JP2003098730A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2003098730A
JP2003098730A JP2001288380A JP2001288380A JP2003098730A JP 2003098730 A JP2003098730 A JP 2003098730A JP 2001288380 A JP2001288380 A JP 2001288380A JP 2001288380 A JP2001288380 A JP 2001288380A JP 2003098730 A JP2003098730 A JP 2003098730A
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Mikio Furumizu
幹央 古水
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 転写残りや逆転写を防止する。 【解決手段】 樹脂母粒子表面に外添剤を被覆したトナ
ーを用いると共に、転写部において異なる色のトナーの
色重ねが行われる画像形成装置において、樹脂母粒子と
像担持体との付着力が、少なくとも2つの異なる色の樹
脂母粒子間の付着力及び樹脂母粒子と転写体との付着力
よりも小さくしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂母粒子表面に
外添剤を被覆したトナーを用い、転写部において異なる
色のトナーの色重ねが行われる画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー電子写真においては、感光体の摩
耗を防止し、カラー像の重ね合わせを容易にするために
中間転写体が使用されている。また、20μm以下、あ
るいは10μm以下の小粒径トナーを用いて解像度を向
上させることが行われている。しかし、小粒径トナーは
大粒径トナーに比して転写性が悪く、転写性向上のため
に転写電界を強めると絶縁破壊が発生し、像欠陥が生じ
てしまうという問題がある。この転写性はトナーと感光
体、トナーと中間転写体との間の付着力(ファンデルワ
ース力、鏡像力)に大きく依存している。
【0003】そこで、転写性を向上させるために、感光
体とトナーの付着力よりも中間転写体とトナーの付着力
を大きくし、さらに中間転写体とトナーの付着力よりも
トナーと転写枚葉紙との付着力を大きくするものが提案
されている(特表平5ー50337号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、トナーには
帯電性を改善するために外添剤が被覆されているが、外
添剤の被覆が充分でない数%の遊離母粒子が存在する。
また、一成分現像方式において、使用耐久劣化によりト
ナー表面から外添剤が剥離したり、樹脂母粒子内に埋め
込まれて表面の外添剤の量が減少する。このような遊離
母粒子や耐久劣化したトナーでは帯電性が劣化し、その
ため帯電不良が生じて電気力による感光体から中間転写
体への転写性が低下して転写残り発生する。また、遊離
母粒子や耐久劣化したトナーでは母粒子の部材との付着
力が大きくなり、一度転写したトナーが再びニップ部に
入ったときに中間転写体から感光体へ移行する逆転写が
生じてしまう。従来の画像形成装置においては、転写残
りトナー、逆転写トナーはクリーナにより除去している
が、クリーナレス画像形成装置においては、このような
転写残りや逆転写の発生は許されない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためのもので、転写残りや逆転写を防止することを
目的とする。そのために請求項1の発明は、樹脂母粒子
表面に外添剤を被覆したトナーを用いると共に、転写部
において異なる色のトナーの色重ねが行われる画像形成
装置において、樹脂母粒子と像担持体との付着力が、少
なくとも2つの異なる色の樹脂母粒子間の付着力及び樹
脂母粒子と転写体との付着力よりも小さいことを特徴と
する。また、請求項2の発明は、前記画像形成装置が、
それぞれ像担持体を有する複数の画像形成ユニットを備
えたタンデム構成であることを特徴とする。形成装置。
また、請求項3の発明は、速度差を設けて転写すること
により像担持体と樹脂母粒子との付着力を小さくするこ
とを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図1は本発明が適用される画像
形成装置の構成例を示す図である。感光体1の周囲に
は、帯電器2、露光ユニット3、ロータリ型現像器4が
配置され、ロータリ型現像器4で現像されたトナー像
は、感光体1と中間転写体5を挟んで対向配置された転
写帯電器6による転写電界で中間転写体5に転写され、
転写後の残留電位は除電ユニット7により除電され、再
度静電潜像が形成されてトナー現像が行われる。ロータ
リ型現像器4はイエロー現像器4Y、マゼンタ現像器4
M、シアン現像器4C、ブラック現像器4Kを有し、各
色毎の現像器がロータリ式に間欠的に現像位置にもたら
されて現像を行い、トナー像は中間転写体5上で色重ね
される。中間転写体上のカラー画像は、中間転写体を挟
んでバックアップローラ8と対向する2次転写ローラ9
による転写電界により転写材10に転写され、中間転写
材の残留トナーはクリーナ11によりクリーニングされ
る。
【0007】図2は本発明において使用されるトナーを
模式的に示した図である。トナー40は高解像度用の1
0μm以下の小粒径トナーであり、樹脂母粒子40aの
表面に帯電性を向上させると共に、付着力を弱めるため
の外添剤40bが被覆されている。
【0008】図3は一成分非磁性現像方式の現像器の例
を説明する図で、図1の現像器4Y、4M、4C、4K
の任意の1つの構成例である。図2に示したトナー40
は、攪拌棒41で攪拌されると共に、供給ローラ42に
より現像ローラ44に供給されてその表面に擦り付けら
れて摩擦帯電され、さらに規制ブレード43で一定の厚
みに規制されて摩擦帯電されて感光体とのニップ部に搬
送される。現像に供されなかったトナーは現像器内に戻
り、再度、攪拌と供給ローラ、規制ブレードによる摩擦
帯電がくり返される。現像においては帯電性能が良好で
帯電分布の揃った新しいトナーが優先的に消費される選
択現像が行われ、各現像においてトナー消費量と印字枚
数、現像ローラ上に搬送されるトナー量から算出する
と、平均して95%程度は消費されずに現像器内に戻さ
れる。このような使用耐久の結果、外添剤は母粒子内に
埋め込まれたり、剥離し、トナー表面の外添剤量は減少
する。また、新しいトナーにおいても外添剤の被覆が充
分でない遊離母粒子が数%は存在する。外添剤が充分に
被覆されているトナーにおいては、帯電性能がよく付着
力が弱いため転写効率が良いが、使用耐久につれて表面
の外添剤量が減ったトナー、遊離母粒子では感光体等の
部材との付着力が増大し、帯電性能は低下する。
【0009】このように帯電性が劣化したトナーが現像
されると、帯電電荷量が少ないため、転写ローラ18に
より転写電界が加えられたとき転写性が充分でなく、転
写残りが発生し、また、母粒子の付着力が増大すると、
一度転写したトナーが再びニップ部に入ったときに逆転
写が生じてしまう。従来においては、転写残りトナーは
クリーナにより除去していたが、本発明においては、ほ
ぼ100%の転写効率を達成してこのような問題が生じ
ないようにしてクリーナレスシステムを実現するもの
で、この点について図4〜図6により説明する。
【0010】図4は中間転写体における色重ねを模式的
に示す図である。図示するように、Y,M,C,Kのト
ナーが感光体からこの順に転写されていく場合を想定
し、任意色のトナーの樹脂母粒子と感光体との間の付着
力をF1、KトナーとCトナーの樹脂母粒子間の付着力
をF2、CトナーとMトナーの樹脂母粒子間の付着力を
F3、MトナーとYトナーの樹脂母粒子間の付着力をF
4、任意色のトナーの樹脂母粒子と中間転写体との間の
付着力をF5としたとき、 F1<F2,F3,F4 ……(1) F1<F5 ……(2) を成立するようにする。(1)式が成立していると、例
えば、樹脂母粒子が帯電不良で感光体側に引きつけられ
るような力が作用しても、トナーの層間分離を生ずるこ
とはない。さらに(2)式が成立するような付着力が転
写電界により樹脂母粒子と中間転写体との間に加えられ
ると、中間転写体に移行し、理論的には感光体の転写残
り、逆転写は生じない。
【0011】なお、(1)式では特定の色間での付着力
を問題にしているが、さらに、Kトナーと任意の他色の
トナーとの付着力をFk、Cトナーと任意の他色のトナ
ーとの付着力をFc、Mトナーと任意の他色のトナーと
の付着力をFm、Yトナーと任意の他色のトナーとの付
着力をFyとしたとき、 F1<Fk,Fc,Fm,Fy ……(3) が成立するようにする。(2)、(3)式が成立すれ
ば、転写に際して各色トナー間の層間分離が生ずること
がなく、同時に中間転写体から感光体への逆転写も防止
され、耐久劣化して外添剤が少なくなったトナーや遊離
母粒子のトナーが原因となる転写残り、逆転写を防止す
ることができる。もちろん、外添剤が充分に被覆され、
充分な帯電が行われたトナーについては、転写電界によ
り確実に転写されるため問題は生じない。
【0012】図5は帯電が十分でないトナーと正常に帯
電した異なる色のトナーが層間分離せずに転写する様子
を模式的に示した図である。ある色のトナー31が耐久
劣化により、或いは遊離母粒子で外添剤が少なく、帯電
性が劣化していて充分な帯電が行われていないトナーで
あり、トナー31と異なる色のトナー32が正常に帯電
しているトナーとし、樹脂母粒子と中間転写体との間の
付着力F5によりトナー32が正常に転写され、次のサ
イクルでトナー31がトナー32に接触したとき、異な
る色の樹脂母粒子間の付着力Fαが樹脂母粒子と感光体
との付着力F1より大きく、かつF1よりF5が大きい
ため、帯電不良のトナー31が転写され、色間分離は生
じない。
【0013】図6は帯電が不十分なある色のトナーと正
常に帯電した異なる色のトナーとが相互の付着力により
塊として転写する様子を模式的に示した図である。トナ
ー31は耐久劣化により、或いは遊離母粒子で外添剤が
少なく、帯電性が劣化していて充分な帯電が行われてい
ないトナーとし、これと異なる色の正常帯電したトナー
32が樹脂母粒子と中間転写体との間の付着力F5によ
り正常に転写され、次のサイクルでトナー31の塊がト
ナー32と接触したとき、樹脂母粒子と感光体との付着
力F1よりも塊となった樹脂母粒子と正常帯電トナー母
粒子間の付着力Fβが大きく、かつF1よりF5が大き
いため、帯電不良のトナー31の塊が転写され、トナー
31、32間で色間分離が生じない。
【0014】このように、樹脂母粒子と像担持体との付
着力を、少なくとも2つの異なる色の樹脂母粒子間の付
着力及び樹脂母粒子と転写体との付着力よりも小さくす
ることにより、付着力が増大し、帯電不良となったトナ
ーが原因となる転写残り、逆転写を防止することができ
る。もちろん、外添剤が充分に被覆され、充分な帯電が
行われたトナーについては、転写電界により転写される
ため転写残りや逆転写を生ずることはない。
【0015】上記のような樹脂母粒子と像担持体との付
着力を、少なくとも2つの異なる色の樹脂母粒子間の付
着力及び樹脂母粒子と転写体との付着力よりも小さくす
るための感光体の構成例について説明する。上記条件を
成立させるための感光体として、以下のような例が挙げ
られる。感光体の最表層樹脂自体に表面エネルギーの
小さい物を選ぶ。感光体の最表層に撥水、親油性を付
与するような界面活性剤を加える。感光体の最表層に
高い離型性を有する材料を分散させる。
【0016】上記の例としては、樹脂の構造中にフッ
素含有基、シリコン含有基を導入する。
【0017】上記の例としては、exポリオキシアル
ケンアルキルエーテル、ポリオキシアルケンアルキルフ
ェニルエーテル、ポリオキシアルケンソルビタン脂肪酸
エステル、脂肪酸モノグリセライドポリエチレングリコ
ール脂肪酸エステル等を添加する。ステアリン酸カルシ
ウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸亜鉛、ステ
アリン酸鉄、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸ニッ
ケル、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸銅、ステア
リン酸ストロンチウム、ステアリン酸カドニウム、ステ
アリン酸マグネシウム、オレイン酸コバルト、オレイン
酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、パルチミ
ン酸亜鉛、パルチミン酸コバルト、パルチミン酸銅、パ
ルチミン酸マグネシウム、パルチミン酸アルミニウム、
パルチミン酸カルシウム、カプリル酸鉛、カプリル酸
銅、リノレン酸亜鉛、リノレン酸コバルト、リノレン酸
カルシウム等を塗る(特開2000−267303、特
開平6−332324)。
【0018】上記の例としては、フッ素微粒子を分散
させる。ポリカーポネート樹脂にホール搬送性トリフェ
ノルアミン化合物を10:8の重量比で溶解したものに
ポリ四フッ化エチレン粉体(粒径0.1〜0.3μm)
を総固形分に対して5〜50重量部分散させる。ex四
フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フ
ッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ
化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂、及び
これらの共重合体の中から1種或いは2種以上を適宜選
定する。
【0019】感光体として上記、、のいずれかの
ものを用い、中間転写体のベルト材料としてウレタン、
ポリエステル、ポリカーボネート、PETなど(PET
にフッ素、シリコン含有基を含むものも可)を用い、新
しいトナー、使用耐久後のトナーそれぞれについて、ト
ナーを圧縮してタブレット化し、これを感光体またはこ
れと同じ材質のシートに押圧し、またタブレット同士を
押圧して滑らせたときの摩擦係数を測定した実施例を説
明する。
【0020】〔実施例〕トナーXの2色(Xa、Xb)
を1000〜5000kgf/cm2 で圧縮(トナーを
高圧で圧縮することによって付着力に関して母粒子の影
響が支配的になる)し、タブレット化したものを、20
gf/cm2 〜400gf/cm2 で像担持体と表面材
質が同じシートに押圧し、シート(固定)上でそれぞれ
のトナータブレットを滑らせる時の摩擦係数μa、μb
が、共にトナータブレット同士の一方を固定し、同様に
滑らせたときの摩擦係数、中間転写体とトナータブレッ
トを20gf/cm2 〜400gf/cm2 で押圧し、
滑らせたときの摩擦係数のどちらと比較しても小さくな
るトナーを用い、各色の転写効率を測定したところ、初
期のトナーで99.8〜100%、耐久後のトナーでも
99.4〜99.8%を確保できた。
【0021】なお、上記の例においては、ロータリ型の
現像器を用い、1つの感光体により中間転写体上で色重
ねするようにしたが、それぞれ感光体を有する複数の画
像形成ユニットを設けて、順次中間転写体上に転写して
色重ねするタンデム構成の画像形成装置に適用すること
も可能である。
【0022】また、感光体とトナー樹脂母粒子の付着力
を低減するために、中間転写体と感光体との間に速度差
を設け、トナーに剪断力を付与して付着力を弱めるよう
にすることも可能である。
【0023】
【発明の効果】一般にトナーはポリエステル、スチレ
ン、アクリル等の樹脂を主成分とする母粒子とその表面
を被覆する外添剤で構成され、外添剤はトナーと接触す
る部材との付着力を小さくする働きやトナーを帯電させ
る働きもある。そして、転写効率を100%に近づけ、
クリーナ機構を除いた構成の画像形成装置を達成するた
めには、接触する部材との付着力が大きく、かつ帯電能
力の少ない(帯電量がほぼ0)母粒子が表面に露出した
遊離母粒子や耐久劣化したトナーの転写効率も考慮しな
ければならない。
【0024】そこで、本発明のように、樹脂母粒子と像
担持体との付着力が、少なくとも2つの異なる色の樹脂
母粒子間の付着力及び樹脂母粒子と転写体との付着力よ
りも小さくすることにより、電気的な力で転写されにく
いトナーは付着力で周りのトナーに引きつられて転写さ
れるので、多色転写時(トナー層厚が大きく、作用する
電気力が小さい)におけるトナーの色間での泣き別れに
よる転写効率の低下(作用する電気力が小さく、帯電量
がほぼ0のトナーが多色転写時の色間に存在することで
その部分は転写されない)を防止し、高転写効率で、か
つ装置の使用履歴(耐久)にかかわらず安定した転写特
性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される画像形成装置の構成例を
示す図である。
【図2】 本発明において使用されるトナーを模式的に
示した図である。
【図3】 一成分非磁性現像方式の現像器の例を説明す
る図である。
【図4】 中間転写体における色重ねを模式的に示す図
である。
【図5】 帯電が十分でないトナーと正常に帯電した異
なる色のトナーが相互の付着力により層間分離せずに転
写する様子を模式的に示した図である。
【図6】 帯電が不十分なある色のトナーと正常に帯電
した異なる色のトナーとが相互の付着力により塊として
転写する様子を模式的に示した図である。
【符号の説明】 1…感光体、2…帯電器、3…露光ユニット、4…ロー
タリ型現像器、5…帯電器、7…除電光、8…バックア
ップローラ、9…2次転写ローラ、10…転写材、11
…クリーナ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂母粒子表面に外添剤を被覆したトナ
    ーを用いると共に、転写部において異なる色のトナーの
    色重ねが行われる画像形成装置において、樹脂母粒子と
    像担持体との付着力が、少なくとも2つの異なる色の樹
    脂母粒子間の付着力及び樹脂母粒子と転写体との付着力
    よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記画像形成装置は、それぞれ像担持体
    を有する複数の画像形成ユニットを備えたタンデム構成
    であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 速度差を設けて転写することにより像担
    持体と樹脂母粒子との付着力を小さくすることを特徴と
    する請求項1又は2記載の画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010231182A (ja) * 2009-03-06 2010-10-14 Ricoh Co Ltd 画像形成装置および電子写真用トナーの製造方法

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