ａに供給する。

【００５５】分離手段９は、トナー像転写後の記録材Ｐ
を転写ドラム５ａから分離するための分離帯電器９ａ、
分離爪９ｂ、そして分離押し上げころ９ｃ等を有する。

【００５６】定着器１０は、内部にヒータを有する定着
ローラ（定着回転体）１０ａと、定着ローラの下方に配
置され、記録材Ｐを定着ローラ１０ａに押しつける加圧
ローラ（加圧回転体）１０ｂとを有する。

【００５７】排紙部１１は、定着器１０の下流に配置さ
れた、搬送パス切り換えガイド１１ａ、排出ローラ１１
ｂ、排紙トレイ１１ｃ等を有する。また、搬送パス切り
換えガイド１１ａの下方には、一枚の記録材Ｐに対して
その両面に画像形成を行うための搬送縦パス１１ｄ、反
転パス１１ｅ、積載部材１１ｆ、中間トレイ１１ｇ、さ
らに搬送ローラ１１ｈ、１１ｉ、反転ローラ１１ｊ等が
配置されている。

【００５８】また、感光ドラム１周囲における、一次帯
電器２と現像装置４との間には、感光ドラム１表面の帯
電電位を検出する電位センサＳ１が、また現像装置４と
転写ドラム５ａとの間には、感光ドラム１上のトナー像
の濃度を検知する濃度センサＳ２が、それぞれ配置され
ている。

【００５９】次にリーダ部ＩＩについて説明する。プリ
ンタ部Ｉの上方に配置されたリーダ部ＩＩは、原稿Ｄを
載置する原稿台ガラス１２ａ、移動しながら原稿Ｄの画
像面を露光走査する露光ランプ１２ｂ、原稿Ｄからの反
射光をさらに反射させる複数のミラー１２ｃ、反射光を
集光するレンズ１２ｄ、そしてレンズ１２ｄからの光に
基づいてカラー色分解画像信号を形成するフルカラーセ
ンサ１２ｅ等を有する。カラー色分解画像信号は、増幅
回路（不図示）を経て、ビデオ処理ユニット（不図示）
によって処理を施され、上述のプリンタ部Ｉに送出され
るようになっている。

【００６０】次に、上述構成の画像形成装置の動作を、
若干の構成の説明を加えながら、簡単に説明する。な
お、以下の説明においては、イエロー、シアン、マゼン
タ、ブラックの順に四色フルカラーの画像を形成するも
のとする。

【００６１】リーダ部ＩＩの原稿台ガラス１２ａに載置
された原稿Ｄの画像は、露光ランプ１２ｂによって照射
され、色分解されてまずイエローの画像がフルカラーセ
ンサ１２ｅによって読み取られ、所定の処理を施されて
画像信号としてプリンタ部Ｉに送られる。

【００６２】プリンタ部Ｉでは、感光ドラム１が矢印Ｒ
１方向に回転駆動し、一次帯電器２によって表面が均一
に帯電される。上述のリーダ部ＩＩから送られてきた画
像信号に基づいて、露光手段３のレーザー出力部からレ
ーザー光が照射され、ポリゴンミラー３ａ等を介して帯
電済みの感光ドラム１表面を光像Ｅによって露光する。
感光ドラム１表面の露光を受けた部分は、電荷が除去さ
れ、これによりイエローに対応した静電潜像が形成され
る。現像装置４においては、イエローの現像器４Ｙが所
定の現像位置に配置され、その他の現像器４Ｃ、４Ｍ、
４Ｂｋは現像位置から待避する。感光ドラム１上の静電
潜像は、現像器４Ｙによってイエローのトナーが該静電
潜像に付着され、顕像化されてトナー像となる。

【００６３】この感光ドラム１上のイエロートナー像
は、転写ドラム５ａに担持された記録材Ｐに転写され
る。記録材Ｐは、原稿画像に適した大きさの記録材Ｐ所
定の給紙カセット８ａから給紙ローラ８ｂ、搬送ロー
ラ、そしてレジストローラ８ｃ等を介して所定のタイミ
ングで転写ドラム５ａに供給されたものである。このよ
うにして供給された記録材Ｐは、転写ドラム５ａの表面
に巻き付くように吸着されて矢印Ｒ５方向に回転し、転
写帯電器５ｂによって感光ドラム１上のイエロートナー
像が記録材Ｐに転写する。

【００６４】一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、
クリーニング器６によって表面の残留トナーが除去さ
れ、さらに前露光ランプ７によって不要な電荷が除去さ
れ、一次帯電器から始まる次の画像形成に供される。

【００６５】以上の、リーダ部ＩＩによる原稿画像読み
取りから、転写ドラム５ａ上の記録材Ｐへのトナー像の
転写、さらには感光ドラム１の清掃、除電に至る各プロ
セスが、イエロー以外の他の色、すなわちシアン、マゼ
ンタ、ブラックについても同様に行われ、転写ドラム５
ａ上の記録材Ｐには、四色のトナー像が重なるようにし
て転写される。

【００６６】四色のトナー像の転写を受けた記録材Ｐ
は、分離帯電器９ａ、分離爪９ｂ等によって転写ドラム
５ａから分離し、未定着のトナー像を表面に担持した状
態で定着器１０に搬送される。記録材Ｐは、定着器１０
の定着ローラ１０ａ及び加圧ローラ１０ｂによって加熱
加圧され、表面のトナー像が溶融固着して定着する。定
着後の記録材Ｐは、排出ローラ１１ｂによって排紙トレ
イ１１ｃ上に排出される。

【００６７】なお、記録材Ｐの両面に画像を形成する場
合は、すぐに搬送パス切り換えガイド１１ａを駆動し、
定着器１０から排出後の記録材Ｐを、搬送縦パス１１ｄ
を経て反転パス１１ｅに一旦導いた後、反転ローラ１１
ｊの逆転により送り込まれた際の後端を先頭にして送り
込まれた方向とは反対向きに排出し、中間トレイ１１ｇ
に収納する。その後、再度上述の画像形成プロセスによ
ってもう一方の面に画像を形成した後、この記録材Ｐを
排紙トレイ１１ｃ上に排出する。

【００６８】記録材Ｐの分離後の転写ドラム５ａにおい
ては、記録材担持シート５ｇ上への粉体の飛散付着、記
録材Ｐのオイルの付着等を防止するために、記録材担持
シート５ｇを介して相互に対向するファーブラシ１３ａ
とバックアップブラシ１３ｂ、及びオイル除去ローラ１
４ａとバックアップブラシ１４ｂによって清掃が行われ
る。なお、このような清掃は、画像形成前、または画像
形成後に行われ、またジャム（紙詰まり）発生時には随
時行われる。

【００６９】次に、図３を参照して定着器１０について
説明する。同図において、トナー像と接触する定着ロー
ラ１０ａは、中空で肉厚０．７ｍｍの鉄製の芯金３１上
に１．２ｍｍ厚のシリコーンゴム層（弾性層）３２、こ
の外側に５０μｍ厚のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン
−パーフルオロアルキルビニルエーテル）チューブ層
（離型層）３３を有し、直径４０ｍｍに形成されてい
る。

【００７０】一方、加圧ローラ１０ｂは、中実の鉄製の
芯金３４上に、５ｍｍ厚のシリコーンゴム層３５と、さ
らに５０μｍ厚のＰＦＡチューブ層３６を設け、直径３
０ｍｍに形成されている。１ｋｇの荷重を与えたとき
の、本実施例に用いた定着ローラのａｓｋｅｒ−Ｃ硬度
は７５°、加圧ローラのａｓｋｅｒ−Ｃ硬度は６５°で
ある。加圧ローラのａｓｋｅｒ−Ｃ硬度も定着ローラと
同条件でａｓｋｅｒ−Ｃゴム硬度計により測定された硬
度である。

【００７１】上述の定着ローラ１０ａには、発熱手段で
あるハロゲンヒータ３７、３８が芯金３１内に配設され
ている。また、定着ローラ１０ａには、サーミスタ（定
着回転体温度検知手段）３９がローラ外周面に当接して
配設されている。このサーミスタ３９によって定着ロー
ラ１０ａの温度が検知され、この検知温度に基づいて制
御装置４０によりハロゲンヒータ３７、３８が制御さ
れ、定着ローラ１０ａの温度が一定に維持される。な
お、定着ローラ１０ａと加圧ローラ１０ｂとは、加圧機
構（不図示）によって総圧約３０ｋｇで加圧されてい
る。また、記録材Ｐの定着時においては、定着ローラ１
０ａと加圧ローラ１０ｂは、プロセススピード１００ｍ
ｍ／ｓｅｃで回転している。

【００７２】上述の定着器１０では、未定着トナー像を
表面に担持した記録材Ｐは、定着ローラ１０ａと加圧ロ
ーラ１０ｂとの間の定着ニップに挟持搬送され、このと
き加圧加熱されてトナーの定着が行われる。

【００７３】次に、本実施例に用いられる二成分現像剤
について説明する。本実施例で用いられる二成分現像剤
は、イエロートナー粒子、シアントナー粒子、マゼンタ
トナー粒子、ブラックトナー粒子の四色のトナー粒子の
それぞれと、キャリア粒子とを含む。トナー粒子につい
ては、常法により製造したものを使用した。

【００７４】また、キャリア粒子は、球状重合キャリア
であり、次に本実施例に用いた球状重合キャリア粒子の
製造方法について説明する。フェノール（ヒドロキシル
ベンゼン）５０質量部、３７質量％のホルマリン水溶液
８０質量部、水５０質量部、チタンカップリング剤で表
面処理されたマグネタイト微粒子２８０質量部、チタン
カップリング剤で表面処理されたアルミナ微粒子１２０
質量部、および２８質量％のアンモニア水１５質量部を
四つ口フラスコに入れ、攪拌混合しながら４０分間で８
５℃まで昇温保持し、１８０分間反応、硬化させる。そ
の後３０℃まで冷却し５００質量部の水を添加した後、
上澄み液を除去し、沈殿物を水洗し、風乾した。次いで
これを減圧下（５ｍｍＨｇ）６０℃で２４時間乾燥す
る。上記手法によって得られた球形重合キャリアの形状
係数は、ＳＦ−１が１０９、ＳＦ−２が１１２であっ
た。なお、製造方法は上記手法に限るものではなく、乳
化重合法等で生成しても構わず、また材料として他の添
加物が入っても構わない。また、必要に応じて、キャ
リア粒子の表面を樹脂で被覆してもよい。

【００７５】本実施例において、前述した画像形成装置
と上記二成分現像剤を用いてフルカラー連続通紙耐久を
行った結果、１０万枚通紙後でも、定着ローラ表面に
は、傷は確認されなかった。なお、比較例として、従来
のキャリア粒子（ＳＦ−１＝２１０、ＳＦ−２＝１９
５）を用いて同様のフルカラー連続通紙耐久を行った結
果、約６万枚で定着ローラ表面に傷が確認された。

【００７６】＜実施例２＞本実施例においては、上記実
施例１に対して、定着ローラの離型層をＰＴＦＥ（ポリ
テトラフルオロエチレン）２０μｍに変更した。この定
着ローラのａｓｋｅｒ−Ｃ硬度は６２°であった。それ
以外の構成については上記実施例１と同様とし、フルカ
ラー連続通紙耐久を行った結果、１０万枚通紙後でも定
着ローラ表面に傷は確認されなかった。なお、比較例と
して、本実施例においても、従来のキャリア粒子を用い
て同様の評価を行った結果、約７万枚で定着ローラ表面
に傷が確認された。

【００７７】＜実施例３＞本実施例においては、上記実
施例１に対して、定着ローラの離型層をＦＥＰ（テトラ
フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合
体）１５μｍに変更した。この定着ローラのａｓｋｅｒ
−Ｃ硬度は６１°であった。それ以外の構成については
上記実施例１と同様とし、フルカラー連続通紙耐久を行
った結果、１０万枚通紙後でも定着ローラ表面に傷は確
認されなかった。なお、比較例として、本実施例におい
ても、従来のキャリア粒子を用いて同様の評価を行った
結果、約５万枚で定着ローラ表面に傷が確認された。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、キャリアの微粉の発生
を抑制することができ、従ってＰＦＡを始めとするフッ
素樹脂を定着ローラ及び加圧ローラの離型層に用いて
も、離型層の傷やそれに起因するオフセットといった画
像不良の発生を抑制することができ、装置の小型化が可
能で低コストなフルカラー画像形成装置及び画像形成方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な二成分磁気ブラシ現像用の現像装置の
概略断面図である。

【図２】本発明の画像形成装置の一例を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の定着器の一例を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）１ａ基体１ｂ感光体２一次帯電器（帯電手段）２ａシールド２ｂ放電ワイヤ２ｃグリッド３露光手段３ａポリゴンミラー３ｂレンズ３ｃミラー４現像装置（現像手段）４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋ現像器４ａ現像スリーブ４ｂ偏心カム５転写装置５ａ転写ドラム（記録材担持体）５ｂ転写帯電器５ｃ吸着帯電器５ｄ吸着ローラ５ｅ内側帯電器５ｆ外側帯電器５ｇ記録材担持シート６クリーニング器６ａクリーニングブレード６ｂクリーニング容器７前露光ランプ８給紙搬送部８ａ給紙カセット８ｂ給紙ローラ８ｃレジストローラ９分離手段９ａ分離帯電器９ｂ分離爪９ｃ分離押し上げころ１０定着器（定着手段）１０ａ定着ローラ（定着回転体）１０ｂ加圧ローラ（加圧回転体）１１排紙部１１ａ搬送切り換えパス１１ｂ排出ローラ１１ｃ排紙トレイ１１ｄ搬送縦パス１１ｅ反転パス１１ｆ積載部材１１ｇ中間トレイ１１ｈ、１１ｉ搬送ローラ１１ｊ反転ローラ１２ａ原稿台ガラス１２ｂ露光ランプ１２ｃミラー１２ｄレンズ１２ｅフルカラーセンサ１８規制ブレード１９現像剤２１現像スリーブ２３マグネットローラ２４、２５攪拌スクリュー２７現像容器２８トナー貯蔵室３１、３４芯金３２、３５シリコーンゴム層（弾性層）３３、３６ＰＦＡチューブ層（離型層）３７、３８ハロゲンヒータ３９サーミスタ（定着回転体温度検知手段）４０制御装置Ｉデジタルカラー画像プリンタ部ＩＩデジタルカラー画像リーダ部Ｄ原稿Ｅ光像Ｐ記録材（転写材）Ｓ１電位センサＳ２濃度センサ

フロントページの続き (72)発明者可知正義東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 BA03 BA11 EA10 FA01 2H033 AA21 AA26 BA32 BA58 BB05 BB12 BB14 BB15 CA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像情報信号に対応した静電潜像を像担
持体に形成し、トナー粒子とキャリア粒子とを有する二
成分現像剤を用いて前記静電潜像を現像して未定着画像
を形成し、該未定着画像を転写材に転写する画像形成手
段と、定着回転体及び加圧回転体を少なくとも有しこれ
らにより該転写材を挟持搬送して未定着画像を定着させ
る定着手段とを有する画像形成装置において、前記キャリア粒子は、バインダー樹脂及び磁性金属酸化
物を少なくとも含み、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５
０、ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲であり、且つ、前
記定着回転体は、弾性層とフッ素樹脂よりなる離型層と
を有し、１ｋｇの荷重を与えたときのａｓｋｅｒ−Ｃ硬
度が６０〜８５°であることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記キャリア粒子は重合法により生成す
ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記定着手段は、前記定着回転体に接触
し、定着回転体の温度を検知する定着回転体温度検知手
段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。
【請求項４】像担持体に画像情報信号に対応した静電
潜像を像担持体に形成し、トナー粒子とキャリア粒子と
を有する二成分現像剤を用いて前記静電潜像を現像して
未定着画像を形成し、該未定着画像を転写材に転写し、
定着回転体と加圧回転体とを有する定着手段により該転
写材を挟持搬送して未定着画像を定着させる画像形成方
法において、前記キャリア粒子は、バインダー樹脂及び磁性金属酸化
物を少なくとも含み、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５
０、ＳＦ−２が１００〜１５０の範囲であり、且つ、前
記定着回転体は、弾性層と、フッ素樹脂よりなる離型層
とを有し、１ｋｇの荷重を与えたときのａｓｋｅｒ−Ｃ
硬度が６０〜８５°であることを特徴とする画像形成方
法。
【請求項５】前記キャリア粒子は重合法により生成す
ることを特徴とする請求項４記載の画像形成方法。
【請求項６】前記定着手段は、前記定着回転体に接触
し、定着回転体の温度を検知する定着回転体温度検知手
段を有することを特徴とする請求項４記載の画像形成方
法。