JP2004279902A

JP2004279902A - アモルファスシリコン感光体を用いた画像形成システム

Info

Publication number: JP2004279902A
Application number: JP2003073531A
Authority: JP
Inventors: Norio Tomiya; 則夫冨家
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP4210138B2

Abstract

【課題】アモルファスシリコン感光体を使用し、且つ中間転写体を用いた電子写真法による画像形成システムにおいて、ヒータ等の加熱手段を用いることなく、水分付着に起因する画像流れを有効に防止し得る方法を提供する。
【解決手段】アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像を、研磨剤含有トナーにより現像し、該感光体上に形成されたトナー像を中間転写体に一時転写し、中間転写体上に転写された転写トナー像を、所定の用紙に二次転写する画像形成サイクルを実行することによって画像形成を行う画像形成システムにおいて、前記画像形成サイクルの非実行時に、前記感光体上に、前記研磨剤含有トナーを付着させ、感光体表面に付着した当該トナーを中間転写体上に一旦転写せしめ、次いで中間転写体表面から感光体上に当該トナーを逆転写し、逆転写された表面研磨用トナーにより、前記感光体の表面研磨を行うリフレッシュモードが実行されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ等の電子写真法による画像形成システム、特にアモルファスシリコン感光体を用いて画像形成システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法では、感光体表面を所定極性に一様に帯電し、次いで所定の原稿情報に基づいての光照射による画像露光を行って静電荷像を形成し、この電荷像を現像してトナー像を形成し、このトナー像を所定の用紙に転写し、定着ローラでの加熱及び加圧によって該トナー像を用紙に定着することにより、画像形成が行われる。また、トナー像転写後において、感光体表面は、クリーニングブレード等によりクリーニングされて残存するトナーが除去され、さらに必要により光照射等による除電が行われ、次の画像形成サイクルが行われる。
【０００３】
上記のような画像形成システムにおいては、感光体表面を帯電させるときの放電によりオゾンが発生し、このオゾンによって空気中の水分が分解されて窒素酸化物やアンモニウム塩等のイオン性物質が生成することが知られている。このイオン性物質は水溶性のため、感光体表面に付着すると、大気中の水分を取り込み、感光体表面の電気抵抗を低下させる（この傾向は、雰囲気が高温高湿になるほど顕著となる）。この結果、画像形成に際して、感光体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生じてしまい、所謂画像流れ現象が生じることとなる。
【０００４】
また、近年では環境問題が大きく取り上げられるようになり、上述した電子写真法による画像形成システムにおいても、消耗品の低減化や長寿命化が望まれ、環境保全の貢献が求められている。このような要望に応えるという点では、上記感光体として、耐久性の高いアモルファスシリコンが最も適しているのであるが、アモルファスシリコン感光体は、有機感光体等の他の感光体に比して、特に吸湿性が高く、このため、上記の画像流れ現象が顕著であるという欠点がある。
【０００５】
このような画像流れを防止するための手段としては、感光体の内部にヒータを設け、感光体を加温することにより、感光体表面に付着したイオン性物質が取り込んだ水分を蒸発させることにより、感光体表面の電気抵抗の低下を防止し、画像流れを抑制することが行われていた。しかしながら、かかる手段では、熱制御手段などが必要となり、装置構造の複雑化やコストアップをもたらす。また、感光体表面が所定の温度に加温されるまでに時間がかかり、画像をプリントするまでの時間がかかり、消費電力も増大するなどの問題がある。
【０００６】
そこで、画像形成サイクルの非実行時において、感光体表面に現像動作を行って多量のトナー（研磨剤含有トナー）を付着させ、このトナーにより、感光体表面を研磨することにより、感光体表面に生成しているイオン性物質を除去するという手段が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３０１４号公報（特許請求の範囲）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１で提案されている方法は、ヒータの如き加熱手段を使用していないため、装置構造の複雑化、コストや消費電力の増大などの不都合を回避することができる点で有利である。
【０００９】
ところで、最近では、感光体表面に形成されたトナー像を直接転写紙に転写せず、一旦、中間転写体に一次転写した後に、中間転写体上のトナー像を転写紙上に二次転写するという画像形成システムが採用されるようになってきている。即ち、フルカラー画像形成を形成する場合には、複数色のトナー像を重ね合わせることが必要であるが、転写紙上でトナー像の重ね合わせを行うよりも、一旦、中間転写体上に各色のトナー像を転写（１次転写）して重ね合わせ、この中間転写体から転写紙上にフルカラーのトナー像を転写（２次転写）する方が、転写紙の位置ずれなどによる色ずれ等の不都合を生じることなく、フルカラー画像の形成を行うことができるからである。
【００１０】
しかるに、上記のような中間転写体を用いた画像形成システムには、特許文献１で提案されているような画像流れ防止手段を適用した場合には、その画像流れ防止効果が半減してしまうという問題がある。即ち、中間転写体表面に水分が付着した場合には、感光体表面の研磨により水分吸着性のイオン性物質を除去したとしても、感光体と接触して配置されている中間転写体から水分が補給されてしまうからである。例えば、中間転写体には、一般に、アルミ等の金属製ドラム上に導電性の弾性層を設けたローラタイプのものや導電性の弾性ベルトからなるベルトタイプのものがあるが、何れも、金属質のものが熱容量の高い弾性体に接触している（ベルトタイプの中間転写体には、金属製の転写ローラが当接して配置されている）。このことから理解されるように、中間転写体は、表面に水分が付着し易いという性質を有しており、中間転写体を用いた場合の画像形成システムでの画像流れ防止が要望されている。
【００１１】
従って本発明の目的は、アモルファスシリコン感光体を使用し、且つ中間転写体を用いた電子写真法による画像形成システムにおいて、ヒータ等の加熱手段を用いることなく、水分付着に起因する画像流れを有効に防止し得る方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像を、研磨剤含有トナーにより現像し、該感光体上に形成されたトナー像を中間転写体に一時転写し、中間転写体上に転写された転写トナー像を、所定の用紙に二次転写する画像形成サイクルを実行することによって画像形成を行う画像形成システムにおいて、
前記画像形成サイクルの非実行時に、前記感光体上に、前記研磨剤含有トナーを付着させ、感光体表面に付着した当該トナーを中間転写体上に一旦転写せしめ、次いで中間転写体表面から感光体上に当該トナーを逆転写し、逆転写された表面研磨用トナーにより、前記感光体の表面研磨を行うリフレッシュモードが実行されることを特徴とする画像形成システムが提供される。
【００１３】
本発明においては、
１．前記研磨剤含有トナーの中間転写体上への転写を、該中間転写体の全長にわたって研磨剤含有トナーが転写されるまで行い、その後に、該研磨剤含有トナーの感光体上への逆転写が行われること、
２．研磨剤が酸化チタンまたはアルミナであること、
が好ましい。
【００１４】
即ち、本発明では、画像形成サイクルを実行するモード（以下、印字モードと呼ぶことがある）とは別個にリフレッシュモードが設定されており、例えば画像形成装置のメイン電源をＯＮにしたとき、或いは省エネモードからの復帰時等の印字モードの非実行時に、リフレッシュモードが実行される。かかるリフレッシュモードにおいて、研磨剤含有トナーを、アモルファスシリコン感光体表面から中間転写体上に移行させ（転写）、このトナーに中間転写体表面の水分を吸収させた後、再び当該トナーを感光体表面に移行させ（逆転写）、常法にしたがって当該トナーによる感光体表面の研磨を行うことにより、中間転写体及び感光体表面からの水分除去を同時に行うことができ、中間転写体からの水分付着を有効に防止でき、水分付着による画像流れを有効に回避することが可能となるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
【００１６】
本発明の画像形成システムが好適に実行される画像形成装置の概略構造を示す図１において、回転可能に設けられたアモルファスシリコン感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って、順に、帯電器２、ＬＥＤなどの露光用光学系３、現像器４〜７、及びクリーニング装置１０が配置されている。
【００１７】
現像器４〜７は、各色のトナーによる現像を行うものであり、例えば現像器４はイエロー現像器、現像器５はマゼンタ現像器、現像器６はシアン現像器、現像器７はブラック現像器となっている。
【００１８】
クリーニング装置１０は、研磨ローラ１０ａとクリーニングブレード１０ｂとを備えており、感光体ドラム１の回転方向に対して、上流側に研磨ローラ１０ａが位置し、下流側にクリーニングブレード１０ｂが位置している。
【００１９】
また、上記の現像器７とクリーニング装置１０との間の領域で、感光体ドラム１と接触するように、中間転写体ローラ１２が設けられており、この中間転写体ローラ１２には、２次転写ローラ１３及びクリーニング装置１４が接触して配置されており、中間転写体ローラ１２と２次転写ローラ１３との間に、画像形成すべき転写紙２０が通されるようになっている。尚、２次転写ローラ１３及びクリーニング装置１４は、何れも中間転写体１２から離隔し得るように、退避可能に設けられている。また、図示されていないが、転写紙２０の排出側には、熱ローラと加圧ローラとのローラ対からなる定着装置が配置されている。
【００２０】
［画像形成プロセス］
上記の装置での画像形成プロセス（印字モード）は、以下のようにして実行される。
【００２１】
感光体ドラム１は、アルミ等の導電性素管上にアモルファスシリコン光導電性層を設けたものであり、それ自体公知である。例えば、光導電性層の元素比率組成を下記式：
ａ−Ｓｉ_１−ＸＣ_Ｘ：Ｈ
で表わした場合、表面層においては、ｘが０．９５≦ｘ＜１の範囲にあり、且つ最表面のビッカース硬度が３００以下であり、最表面側よりも奥側（導電性素管側）の硬度が大きいことが好ましく、特に奥側に行くにしたがって硬度が漸次大きくなっていくことが望ましい。このような硬度変化を持たすことにより、後述するリフレッシュモード時での研磨によって、帯電により生成したイオン性物質の除去と共に光導電層自体も削り取られ、光導電性層が常にバージンな表面を有することとなり、絶えず、帯電性等の特性を初期と同等に保持することができる。
【００２２】
画像形成にあたっては、先ず、帯電器２を用いて、上記感光体ドラム１表面を一様に主帯電する。このときの感光体ドラム１表面の主帯電電位は、＋２００乃至＋６００Ｖとする。この主帯電電位は、他の感光体を用いて画像形成する場合と比較すると、極めて低電位である。帯電器２としては、一般に、コロナ帯電器や帯電ローラ等が使用される。
【００２３】
次いで、所定の画像情報に基づいて、光学系３により、レーザ光等の光を照射し、感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する。即ち、この画像露光により、光が照射された部分が低電位となる。
【００２４】
上記のように形成された静電潜像は、現像器４〜７の何れかにより正極性に帯電された各色のトナーを含む現像剤により反転現像される。即ち、当該トナーが、光が照射されて低電位となった部分に付着することにより、トナー像が形成されるわけである。
【００２５】
かかる現像に際しては、通常、現像剤の供給側（現像器）と感光体との間に現像バイアス電圧が印加される。例えば、現像器を接地し、上記現像バイアス電圧（感光体ドラム１に印加される電位）として、＋１３０乃至＋３５０Ｖの電位が印加される。
【００２６】
上記現像によって感光体ドラム１表面に形成されたトナー像は、中間転写体ローラ１２に一次転写される。この一次転写は、中間転写体ローラ１２に一次転写バイアス電位（通常、−２００乃至−５００Ｖ程度）を印加することにより行われる。また、一次転写に際しては、二次転写ローラ１３及びクリーニング装置１４は、何れも中間転写体ローラ１２から退避している。
【００２７】
尚、上記のような中間転写体ローラ１２は、通常、アルミ等の導電性ドラムを基体とし、その表面に、含フッ素樹脂などのトナー離型性を有する樹脂などから形成された弾性体層を有するものである。
【００２８】
中間転写体１２へのトナー像の転写後、クリーニング装置１０、特にクリーニングブレード１０ｂによってドラム１表面に残存するトナーを除去し、次いで、同様の帯電、現像、一次転写及びクリーニングを行い、他の色のトナー像が中間転写体ローラ１２に一次転写される。このようにして、各色のトナー像を中間転写体ローラ１２に転写され、各色のトナー像が中間転写体ローラ１２で重ね合わされ、フルカラー像が形成されることとなる。
【００２９】
フルカラー像が中間転写体ローラ１２上に形成された後、二次転写ローラ１３及びクリーニング装置１４が退避位置から復帰し、中間転写体ローラ１２に当接し、フルカラー像の二次転写及び中間転写体ローラ１２のクリーニングが行われる。即ち、二次転写ローラ１３に二次転写バイアス電位（通常、−５００乃至−２０００Ｖ程度）を印加しながら、転写紙２０を通過させることにより、転写紙２０上にフルカラー像が転写され、転写紙２０は、図示されていない定着装置に導入され、転写紙２０上にフルカラー像が定着される。一方、二次転写後に中間転写体ローラ１２上に残存するトナーは、クリーニング装置１４によって除去され、これにより、フルカラー画像形成の一サイクルが終了する。尚、モノクロ画像を形成する場合には、ブラック現像器のみが使用され、色重ねを行わずに、上記の画像形成サイクルが行われる。
【００３０】
［リフレッシュモード］
本発明においては、上記のような印字モードとは別に、リフレッシュモードが実行され、これにより、感光体ドラム１表面からのイオン性物質の除去及び中間転写体ローラ１２からの水分の除去が行われ、画像流れの発生を有効に回避することができる。
【００３１】
かかるリフレッシュモードでは、先ず、現像器４〜７の何れかの現像器中に充填されているトナーを、感光体ドラム１表面に付着させる。このトナー付着は、基本的には、上述した印字モードによる現像と同様にして行われるが、この場合には、全面露光により、感光体ドラム１の画像形成領域の全面にトナーを付着せしめる。
【００３２】
このように感光体ドラム１の前面に付着したトナー（以下、ソリッド画像と呼ぶ）は、印字モードにおける一次転写と同様にして中間転写体ローラ１２に転写される。ソリッド画像の転写に際しても、二次転写ローラ１３及びクリーニング装置１４は、何れも中間転写体ローラ１２から退避している。このようにして、少なくとも中間転写ローラ１２の全周にわたってソリッド画像が転写され、転写されたソリッド画像（トナー）により、中間転写ローラ１２表面に付着している水分が吸収され、当該表面から除去される。尚、中間転写ローラ１２の全周にわたってソリッド画像を転写するためには、そのような量（大きさ）のソリッド画像が形成される時間、現像バイアスの印加を行えばよい。
【００３３】
このようにして中間転写体ローラ１２表面の水分が除去された後、ソリッド画像を感光体ドラム１表面に逆転写する。この逆転写は、一次転写バイアスとは逆極性の電位（即ち、正極性）を中間転写ローラ１２に印加すればよい。
【００３４】
中間転写ローラ１２から感光体ドラム１表面に逆転写されたソリッド画像は、クリーニング装置１０に導入されるが、このソリッド画像が、研磨ローラ１０ａを通過することにより、感光体ドラム１表面の研磨が行われ、この研磨により、感光体ドラム１表面に付着しているイオン性物質や水分が除去され、さらに望ましくは、ドラム１の光導電性層自体の表面も削り取られ、バージンな表面が形成される。
【００３５】
研磨ローラ１０ｂとしては、通常、発泡ポリウレタンなどの弾性ローラが使用されるが、感光体ドラム１表面の研磨を有効に行うために、その表面硬度Ｈは、３０度以上であることが好ましく、また、５０ｇ／ｃｍ以上の線圧で圧接されていることが好ましい。更には、研磨ローラ１０ｂは、感光体ドラム１とは逆方向に回転するように設けられていること、及びその周速（絶対値）は、感光体ドラムの周速の１．２倍以上であることが、研磨効果を最も高める上で好ましい。
【００３６】
研磨ローラ１０ｂによる感光体ドラム１表面の研磨処理が行われた後、クリーニングブレード１０ｂによってソリッド画像が感光体ドラム１表面から回収され、リフレッシュモードが完了する。
【００３７】
上述したリフレッシュモードは、印字モードの非実行時の任意の時に行うことができるが、一般に、水分の吸着等による画像流れは、画像形成装置が一定環境条件（特に高温高湿下）に長期間保持されていたときに生じる。従って、このような画像流れを防止するためには、画像形成装置のメイン電源をＯＮにした時、或いは省エネモードからの復帰時に自動的に行われるように設定しておくことが好ましい。勿論、画像流れ等が生じたときに、装置の操作パネルからの入力により、任意のときに実行されるようにしておくことも必要である。
【００３８】
［トナー］
上記のようなリフレッシュモードを実行するためには、現像剤として用いるトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなど）は、研磨剤を含有していることが必要である。かかる研磨剤としては、研磨作用を有している限り制限されるものではないが、一般に、酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、マグネタイト、酸化スズ、チタン酸ストロンチウム、表面導電処理を施した無機粉体などが好適であり、通常、粒径が０．１乃至３．０μｍの微粉末として、トナー粒子に外添されているのがよく、さらにトナーの帯電特性等を低下させないために、体積固体抵抗値が１×１０^２乃至１×１０^１０Ωｃｍの範囲にあり、さらに、その添加量は、トナー粒子１００重量部当り、０．３乃至５重量部の範囲にあるのがよい。
【００３９】
また、トナー粒子としては、それ自体公知のものでよく、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの所定の色の着色剤を、正帯電制御剤やワックス等の離型剤、その他の配合剤と共にバインダー樹脂中に分散させたものを用いることができ、その粒径は、一般に、５乃至１０μｍ程度の範囲にある。また、このトナー粒子は、それ単独で現像剤として使用することもでき（この場合には、マグネタイトなどの磁性剤を配合しておく）、さらにフェライト等の磁性キャリヤと組み合わせて二成分系現像剤として使用することもできる。
【００４０】
さらに、前述したリフレッシュモード実行に際してのソリッド画像形成のためのトナーとしては、任意のトナーを使用することができるが、一般には、コストの安いブラックトナーを使用することが好適である。
【００４１】
上述した本発明の画像形成システムを実行する図１の装置では、中間転写体として中間転写ローラ１２が使用されているが、中間転写体としてベルトを用いた装置に、本発明を適用することも勿論可能である。
【００４２】
【実施例】
実施例１
図１に示す構造を有するａ−Ｓｉ感光体（径：８０ｍｍ）搭載の京セラミタのフルカラープリンタの改造機を、３０℃、ＲＨ８０％の環境下に１昼夜放置した。
次いで、この改造機のメイン電源をＯＮにすると同時に、トナー粒子１００重量部当り、２重量部の酸化チタン（粒径：０．１μｍ、抵抗：１×１０^７Ωｃｍ）と疎水性シリカ０．５重量部が外添されたブラックトナーにより、ソリッド画像の形成、中間転写ローラへのソリッド画像の転写、及び感光体ドラムへのソリッド画像の逆転写、研磨ロール及びソリッド画像による研磨処理からなるリフレッシュモードを実行した。尚、ソリッド画像は、中間転写体ローラの丁度全周にわたって形成されるようにした。また、研磨ロールの仕様は以下の通りである。
【００４３】
研磨ロール：
発泡ポリウレタン製（径：１４ｍｍ）
表面硬度Ｈ：３０度
接触圧：６０ｇ／ｃｍ
周速：１６２ｍ／ｍｉｎ（感光体ドラムの１．２倍）
回転方向：感光体ドラムと順方向
【００４４】
上記のリフレッシュモードを実行した後、下記条件で、通常の印字モードを実行してフルカラー画像を形成した。
主帯電電位：２８０Ｖ
現像バイアス：１６０Ｖ
一次転写バイアス：−４００Ｖ
二次転写バイアス：−１２００Ｖ
印字率：５％
【００４５】
得られた画像を目視で確認したところ、画像流れは全く生じていなかった。
【００４６】
比較例１
中間転写体ローラへのソリッド画像の転写を行わなかった以外は、実施例１と全く同様にリフレッシュモードを実行し、且つ同様にして印字モードを実行した。その結果、得られたフルカラー画像には、明らかに画像流れが発生していた。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、アモルファスシリコン感光体及び中間転写体を用いた画像形成システムにおいて、ヒータ等の加熱手段を用いることなく、感光体表面及び中間転写体表面の水分付着に起因する画像流れを有効に防止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成システムが好適に実行される画像形成装置の概略構造を示す図。
【符号の説明】
１：アモルファスシリコン感光体ドラム
２：帯電器
３：露光用光学系
４〜７：現像器
１０：クリーニング装置
１０ａ：摺擦ローラ
１０ｂ：クリーニングブレード１０ｂ
１２：中間転写体ローラ
１３：二次転写ローラ
１４：クリーニング装置
２０：転写紙

Claims

アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像を、研磨剤含有トナーにより現像し、該感光体上に形成されたトナー像を中間転写体に一時転写し、中間転写体上に転写された転写トナー像を、所定の用紙に二次転写する画像形成サイクルを実行することによって画像形成を行う画像形成システムにおいて、
前記画像形成サイクルの非実行時に、前記感光体上に、前記研磨剤含有トナーを付着させ、感光体表面に付着した当該トナーを中間転写体上に一旦転写せしめ、次いで中間転写体表面から感光体上に当該トナーを逆転写し、逆転写された表面研磨用トナーにより、前記感光体の表面研磨を行うリフレッシュモードが実行されることを特徴とする画像形成システム。
前記研磨剤含有トナーの中間転写体上への転写を、該中間転写体の全長にわたって研磨剤含有トナーが転写されるまで行い、その後に、該研磨剤含有トナーの感光体上への逆転写が行われる請求項１に記載の画像形成システム。