JP2004077915A - Image forming apparatus, transfer method, and transfer condition setting method - Google Patents

Image forming apparatus, transfer method, and transfer condition setting method Download PDF

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鈴木 弘治
Mitsuo Aoki
青木 三夫
Hiyo Shu
冰 朱
Yasushi Furuichi
古市 泰
Shigeru Watanabe
渡邊 滋
Tadashi Kasai
葛西 正
Yutaka Takahashi
高橋 裕
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of preventing the occurrence of transfer dust with high accuracy and obtaining an image having excellent sharpness. <P>SOLUTION: A pressure of 1-10N/cm is applied between a photoreceptor 1 and a transfer roller 52, an elastic layer 52b is formed on the transfer roller 52, and a transfer bias current between the photoreceptor 1 and the transfer roller 52 is set to be 0.05 to 0.2μA/cm. Besides, the hardness of the elastic layer 52b is set to be 60 to 80°, the CTL layer of the OPC photoreceptor 1 is set to be 10 to 20μm and the electrostatic capacity is set to be ≥ 100PF/cm<SP>2</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置、該画像形成装置における転写方法、転写条件の設定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真方式のカラー画像形成法においても高画質が要求され、トナーの小径化、現像の改良などで改善されてきている。しかしながら、作像工程毎に観察すると、潜像、現像、中間転写、定着と各工程で劣化していることが確認される。特に、転写工程での劣化が大きいことが挙げられる。
現象としては、転写進入時のプレ転写と転写後の剥離時の放電によるいわゆる転写チリが大きな問題となっている。転写チリとは、一次転写の際に、感光体上に形成されたトナー像が本来転写されるべき位置に転写されずにその周辺に拡散して転写されてしまい、結果として画像がぼけてしまう現象であり、特に細線部分での画像のシャープさを損なわせるものである。
【0003】
これらの課題に対し、多くの提案がなされてきた。例えば特開2000−22188号公報には、少なくとも中間転写ベルトのベルト横方向における感光体ドラムとの当接領域で、中間転写ベルトを内周面側から感光体ドラム向けて押圧する押圧ローラを設け、感光体ドラムと中間転写ベルトの密着性を向上させ、接触ニップ部でトナーの凝集力を高め、感光体ドラムと中間転写ベルトとの密着不足に起因する部分的な転写不良及び転写チリを防止することが提案されている。
特開2000−209255号公報には、カラー画像形成法における感光体ドラムから中間転写ベルトへの転写における転写チリ、虫喰い状の転写不良を解決するため、転写プロセスとして当接圧15g/cm以上の押圧力を加え、中間転写ベルトと感光体ドラムの線速比を0.85〜1.10とし、中間転写ベルト特性として、表面/体積抵抗等を規定し、更にトナー特性として凝集度、嵩密度、粒径を規定し、トナー間の付着力、転写ギャップ、中間転写ベルトの電荷保持力等を最適化することが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、さらに高画質化が進み、トナーとしては重合トナーが用いられるようになってきている。これにより、トナー特性としては更なる小径化、球形化、形状均一化、帯電量均一化等の特性が得られやすくなり、画質の向上につながっている。
重合トナーとは、乳化重合法トナー、あるいはEA法(Emulsion Aggregation)トナーと呼ばれ、乳化重合した生成物の微粒子樹脂と顔料及びワックスを化学的に凝集、融合してトナーを製造する方法により得られるトナーである。この製法の特長は、数ミクロンという小粒径で均一性の高い球形トナーを形成できることである。
上記従来技術では、重合トナーを用いた場合、転写チリは多く、一見滑らかさはあるが、鮮鋭度が悪くシャープ性に欠けた画像となっている。
【0005】
そこで、本発明は、転写チリを高精度に防止することができ、シャープ性に優れた画像を得ることができる画像形成装置、転写方法、転写条件の設定方法の提供を、その主な目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
まず、転写工程での課題としての転写チリの発生メカニズムを図8に基づいて説明する。転写工程では、転写領域Bの前後で記録媒体としての転写紙Pと像担持体としての感光体1が接触していない領域A、Cで電界の影響で転写チリが発生する。図8において、符号1aは感光層を、Tはトナー又はトナー層を、80は転写手段としての転写ローラを示している。
領域Aでは転写最適領域前での転写紙P上の電荷と電界により、トナーTが感光体1から転写紙P上に飛翔し、チリの原因となる。領域Cでは、転写により帯電した転写紙Pは感光体1と静電的に付着している。転写後に分離する際に放電が発生する。
【0007】
以上のように転写チリの原因は近接したときの放電現象が主なものであると考えられている。
像担持体と転写紙間にあるトナーは、(1)の式に表される力で転写(転移)する。トナーの周りの電界は式(2)で表され、転写紙と感光体間の電位差を、転写紙の誘電厚み、トナー層の誘電厚み、感光体層の誘電厚み及びトナー周りの空隙で割ったもので表される。
トナーの転移する力 F=qE        (1)
q:トナーの荷電量
E:感光体と転写紙間(トナー周り)の電界
【0008】
【数1】

Figure 2004077915
【0009】
領域AとCでの放電を少なくするためには、トナー周りの電界は現状維持のまま、感光体と転写紙間の電位差を小さくすることが必要となる。そのために、転写構成要素の誘電厚みを小さくすることが挙げられる。
また、本発明ではネガ・ポジ方式で作像している。ネガ・ポジ方式の場合、地肌部の感光体電位が高く(例えば−900V)、画像部の電位が低い(例えば−150V)方式である。画像部と非画像部(地肌部)で比較すると、転写紙が一様に帯電しているとすれば、地肌部の方の電位差が750V高いことになる。
この電位差は、転写工程後の分離時に画像部より非画像部で放電が発生しやすいことを意味する。分離時に画像部と非画像部の境界部で放電が発生し、画像部のトナーにも影響を与えてトナーチリの原因となっている。
【0010】
以上のような原因から、改善策として以下のような手法が考えられる。
(a)転写紙と感光体の間にあるトナー周りの電界を一定に保ちながら、感光体と転写紙間のエアーギャップを小さくすると、式(2)から、感光体と転写紙間の電位差を小さくすることができる。実際の手段としてはゴム状の表面層を持った転写ローラと感光体間に圧力を加え、転写紙と感光体の密着を多くし実質の平均エアーギャップを小さくすることで達成できる。
(b)感光体の誘電厚みを小さくすることにより感光体と転写紙間の電位差を小さくする。実質、OPC感光体(Organic Photo−Conductor:有機光感光体)では導電性支持体上に下引き層(UL)、電荷発生層(CGL)及び電荷輸送層(CTL)からなっている。UL層とCGL層は薄く数ミクロン以下である。最も層の厚いCTL層を薄くすることで達成できる。
(c)感光体上のトナー層を均一にすることでも平均的なエアーギャップを小さくすることができる。感光体上のトナー像としては、トナーが2層形成されていれば画像濃度は十分に得られる。ベタ画像、ドット画像の感光体上のトナーの面粗さが小さいことが良好な結果となる。
【0011】
以上のような手法でトナー周りの電界は十分であり、転写紙上の電荷量を少なくできる。これにより、転写後の剥離時に感光体と転写紙間の電位差が小さくなり、放電が起きにくい条件が得られる。
具体的には、上記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写する、という構成を採っている。
【0012】
請求項2記載の発明では、請求項1記載の画像形成装置において、上記圧力が、1〜10N/cmである、という構成を採っている。
【0013】
請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を介在させることである、という構成を採っている。
【0014】
請求項4記載の発明では、請求項3記載の画像形成装置において、上記転写手段がローラ又は無端状のベルトであり、上記弾性層が該転写手段に一体に形成されている、という構成を採っている。
【0015】
請求項5記載の発明では、請求項3又は4記載の画像形成装置において、上記弾性層の硬度が60〜80度である、という構成を採っている。
【0016】
請求項6記載の発明では、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段との間に印加する転写バイアス電流を小さくすることである、という構成を採っている。
【0017】
請求項7記載の発明では、請求項6記載の画像形成装置において、上記転写バイアス電流が、0.05〜0.2μA/cmである、という構成を採っている。
【0018】
請求項8記載の発明では、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体としてOPC感光体を用い、その誘電厚みを小さくして静電容量を大きくすることである、という構成を採っている。
【0019】
請求項9記載の発明では、請求項8記載の画像形成装置において、上記OPC感光体のCTL層が10〜20μmで、静電容量が100PF/cm以上である、という構成を採っている。
【0020】
請求項10記載の発明では、請求項9記載の画像形成装置において、上記CTL層の表面に保護層を設けた、という構成を採っている。
【0021】
請求項11記載の発明では、上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされている、という構成を採っている。
【0022】
請求項12記載の発明では、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することである、という構成を採っている。
【0023】
請求項13記載の発明では、請求項12記載の画像形成装置において、粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いる、という構成を採っている。
【0024】
請求項14記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体と上記転写手段との間に1〜10N/cmの圧力を加え、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を設け、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流が0.05〜0.2μA/cmである、という構成を採っている。
【0025】
請求項15記載の発明では、請求項14記載の画像形成装置において、上記弾性層の硬度が60〜80度である、という構成を採っている。
【0026】
請求項16記載の発明では、請求項14又は15記載の画像形成装置において、上記像担持体としてOPC感光体を用い、該OPC感光体のCTL層が10〜20μmであり、静電容量が100PF/cm以上である、という構成を採っている。
【0027】
請求項17記載の発明では、請求項16記載の画像形成装置において、上記CTL層の表面に保護層を設けた、という構成を採っている。
【0028】
請求項18記載の発明では、請求項17記載の画像形成装置において、上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされている、という構成を採っている。
【0029】
請求項19記載の発明では、請求項14又は15記載の画像形成装置において、上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定する、という構成を採っている。
【0030】
請求項20記載の発明では、請求項19記載の画像形成装置において、粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いる、という構成を採っている。
【0031】
請求項21記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定する、という構成を採っている。
【0032】
請求項22記載の発明では、請求項21記載の画像形成装置において、粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いる、という構成を採っている。
【0033】
請求項23記載の発明では、請求項1乃至22の何れか1つに記載の画像形成装置において、上記像担持体の表面摩擦係数が0.7以下である、という構成を採っている。
【0034】
請求項24記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する転写方法において、上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写することとした。
【0035】
請求項25記載の発明では、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置における転写条件の設定方法において、上記像担持体と上記転写手段との間に加える圧力と、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流をパラメータとし、転写率、転写チリ、転写白抜けの評価実験を行い、これらの実験値から許容レベルを抽出して転写条件とすることとした。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図1乃至図7に基づいて説明する。
まず、図1に基づいて本実施形態における画像形成装置の全体構成の概要を説明する。画像形成装置は周知の電子写真方式を用いており、内部に像担持体としてのドラム状の感光体を備えている。感光体1の周囲には矢印で示す回転方向に沿って、電子写真複写工程を実施する帯電手段2、露光手段3、現像手段4、転写搬送手段5、クリーニング手段6及び定着手段7が配置されている。
露光手段3は、画像読み取り装置31により読み取られた原稿の画像信号を基に、ポリゴンミラー32でレーザー光をスキャンさせミラー33で反射して感光体1上に静電潜像を形成する。感光体1としては有機感光体の他、アモルファスシリコーン等の既存の感光体を用いることができる。
【0037】
感光体1上に形成された静電潜像は、現像ローラ41を有する現像手段4によってトナー像として可視像化される。給紙トレイ101、106に収容された記録媒体としての転写紙Pは給紙ローラ102、107で給紙され、搬送ローラ対103、108によりレジストローラ対104に向けて搬送される。
転写紙Pはレジストローラ対104で一旦停止されて斜めずれを修正された後、感光体1上に形成されたトナー像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対104により転写部位へ向けて搬送される。
転写部位へ送られた転写紙Pは、転写搬送手段5における転写手段としての転写ローラ52と感光体1との間に印加される転写バイアスにより、トナー像を静電転写される。トナー像を転写された転写紙Pは転写搬送手段5の搬送ベルト53により定着手段7へ搬送され、定着される。定着が終了した転写紙Pは排紙ローラ対105により排紙トレイ110へ排出される。
【0038】
転写後、感光体1上に残留したトナーや汚れはクリーニング手段6により清掃される。クリーニング手段6は、クリーニングブレード61と、クリーニングブラシ62と、摩擦係数低減剤63を有している。クリーニング後の感光体1は図示しない除電ランプにより表面電位を初期化され、次の作像工程に備えられる。転写ローラ52は、金属ローラ52aと、該金属ローラ52aの表面に形成された弾性層を有している。搬送ベルト53は駆動ローラ54と従動ローラ55により回転駆動され、その表面をベルトクリーニング手段56によりクリーニングされる。
定着手段7は、内部にハロゲンランプ等の加熱源74を備えた定着ローラ71と、同じく内部にハロゲンランプ等の加熱源73を備えた加圧ローラ72を有している。定着ローラ71と加圧ローラ72は、面圧が9.3N/cmの加圧力で圧接されて約10mmの定着ニップ幅を形成している。定着手段7は図示しない駆動手段により駆動力を受けて転写紙Pを挟持搬送する。この際、定着ローラ71は加熱源74によって所定の温度に制御されており、転写紙P上のトナー像は両ローラ間を通過するときに圧力を受けながら溶融し、ニップ部を出て冷却されることによって永久像として転写紙Pに定着される。
【0039】
次に、図2に基づいて転写ローラ52の構成と加圧構造を説明する。転写ローラ52は、ステンレス(SUS)や鉄(Fe)等からなる直径20〜30mmの芯金としての金属ローラ52aと、この金属ローラ52aの表面に形成された弾性層52bを有している。弾性層52bは、EPDM、シリコーン、NBR、ウレタン等の材料でソリッド状に形成されている。
弾性層52bは、0.1〜1.0mmの厚みで硬度60〜80度(AskerC/1kg荷重時)、体積抵抗1×10〜1×1011Ωcmに設定されている。弾性層52bの表面抵抗は体積抵抗より1〜2桁高い抵抗の範囲が最適である。
転写ローラ52の加圧は、ローラの両端に設けられた軸受52cとバネ52dによりなされ、感光体1に押圧されている。以降、加圧力の測定は転写ローラ52前後のバネ押圧力の合計を転写ローラ52の長さで割った値で表示する。単位はN/cmで示す。
【0040】
次に、図3に基づいて感光体1と転写ローラ52間の加圧時のトナー周りの空隙について説明する。
図3(a)は、従来における圧力1N/cm以下の転写部位における加圧状態を示す図である。転写紙Pは微小面積では硬く、広い面積では変形(曲がり)する特性を有している。従来のように圧力が弱いと、転写紙Pの繊維の凹凸で表面、裏面における数点の凸部で受けて(接触して)搬送される。
その結果、トナーTや感光体1と転写紙Pの接触点が少なく、感光体1と転写ローラ52の表面の間の空隙が多い状態となる。
感光体とゴム層(弾性層52b)の無いローラ間に0.5N/cmの加圧力を加え、転写紙P(リコー製Type6200)を挟み、ギャップを測定した。また、1.0N/cmの加圧で同様に測定した結果、20μmの差があった。つまり、加圧によって空隙が20μm減ったことになる。
【0041】
その様子、すなわち本実施形態における加圧状態を図3(b)に示す。加圧によって転写紙Pの凸部と感光体1、転写ローラ52が多く接触するようになる。その結果、空隙が小さくなり、トナーTと転写紙P間の距離が平均的に狭くなり、式(2)の分母項の「g」が小さくなる。さらにトナー層Tの厚みが一定でトナー表面の粗さも均一であれば、平均の空隙が小さくなる。
次に、感光体1の感光層の厚みについて説明する。OPC感光体1は、一般的に金属支持体上にUL層、CGL層、さらにCTL層が塗布され、感光層全体の厚みは25〜30μmとなっている。これらの層のうちではCTL層が最も厚く20〜30μmとなっている。理由としては耐久性を考慮したもので、CTL層を削りながら常にトナー皮膜などがない感光体表面を使っている。このときの静電容量は約80PF/cmである。
【0042】
本実施形態では、CTL層を約10μm薄くする。これにより、感光体1の感光層の誘電厚みは小さくなる。
以上のように、空隙と感光体1の誘電厚みを小さくすることで、転写紙Pと感光体1の電位差を小さくしても、式(2)のE(トナー周りの電界)は従来と同じ電界が得られる。すなわち、トナー周りの電界を維持したまま分離時の放電による転写チリを減少させることができる。
【0043】
次に、本実施形態で用いられる感光体1の表面特性について説明する。感光体1の表面摩擦係数は0.7以下であることが望ましい。表面摩擦係数が0.7以上の場合、転写の際、トナーとの離型性が悪くなり、転写効率が悪化する。特に本実施形態では、凝集力の低いトナー(非重合トナー)を用いるが、転写での圧力が大きいため、転写時の転写白抜け(トナーのまとまった量が感光体1から分離せず抜け跡が生じる現象)が発生しやすい。そのため、表面摩擦係数を低くする必要がある。
感光体1の表面摩擦係数を低くする方法としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩を感光体1の表面に均一に塗布することが挙げられる。
表面摩擦係数の測定には、全自動摩擦摩耗解析装置(協和界面科学(株)社製)を用い、接触子として3mmのステンレス球を用いた。
【0044】
本実施形態では、図4に示すように、感光体1の表面、すなわち厚みを薄くしたCTL層1a―3の表面に金属酸化物を含有した保護層1cを設けている。図4において符号1aは感光層を、1a―1はUL層を、1a―2はCGL層を、1bは金属支持体をそれぞれ示している。
保護層1cを有する感光体1を用いた場合、機械的強度が強いため、感光体1の膜削れが少なく、経時で安定した画像を得ることができる。保護層1c中に含有する金属酸化物としては、アルミナ、酸化チタン、シリカの中から選ばれる一種であることが望ましい。
【0045】
次に、本実施形態で用いられるトナーについて説明する。製造方法は、従来公知の方法でよく、結着樹脂、離型剤、着色剤、帯電制御剤等をミキサーで混合し、熱ロール、エクストレーダー等の混練機で混練した後、冷却固化し、これをジェットミル、ターボジェット、クリプトロン等の粉砕装置で粉砕し、その後分級して得られるトナーである。
さらに、上記トナーに無機微粉末を添加し、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー等で混合して得られるトナーでもよい。
感光体1上のトナー層Tの層厚が均一で、さらにトナー層Tの表面粗さが均一であれば、感光体1と転写紙P間のトナー周りの電界が均一になり、トナーの移動する力(F)は均一になる。さらにトナーの帯電量が均一であることが転写チリには良好な条件となる。
【0046】
次に、本実施形態における評価方法について説明する。
<転写率、定着性、転写チリ、転写白抜けの評価方法>
評価機は、リコーImagioMF7070の転写部を改造して用いた。ユニット構成は図1の装置の概略図と同じである。現像として二成分方式の現像装置を用い、転写はローラ転写方式で行い、ベルト搬送される構成である。定着は面圧が9.3N/cmの加圧力で、温度が165〜185℃の条件下で行った。この装置を用いて、600dpiのドットから形成されたグレースケールを中心としたテストチャート(図5参照)をプリントアウトしてサンプル画像を得た。
【0047】
<転写率の評価>
現像された感光体1上のチャートを転写し、転写紙Pが搬送ベルト53上にある時に装置を停止する。チャートの黒ベタ部に着目し、感光体1上の黒ベタ部の転写残トナー量を粘着テープで剥がし、感光体1上の残トナー量を求める。一方、転写されたトナーは、黒ベタ部を切り取り、トナーを圧縮エアーで吹き飛ばす。吹き飛ばし前後の重さより転写されたトナー量を求め、下記式
(転写トナー量/(転写トナー+残トナー量))×100  (%)
で転写率(%)を求める。転写率の許容値は一般環境下で70%以上である。転写率80%以上は「○」と判定する。同じく70〜79%は「△」、69%以下は「×」と示した。許容レベルは「△」以上である。
【0048】
<定着性の評価>
次に、定着性はスミア法で行う。ID:0.6〜0.8のハーフトーン部で8.8N/15φの重りに付着した布を転写紙Pの上に載せ、5往復擦ったときの布上の濃度で評価を行った。
問題無いレベルである0.3以下は「○」、許容できるレベルである0.5以下は「△」で表示し、0.51以上のレベルは「×」と評価した。
【0049】
<転写チリ、転写白抜けの評価>
転写チリと転写白抜けは、汎用的な評価法が確立していないため、サンプルとランク見本を目視での官能評価法で行った。転写チリのランク見本は図7に、転写白抜けのランク見本は図6に示した。ランク3の画像の「△」が許容レベルであり、それ以上は「OK」、「△」に満たないものは「NG」である。
【0050】
以下、実施例により本発明を説明する。
[実施例1]
図1と同様のテスト機はリコーイマジオMF7070の転写部を改造して用いた。感光体1と転写ローラ52の接触が安定するように、転写ローラ52の表面に硬度70度(AskerC/1kg荷重時)、1×10〜1×1010Ωcmのゴム層(弾性層)を設けた。図2で示したバネ52dによる転写圧力(パラメータ)を0.5、1.0、5.0、10.0N/cmの4水準、転写ローラ52と感光体1間に印加する電圧を制御して、流れる電流(パラメータ)を0.03、0.05、0.2、0.3μA/cmの4水準でプリンタにより図5に示すテストチャートをプリントした。
評価は転写率、転写チリ(図7参照)、転写白抜け(図6参照)で確認した。それぞれの結果を表1、表2、表3に示す。なお、現状値、すなわち従来値は、転写電流が0.3〜0.4μA/cmで、圧力は1N/cm前後の条件である。
【0051】
【表1】
Figure 2004077915
【0052】
【表2】
Figure 2004077915
【0053】
【表3】
Figure 2004077915
【0054】
表1、2、3から、転写率は0.05μA未満では電流不足で不良である。圧力が小さく、電流も小さいと転写率が低下する。転写チリでは、転写電流が0.3μA以上で放電によるチリが大きくなる。また、転写圧力が10N/cmでは転写白抜けが発生しかかっており、その結果転写率でも低下している。
以上の結果、最適条件として、圧力で1〜10N/cm、転写バイアス電流で0.05〜0.2μA/cmの組み合わせを選択できる。好ましくは圧力で1.0〜5.0N/cm、電流で0.1〜0.2μA/cmであった。
【0055】
[実施例2]
実施例1と同じ方法で感光体1のCTL層1a―3の厚みを5μm、10μm、15μm、20μm、25μmの5水準で変化させ、転写圧力は3.0N/cm、転写電流は0.3μA/cmで図5のテストチャートをプリントして転写チリについて評価を行った。その結果を表4に示す。
【0056】
【表4】
Figure 2004077915
【0057】
表4から、CTL層1a―3の厚さが薄くなると、リークによる黒ポチが発生することが判る。また、厚みが20μm以上になると、感光体1の静電容量が小さくなり(80PF/cm以下)、感光体1の帯電量が大きくなって転写チリが悪くなる。
以上の結果より、感光体1のCTL層1a―3の厚みは10〜20μmで、静電容量は100PF/cm以上が良好な条件となる。
実施例1と2の組み合わせで感光体1と転写紙Pの電位差を求めると以下のようになる。式(2)から誘電厚みの変動分を計算すると、従来例では転写紙t:80μm、ε:4、トナー層t:10μm、ε:3、感光体t:30μm、ε:3、空隙t:40μm、となる。
これに対し、本実施形態の最適条件では、加圧と感光体厚みを感光体t:20μm、ε:3、空隙20μmとすると、誘電厚みは68%になり、トナー周りの電界を同じ値に維持した場合、感光体1と転写ローラ52間の電位差を32%小さくできることになる。その結果、分離時の放電が少なくなり、転写チリを減少できた。
【0058】
[実施例3]
実施例1と同じ方法で転写圧力は3.0N/cm、転写電流は0.15μA/cmで図5のテストチャートをプリントし、サンプルを得た。感光体1のCTL層1a―3を20μmとし、表面に保護層1cを設けた。
具体的には、溶剤に溶かしたポリカーボネート樹脂に粒径0.3μmの酸化アルミニウムを25w%加え、分散してスプレー塗布し、150℃で加熱乾燥して5μmの保護層1cを形成した。
保護層有無の2種類の感光体で連続コピーテストを行った。その結果を表5に示す。
【0059】
【表5】
Figure 2004077915
【0060】
表5より、保護層1cが無い場合、200K(K=1000枚)から黒ポチが発生した。原因としてクリーニング工程でのブラシとウレタンゴムのクリーニングブレードで削れ、15μm以下になると電界強度が強くなり、部分的にリークが発生し、黒ポチ画像なる。
保護層1cを設けることにより、感光体1の削れが少なく、300〜500K枚の耐久性が得られる。保護層1cの無い場合は、厚みが25μmのCTL層1a―3を塗布した感光体で、200〜300Kの寿命で画像劣化が発生する。テストの結果、300Kで10μmの削れが発生した。
【0061】
[実施例4]
実施例1と同じ方法で転写圧力は3.0N/cm、転写電流は0.15μA/cmで図5のテストチャートをプリントし、サンプルを得た。現像に用いる現像剤を次のように作成した。
トナー処方
ポリエステル樹脂(重量平均分子量:185000、Tg:67℃)  80重量部
カルナウバワックス(平均粒径:300μm)           4重量部
カーボンブラック(♯44:三菱化学)            15重量部
荷電制御剤(スピロンブラックTR−H:保土ヶ谷化学)     1重量部
以上の処方で2軸エクストルーダーを用いて160℃で混練後、機械式粉砕機により粉砕条件を変化させて粉砕し、分級して重量平均粒径4.2μm、6.8μm、9.0μmのトナーを得た。さらにヘンシェルミキサーを用い、シリカ(R−972 日本アエロジル)1.0重量%を混合し、3種類の粒径の異なるトナーを得た。
【0062】
キャリアは重量平均粒径50μmの球形フェライトを用い、表面にシリコーン樹脂をコートし、熱乾燥して得た。
4.2μmトナーはキャリアに対し5.0w%、6.8μmトナーはキャリアに対し4.0w%、9.0μmトナーはキャリアに対し3.0w%を混合し、3種の現像剤を得た。
以上の現像剤を用いて、画像濃度と転写チリを確認した。同時に感光体1上に形成されたトナー像のZ軸方向の平均高さ、0.1×0.1mmの面積の表面粗さを測定して併記した。感光体1上のトナー像のZ軸のデータは、キーエンス社製の超深度形状測定顕微鏡VK8500を用い、対物レンズ50倍(15インチのCRT上倍率1000倍)で、断面高さの平均値と面粗さ測定値を用いた。その結果を表6に示す。
【0063】
【表6】
Figure 2004077915
【0064】
表6より、トナーの平均高さはほぼ同じであるが、表面粗さが均一であると転写チリが良いことが判る。これはトナーの層構成が不均一である場合、転写時、転写分離時にトナーが異方向に転移する確率が高くなるからであると考えられる。
画像濃度は付着量がほぼ同じであるため、定着後の画像濃度はほぼ同じになっている。
【0065】
上記実施形態では転写手段として転写ローラを例示したが、無端状のベルトであっても同様の機能を得ることができる。
また、上記実施形態では、全ての条件を同時に備えた構成で説明したが、像担持体と記録媒体間の電位差を小さくするための各条件等を単独に設定した構成においても従来に比べて転写チリを低減できる。
【0066】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写する構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0067】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の画像形成装置において、上記圧力が、1〜10N/cmである構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を確実に上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0068】
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を介在させることである構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を弾性層の変形により多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0069】
請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の画像形成装置において、上記転写手段がローラ又は無端状のベルトであり、上記弾性層が該転写手段に一体に形成されている構成としたので、構成の簡易化を実現できる。
【0070】
請求項5記載の発明によれば、請求項3又は4記載の画像形成装置において、上記弾性層の硬度が60〜80度である構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を弾性層の最適な変形により多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0071】
請求項6記載の発明によれば、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段との間に印加する転写バイアス電流を小さくすることである構成としたので、記録媒体の電荷を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0072】
請求項7記載の発明によれば、請求項6記載の画像形成装置において、上記転写バイアス電流が、0.05〜0.2μA/cmである構成としたので、転写チリを高精度に低減することができる。
【0073】
請求項8記載の発明によれば、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体としてOPC感光体を用い、その誘電厚みを小さくして静電容量を大きくすることである構成としたので、像担持体の帯電電位を下げることができ、像担持体と転写手段間の電位差を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0074】
請求項9記載の発明によれば、請求項8記載の画像形成装置において、上記OPC感光体のCTL層が10〜20μmで、静電容量が100PF/cm以上である構成としたので、転写チリを高精度に低減することができる。
【0075】
請求項10記載の発明によれば、請求項9記載の画像形成装置において、上記CTL層の表面に保護層を設けた構成としたので、転写チリを低減できるとともに像担持体の長寿命化を図ることができる。
【0076】
請求項11記載の発明によれば、上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされている構成としたので、転写圧力が大きくても転写白抜けを防止することができる。
【0077】
請求項12記載の発明によれば、請求項1又は2記載の画像形成装置において、上記電位差を小さくすることが、上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することである構成としたので、エアーギャップが小さくなることによって像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0078】
請求項13記載の発明によれば、請求項12記載の画像形成装置において、粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いる構成としたので、トナー層の厚みのさらなる均一化によって転写チリを高精度に低減することができる。
【0079】
請求項14記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体と上記転写手段との間に1〜10N/cmの圧力を加え、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を設け、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流が0.05〜0.2μA/cmである構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0080】
請求項15記載の発明によれば、請求項14記載の画像形成装置において、上記弾性層の硬度が60〜80度である構成としたので、像担持体と記録媒体との接触を弾性層の最適な変形により多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0081】
請求項16記載の発明によれば、請求項14又は15記載の画像形成装置において、上記像担持体としてOPC感光体を用い、該OPC感光体のCTL層が10〜20μmであり、静電容量が100PF/cm以上である構成としたので、転写チリを高精度に低減することができる。
【0082】
請求項17記載の発明によれば、請求項16記載の画像形成装置において、上記CTL層の表面に保護層を設けた構成としたので、転写チリを低減できるとともに像担持体の長寿命化を図ることができる。
【0083】
請求項18記載の発明によれば、請求項17記載の画像形成装置において、上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされている構成としたので、転写圧力が大きくても転写白抜けを防止することができる。
【0084】
請求項19記載の発明によれば、請求項14又は15記載の画像形成装置において、上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定する構成としたので、エアーギャップが小さくなることによって像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0085】
請求項20記載の発明によれば、請求項19記載の画像形成装置において、粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いる構成としたので、トナー層の厚みのさらなる均一化によって転写チリを高精度に低減することができる。
【0086】
請求項21記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定する構成としたので、エアーギャップが小さくなることによって像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0087】
請求項22記載の発明によれば、請求項21記載の画像形成装置において、粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いる構成としたので、トナー層の厚みのさらなる均一化によって転写チリを高精度に低減することができる。
【0088】
請求項23記載の発明によれば、請求項1乃至22の何れか1つに記載の画像形成装置において、上記像担持体の表面摩擦係数が0.7以下である構成としたので、転写圧力が大きくても転写白抜けを防止することができる。
【0089】
請求項24記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する転写方法において、上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写することとしたので、像担持体と記録媒体との接触を多くして転写効率を上げることができ、結果として転写電流を小さくでき、分離時の放電を減少させることによって転写チリを低減することができる。
【0090】
請求項25記載の発明によれば、像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置における転写条件の設定方法において、上記像担持体と上記転写手段との間に加える圧力と、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流をパラメータとし、転写率、転写チリ、転写白抜けの評価実験を行い、これらの実験値から許容レベルを抽出して転写条件とすることとしたので、転写条件を最適化することができ、転写チリを高精度に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における画像形成装置の概要正面図である。
【図2】転写加圧構成を示す要部正面図である。
【図3】(a)は従来における転写加圧状態を示す模式図、(b)は本発明における転写加圧状態を示す模式図である。
【図4】感光体の感光層の模式断面図である。
【図5】テストチャートを示す図である。
【図6】転写白抜けランクの見本を示す図である。
【図7】転写チリランクの見本を示す図である。
【図8】転写チリの発生メカニズムを示す模式図である。
【符号の説明】
1 像担持体としての感光体
1c 保護層
52 転写手段としての転写ローラ
52b 弾性層
P 記録媒体としての転写紙
T トナー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, etc., a transfer method in the image forming apparatus, and a method of setting transfer conditions.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high image quality has also been required in an electrophotographic color image forming method, and improvements have been made by reducing the diameter of toner and improving development. However, when observed in each image forming process, it is confirmed that the image is deteriorated in each of the latent image, development, intermediate transfer, and fixing. In particular, the deterioration in the transfer step is large.
As a phenomenon, so-called transfer dust due to discharge at the time of pre-transfer at the time of transfer entry and at the time of peeling after transfer has become a major problem. Transfer dust means that at the time of primary transfer, the toner image formed on the photoreceptor is not transferred to the position where it should be originally transferred, but is diffused and transferred to its periphery, resulting in blurred image This is a phenomenon that impairs the sharpness of an image particularly at a thin line portion.
[0003]
Many proposals have been made for these issues. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-22188, a pressing roller that presses the intermediate transfer belt from the inner peripheral surface toward the photosensitive drum is provided at least in a contact area of the intermediate transfer belt with the photosensitive drum in the lateral direction of the belt. , Improves the adhesion between the photosensitive drum and the intermediate transfer belt, increases the cohesive force of the toner at the contact nip, and prevents partial transfer failure and transfer dust due to insufficient adhesion between the photosensitive drum and the intermediate transfer belt It has been proposed to.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-209255 discloses a transfer process in which a contact pressure of 15 g / cm or more is used as a transfer process in order to solve the transfer dust and bug-like transfer failure in the transfer from the photosensitive drum to the intermediate transfer belt in the color image forming method. , The linear velocity ratio between the intermediate transfer belt and the photosensitive drum is set to 0.85 to 1.10, the surface / volume resistance and the like are defined as the characteristics of the intermediate transfer belt, and the agglomeration degree and bulk are defined as the toner characteristics. It has been proposed to regulate the density and the particle size and optimize the adhesion between toners, the transfer gap, the charge retention of the intermediate transfer belt, and the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, image quality has been further improved, and polymerized toner has been used as toner. This makes it easier to obtain toner characteristics such as a smaller diameter, a spherical shape, a uniform shape, and a uniform charge amount, leading to an improvement in image quality.
The polymerized toner is referred to as an emulsion polymerization method toner or an EA (Emulsion Aggregation) toner, and is obtained by a method of chemically aggregating and coalescing a fine particle resin of an emulsion polymerized product, a pigment and a wax to produce a toner. Toner. The feature of this production method is that a highly uniform spherical toner having a small particle size of several microns can be formed.
In the above-mentioned prior art, when the polymerized toner is used, the transfer dust tends to be large, and although the appearance is smooth at first glance, the image has poor sharpness and lacks sharpness.
[0005]
Therefore, the present invention has an object to provide an image forming apparatus, a transfer method, and a method for setting transfer conditions, which can prevent transfer dust with high accuracy and can obtain an image with excellent sharpness. I do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
First, the generation mechanism of transfer dust as a problem in the transfer step will be described with reference to FIG. In the transfer step, transfer dust occurs in areas A and C where the transfer paper P as a recording medium and the photoconductor 1 as an image carrier are not in contact with each other before and after the transfer area B. In FIG. 8, reference numeral 1a denotes a photosensitive layer, T denotes a toner or a toner layer, and 80 denotes a transfer roller as transfer means.
In the area A, the toner T flies from the photoreceptor 1 onto the transfer paper P due to the electric charge and the electric field on the transfer paper P before the optimal transfer area, causing dust. In the area C, the transfer paper P charged by the transfer is electrostatically attached to the photoconductor 1. Discharge occurs when separating after transfer.
[0007]
As described above, it is considered that the main cause of the transfer dust is a discharge phenomenon when approached.
The toner between the image carrier and the transfer paper is transferred (transferred) by the force represented by the equation (1). The electric field around the toner is expressed by equation (2), and the potential difference between the transfer paper and the photoconductor is divided by the dielectric thickness of the transfer paper, the dielectric thickness of the toner layer, the dielectric thickness of the photoconductor layer, and the gap around the toner. Is represented by
Transferring force of toner F = qE (1)
q: charge amount of toner
E: Electric field between photoconductor and transfer paper (around toner)
[0008]
(Equation 1)
Figure 2004077915
[0009]
In order to reduce the discharge in the areas A and C, it is necessary to reduce the potential difference between the photoconductor and the transfer paper while maintaining the electric field around the toner as it is. For this purpose, the dielectric thickness of the transfer component may be reduced.
In the present invention, an image is formed by a negative / positive method. In the case of the negative-positive method, the potential of the photoconductor in the background is high (for example, -900 V) and the potential of the image portion is low (for example, -150 V). Comparing the image portion and the non-image portion (background portion), if the transfer paper is uniformly charged, the potential difference in the background portion is 750 V higher.
This potential difference means that discharge is more likely to occur in the non-image area than in the image area during separation after the transfer step. At the time of separation, discharge occurs at the boundary between the image portion and the non-image portion, which also affects the toner in the image portion and causes toner dust.
[0010]
From the above reasons, the following methods can be considered as improvement measures.
(A) When the air gap between the photoconductor and the transfer paper is reduced while the electric field around the toner between the transfer paper and the photoconductor is kept constant, the potential difference between the photoconductor and the transfer paper can be calculated from the equation (2). Can be smaller. As an actual means, it can be achieved by applying pressure between the transfer roller having a rubber-like surface layer and the photoreceptor to increase the close contact between the transfer paper and the photoreceptor and to reduce the actual average air gap.
(B) The potential difference between the photoconductor and the transfer paper is reduced by reducing the dielectric thickness of the photoconductor. The OPC photoreceptor (Organic Photo-Conductor: organic photoreceptor) substantially comprises an undercoat layer (UL), a charge generation layer (CGL), and a charge transport layer (CTL) on a conductive support. The UL and CGL layers are thin and less than a few microns. This can be achieved by thinning the thickest CTL layer.
(C) Even if the toner layer on the photoreceptor is made uniform, the average air gap can be reduced. As the toner image on the photoreceptor, sufficient image density can be obtained if two layers of toner are formed. Good results are obtained when the surface roughness of the toner on the photoconductor of the solid image and the dot image is small.
[0011]
With the above method, the electric field around the toner is sufficient, and the charge amount on the transfer paper can be reduced. As a result, the potential difference between the photoconductor and the transfer paper at the time of peeling after transfer is reduced, and conditions are obtained in which discharge is less likely to occur.
Specifically, in order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit. Pressure is applied between the image bearing member and the transfer means, and the transfer is performed with a small potential difference between the image carrier and the recording medium while maintaining the electric field around the toner.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the pressure is 1 to 10 N / cm.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, reducing the potential difference includes interposing an elastic layer between the image carrier and the transfer unit. I am taking it.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the third aspect, the transfer unit is a roller or an endless belt, and the elastic layer is formed integrally with the transfer unit. ing.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the third or fourth aspect, the elastic layer has a hardness of 60 to 80 degrees.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the potential difference is reduced by reducing a transfer bias current applied between the image carrier and the transfer unit. There is a configuration that there is.
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the sixth aspect, the transfer bias current is 0.05 to 0.2 μA / cm.
[0018]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the potential difference is reduced by using an OPC photosensitive member as the image carrier, reducing a dielectric thickness of the OPC photosensitive member, and reducing a capacitance. This is to increase the size.
[0019]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the eighth aspect, the CTL layer of the OPC photoreceptor has a thickness of 10 to 20 μm and a capacitance of 100 PF / cm. 2 That is the configuration of the above.
[0020]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the ninth aspect, a configuration is adopted in which a protective layer is provided on a surface of the CTL layer.
[0021]
An eleventh aspect of the present invention employs a configuration in which a treatment is performed to reduce the friction coefficient of the surface of the protective layer.
[0022]
In the twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, reducing the potential difference is performed by setting an average thickness of the toner layer on the image carrier to 10 to 20 μm and a surface roughness of the toner image. Is set to a value equal to or less than the average toner layer thickness in an area of 0.1 mm × 0.1 mm or more.
[0023]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twelfth aspect, a configuration is adopted in which a toner having a particle size of 4.0 to 7.0 μm is used.
[0024]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, 1 to 10 N / cm is provided between the image carrier and the transfer unit. cm pressure, an elastic layer is provided between the image carrier and the transfer means, and a transfer bias current between the image carrier and the transfer means is 0.05 to 0.2 μA / cm. I am taking it.
[0025]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fourteenth aspect, the elastic layer has a hardness of 60 to 80 degrees.
[0026]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth or fifteenth aspect, an OPC photoconductor is used as the image carrier, the CTL layer of the OPC photoconductor has a thickness of 10 to 20 μm, and a capacitance of 100 PF. / Cm 2 That is the configuration of the above.
[0027]
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the sixteenth aspect, a protective layer is provided on a surface of the CTL layer.
[0028]
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the seventeenth aspect, a configuration is adopted in which a process for reducing a friction coefficient of a surface of the protective layer is performed.
[0029]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth or fifteenth aspect, an average thickness of the toner layer on the image carrier is 10 to 20 μm, and a surface roughness of the toner image is 0.1 mm × 0.1 mm. A configuration is adopted in which the above area is set to a value equal to or less than the average toner layer thickness.
[0030]
According to a twentieth aspect, in the image forming apparatus according to the nineteenth aspect, a configuration is employed in which a toner having a particle size of 4.0 to 7.0 μm is used.
[0031]
In an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, an average thickness of the toner layer on the image carrier is 10 to 20 μm, The surface roughness of the toner image is set to a value equal to or less than the average toner layer thickness in an area of 0.1 mm × 0.1 mm or more.
[0032]
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twenty-first aspect, a configuration is employed in which a toner having a particle size of 4.0 to 7.0 μm is used.
[0033]
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to twenty-second aspects, a configuration is adopted in which a surface friction coefficient of the image carrier is 0.7 or less.
[0034]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the transfer method of electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, a pressure is applied between the image carrier and the transfer unit, The transfer was performed with a small potential difference between the image carrier and the recording medium while maintaining the surrounding electric field.
[0035]
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the method for setting a transfer condition in an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, the transfer between the image carrier and the transfer unit is performed. Using the pressure applied in the middle and the transfer bias current between the image carrier and the transfer means as parameters, an evaluation experiment of the transfer rate, transfer dust, and transfer whiteout was performed, and an allowable level was extracted from these experimental values to transfer. It was decided to be a condition.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, an outline of the overall configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The image forming apparatus uses a well-known electrophotographic system, and includes a drum-shaped photoconductor as an image carrier inside. Around the photoreceptor 1, a charging unit 2, an exposing unit 3, a developing unit 4, a transfer / conveying unit 5, a cleaning unit 6, and a fixing unit 7 for performing an electrophotographic copying process are arranged along a rotation direction indicated by an arrow. ing.
Exposure means 3 forms an electrostatic latent image on photoreceptor 1 by scanning laser light with polygon mirror 32 and reflecting it on mirror 33 based on the image signal of the document read by image reading device 31. As the photoconductor 1, an existing photoconductor such as amorphous silicone can be used in addition to the organic photoconductor.
[0037]
The electrostatic latent image formed on the photoconductor 1 is visualized as a toner image by a developing unit 4 having a developing roller 41. The transfer paper P as a recording medium stored in the paper feed trays 101 and 106 is fed by paper feed rollers 102 and 107 and is conveyed by a pair of conveyance rollers 103 and 108 to a pair of registration rollers 104.
The transfer paper P is temporarily stopped by the pair of registration rollers 104 to correct the oblique displacement, and then the pair of registration rollers 104 at the timing when the leading end of the toner image formed on the photoconductor 1 coincides with the predetermined position in the conveyance direction. It is transported to the transfer site.
The transfer sheet P sent to the transfer portion is electrostatically transferred with a toner image by a transfer bias applied between the transfer roller 52 as a transfer unit in the transfer conveyance unit 5 and the photoconductor 1. The transfer paper P on which the toner image has been transferred is conveyed to the fixing means 7 by the conveyance belt 53 of the transfer conveyance means 5 and is fixed. The transfer paper P on which the fixing has been completed is discharged to the discharge tray 110 by the discharge roller pair 105.
[0038]
After the transfer, the toner and stains remaining on the photoconductor 1 are cleaned by the cleaning unit 6. The cleaning means 6 has a cleaning blade 61, a cleaning brush 62, and a friction coefficient reducing agent 63. The surface potential of the photoreceptor 1 after cleaning is initialized by an unillustrated discharging lamp, and is prepared for the next image forming process. The transfer roller 52 has a metal roller 52a and an elastic layer formed on the surface of the metal roller 52a. The transport belt 53 is driven to rotate by a driving roller 54 and a driven roller 55, and the surface thereof is cleaned by a belt cleaning unit 56.
The fixing unit 7 includes a fixing roller 71 having a heating source 74 such as a halogen lamp therein, and a pressure roller 72 having a heating source 73 such as a halogen lamp therein. The surface pressure of the fixing roller 71 and the pressure roller 72 is 9.3 N / cm. 2 To form a fixing nip width of about 10 mm. The fixing unit 7 receives the driving force from a driving unit (not shown) and nips and conveys the transfer paper P. At this time, the fixing roller 71 is controlled to a predetermined temperature by a heating source 74, and the toner image on the transfer paper P is melted while receiving pressure when passing between the rollers, and is cooled out of the nip portion. As a result, the image is fixed on the transfer paper P as a permanent image.
[0039]
Next, a configuration and a pressing structure of the transfer roller 52 will be described with reference to FIG. The transfer roller 52 has a metal roller 52a made of stainless steel (SUS), iron (Fe), or the like and having a diameter of 20 to 30 mm as a metal core, and an elastic layer 52b formed on the surface of the metal roller 52a. The elastic layer 52b is formed of a material such as EPDM, silicone, NBR, urethane, etc. in a solid state.
The elastic layer 52b has a thickness of 0.1 to 1.0 mm, a hardness of 60 to 80 degrees (Asker C / 1 kg load), and a volume resistance of 1 × 10 8 ~ 1 × 10 11 Ωcm is set. The surface resistance of the elastic layer 52b is optimally in the range of a resistance one to two orders of magnitude higher than the volume resistance.
The transfer roller 52 is pressurized by bearings 52c and springs 52d provided at both ends of the roller, and is pressed against the photoconductor 1. Hereinafter, the measurement of the pressing force is indicated by a value obtained by dividing the sum of the spring pressing forces before and after the transfer roller 52 by the length of the transfer roller 52. The unit is shown in N / cm.
[0040]
Next, the gap around the toner when the pressure is applied between the photosensitive member 1 and the transfer roller 52 will be described with reference to FIG.
FIG. 3A is a view showing a conventional pressurized state at a transfer portion having a pressure of 1 N / cm or less. The transfer paper P has a characteristic of being hard in a small area and deforming (bending) in a large area. When the pressure is weak as in the related art, the transfer paper P is received (contacted) by several projections on the front and back surfaces of the fibers of the transfer paper P and conveyed.
As a result, the number of contact points between the toner T or the photosensitive member 1 and the transfer paper P is small, and the gap between the photosensitive member 1 and the surface of the transfer roller 52 is large.
A pressure of 0.5 N / cm was applied between the photoreceptor and the roller without the rubber layer (elastic layer 52b), the transfer paper P (Type 6200 manufactured by Ricoh) was sandwiched, and the gap was measured. Further, as a result of the same measurement under a pressure of 1.0 N / cm, there was a difference of 20 μm. That is, the gap is reduced by 20 μm by the pressurization.
[0041]
FIG. 3B shows the state, that is, the pressurized state in the present embodiment. By pressing, the convex portion of the transfer paper P comes into contact with the photosensitive member 1 and the transfer roller 52 in a large amount. As a result, the gap becomes smaller, the distance between the toner T and the transfer paper P becomes narrower on average, and “g” in the denominator term of the equation (2) becomes smaller. Furthermore, if the thickness of the toner layer T is constant and the surface roughness of the toner is uniform, the average gap becomes small.
Next, the thickness of the photosensitive layer of the photosensitive member 1 will be described. The OPC photoreceptor 1 generally has a UL layer, a CGL layer, and a CTL layer applied on a metal support, and the entire photosensitive layer has a thickness of 25 to 30 μm. Among these layers, the CTL layer has the largest thickness of 20 to 30 μm. The reason is that durability is taken into consideration, and the photoconductor surface without a toner film or the like is always used while shaving the CTL layer. The capacitance at this time is about 80 PF / cm 2 It is.
[0042]
In the present embodiment, the CTL layer is thinned by about 10 μm. Thereby, the dielectric thickness of the photosensitive layer of the photosensitive member 1 is reduced.
As described above, even if the potential difference between the transfer paper P and the photoconductor 1 is reduced by reducing the gap and the dielectric thickness of the photoconductor 1, E (Electric field around the toner) of the equation (2) is the same as that of the related art. An electric field is obtained. That is, transfer dust due to discharge at the time of separation can be reduced while maintaining the electric field around the toner.
[0043]
Next, the surface characteristics of the photoconductor 1 used in the present embodiment will be described. It is desirable that the surface friction coefficient of the photoconductor 1 is 0.7 or less. If the surface friction coefficient is 0.7 or more, the releasability from the toner during transfer deteriorates, and transfer efficiency deteriorates. Particularly, in this embodiment, a toner having a low cohesive force (non-polymerized toner) is used. However, since the pressure at the time of transfer is large, a transfer white spot at the time of transfer (a large amount of toner is not separated from the photoconductor 1 without being separated from the photoreceptor 1) Phenomenon). Therefore, it is necessary to lower the surface friction coefficient.
As a method of reducing the surface friction coefficient of the photoconductor 1, for example, a fatty acid metal salt such as zinc stearate and calcium stearate is uniformly applied to the surface of the photoconductor 1.
For the measurement of the surface friction coefficient, a fully automatic friction and wear analyzer (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) was used, and a 3 mm stainless steel ball was used as a contact.
[0044]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a protective layer 1c containing a metal oxide is provided on the surface of the photoreceptor 1, that is, on the surface of the CTL layer 1a-3 having a reduced thickness. In FIG. 4, reference numeral 1a denotes a photosensitive layer, 1a-1 denotes an UL layer, 1a-2 denotes a CGL layer, and 1b denotes a metal support.
When the photoreceptor 1 having the protective layer 1c is used, since the mechanical strength is strong, the film of the photoreceptor 1 is less scraped, and a stable image can be obtained over time. The metal oxide contained in the protective layer 1c is desirably a kind selected from alumina, titanium oxide, and silica.
[0045]
Next, the toner used in the exemplary embodiment will be described. The production method may be a conventionally known method, a binder resin, a release agent, a colorant, a charge control agent and the like are mixed by a mixer, heated rolls, kneaded by a kneader such as an extractor, and then cooled and solidified, This is a toner obtained by pulverizing it with a pulverizing device such as a jet mill, a turbojet, or a kryptron, and then classifying it.
Further, a toner obtained by adding an inorganic fine powder to the above toner and mixing with a super mixer, a Henschel mixer or the like may be used.
If the thickness of the toner layer T on the photoconductor 1 is uniform and the surface roughness of the toner layer T is uniform, the electric field around the toner between the photoconductor 1 and the transfer paper P becomes uniform, and the toner moves. The applied force (F) becomes uniform. Further, the uniform charge amount of the toner is a favorable condition for transfer dust.
[0046]
Next, an evaluation method according to the present embodiment will be described.
<Evaluation method of transfer rate, fixing property, transfer dust, and transfer white spot>
The evaluator was used by modifying the transfer portion of Ricoh Imageio MF7070. The unit configuration is the same as the schematic diagram of the apparatus in FIG. A two-component developing device is used for development, transfer is performed by a roller transfer method, and the belt is conveyed. The fixing was performed under the condition that the surface pressure was 9.3 N / cm and the temperature was 165 to 185 ° C. Using this apparatus, a test chart (see FIG. 5) centered on a gray scale formed from 600 dpi dots was printed out to obtain a sample image.
[0047]
<Evaluation of transfer rate>
The developed chart on the photoconductor 1 is transferred, and the apparatus is stopped when the transfer paper P is on the transport belt 53. Paying attention to the black solid portion of the chart, the transfer residual toner amount of the black solid portion on the photoconductor 1 is peeled off with an adhesive tape, and the residual toner amount on the photoconductor 1 is obtained. On the other hand, the transferred toner cuts off the solid black portion and blows off the toner with compressed air. Calculate the amount of transferred toner from the weight before and after blowing off,
(Transfer toner amount / (transfer toner + remaining toner amount)) × 100 (%)
To determine the transfer rate (%). The allowable value of the transfer rate is 70% or more under a general environment. If the transfer rate is 80% or more, it is judged as “○”. Similarly, 70 to 79% was indicated by “Δ”, and 69% or less was indicated by “x”. The allowable level is “△” or more.
[0048]
<Evaluation of fixability>
Next, fixation is performed by a smear method. The cloth adhered to the weight of 8.8 N / 15φ in the halftone portion of ID: 0.6 to 0.8 was placed on the transfer paper P, and the evaluation was performed based on the density on the cloth when the cloth was rubbed five times.
A level of 0.3 or less, which is no problem, was indicated by "○", an acceptable level of 0.5 or less was indicated by "で", and a level of 0.51 or more was evaluated by "x".
[0049]
<Evaluation of transfer dust and transfer void>
Since a general-purpose evaluation method has not been established for the transfer dust and the transfer white spot, the sample and the rank sample were visually evaluated by a sensory evaluation method. FIG. 7 shows a sample of the rank of the transferred chile, and FIG. 6 shows a rank of the transferred white spot. “△” of the image of rank 3 is an allowable level, and “OK” is higher than that, and “NG” is less than “△”.
[0050]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
[Example 1]
A test machine similar to that shown in FIG. 1 was used by modifying the transfer portion of Ricoh Imagio MF7070. The surface of the transfer roller 52 has a hardness of 70 degrees (Asker C / 1 kg load) so that the contact between the photosensitive member 1 and the transfer roller 52 is stable. 9 ~ 1 × 10 10 A rubber layer (elastic layer) of Ωcm was provided. The transfer pressure (parameter) by the spring 52d shown in FIG. 2 is controlled at four levels of 0.5, 1.0, 5.0 and 10.0 N / cm, and the voltage applied between the transfer roller 52 and the photosensitive member 1 is controlled. The test chart shown in FIG. 5 was printed by a printer at four levels of flowing currents (parameters) of 0.03, 0.05, 0.2, and 0.3 μA / cm.
The evaluation was confirmed by the transfer rate, the transfer dust (see FIG. 7), and the transfer white spot (see FIG. 6). Tables 1, 2 and 3 show the results. The current value, that is, the conventional value, is a condition where the transfer current is 0.3 to 0.4 μA / cm and the pressure is about 1 N / cm.
[0051]
[Table 1]
Figure 2004077915
[0052]
[Table 2]
Figure 2004077915
[0053]
[Table 3]
Figure 2004077915
[0054]
According to Tables 1, 2, and 3, when the transfer rate is less than 0.05 μA, the current is insufficient and the transfer rate is poor. When the pressure is small and the current is small, the transfer rate is reduced. In the transfer dust, when the transfer current is 0.3 μA or more, the dust due to the discharge increases. Further, when the transfer pressure is 10 N / cm, transfer white spots are about to occur, and as a result, the transfer rate is also reduced.
As a result, a combination of a pressure of 1 to 10 N / cm and a transfer bias current of 0.05 to 0.2 μA / cm can be selected as optimum conditions. Preferably, the pressure was 1.0 to 5.0 N / cm and the current was 0.1 to 0.2 μA / cm.
[0055]
[Example 2]
In the same manner as in Example 1, the thickness of the CTL layer 1a-3 of the photosensitive member 1 was changed at five levels of 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, and 25 μm, the transfer pressure was 3.0 N / cm, and the transfer current was 0.3 μA. The test chart in FIG. 5 was printed at a rate of / cm to evaluate the transferred dust. Table 4 shows the results.
[0056]
[Table 4]
Figure 2004077915
[0057]
From Table 4, it can be seen that when the thickness of the CTL layer 1a-3 decreases, black spots occur due to leakage. When the thickness is 20 μm or more, the capacitance of the photoconductor 1 becomes small (80 PF / cm). 2 Below), the charge amount of the photoreceptor 1 becomes large and transfer dust becomes worse.
From the above results, the thickness of the CTL layer 1a-3 of the photoconductor 1 is 10 to 20 μm, and the capacitance is 100 PF / cm. 2 The above are favorable conditions.
The potential difference between the photoconductor 1 and the transfer paper P obtained by combining the first and second embodiments is as follows. When the variation of the dielectric thickness is calculated from Expression (2), in the conventional example, the transfer paper t: 80 μm, ε: 4, the toner layer t: 10 μm, ε: 3, the photoconductor t: 30 μm, ε: 3, the gap t: 40 μm.
On the other hand, under the optimal conditions of the present embodiment, when the pressure and the thickness of the photosensitive member are set to 20 μm, ε: 3, and the gap 20 μm, the dielectric thickness becomes 68%, and the electric field around the toner becomes the same value. If maintained, the potential difference between the photoconductor 1 and the transfer roller 52 can be reduced by 32%. As a result, the discharge at the time of separation was reduced, and transfer dust was reduced.
[0058]
[Example 3]
The test chart of FIG. 5 was printed by the same method as in Example 1 at a transfer pressure of 3.0 N / cm and a transfer current of 0.15 μA / cm to obtain a sample. The CTL layer 1a-3 of the photoreceptor 1 was 20 μm, and a protective layer 1c was provided on the surface.
Specifically, 25 w% of aluminum oxide having a particle diameter of 0.3 μm was added to a polycarbonate resin dissolved in a solvent, dispersed, spray-coated, and heated and dried at 150 ° C. to form a 5 μm protective layer 1c.
A continuous copy test was performed using two types of photoconductors with and without a protective layer. Table 5 shows the results.
[0059]
[Table 5]
Figure 2004077915
[0060]
According to Table 5, when the protective layer 1c was not provided, black spots occurred from 200K (K = 1000 sheets). The reason for this is that in the cleaning step, the brush and the urethane rubber are scraped by a cleaning blade, and when the thickness is 15 μm or less, the electric field intensity increases, a partial leak occurs, and a black spot image is formed.
By providing the protective layer 1c, abrasion of the photoconductor 1 is small, and a durability of 300 to 500K sheets can be obtained. In the case where the protective layer 1c is not provided, the photoreceptor coated with the CTL layer 1a-3 having a thickness of 25 μm causes image deterioration with a life of 200 to 300K. As a result of the test, shaving of 10 μm occurred at 300K.
[0061]
[Example 4]
The test chart of FIG. 5 was printed by the same method as in Example 1 at a transfer pressure of 3.0 N / cm and a transfer current of 0.15 μA / cm to obtain a sample. A developer used for development was prepared as follows.
Toner prescription
80 parts by weight of polyester resin (weight average molecular weight: 185000, Tg: 67 ° C.)
4 parts by weight of carnauba wax (average particle size: 300 μm)
15 parts by weight of carbon black ($ 44: Mitsubishi Chemical)
1 part by weight of charge control agent (Spiron Black TR-H: Hodogaya Chemical)
After kneading at 160 ° C. using a twin-screw extruder with the above formulation, pulverizing with a mechanical pulverizer while changing the pulverizing conditions, and classifying the particles, the particles having a weight average particle size of 4.2 μm, 6.8 μm, 9.0 μm. A toner was obtained. Further, using a Henschel mixer, 1.0% by weight of silica (R-972 Nippon Aerosil) was mixed to obtain three kinds of toners having different particle diameters.
[0062]
The carrier was obtained by using a spherical ferrite having a weight average particle diameter of 50 μm, coating the surface with a silicone resin, and heat drying.
The 4.2 μm toner was mixed with 5.0 w% of the carrier, the 6.8 μm toner was mixed with 4.0 w% of the carrier, and the 9.0 μm toner was mixed with 3.0 w% of the carrier to obtain three kinds of developers. .
Using the above developer, image density and transfer dust were confirmed. At the same time, the average height in the Z-axis direction of the toner image formed on the photoreceptor 1 and the surface roughness of an area of 0.1 × 0.1 mm were measured and indicated together. The Z-axis data of the toner image on the photoreceptor 1 is obtained by using an ultra-depth shape measuring microscope VK8500 manufactured by KEYENCE CORPORATION with an objective lens 50 times (magnification 1000 times on a 15-inch CRT) and the average value of the cross-sectional height. Surface roughness measurements were used. Table 6 shows the results.
[0063]
[Table 6]
Figure 2004077915
[0064]
From Table 6, it can be seen that although the average height of the toner is almost the same, the transfer dust is good if the surface roughness is uniform. It is considered that this is because when the layer structure of the toner is non-uniform, the probability of the toner transferring in a different direction during transfer and transfer separation increases.
Since the image densities are almost the same, the image densities after fixing are almost the same.
[0065]
In the above embodiment, the transfer roller is exemplified as the transfer unit. However, a similar function can be obtained even with an endless belt.
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which all the conditions are simultaneously provided has been described. Chile can be reduced.
[0066]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, a pressure is applied between the image carrier and the transfer unit. In addition, since the transfer is performed by reducing the potential difference between the image carrier and the recording medium while maintaining the electric field around the toner, the transfer efficiency is improved by increasing the contact between the image carrier and the recording medium. As a result, transfer current can be reduced, and transfer dust can be reduced by reducing discharge during separation.
[0067]
According to the second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the pressure is set to 1 to 10 N / cm, so that the transfer between the image carrier and the recording medium is increased. The efficiency can be reliably increased, and as a result, the transfer current can be reduced, and the transfer dust during separation can be reduced to reduce transfer dust.
[0068]
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, reducing the potential difference includes interposing an elastic layer between the image carrier and the transfer unit. As a result, the transfer between the image carrier and the recording medium can be increased by deforming the elastic layer to increase the transfer efficiency. As a result, the transfer current can be reduced and the discharge at the time of separation can be reduced to reduce transfer dust. can do.
[0069]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the third aspect, the transfer unit is a roller or an endless belt, and the elastic layer is formed integrally with the transfer unit. Therefore, the configuration can be simplified.
[0070]
According to the fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third or fourth aspect, the elastic layer has a hardness of 60 to 80 degrees, so that the contact between the image carrier and the recording medium is elastic. The transfer efficiency can be increased by increasing the optimum deformation of the layer, and as a result, the transfer current can be reduced, and the transfer dust can be reduced by reducing the discharge at the time of separation.
[0071]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, reducing the potential difference reduces a transfer bias current applied between the image carrier and the transfer unit. With this configuration, the charge on the recording medium can be reduced, and the transfer discharge can be reduced by reducing the discharge at the time of separation.
[0072]
According to the seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the sixth aspect, the transfer bias current is configured to be 0.05 to 0.2 μA / cm, so that transfer dust is reduced with high accuracy. be able to.
[0073]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the potential difference is reduced by using an OPC photosensitive member as the image bearing member, reducing the dielectric thickness of the OPC photosensitive member, and reducing the electrostatic thickness. Since the configuration is to increase the capacity, the charging potential of the image carrier can be reduced, and the transfer dust can be reduced by reducing the potential difference between the image carrier and the transfer unit.
[0074]
According to the ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the eighth aspect, the CTL layer of the OPC photosensitive member has a capacitance of 10 PF / cm to 20 袖 m and a capacitance of 100 PF / cm. 2 With the above configuration, transfer dust can be reduced with high accuracy.
[0075]
According to the tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the ninth aspect, since the protective layer is provided on the surface of the CTL layer, transfer dust can be reduced and the life of the image carrier can be extended. Can be planned.
[0076]
According to the eleventh aspect of the present invention, since the processing for reducing the friction coefficient of the surface of the protective layer is performed, it is possible to prevent the transfer white spot even when the transfer pressure is large.
[0077]
According to the twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the potential difference is reduced by setting an average thickness of the toner layer on the image carrier to 10 to 20 μm, Since the roughness is set to a value equal to or less than the toner average layer thickness in an area of 0.1 mm × 0.1 mm or more, the contact between the image carrier and the recording medium is increased due to a small air gap. As a result, the transfer efficiency can be increased, the transfer current can be reduced as a result, and the transfer dust during separation can be reduced, thereby reducing transfer dust.
[0078]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twelfth aspect, a toner having a particle diameter of 4.0 to 7.0 μm is used, so that the transfer dust is reduced by further uniformizing the thickness of the toner layer. It can be reduced with high accuracy.
[0079]
According to the invention described in claim 14, in an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, between the image carrier and the transfer unit, A pressure of 10 N / cm is applied, an elastic layer is provided between the image carrier and the transfer means, and a transfer bias current between the image carrier and the transfer means is 0.05 to 0.2 μA / cm. Therefore, the transfer efficiency can be increased by increasing the contact between the image bearing member and the recording medium, and as a result, the transfer current can be reduced, and the discharge at the time of separation can be reduced, thereby reducing the transfer dust.
[0080]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth aspect, the elastic layer has a hardness of 60 to 80 degrees, so that the contact between the image carrier and the recording medium is reduced by the elastic layer. The transfer efficiency can be increased by increasing the number of the optimum deformations. As a result, the transfer current can be reduced, and the transfer dust can be reduced by reducing the discharge at the time of separation.
[0081]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fourteenth or fifteenth aspect, an OPC photoconductor is used as the image carrier, and the CTL layer of the OPC photoconductor has a capacitance of 10 to 20 μm. Is 100PF / cm 2 With the above configuration, transfer dust can be reduced with high accuracy.
[0082]
According to the seventeenth aspect of the invention, in the image forming apparatus according to the sixteenth aspect, since the protective layer is provided on the surface of the CTL layer, transfer dust can be reduced and the life of the image carrier can be extended. Can be planned.
[0083]
According to the eighteenth aspect of the invention, in the image forming apparatus according to the seventeenth aspect, since the processing for reducing the friction coefficient of the surface of the protective layer is performed, the transfer white spot is generated even when the transfer pressure is large. Can be prevented.
[0084]
According to the nineteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth or fifteenth aspect, the average thickness of the toner layer on the image carrier is 10 to 20 μm, and the surface roughness of the toner image is 0.1 mm × 0. .1 mm or more and the thickness is set to be equal to or less than the average toner layer thickness, so that the air gap is reduced, so that the contact between the image carrier and the recording medium is increased, and the transfer efficiency can be increased. As a result, the transfer current can be reduced, and the transfer dust can be reduced by reducing the discharge at the time of separation.
[0085]
According to the twentieth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the nineteenth aspect, since the toner having a particle size of 4.0 to 7.0 μm is used, transfer dust can be reduced by further uniformizing the thickness of the toner layer. It can be reduced with high accuracy.
[0086]
According to the twenty-first aspect, in an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, an average thickness of the toner layer on the image carrier is 10 to 20 μm. The surface roughness of the toner image is set to a value equal to or less than the average toner layer thickness in an area of 0.1 mm × 0.1 mm or more. Transfer efficiency can be increased by increasing the number of contacts. As a result, transfer current can be reduced, and transfer dust can be reduced by reducing discharge during separation.
[0087]
According to the twenty-second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twenty-first aspect, a configuration is employed in which a toner having a particle size of 4.0 to 7.0 μm is used. It can be reduced with high accuracy.
[0088]
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to twenty-second aspects, the surface friction coefficient of the image carrier is 0.7 or less. Is large, transfer white spots can be prevented.
[0089]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the transfer method for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, a pressure is applied between the image carrier and the transfer unit. Since the transfer is performed with a small potential difference between the image carrier and the recording medium while maintaining the electric field around the toner, the transfer efficiency can be increased by increasing the contact between the image carrier and the recording medium. As a result, the transfer current can be reduced, and the transfer dust can be reduced by reducing the discharge at the time of separation.
[0090]
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the method of setting transfer conditions in an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit, the image carrier and the transfer unit And the transfer bias current between the image bearing member and the transfer unit as a parameter, perform an evaluation experiment of the transfer rate, the transfer dust, and the transfer white spot, and extract an allowable level from these experimental values. Since the transfer conditions are set as the transfer conditions, the transfer conditions can be optimized, and the transfer dust can be reduced with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a main part showing a transfer pressure configuration.
FIG. 3A is a schematic diagram showing a conventional transfer pressurized state, and FIG. 3B is a schematic diagram showing a transfer pressurized state in the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a photosensitive layer of the photosensitive member.
FIG. 5 is a diagram showing a test chart.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a transfer white spot rank.
FIG. 7 is a diagram showing a sample of a transfer chile rank.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a mechanism of generation of transfer dust.
[Explanation of symbols]
1. Photoreceptor as image carrier
1c Protective layer
52 Transfer Roller as Transfer Means
52b elastic layer
P Transfer paper as recording medium
T toner

Claims (25)

像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、
上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写することを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit,
An image forming apparatus, wherein a pressure is applied between the image carrier and the transfer unit to transfer the image while reducing the potential difference between the image carrier and the recording medium while maintaining the electric field around the toner.
請求項1記載の画像形成装置において、
上記圧力が、1〜10N/cmであることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming apparatus, wherein the pressure is 1 to 10 N / cm.
請求項1又は2記載の画像形成装置において、
上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を介在させることであることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein reducing the potential difference includes interposing an elastic layer between the image carrier and the transfer unit.
請求項3記載の画像形成装置において、
上記転写手段がローラ又は無端状のベルトであり、上記弾性層が該転写手段に一体に形成されていることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 3,
An image forming apparatus, wherein the transfer unit is a roller or an endless belt, and the elastic layer is formed integrally with the transfer unit.
請求項3又は4記載の画像形成装置において、
上記弾性層の硬度が60〜80度であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 3, wherein
An image forming apparatus, wherein the elastic layer has a hardness of 60 to 80 degrees.
請求項1又は2記載の画像形成装置において、
上記電位差を小さくすることが、上記像担持体と上記転写手段との間に印加する転写バイアス電流を小さくすることであることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein reducing the potential difference is reducing a transfer bias current applied between the image carrier and the transfer unit.
請求項6記載の画像形成装置において、
上記転写バイアス電流が、0.05〜0.2μA/cmであることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 6,
An image forming apparatus, wherein the transfer bias current is 0.05 to 0.2 μA / cm.
請求項1又は2記載の画像形成装置において、
上記電位差を小さくすることが、上記像担持体としてOPC感光体を用い、その誘電厚みを小さくして静電容量を大きくすることであることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, wherein
The image forming apparatus according to claim 1, wherein reducing the potential difference is to use an OPC photoconductor as the image carrier, reduce the dielectric thickness thereof, and increase the capacitance.
請求項8記載の画像形成装置において、
上記OPC感光体のCTL層が10〜20μmで、静電容量が100PF/cm以上であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 8,
An image forming apparatus wherein the CTL layer of the OPC photoreceptor has a thickness of 10 to 20 μm and a capacitance of 100 PF / cm 2 or more.
請求項9記載の画像形成装置において、
上記CTL層の表面に保護層を設けたことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 9,
An image forming apparatus comprising a protective layer provided on a surface of the CTL layer.
上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされていることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus, wherein a process for reducing a friction coefficient of a surface of the protective layer is performed. 請求項1又は2記載の画像形成装置において、
上記電位差を小さくすることが、上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することであることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, wherein
To reduce the potential difference, the average thickness of the toner layer on the image carrier is 10 to 20 μm, and the surface roughness of the toner image is set to a value equal to or less than the average toner layer thickness in an area of 0.1 mm × 0.1 mm or more. An image forming apparatus characterized by setting.
請求項12記載の画像形成装置において、
粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 12,
An image forming apparatus using a toner having a particle size of 4.0 to 7.0 μm.
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、
上記像担持体と上記転写手段との間に1〜10N/cmの圧力を加え、上記像担持体と上記転写手段間に弾性層を設け、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流が0.05〜0.2μA/cmであることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit,
A pressure of 1 to 10 N / cm is applied between the image carrier and the transfer unit, an elastic layer is provided between the image carrier and the transfer unit, and a transfer bias current between the image carrier and the transfer unit is provided. Is 0.05 to 0.2 μA / cm.
請求項14記載の画像形成装置において、
上記弾性層の硬度が60〜80度であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 14,
An image forming apparatus, wherein the elastic layer has a hardness of 60 to 80 degrees.
請求項14又は15記載の画像形成装置において、
上記像担持体としてOPC感光体を用い、該OPC感光体のCTL層が10〜20μmであり、静電容量が100PF/cm以上であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 14, wherein
An image forming apparatus using an OPC photoconductor as the image carrier, wherein the CTL layer of the OPC photoconductor has a thickness of 10 to 20 μm and a capacitance of 100 PF / cm 2 or more.
請求項16記載の画像形成装置において、
上記CTL層の表面に保護層を設けたことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 16,
An image forming apparatus comprising a protective layer provided on a surface of the CTL layer.
請求項17記載の画像形成装置において、
上記保護層の表面の摩擦係数を低下させる処理がなされていることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 17,
An image forming apparatus, wherein a process for reducing a friction coefficient of a surface of the protective layer is performed.
請求項14又は15記載の画像形成装置において、
上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 14, wherein
An image characterized in that an average thickness of the toner layer on the image carrier is 10 to 20 μm, and a surface roughness of the toner image is set to a value not more than an average toner layer thickness in an area of 0.1 mm × 0.1 mm or more. Forming equipment.
請求項19記載の画像形成装置において、
粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 19,
An image forming apparatus using a toner having a particle size of 4.0 to 7.0 μm.
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置において、
上記像担持体上のトナー層厚を平均10〜20μmとし、トナー像の表面粗さを0.1mm×0.1mm以上の面積でトナー平均層厚以下の値に設定することを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit,
An image characterized in that an average thickness of the toner layer on the image carrier is 10 to 20 μm, and a surface roughness of the toner image is set to a value not more than an average toner layer thickness in an area of 0.1 mm × 0.1 mm or more. Forming equipment.
請求項21記載の画像形成装置において、
粒径4.0〜7.0μmのトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 21,
An image forming apparatus using a toner having a particle size of 4.0 to 7.0 μm.
請求項1乃至22の何れか1つに記載の画像形成装置において、
上記像担持体の表面摩擦係数が0.7以下であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 22,
An image forming apparatus, wherein the surface friction coefficient of the image carrier is 0.7 or less.
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する転写方法において、
上記像担持体と上記転写手段との間に圧力を加え、トナー周りの電界を維持したまま上記像担持体と上記記録媒体間の電位差を小さくして転写することを特徴とする転写方法。
In a transfer method of electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit,
A transfer method, wherein a pressure is applied between the image carrier and the transfer means, and transfer is performed with a small potential difference between the image carrier and the recording medium while maintaining an electric field around the toner.
像担持体上のトナー像を転写手段により記録媒体上に静電的に転写する画像形成装置における転写条件の設定方法において、
上記像担持体と上記転写手段との間に加える圧力と、上記像担持体と上記転写手段間の転写バイアス電流をパラメータとし、転写率、転写チリ、転写白抜けの評価実験を行い、これらの実験値から許容レベルを抽出して転写条件とすることを特徴とする転写条件の設定方法。
In a method for setting transfer conditions in an image forming apparatus for electrostatically transferring a toner image on an image carrier onto a recording medium by a transfer unit,
The pressure applied between the image carrier and the transfer unit, and the transfer bias current between the image carrier and the transfer unit were used as parameters, and transfer rate, transfer dust, and transfer whiteout were evaluated. A method for setting a transfer condition, wherein an allowable level is extracted from an experimental value and used as a transfer condition.
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