JP2004233971A

JP2004233971A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004233971A
Application number: JP2003394333A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ishida; 英樹石田; Kazuhisa Edahiro; 和久枝廣; Ryushi Imoo; 龍士芋生
Original assignee: Kyocera Corp; Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Corp; Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2004-08-19

Abstract

_【課題】 _{中間転写方式の画像形成装置において、トナーに添加した研磨剤が中間転写体へトナーを転写した後の感光体に高い効率で」残存するようにすること。}
_{【解決手段】} _{研磨剤が添加された複数の色のトナーそれぞれの単色トナー像が表面に順次現像される感光体と、該感光体表面から前記単色トナー像が順次重ねて転写される中間転写体と、該中間転写体へのトナー転写後の前記感光体表面を研磨する研磨手段とを具備する画像形成装置において、前記感光体に現像される前記複数の色のトナーのうち、前記研磨剤の添加重量比率が最も高いトナーが最後に現像されるよう構成した。}
_{【選択図】} _図１

Description

本発明は、感光体からそれぞれ異なる色の単色トナー像を中間転写体に順次重ねて転写し、中間転写体から記録紙へトナー画像を転写する中間転写方式の画像形成装置に関するものである。

カラー画像形成装置には、まず、複数の色（通常、黒、シアン、イエロー、マゼンタの４色）のトナーそれぞれの単色トナー像が感光体（感光体ドラム）表面に順次形成され、この感光体表面から単色トナー像が中間転写体に順次重ねて転写された後、この中間転写体から記録紙にトナー画像を転写することによって画像形成を行うもの（以下、中間転写方式の画像形成装置という）がある。

一般に、このような中間転写方式の画像形成装置では、静電荷潜像を形成するための感光体として、アモルファスシリコンや有機感光体（ＯＰＣ）が用いられており、これら使用される感光体表面をきれいな状態に維持するため、各色のトナーそれぞれに、アモルファスシリコン感光体の場合、重量比で０．５〜２．０％程度の量の研磨剤が添加され、有機感光体（ＯＰＣ）の場合、重量比で０．０５〜０．５％程度の量の研磨剤が添加されている。特にカラー画像形成装置の中でも感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いた場合に、コロナ放電方式の帯電器を用いて帯電を行うと、帯電器の放電によりオゾンが発生し、このオゾンにより空気中の成分が分解され、ＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が生成される。このイオン生成物は、水溶性であることより、感光体ドラムに付着し更に大気中の水分を取り込むことで、感光体ドラム表面の抵抗が低下する。これより、感光体ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で電位の横流れが起こり、その結果、形成された画像がにじんだようになるいわゆる『像流れ現象』を生じる。この『像流れ現象』が発生したときに、特別な作業や装置を使用せず、研磨剤を混入させたトナーを用い、弾性ローラにより感光体ドラム表面を研磨する研磨システム、或いはその他の研磨システムにより、感光体ドラム上に付着したイオン生成物を研磨し、感光体ドラム表面の抵抗低下を発生させる成分そのものを除去することで問題の解決を図っている（特許文献１〜３）。

このような感光体表面を研磨する研磨剤としては、酸化チタン、アルミナ、ジルコニア等が用いられ、中でも酸化チタンよりアルミナ、ジルコニアの方が、硬度（モース硬度）が大きく研磨効果が大きいことも知られている（特許文献４）。

このように、研磨剤が添加されたトナーは、前記感光体から前記中間転写体へ転写されるが、一部のトナー（研磨剤が添加されたトナー）は前記感光体表面に残存するため、前記中間転写体へのトナー転写後の前記感光体表面を研磨ローラによって研磨するクリーニング装置が設けられる。このクリーニング装置は、前記感光体表面の研磨手段であるとともに、研磨剤の回収も行う研磨剤回収手段としての役割も兼ねるものである。
特開平１１−２９５６特開平１０−１３３４２４特開平９−２９７４２２登録特許３２７７２１３号

しかしながら、研磨効果を十分に確保するため、研磨剤として一般的に用いられる酸化チタンを多く添加し過ぎると、トナー像の色に影響が出る（白っぽくなる）という問題点があった。一方、研磨剤のトナーへの添加量が少なすぎると、前記中間転写体へのトナー転写後に前記感光体に残存する研磨剤が減るため、前記クリーニング装置による十分な研磨効果が得られないという問題点があった。このことから、研磨剤の添加量を抑えつつ研磨効果を確保するために、トナーに添加した添加剤が、より高い効率で中間転写体へトナーを転写した後の感光体に残存させる必要がある。

従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中間転写方式の画像形成装置において、トナーに添加した添加剤が、中間転写体へトナーを転写した後の感光体に高い効率で残存するよう構成された画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、研磨剤が添加された複数色のトナーそれぞれの単色トナー像が表面に順次現像される感光体と、該感光体表面から前記単色トナー像が順次重ねて転写される中間転写体と、該中間転写体へのトナー転写後の前記感光体表面を研磨する研磨手段とを具備する画像形成装置において、前記感光体に現像される前記複数色のトナーのうち研磨効果の最も高いトナーが最後に現像されるよう構成されてなることを特徴とする画像形成装置として構成されるものである。

各種試行の結果、後述する実験結果からも明らかなように、複数の色のトナーそれぞれに同じ添加率（重量比）で研磨剤を添加した場合であっても、前記感光体に最後に現像したトナー（即ち、前記中間転写体表面において転写される４色のトナーの層のうちの最上層に転写されるトナー）からの前記研磨剤の回収率が他の色のトナー（前記中間転写体表面において中間層或いは最下層に転写されるトナー）からの前記研磨剤の回収率よりも高いことがわかった。これは、前記感光体から前記中間転写体へトナーが転写される際にトナーとともに研磨剤も前記中間転写体へ移行するが、前記中間転写体表面に未だトナー像が形成されていない場合に比べ、既に他の色のトナー像が形成（積層）されている場合の方が、トナー及びそれに添加される研磨剤が前記中間転写体へ移行（付着）しにくいためと考えられる。

この特性を利用し、研磨効果の最も高いトナーを最後に前記感光体へ現像するよう構成すれば、そのトナーが前記中間転写体で最上層を形成することとなり、前記中間転写体へ移行せずに前記感光体上に残存する率が高くなる。その結果、研磨剤の添加率（添加量）を増やすことなく（トナーの色への影響を抑えつつ）、研磨効果を確保することが可能となる。

従って、複数の色のトナーのうち前記研磨剤の添加重量比率が高いものほど後の順序で前記感光体に現像されるよう構成することで、感光体表面に対する優れた研磨効果を得ることが可能となる。

また前記複数色のトナーのうち、最後に前記感光体へ現像するトナーとしては、例えば、前記研磨剤の添加重量比率が最も高くした黒色の磁性トナーが望ましい。特に、黒色の磁性トナーは、磁性粉（＝マグネタイト）が含まれるため、研磨剤とともに、中間転写体に転写されること無く感光体に残留し、クリーニング装置で回収される残留トナー自体にも研磨効果が存在するため、所望する研磨効果は特に高いといえる。

その結果、黒色の磁性トナーの研磨剤の添加重量比率については、他の色のトナーと比べて前記研磨剤の添加重量比率が同等或いは若干小さくても（略同じであっても）、高い研磨効果が得られる。

また、前記研磨剤の色が白色系であり、前記複数の色のトナーにシアン、マゼンタ、イエローのトナーが含まれている場合に、これらのトナーのうち、前記イエローのトナーにおける前記研磨剤の添加重量比率が最も高く構成されたものも有効である。

シアン、マゼンタ、イエローの３色のうちでは、イエローのトナーが研磨剤（酸化チタン等）を添加することによるトナー色への影響を受けにくい。従って、シアン及びマゼンタのトナーへの研磨剤の添加率よりもイエローのトナーへの研磨剤の添加率を高くすることができ（即ち、研磨効果が高い）、その現像順序を後側に配置することで、添加剤による色への影響を抑えつつ研磨効率を確保することができる。

また、感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いた場合、感光体自体の硬度が高いため、前記複数の色のトナーのうち研磨効果の最も高いトナーにおける前記研磨剤の添加重量比率を１．０％以上で概ね１．５％程度とすることで効果が確認できている。

また、感光体として有機感光体（ＯＰＣ）を用いた場合、感光体自体の硬度があまり高くないため、前記複数の色のトナーのうち研磨効果の最も高いトナーにおける前記研磨剤の添加重量比率が、０．１％以上で概ね０．５％までの配合量にて効果が確認できている。

以上説明したように、本発明によれば、感光体に現像される複数の色のトナーのうち研磨効果の最も高いトナー、すなわち研磨剤の添加重量比率の高いトナーが最後に現像されるよう構成されることにより、トナーに添加した添加剤が、中間転写体へトナーを転写した後の感光体に高い効率で残存することとなり、研磨剤の添加量を抑えつつ研磨効果を確保することが可能となる。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態及び実施例について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態及び実施例は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

ここに、図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置Ｘの概略断面図である。

まず、図１を用いて、本発明の実施の形態に係る画像形成装置Ｘについて説明する。

この実施例における画像形成装置Ｘは、カラープリンタであり、矢印方向に回転するアモルファスシリコン感光層（ａ−Ｓｉ）を表面に備えた感光体ドラム２を装置のほぼ中央に備えている。この、感光体ドラム２の周面には、画像形成の順序に沿って説明すると、感光体ドラムの図中上方には、感光層表面を所定の電位（この実施例では正帯電）に帯電させる帯電器３、この帯電器３の回転方向下流側には、パーソナルコンピュータ等の外部機器から入力した印刷ジョブ（画像データ）に基づいて変調したレーザー光を帯電した前記感光体ドラム２に照射することにより潜像を形成するための露光手段４、トナー容器やトナー補給機構を備え、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）それぞれの色について前記感光体ドラム２上に形成された潜像にそれぞれ単色のカラートナーを現像してトナー像とする現像器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄがこの順序に沿って配置されている。更にこれら現像装置の下流側には、前記感光体ドラム２上に形成された各色のトナー像が順次重ねて矢印方向に回転しながら転写される中間転写体７が、更にこの中間転写体の下流側（帯電器３から見れば上流側）には前記感光体ドラム２から前記中間転写体７に転写されずに残ったトナーを発泡ウレタンゴム等で表層が形成された研磨ローラで研磨するとともにそのトナーを回収する感光体クリーニング装置６（前記研磨手段の一例）が配置されている。

一方、中間転写体８上で色重ねされた複数色のトナー像は、画像形成装置Ｘの下部に備えられた図外の用紙供給手段（例えばカセット手段）より用紙搬送路２０より搬送されてきた転写材（記録媒体）に転写させるための２次転写ローラ８、及びこの転写ローラ８の中間転写体８の回転方向下流側には転写材に転写されずに残った前記中間転写体７上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置９が配置されている。そしてこの中間転写体クリーニング装置９の図中下方側には、前述した不図示の給紙手段から供給され、前記中間転写体７上で重ね合わされた各色のトナー像が転写された転写材を搬送する搬送ベルト１０、更に、用紙搬送方向下流側には転写材上のトナー像を熱と圧力によって定着させる定着装置１１を具備している。

前記２次転写ローラ８、前記中間転写体クリーニング装置９には、これらを前記感光体ドラム２上に形成された各色のトナー像が前記中間転写体７上に転写される工程時に前記中間転写体７から退避させるための不図示の退避機構が設けられている。

また、前記現像器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに充填されるトナー（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）それぞれには、研磨剤として酸化チタンが所定の重量比率で添加されている。

次に、本画像形成装置Ｘの画像形成動作について説明する。

本画像形成装置Ｘでは、外部機器からカラー画像の印刷ジョブが入力されると、不図示の制御部により、以下の動作が行われるように各機器が制御実行され、画像形成が行われる。具体的にはまず図示していない待避装置で、中間転写体用のクリーニング装置９、２次転写手段８を待避させ、中間転写体を接地する。そして、帯電器３で感光体ドラム２の表面を例えば＋２００乃至＋６００Ｖの範囲で（この実施例では約３００Ｖ）に帯電させる。次いで所定の画像情報に基づいて、光走査ユニット４から各色に対応したレーザー光を照射し、感光体ドラム２の表面に静電潜像を形成する。すなわち、光が当たった部分（露光部）が低電位に、光の当たらなかった部分（未露光部）は＋３００Ｖのままとなる。

そのため、現像装置５ａ〜５ｄのうち、対応する色の現像装置のトナー担持体に現像装置用バイアス電源から現像バイアス電圧として、＋１３０乃至＋３５０Ｖ（この実施例では＋１５０）を印加して現像すると、トナーが露光部に付着してトナー像が形成される。そしてこのトナー像は、感光体ドラム２と中間転写体７が接するニップ部で感光体ドラム２からアース電位になっている中間転写体７側に移動し、１次転写がおこなわれる。なお１次転写電位としては、中間転写体７に対して感光体ドラムに＋４５０の電位が付与されている。そして、全ての色のトナー像が中間転写体７に１次転写されたら、図示していない待避装置で中間転写体用のクリーニング装置９、２次転写手段８を中間転写体に接触させ、２次転写ローラ８に転写用電圧を印加し、図示していない給紙カセットから記録媒体を搬送して中間転写体７に接触させると、中間転写体７上のトナー像は記録媒体に２次転写され、その後定着器１１で加熱、加圧されて排紙される。

この間、感光体ドラム２のクリーニング手段６は、感光体ドラム２から中間転写体７へ転写されずに残ったトナーを用いて摺擦研磨ローラ６０で感光体ドラム２の表面を摺擦研磨し、さらにブレード１７で感光体ドラム１の表面からトナーを掻き落として感光体ドラム２をクリーニングし、次の画像形成に備える。一方、中間転写体７上から記録媒体に転写されずに残ったトナーは、中間転写体用のクリーニング手段９でクリーニングされる。このとき、摺擦研磨ローラ６０の回転方向は感光体ドラム２の回転方向と逆方向であり、かつ回転速度は、感光体ドラムの速度を１としたとき、１．２程度の速度に設定した。
この実施例に示した画像形成装置では、４つの現像装置に関して上述した配置を行ったため、トナー中にマグネタイトを有し、更に研磨剤を表面処理剤として配合したブラックトナーを備えた現像装置を最下流側に配置し、画像形成の最後に最も研磨効果の高いブラックトナーにて前記感光体ドラム２に現像することにより、そのブラックトナーが前記中間転写体７の表面で最上層を形成する（既に前記中間転写体７表面に形成された他の色のトナー層の上にブラックトナーを転写する）こととなり、前述した理由から、前記中間転写体７へ移行せずに前記感光体ドラム２上に残存する率が高くなる。その結果、研磨剤の添加率（添加量）を増やすことなく（トナーの色への影響を抑えつつ）、研磨効果を確保することが可能としている。

なお、本発明における感光体ドラムは、表面層として約１μｍ程度のＳｉＣ層を有しており、最表面側より光導電層側の奥側の硬度が大きく、好ましくは奥側に進むに連れて徐々に硬度が大きくなるように構成される。イオン生成物のみでなく最表面層も削られ、徐々にその削れ量が少なくなり、高寿命及び高耐久性を維持する事が可能となる。

上記の図１に示したａ−Ｓｉ感光体を使用した画像形成装置Ｘを用いて、下記に示す順序で現像を行うよう４つの現像装置の配置を適宜変更してセットし、評価を行った。このとき使用したブラック（Ｂｋ）トナー並びにカラートナー（Ｃ，Ｙ，Ｍ）については下記に示した処方を使用した。また、（）内に研磨剤の添加率（重量比率）示す。

実施例１：Ｂｋ（１．０％）、Ｍ（１．０％）、Ｃ（１．０％）、Ｙ（１．５％）
実施例２：Ｍ（１．０％）、Ｃ（１．０％）、Ｙ（１．０％）、Ｂｋ（１．０％）
実施例３：Ｍ（１．０％）、Ｃ（１．０％）、Ｂｋ（１．０％）、Ｙ（１．５％）
実施例４：Ｍ（１．０％）、Ｃ（１．０％）、Ｙ（１．５％）、Ｂｋ（１．０％）
比較例１：Ｂｋ（１．０％）、Ｍ（１．０％）、Ｃ（１．０％）、Ｙ（１．０％）
比較例２：Ｂｋ（１．０％）、Ｍ（１．０％）、Ｙ（１．５％）、Ｃ（１．０％）
比較例３：Ｂｋ（１．０％）、Ｙ（１．５％）、Ｍ（１．０％）、Ｃ（１．０％）
＜トナー処方＞
Ｂｋトナー
トナーはポリエステル樹脂１００重量部、カーボンブラック５部（MA−１００、三菱化学）、磁性粉２部、電荷制御剤５部（４級アンモニウム塩系）、ワックス７部（ポリオレフィンワックス（ユーメックス１００ＴＳ））
を前混合し、二軸式押出混練機にて溶融混練し、粗粉砕、微粉砕、分級を行い、製造した。得られたトナー１００重量部に対し、シリカ０．５重量％と酸化チタンを上記所定の重量％を加え、ヘンシェルミキサーにて外添した。
カラートナー
トナーはポリエステル樹脂１００重量部、顔料４部（シアン：銅フタロシアニン系顔料、マゼンタ：ナフトール系顔料、イエロー：ベンズイミダゾロン系顔料）、電荷制御剤5部（４級アンモニウム塩系）、ワックス７部（ポリオレフィンワックス（ユーメックス１００ＴＳ））を前混合し、二軸式押出混練機にて溶融混練し、粗粉砕、微粉砕、分級を行い、製造した。得られたトナー１００重量部に対し、シリカ０．５重量％と酸化チタンを上記所定の重量％を加え、ヘンシェルミキサーにて外添した。
＜評価方法＞
上記の画像形成装置を用いて、各条件において、Ａ４紙（２１０×２９７ｍｍ）５％の印字を１０００枚連続印字した後、ＨＨ環境（３５℃８５％ＲＨ）にて８時間放置した後、転写紙に印刷した画像によって、像流れ状態の評価を行った。

評価基準を下記に示す。

○：全く像流れが発生しない
△：少し像流れが発生する
×：全面に像流れが発生する
＜評価結果＞
評価結果を表１に示す。

実施例１と比較例１との対比により、複数色のトナーの現像する順序をＢｋ、Ｍ、Ｃ、Ｙと同じくし、最後に現像されるＹのトナーを最も研磨剤の添加率（重量比率）が高いトナーとした場合の研磨効果が認められた。

実施例２と比較例１との対比により、複数色のトナーの研磨剤の添加率（重量比率）を全て同じにし、最後に現像するトナーをＢｋトナー（磁性トナー）とした場合の研磨効果が認められた。

実施例３と実施例１の対比により、実施例３では、実施例１と同じく、最後に現像されるＹのトナーを最も研磨剤の添加率（重量比率）が高いトナーとし、そのひとつ前に現像されるトナーをＢｋトナー（磁性トナー）とした場合の研磨効果が認められた。

実施例４と実施例２の対比により、実施例４では、実施例２と現像する順序をＭ、Ｃ、Ｙ、Ｂｋ同じく、最後に現像するトナーをＢｋトナー（磁性トナー）とし、そのひとつ前に現像されるＹトナーの研磨剤の添加率（重量比率）の差による研磨効果が認められた。

実施例１と比較例２及び比較例３の対比により、複数の色のトナーのうち研磨剤の添加重量比率が高いものほど、後の順序で感光体ドラムに現像する方が、研磨剤が感光体ドラム上に残存することになり、研磨効果が増すことが認められた。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置Ｘの概略断面図。

符号の説明

２…感光体ドラム（感光体）
３…帯電器
４…露光手段
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…現像器（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）
６…感光体クリーニング装置（研磨手段）
７…中間転写体
８…２次転写ローラ
９…中間転写体クリーニング装置
１０…搬送ベルト
１１…定着装置

Claims

研磨剤が添加された複数の色のトナーそれぞれの単色トナー像が表面に順次現像される感光体と、該感光体表面から前記単色トナー像が順次重ねて転写される中間転写体と、該中間転写体へのトナー転写後の前記感光体表面を研磨する研磨手段とを具備する画像形成装置において、
前記感光体に現像される前記複数の色のトナーのうち、前記研磨剤の添加重量比率が最も高いトナーが最後に現像されるよう構成されてなることを特徴とする画像形成装置。
前記複数色のトナーのうち前記研磨剤の添加重量比率が高いものほど後の順序で前記感光体に現像されるよう構成されてなる請求項１に記載の画像形成装置。
前記研磨剤の色が白色系であり、前記複数の色のトナーにシアン、マゼンタ、イエローのトナーが含まれている場合に、これらの色のトナーのうち前記イエローのトナーにおける前記研磨剤の添加重量比率が最も高く構成されてなる請求項１もしくは２に記載の画像形成装置。
研磨剤が添加された複数色のトナーそれぞれの単色トナー像が表面に順次現像される感光体と、該感光体表面から前記単色トナー像が順次重ねて転写される中間転写体と、該中間転写体へのトナー転写後の前記感光体表面を研磨する研磨手段とを具備する画像形成装置において、
前記複数色のトナーそれぞれの研磨剤の添加重量比率が略同じであり、磁性黒トナーが最後に現像されるよう構成されてなることを特徴とする画像形成装置。