JP2004294583A

JP2004294583A - 画像形成装置及び、その中間転写ローラ

Info

Publication number: JP2004294583A
Application number: JP2003084234A
Authority: JP
Inventors: Isao Takasu; 勲高須; Mitsunaga Saito; 三長斉藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】金属ローラ表面に形成された弾性体シートを容易に交換できる、電子写真装置用の中間転写ローラを提供することを目的とする。
【解決手段】静電潜像保持体表面に現像されたトナー像を記録媒体に転写するための中間転写ローラにおいて、金属ローラ１００３と、金属ローラ１００３の外周に装着するシームレスベルト１００２及び弾性シート１００１からなる弾性体シートとの間に、温度変化によって粘着性が可逆的に変化する接着層１００４を形成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置及び中間転写ローラに係り、特に静電潜像保持体に中間転写ローラを圧接して配置する画像形成装置、及びそれに用いるのに好適な中間転写ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体トナーを用いた電子写真装置（湿式電子写真）は、乾式電子写真装置では実現できない利点を有しており、近年その価値が見直されつつある。液体トナーにおいては、キャリア液中にトナーを分散させているため、サブミクロンサイズの極めて微細なトナーを用いることが出来るため高画質を実現できること、少量のトナーで十分な画像濃度が得られるため経済的であるうえに印刷（例えばオフセット印刷）並みの質感を実現できること、比較的低温でトナーを用紙に定着出来るため省エネルギーを実現できること、などが乾式に対する湿式電子写真の主な利点である。
【０００３】
一方、従来の湿式電子写真装置には、まだいくつかの本質的な問題が含まれている。それらの問題の一つとして、転写手段における画質の劣化が挙げられる。従来は、感光体上に付着している液体現像剤を電界の作用で用紙に直接転写していたため、用紙表面の凹凸に応じた電界変動による転写ムラが生じていた。また、使用する場所の温度や湿度等の環境依存性や、用紙の電気特性のばらつき等によって転写不良も生じやすかった。これらの理由により、転写工程において、転写画像の画質が著しく低下していた。
【０００４】
このような問題を解決するため、感光体から一旦電界により中間転写媒体へと転写し、その後に中間転写媒体から紙などへの記録媒体に圧力、あるいは熱と圧力とを利用して転写する装置が米国特許第５１４８２２２号などに開示されている。中間転写媒体表面を平滑で、電気抵抗のばらつきや変動の少ない材料で構成することは比較的容易であるため、用紙へ直接電界で転写する場合に比べて、転写工程による画質の低下は大幅に改善される。
【０００５】
このような、加熱・加圧転写においては、転写時に強い圧力、摩擦力を安定に供給するために、金属製の円筒状のドラムを転写ローラの支持体として用いることは重要である。しかしながら、このような頑強なドラムは高重量物となり、交換の際の取扱いが困難で、またドラム表面上へゴムなどの弾性層を加工する際の取扱いにも困難が生じる。したがって、中間転写ローラを、軽量で交換が容易な部品で構成することが望まれている。
【０００６】
一方、シームレスベルト状の転写媒体を複数本のローラで支持し、駆動する方式を採用した場合、転写媒体の交換は容易となるが、上述した転写条件では、薄いベルトの耐久性が問題となる上、ベルトが蛇行してしまうという新たな問題が生じる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３４７５２０公報、（００３８）段落乃至（００６４）段落
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、圧力や、熱及び圧力を用いた転写工程を伴う画像形成層においては、中間転写ローラの頑強さが必要であるために高重量化され、そのため交換の際の取扱いが困難となる。また、中間転写ローラ表面に形成されている弾性層を加工形成する際の取扱いが困難となる。
【０００９】
また、潜像保持体と中間転写ローラとの間で、トナー像にせん断力を働かせて転写を行う場合には、中間転写ローラの支持体と弾性層とを強固に接着させておかなければならない。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、中間転写ローラの支持体と弾性層とを強固に接着でき、かつメンテナンスの容易な中間転写ローラ及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の中間転写ローラは、静電潜像保持体表面に現像されたトナー像を記録媒体に転写するための中間転写ローラにおいて、円筒状の支持体と、前記支持体の外周に装着するスリーブ状の転写ベルトと、前記支持体及び前記転写ベルトの間に形成され、温度変化によって粘着性が可逆的に変化する接着層とからなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面にトナー可視像を現像する現像装置と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する中間転写ローラとを有する画像形成装置において、前記中間転写ローラは、円筒状の支持体と、前記支持体の外周に装着するスリーブ状の転写ベルトと、前記支持体及び前記転写ベルトの間に形成され、温度変化によって粘着性が可逆的に変化する接着層とからなることを特徴とする。
【００１３】
前記中間転写ローラは、前記静電潜像保持体に圧接して配置されることが望ましい。
【００１４】
前記転写ベルトは、弾性材料で形成されることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略断面図である。
【００１７】
この画像形成装置は、静電潜像保持体としての感光体１０１と、その周囲に感光体１０１を帯電させる帯電器１０２、帯電された感光体１０１に対して画像信号に応じた光照射を行い、感光体１０１表面に静電潜像を形成する光学系装置１０３、静電潜像が形成された感光体１０１表面に液体トナーを塗布することで感光体１０１表面にトナー像を形成する現像装置１０４、トナー像が一次転写される中間転写ローラ１０６、中間転写ローラ１０６に転写されたトナー像を紙などの記録媒体１１０に転写するために、中間転写ローラ１０６に圧接配置されたのバックアップローラ１０９とを有している。さらに、転写後の感光体１表面に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置１０７、さらに、感光体表面の帯電電荷を除去するための除電装置１０８を有している。
【００１８】
現像装置１０４は、液体トナー１１４を保持するトナー容器１１５と、液体トナー１１４を感光体１０１に塗布する現像ローラ１１６とを有する。感光体１０１は、アルミニウム等からなる金属ドラム表面に焼く１０μｍ−４０μｍの厚さの感光層を有する。液体トナーは非極性で絶縁性の炭化水素系溶媒等からなるキャリア液中に樹脂中に顔料成分を含有した粒径２μｍ以下のトナー粒子を分散させたものを使用することができる。現像ローラ１１６と感光体１０１との間に形成される電界によって、キャリア液中のトナー粒子を移動させ、静電潜像を可視化したトナー粒子によるトナー像が形成される。
【００１９】
中間転写ローラ１０６は、感光体１０１の表面速度と異なる表面速度で回転しており、感光体１０１表面に形成されたトナー像は、中間転写ローラ１０６との圧接点において、せん断力を受けて中間転写ローラに転写される。
【００２０】
中間転写ローラ１０６は、支持体となる金属ローラ１２０と、その表面を被覆する、交換可能なシームレスのスリーブ状弾性体シート１２１とを有しており、弾性体シートが変形することで、中間転写ローラ１０６と感光体との接触面積を大きくして転写効率を高めることができる。また、金属ローラ１２０と弾性体シート１２１の隙間は、温度によって粘性が可逆的に変化する接着層が形成されており、画像形成時の中間転写ローラ温度においては、粘性が大きくなり、金属ローラ１２０と弾性体シート１２１とを接着する構造となっている。
【００２１】
次に、画像形成プロセスの一実施形態について説明する。
【００２２】
まず、感光体１０１表面を帯電器１０２によって、３００Ｖ〜８００Ｖ程度に一様に帯電する。帯電された感光体１０１表面に、光学系装置１０３を用いて画像情報に応じて選択的に露光し、露光された部分の帯電量を５０Ｖ〜３００Ｖ程度にまで減衰させ、感光体１０２表面に静電潜像を形成する。
【００２３】
現像装置１０４は、現像ローラ１１６が感光体１０１から５０μｍ〜２００μｍ程度隔てて保持されており、現像ローラ１１６が回転することで、現像ローラ１１６と感光体１０１との間隙に液体トナー１１４が供給される。現像ローラ１１６には１５０Ｖ〜６００Ｖ程度の現像電圧が印加されており、前記間隙において液体トナーは電界に応じて電気泳動する。例えばプラス帯電したトナー粒子を用いた場合、感光体表面の露光された部分に対応する位置にあるトナー粒子は感光体へ、露光されなかった部分に対応する位置にあるトナー粒子は現像ローラへ向かって電気泳動し、その結果感光体１０１の露光された部分にのみトナー粒子が付着したトナー像が現像される。
【００２４】
スクイーズローラ１１７は、現像ローラ１１６と感光体１０１との間隙よりも狭い間隙、例えば３０μｍ〜１００μｍ程度の間隙を持って、感光体１０１と対向して配置されており、感光体１０１と同一回転方向に回転させることで、感光体１０１表面の液体トナーの一部を除去する。また、金属材料製のスクイーズローラを使用し、１００Ｖ〜３００Ｖ程度の電圧を印加することで、露光されなかった部分に残存しているトナー粒子をスクイーズローラ表面に回収することが可能となる。
【００２５】
次に、ブロアー１１９によってキャリア液を乾燥除去する。この乾燥によって、トナー像中に残留するキャリア液成分が１０％以下になるようにすることが好ましい。このように、キャリア液を少なくすることで、後述する、感光体１０１から中間転写ローラ１０６へのトナー像の転写効率を向上させることが可能になる。
【００２６】
乾燥されたトナー像は、次に感光体１０１と中間転写ローラ１０６が接する部分に搬送される。
【００２７】
中間転写ローラは、Ａ４幅換算で２０〜６０ｋｇｆ程度の荷重による感光体１０１に加圧されている。また、中間転写ローラ１０６の内部に設けられたヒーター１２２によりトナー粒子のガラス転移点以上、例えば５０℃〜１２０℃程度に加熱されており、トナー粒子の粘着力を増大させて、感光体１０１表面から中間転写ローラへトナー粒子を転写させることが好ましい。
【００２８】
この転写プロセスにおいて、熱や圧力のみならず、例えば感光体１０１の表面速度を中間転写ローラ１０６の表面速度よりも大きくするなどして周速度差を設けると、トナー像と感光体１０１との間にせん断応力が発生して、トナー像と感光体１０１との付着力が低下し、トナー像を感光体１０１表面から効率よく剥離することが可能になる。
【００２９】
中間転写ローラ１０６へ転写されなかった残留トナー粒子は、感光体１０１の回転によって搬送され、クリーニング手段１０７によって感光体１０１表面から除去される。クリーニング手段１０７は、粘着性を付与したローラを感光体１０１に接触させて、感光体１０１表面のトナー粒子を粘着して除去しても良いし、弾性ブレードの先端を感光体１０１表面に押し当てて、トナー粒子をかきとるようにしてもよい。
【００３０】
また、必要に応じて除電手段１０７を配置し、次回の画像形成プロセスに入る前に、感光体１０１表面の静電潜像を消去することもできる。除電手段１０７としては、例えば、感光体１０１表面を全面露光できる除電ランプを使用すればよい。
【００３１】
一方、トナー像が転写された中間転写ローラ１０６は、中間転写ローラ１０６が矢印方向に回転することで搬送され、バックアップローラ１０９に支持された記録媒体１１０と接触する。バックアップローラ１０９は、中間転写ローラ１０６にＡ４幅換算で４０〜１００ｋｇｆ程度の荷重で加圧されており、この加圧下において、中間転写ローラ表面のトナー像は記録媒体１１０へ転写される。
【００３２】
図２は、中間転写ローラの一例を示す断面図を示しており、以下図２を用いて中間転写ローラについてより詳細に説明する。
【００３３】
金属ローラ１００３は、ステンレス等の金属剛体からなる。弾性体シートは、ポリイミドやポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フッ素樹脂などの耐熱性エンジニアリングプラスチック、またはニッケル、ステンレスなどの金属などからなる、厚さ０．０５ｍｍ−０．５ｍｍ程度のシームレスベルト１００２を基材とし、その表面に形成された厚み０．１ｍｍ−１ｍｍ程度のシリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム等のからなる弾性層１００１で形成されている。また、金属ローラ１００３と弾性体シートとの間には、接着層１００４が形成されている。
【００３４】
金属ローラ１００３は、外部からの圧力に対して耐え得る程度の剛性を有する程度の厚みを有していれば良い。また、シームレスベルト１００２は、使用時において弾性層１００１と金属ローラとの密着性を高め、非使用時において弾性層１００１と金属ローラ１００３との間のすべりやすくするためのものであり、必要に応じて配置すれば良い。
【００３５】
接着層１００４は、温度変化によって粘着性が可逆的に変化する材料であって、例えば、特開２０００−８７００４公報等のように、加工物の生産ラインにおける仮工程手段に使用されるものが使用できる。具体的には、インテリマー粘着シート（商品名；ニッタ株式会社製）などに使用される接着剤のように、温度下降により粘着性が高められ、温度上昇により粘着性が低くなるウォームオフタイプが挙げられる。
【００３６】
また、温度上昇により粘着性が高められ、温度下降により粘着性が低くなるクールオフタイプを使用することも可能である。クールオフタイプは、例えば、低温時には粘着性の低い結晶状態であって、高温時には粘着性の高い非晶質状態に可逆的に変化する材料を使用することもできる。
【００３７】
ウォームオフタイプ、クールオフタイプいずれの接着剤を使用するにしても、画像形成時の中間転写ローラの温度において粘着性が高い材料を使用する必要がある。
【００３８】
接着剤がウォームオフタイプの場合には中間転写ローラを加熱した上で金属ローラと弾性シートとの分離あるいは装着を行い、接着剤がクールオフタイプの場合には中間転写ローラを冷却した上で金属ローラと弾性シートとの分離あるいは装着を行う。このようにすることで、画像形成時には、金属ローラと弾性シートとがずれることを防ぎ、弾性シートの交換時には、金属ローラと弾性シートとを容易に分離あるいは装着することが可能になる。
【００３９】
接着層は、インテリマー粘着シートのように、支持シートとその表面に塗布された可逆的な粘着性を有する接着剤とからなるものであっても、支持体などを使用せずに、可逆的な粘着性を有する接着剤のみで形成された層であってもよい。
【００４０】
支持シートを有する粘着層を採用する場合、可逆的な粘着性を有する接着剤は支持シートの内壁面と外壁面との両面に塗布しても良いが、この場合、弾性シートと金属ローラとを装着する時に、接着層の装着工程を伴ってしまう。そのため、片面のみに可逆的な粘着性を有する接着剤を塗布し、多面には通常の可逆的な粘着性を有する接着剤を使用することが好ましい。
【００４１】
また、片面のみに可逆的な粘着性を有する接着剤を塗布した支持シートを使用する場合には、支持シートの外壁面、すなわち支持シートと弾性シートとの間に可逆的な粘着性を有する接着剤を使用することが好ましい。このようにすることで、弾性シートの交換がより容易になる。
【００４２】
支持シートに使用される材料は、十分な強度を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばポリエチレンテレフタレートなどを使用すればよい。
【００４３】
また、可逆的な粘着性を有する粘着層は、支持シートの内壁面あるいは外壁面の全面に形成しても良いし、一部に形成しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成プロセス中においては、中間転写ローラの支持体と弾性層とを強固に接着でき、弾性層の交換時には弾性層の着脱を容易に行うことが可能な中間転写ローラ及び画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の中間転写ローラの一実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０１・・・感光体
１０２・・・帯電器
１０３・・・光学系装置
１０４・・・現像装置
１０６・・・中間転写ローラ
１０７・・・クリーニング装置
１０８・・・除電装置
１０９・・・バックアップローラ
１１０・・・記録媒体
１２０・・・金属ローラ
１２１・・・弾性体シート
１１４・・・液体トナー
１１５・・・トナー容器
１１６・・・現像ローラ
１１７・・・スクイーズローラ
１１９・・・ブロアー

Claims

静電潜像保持体表面に現像されたトナー像を記録媒体に転写するための中間転写ローラにおいて、
円筒状の支持体と、前記支持体の外周に装着するスリーブ状の転写ベルトと、前記支持体及び前記転写ベルトの間に形成され、温度変化によって粘着性が可逆的に変化する接着層とからなることを特徴とする中間転写ローラ。
静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面にトナー可視像を現像する現像装置と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する中間転写ローラとを有する画像形成装置において、
前記中間転写ローラは、円筒状の支持体と、前記支持体の外周に装着するスリーブ状の転写ベルトと、前記支持体及び前記転写ベルトの間に形成され、温度変化によって粘着性が可逆的に変化する接着層とからなることを特徴とする画像形成装置。
前記中間転写ローラは、前記静電潜像保持体に圧接して配置されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記転写ベルトは、弾性材料で形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の画像形成装置。