JP2006154053A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 中間転写体表面のトナー汚れを安定して除去でき、長期にわたって高品質な画像を得ることができる画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
【解決手段】 トナー像形成工程と、1次転写工程と、2次転写工程と、中間転写体表面をクリーニング部材を介してクリーニングする工程とを有する画像形成方法であって、前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度が1×104Pa・sに達する温度をTp、前記トナーの溶融粘度が1×104Pa・sに達する温度をTt、及び前記クリーニング部材の表面温度をTcとしたとき、下記式(1)、(2)の関係を満たすようにすることを特徴とする画像形成方法である。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
【選択図】 なし
【解決手段】 トナー像形成工程と、1次転写工程と、2次転写工程と、中間転写体表面をクリーニング部材を介してクリーニングする工程とを有する画像形成方法であって、前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度が1×104Pa・sに達する温度をTp、前記トナーの溶融粘度が1×104Pa・sに達する温度をTt、及び前記クリーニング部材の表面温度をTcとしたとき、下記式(1)、(2)の関係を満たすようにすることを特徴とする画像形成方法である。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
【選択図】 なし
Description
本発明は、電子写真複写機、レーザプリンター、ファクシミリ及びこれらの複合OA機器等の電子写真方式を利用した画像形成装置及び画像形成方法に関する。より具体的には、像担持体に形成されたトナー像を一旦中間転写ベルトに一次転写した後、これを用紙等の記録媒体に転写して再生画像を得るようにした画像形成装置及び画像形成方法に関する。
電子写真方式・静電記録方式等、粉状のトナーを用いて可視像を形成する方式の画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンター等として広く普及している。このような画像形成装置には、像担持体上に形成したトナー像を紙等の記録媒体に直接転写する方式と、像担持体上に形成したトナー像を一旦中間転写ベルト(中間転写体)に1次転写し、さらに中間転写ベルトから記録媒体に2次転写する方式とがある。これらのうち、後者の中間転写ベルトを用いる装置は、カラー画像を形成する場合に、トナー像を中間転写ベルトに順次転写することによって複数色のトナー像を中間転写ベルト上で重ね合わせることができる。そして、この1次転写工程は常に良好な条件で転写ができることから、色ずれの少ない良好なカラー画像が得られるという特徴を備えている。
上記中間転写体としては、無端状の中間転写ベルトまたは円筒状の中間転写ドラムが一般に用いられるが、装置内における配置等の点で中間転写ベルトが多く用いられている。前記像担持体から中間転写ベルトへの1次転写、及び中間転写ベルトから記録媒体への2次転写の方法としては、これらの間に電界を形成し、電荷を有するトナーを転移させる方法が広く採用されている。
記録媒体に2次転写されたトナー像は、定着装置で加熱溶融され記録媒体に圧着される。一方、記録媒体に転写されずに中間転写ベルトに残留したトナーは、2次転写部の下流側で中間転写ベルトに対向するように配置されているクリーニング装置によって除去される。
上記クリーニング装置としては、クリーニング部材としてブレード状の部材の先端部を中間転写ベルトに当接させ、該中間転写ベルトの周回移動によって搬送されてくる残留トナーを掻き落とすものや、導電性を有するブラシ状の部材を中間転写ベルトに接触させ、トナーの帯電極性と反対の極性の電圧を印加して、静電的にトナーを吸着除去するものなどがある。また、上記ブラシ状の部材として、磁石を内蔵するロール状部材の周面に磁性粒子が多数の穂状となった磁気ブラシを用いるものもある。
このような中間転写ベルトのクリーニングにおいて、通常の画像形成における残留トナーは非常に少量であるため、簡易なブレード状の部材を備えたクリーニング装置によって容易に除去することができる。
ところで、近年、高画質化や環境負荷低減の観点から、これまでの粉砕法による角張って、粒度分布の広いトナーから、ケミカル製法と呼ばれる様々な方法で作製された小粒径かつ球状で粒度分布の狭いトナーが現れてきた。これらの製法としては、モノマーを、顔料やワックスなど、トナーに必要な様々な添加剤と一緒に混合し、モノマーを重合する過程で各種構成剤をトナー内部に取り込む重合法や、樹脂や、ワックス、顔料などの微少な粒子を、水溶媒中で凝集合一させて粒子とする乳化凝集法、溶剤と水の混合液中に樹脂と一緒にワックス、顔料などを添加し、それらを乳化し樹脂内部にそれらのトナー構成材料を取り込んで、微少な粒子を得る湿式増粒法などが知られている。
上記のような製法により得られるトナーは、粒子径が小さく、粒度分布がシャープで、形状が丸いことから、粉砕トナーに比べて、微細な細線再現性や転写性が向上して、飛びちりの少ない、精細で均質なトナー画像を得ることができるようになった。しかしながら、一方では、こうした球形化や微少粒径化に伴って、感光体(像担持体)上や、中間転写ベルト上に転写残として残ったトナーを完全にクリーニングすることが益々難しくなってきている。また、小粒子径のトナーでは、外添する添加剤の表面被覆率を同じにしたときには、より大きな粒子径のトナーに比べて添加剤の量が増えることは自明であるが、流動性を向上させ、転写やクリーニングを助ける為にも、大きな粒径のトナーに比べて更に外添剤を増加させなければならない傾向にある。その為、これらのサブミクロンオーダーやナノオーダーの添加剤が、中間転写ベルト上に残りやすくなる傾向にある。
従って、前記ブレード方式のクリーニングでは、トナーがブレードの小さなめくれに対してもすり抜けやすくなり、中間転写ベルトの表面をトナー材料や遊離した外添剤が覆うことになりやすい。このようにしてクリーニング不良が発生した中間転写ベルトは、次の画像を作成するときに画像汚れの原因となるばかりではなく、この状態で長期使用を続ければ、表面を汚染したトナーや外添剤によって、中間転写ベルトの種々の表面物性が変化し、転写効率低下や、部分的な転写不良を引き起こして、その寿命を縮めることとなる。
さらに最近では、より一層の高画質化を求める観点から、中間転写ベルトにゴム的な弾性を付与することが行われている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、確かにトナーの飛び散りを押さえて細線の再現を向上させるが、反面中間転写ベルト上の転写残トナーのクリーニングを難しくする。これらに対しては、ブレードの硬度を調整することや、ブラシを利用することにより、クリーニングすることも可能ではあるが、適用可能なブレードの硬度の調整範囲は狭く、長期使用に対して、次第に硬度が変化してきて比較的早期に交換する必要が生ずる。また、前記ブラシクリーニングの場合は、クリーニングに最適にしたブラシは硬くなる傾向にあり、より柔らかな中間転写ベルトの表面を傷つけ、その寿命を短くしてしまう。このため、ゴム的な弾性をもつ中間転写ベルトのクリーニングに最適なクリーニング方法が探し求められている。
上記各種の問題に対して、無端中間転写ベルトクリーニング方式として、中間転写ベルト上の残留トナーを含む付着物を、クリーニング部材を介して該中間転写ベルトから剥離するクリーニング工程を有し、そのクリーニング部材の表面を、トナー像を形成するためのトナーバインダーの融点未満のガラス転移点を有する樹脂又は該樹脂を主成分とする樹脂組成物で形成し、クリーニング工程時に前記クリーニング部材の表面を、前記ガラス転移点以上の温度に制御することにより、中間転写定着ベルト状に溶融して残存したトナーを除去するクリーニング装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
上記中間転写ベルトのクリーニング方法は、溶融冷却して中間転写ベルト表面に固着したトナーを、熱可塑性をもつ樹脂を加熱して柔らかくして、それをトナーに接触させながら、トナーも溶融させてクリーニングしようとする方法であるが、この場合にはトナーを溶融させてしまうため、高い熱を加えなければならなくなり、使用電力量が増大してしまう場合がある。
特許第3248455号明細書
特開平10−214010号公報
本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを目的とする。
すなわち、本発明は、中間転写体表面のトナー汚れを安定して除去でき、長期にわたって高品質な画像を得ることができる画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、中間転写体表面のトナー汚れを安定して除去でき、長期にわたって高品質な画像を得ることができる画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
<1> 少なくとも、画像情報に応じてトナー像を形成するトナー像形成工程と、中間転写体表面に前記トナー像を転写する1次転写工程と、前記中間転写体表面のトナー像を被転写体に転写する2次転写工程と、前記中間転写体表面の残留トナーを含む付着物をクリーニング部材を介して該中間転写体から剥離するクリーニング工程と、を有する画像形成方法であって、
前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)、及び前記クリーニング工程における前記クリーニング部材の表面温度をTc(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たし、Tcが下記式(2)の関係を満たすようにすることを特徴とする画像形成方法である。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
<1> 少なくとも、画像情報に応じてトナー像を形成するトナー像形成工程と、中間転写体表面に前記トナー像を転写する1次転写工程と、前記中間転写体表面のトナー像を被転写体に転写する2次転写工程と、前記中間転写体表面の残留トナーを含む付着物をクリーニング部材を介して該中間転写体から剥離するクリーニング工程と、を有する画像形成方法であって、
前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)、及び前記クリーニング工程における前記クリーニング部材の表面温度をTc(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たし、Tcが下記式(2)の関係を満たすようにすることを特徴とする画像形成方法である。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
<2> 前記トナーの体積平均粒子径が2.5〜7μmの範囲であり、体積粒度粒度分布指標GSDvが1.05〜1.30の範囲であり、形状係数SF1が100〜140の範囲であることを特徴とする<1>に記載の画像形成方法である。
<3> 前記クリーニング部材が、基材表面に熱可塑性の樹脂層を有するベルトであることを特徴とする<1>または<2>に記載の画像形成方法である。
<4> 前記クリーニング部材が、少なくとも表面に前記熱可塑性の樹脂を有する多孔性のウェッブからなることを特徴とする<1>または<2>に記載の画像形成方法である。
<5> 前記熱可塑性樹脂が、結晶性ポリマーを含むことを特徴とする<1>〜<4>のいずれかに記載の画像形成方法である。
<6> 前記クリーニング部材が、前記中間転写ベルトに対し離間可能に設置されていることを特徴とする<1>〜<5>のいずれかに記載の画像形成方法である。
<7> 前記中間転写体が中間転写ベルトであり、該中間転写ベルトがD硬度が30〜55の範囲である弾性層を有することを特徴とする<1>〜<6>のいずれかに記載の画像形成方法である。
<8> 少なくとも、画像情報に応じてトナー像を形成するトナー像形成手段と、中間転写体表面に前記トナー像を転写する1次転写手段と、前記中間転写体表面のトナー像を被転写体に転写する2次転写手段と、前記中間転写体表面の残留トナーを含む付着物をクリーニング部材を介して該中間転写体から剥離するクリーニング手段と、を有する画像形成装置であって、
前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)、及び前記クリーニング工程における前記クリーニング部材の表面温度をTc(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たし、Tcが下記式(2)の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)、及び前記クリーニング工程における前記クリーニング部材の表面温度をTc(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たし、Tcが下記式(2)の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
本発明によれば、中間転写体表面のトナー汚れを安定して除去でき、長期にわたって高品質な画像を得ることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の画像形成方法は、少なくとも、画像情報に応じてトナー像を形成するトナー像形成工程と、循環移動する無端状の中間転写体にトナー像を転写する1次転写工程と、前記中間転写体表面のトナー像を被転写体に転写する2次転写工程と、前記中間転写体表面の残留トナーを含む付着物をクリーニング部材を介して中間転写体から剥離するクリーニング工程と、を含む画像形成方法であって、前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)、及びクリーニング工程時における前記クリーニング部材の表面温度をTc(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たし、Tcが下記式(2)の関係を満たすようにすることを特徴とする。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
また、本発明の画像形成装置は、上記本発明の画像形成方法を用いた画像形成装置である。
本発明の画像形成方法は、少なくとも、画像情報に応じてトナー像を形成するトナー像形成工程と、循環移動する無端状の中間転写体にトナー像を転写する1次転写工程と、前記中間転写体表面のトナー像を被転写体に転写する2次転写工程と、前記中間転写体表面の残留トナーを含む付着物をクリーニング部材を介して中間転写体から剥離するクリーニング工程と、を含む画像形成方法であって、前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)、及びクリーニング工程時における前記クリーニング部材の表面温度をTc(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たし、Tcが下記式(2)の関係を満たすようにすることを特徴とする。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
また、本発明の画像形成装置は、上記本発明の画像形成方法を用いた画像形成装置である。
以下、本発明の画像形成方法と画像形成装置とを併せて説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。この実施形態の画像形成装置は、フルカラー4色に対応する互いに独立した感光体・現像ユニット(トナー像形成手段)を本発明における中間転写体として好ましく用いられる中間転写ベルトに沿って順に配置した4連タンデム型の中間転写方式のカラー画像形成装置である。
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。この実施形態の画像形成装置は、フルカラー4色に対応する互いに独立した感光体・現像ユニット(トナー像形成手段)を本発明における中間転写体として好ましく用いられる中間転写ベルトに沿って順に配置した4連タンデム型の中間転写方式のカラー画像形成装置である。
図1に示すように、この画像形成装置には、それぞれ矢印A方向に回転しK(黒)、Y(イエロー)、M(マゼンタ)及びC(シアン)の各色のトナー像が形成される感光体1a,1b,1c,1dが、図面の右側から順に配列されており、これら各感光体の周囲には、各感光体の表面を帯電する帯電ロール4a,4b,4c,4d、レーザ光源とミラーよりなる露光光学系(図示せず)、前記4色のトナーがそれぞれ収納された現像器5a,5b,5c,5d、各感光体上に形成されたトナー像が中間転写ベルト2に転写された後に各感光体上に残留する残留トナー13a,13b,13c,13dを除去するための感光体クリーナユニット15a,15b,15c,15dなどが配置されている。
各感光体の図面における下方には、バイアス転写ロール(1次転写手段)3a,3b,3c,3dによって各感光体に圧接され、各感光体からトナー像を1次転写され、そのトナー像を担持して矢印B方向に移動する無端ベルト状の中間転写ベルト2が配置されている。また、中間転写ベルト2の周囲には、中間転写ベルト2に1次転写されたトナー像を記録媒体(被転写体)Pに2次転写するための2次転写ロール(2次転写手段)6および従動ローラ7が互いに対向して配置されており、さらに、2次転写後の中間転写ベルト2上に残留した残留トナーを除去するための中間転写体クリーナユニット20、2次転写後の記録媒体Pを搬送する用紙搬送ベルト12、および記録媒体P上のトナー像を記録媒体Pに定着させるための定着装置8が設けられている。
なお、本実施形態における感光体1a,1b,1c,1dは、前記電子写真方式における像担持体に相当するものであり、また、本実施形態における中間転写体クリーナユニット20は、本発明におけるクリーニング手段に相当するものである。また、本実施形態では被転写体としては記録媒体を用いているが、被転写体としてさらに中間転写体を設けてもよい。
本実施形態では、クリーニング手段におけるクリーニング部材(後述)を、中間転写ベルト2に対して着脱自在なユニット構造として構成することにより、クリーナユニット20内の消耗部品のメンテナンス性向上を計っている。
また本発明において、前記中間転写ベルト2としては、ヤング率が所定の範囲にある基材のみからなるものでもよいが、体積抵抗率が所定の範囲にある複数層のベルト材料からなることが好ましい。複数層の例としては、基材および表面層の2層構造の他に、基材、中間層および表面層の3層構造等を挙げることができる。2層構造の場合、樹脂材料および導電剤を構成成分とする機械特性に優れた基材と、体積抵抗率が特定の範囲にあり、好ましくは表面エネルギーが小さく弾性のある材料および導電剤を構成成分とする表面層とから形成される。また、3層構造の場合は、機械特性に優れた上記基材と、中間層と、体積抵抗率が特定の範囲にある上記表面層とから形成される。
本発明においては、中間転写ベルトがD硬度が30〜55の範囲である弾性層を有することが好ましい。この弾性層は、前記複数層の構成のうちの表面層であってもよいし、中間層であってもよい。基材よりも硬度が低い(柔らかい)部材を表面層または中間層に用いることで、転写部でのニップ形状の形成に優れ、よりホロキャラクターの発生頻度が少なくなる。
基材を構成する樹脂材料としては、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン(ポリエーテルエーテルケトンを含む)、ポリイミド等が挙げられるが、入手のしやすさからポリイミドが好ましく用いられる。これらの樹脂は、機械特性に優れ、従来使用されてきた熱可塑性樹脂と比較して、駆動時のベルトの変形が小さいという特長がある。
前記弾性層は、D硬度が30〜55の範囲であれば特に制限されない。好ましいD硬度は、35〜50の範囲である。D硬度の測定は、JISK7215に記載されている方法に準拠して行い、島津社製ダイナミックス微小硬度計DUH−201Sを用いて行った。
弾性層を構成する材料としては、例えば、ポリウレタン、塩素化ポリイソプレン、NBR、クロロピレンゴム、EPDM、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴム、シリコーンゴム等を1種類、又は2種類以上をブレンドしてなる材料を用いることができる。これらの基材に用いる樹脂材料及び弾性材料に、必要に応じて、電子伝導性を付与する導電剤やイオン伝導性を付与する導電剤を1種類又は2種類以上を組み合わせて添加する。
弾性層として用いるゴム生地は、液状や糊状のものではなく、未加硫ゴムの固形シ−トが好ましく用いられる。未加硫ゴムはキャレンダーロール等で精度良くシート状に分出し、その生地を使用する。固形ゴムをシート状に形成し、この固形ゴムを基材及び/又は表面層材料と貼合わせてシームレスに一体成形するようにすることで、基材及び/又は表面層材料との密着性に優れる2層又は3層構成の貼り合わせベルトを得ることができる。
次に、この画像形成装置によるカラー画像形成プロセスについて、図1を用いて説明する。
まず、第1色目の感光体1aの表面を帯電器4aによりほぼ均一に帯電した後、露光光学系から射出された光ビームを感光体1aの表面に照射することにより感光体1aの表面に第1色目の静電潜像を形成する。次に、その第1色目の静電潜像を、第1色目のKトナーを内部に収納した現像器5aにより現像して感光体1a表面にKトナー像を形成し、そのKトナー像をバイアス転写ロール3の放電作用により中間転写ベルト2に1次転写する。中間転写ベルト2上に転写されたKトナー像が第2色目の感光体1bまで搬送されるタイミングに合わせて、第2色目の感光体1bにおいて第2色目のYトナー像の形成が行われ、そのYトナー像が中間転写ベルト2上のKトナー像に重ね合されるようにして転写される。
まず、第1色目の感光体1aの表面を帯電器4aによりほぼ均一に帯電した後、露光光学系から射出された光ビームを感光体1aの表面に照射することにより感光体1aの表面に第1色目の静電潜像を形成する。次に、その第1色目の静電潜像を、第1色目のKトナーを内部に収納した現像器5aにより現像して感光体1a表面にKトナー像を形成し、そのKトナー像をバイアス転写ロール3の放電作用により中間転写ベルト2に1次転写する。中間転写ベルト2上に転写されたKトナー像が第2色目の感光体1bまで搬送されるタイミングに合わせて、第2色目の感光体1bにおいて第2色目のYトナー像の形成が行われ、そのYトナー像が中間転写ベルト2上のKトナー像に重ね合されるようにして転写される。
このようにして、各感光体上に形成されたトナー像の中間転写ベルト2への1次転写工程を、第1色目のK色から順に4色分繰り返すことにより、中間転写ベルト体2表面にフルカラーのトナー像が形成される。こうして得られた中間転写ベルト2上のフルカラートナー像を、2次転写ロール(2次転写手段)6により記録媒体Pに2次転写し(2次転写工程)、用紙搬送ベルト12によって記録媒体Pを定着装置8に搬送し、定着装置8により加熱および加圧を行い記録媒体P上のフルカラートナー像を記録媒体Pに定着させることによりフルカラー画像を得ることができる。
このような画像形成プロセスにおける、前記1次転写および2次転写の際に、各感光体上のトナー像が全て中間転写ベルト2に1次転写され、中間転写ベルト2上のトナー像が全て記録媒体Pに2次転写されるわけではなく、トナーの一部が各感光体上および中間転写ベルト2上に残留する。図1に示した中間転写体クリーナユニット20は、この中間転写ベルト2上の残留トナーを除去するものである。
図2に、上記中間転写体クリーニングユニット(クリーニング装置)20の一例を概略図で示し、その形態について説明する。図2に示すクリーニング装置(クリーニング手段)100では、クリーニング部材としてシート状の不織布等でできた長尺のウェッブ101を中間転写ベルト2表面に当接させ、残留トナー等をクリーニングする構成となっている。シート状のウェッブ101には熱可塑性の樹脂がコートされており、その表面や多孔性のウェッブ101の繊維の間に入り込んでいる。また、シート状のウェッブ101は、シートを送り出す送り出しロール102、及び前記シートを巻取る巻取りロール103によって一定の速度で送り出され巻き取られている。
このクリーニング装置100では、ウェッブ101と中間転写ベルト2との当接位置でクリーニングが行われるが、ウェッブ101は、背面の弾性ロール105を介して一定のニップ幅で、中間転写ベルト2に接し、かつ、弾性ロール105側から熱を加えられることで所定の温度に制御され、ウェッブ表面に担持された熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*を所定の範囲に制御している。この際、当接する位置と中間転写ベルト2を挟んで反対側にバックアップロールを設けてニップを制御することも行われる。この場合には、前記熱を加えるロールは弾性ロールでなくてもよい。
なお、本発明におけるクリーニング部材は、前記シート状のウェッブ101に限られるわけではなく、例えば、熱可塑性の樹脂がシート状のポリマー基材上に層状に塗布されたベルトであってもよい。この場合、基材としてはポリイミドなどが用いられる。
本発明において、前記熱可塑性の樹脂としては、その溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たすような樹脂が選択される。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
ここで、上記「溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する」とは、加熱により樹脂が軟化し粘着状態に達することをいう。
すなわち、前記熱可塑性の樹脂は、トナーを構成するバインダーの軟化点より20℃以上低い軟化点を有する樹脂を主成分とする樹脂組成物から形成されている。
すなわち、前記熱可塑性の樹脂は、トナーを構成するバインダーの軟化点より20℃以上低い軟化点を有する樹脂を主成分とする樹脂組成物から形成されている。
前記Tt−Tpは、25≦Tt−Tp≦50であることが好ましく、30≦Tt−Tp≦35であることがより好ましい。Tt−Tpが20(℃)に満たないと、十分に中間転写体上のトナーをクリーニングできなくなり、70(℃)を超えると、クリーニング樹脂が複写機内の温度で常時粘着状態になり、中間転写体を汚染する確率が増加することとなる。
なお、前記溶融粘度η*の測定は、回転平板型レオメーター(RDA 2RHIOSシステム Ver.4.3.2,レオメトリックス・サイエンテイフィック・エフ・イー(株)製)を用いて、貯蔵粘弾性及び損失弾性率を測定し、ソフトにより溶融粘度(η*)に変化して求めた。測定は、測定対象となる各樹脂(トナー)をサンプルホルダーにセッティングし、昇温速度1℃/min、周波数1rad/sec、歪み20%以下として、測定補償値の範囲内の検出トルクで行った。
本発明では、クリーニング工程において、トナーが柔らかくならないでクリーニング部材の表面層を構成する熱可塑性の樹脂が柔らかくなることが重要であるため、熱可塑性の樹脂の軟化温度はトナーのバインダー樹脂の軟化温度より低く設定される。したがって、クリーニング部材の表面層を構成する熱可塑性の樹脂は、トナーを構成するバインダー樹脂との関係で相対的に定まるものであり、トナーを構成するバインダー樹脂に対して前記式(1)の条件を満たす限り任意に選定することができる。
上記熱可塑性の樹脂としては、例えば、バインダー樹脂の溶融粘度η*が110℃で1×104Pa・sとなるトナーを使用した場合には、溶融粘度η*が60℃で1×106Pa・sとなり、80℃で1×104Pa・sとなる結晶性ポリエステル樹脂や、溶融粘度η*が50℃で1×106Pa・sとなり、70℃で1×104Pa・sとなるポリエステル樹脂等を好適な例として挙げることができる。
前記熱可塑性の樹脂としては、溶融粘度の温度特性の関係が、前記式(1)の関係を満たすものなら特に制限はないが、結晶性樹脂は、溶融粘度が急激に変化する部分の温度幅が狭く、溶融する温度と堅いままでいる温度との温度差が小さく、限られた温度で効率よく作動させる材料としては都合がよい。したがって、本発明における熱可塑性の樹脂としては、結晶性樹脂を含むことが好ましい。
本発明に用い得る上記結晶性樹脂としては、前記結晶性ポリエステル樹脂以外に、以下の単量体を用いたビニル系樹脂等を挙げることができる。
1)アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸等の長鎖アルキルのジカルボン酸類。
2)ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、バチルアルコール等の長鎖アルキルのジオール類。
3)(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸オレイル、(メタ)アクリル酸ベヘニル等の長鎖アルキルのアクリル酸類。
1)アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸等の長鎖アルキルのジカルボン酸類。
2)ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、バチルアルコール等の長鎖アルキルのジオール類。
3)(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸オレイル、(メタ)アクリル酸ベヘニル等の長鎖アルキルのアクリル酸類。
また、前記熱可塑性の樹脂としては、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを混合したものでもよく、その場合、結晶性樹脂の全体中の含有量は50〜100質量%の範囲であることが好ましい。
クリーニング部材の表面は、例えば、上記の熱可塑性の樹脂または樹脂組成物の溶液を、前記基材やウェッブの表面に塗布する方法等により形成される。この場合、例えば基材表面の樹脂層の厚みとしては1〜50μmの範囲とすることが好ましい。該樹脂層の厚みは、余り薄いとクリーニング部材の表面層に圧力がかかったときに表面層がクリーニング部材から除去されるおそれがあり、また、余り厚いと加熱により変形し、クリーニング部材の表面層と中間転写ベルト2との接触が不十分となるおそれがある。
前記樹脂層の厚みは、10〜30μmの範囲がより好ましい。また、クリーニング部材の表面層は、シート状のみでなく、不織布等の構成も可能である。
前記樹脂層の厚みは、10〜30μmの範囲がより好ましい。また、クリーニング部材の表面層は、シート状のみでなく、不織布等の構成も可能である。
また、前記ウェッブに熱可塑性の樹脂を担持させる場合には、少なくとも前記と同様の厚み表面に設けられていればよく、必ずしもウェッブの内部まで熱可塑性の樹脂を含有させることはない。
以下、クリーニング部材の表面層に関しては、後記する各実施の形態の場合も同様である。
以下、クリーニング部材の表面層に関しては、後記する各実施の形態の場合も同様である。
さらに本発明では、クリーニング工程において、クリーニング部材の表面温度Tc(℃)が下記式(2)の関係を満たすように制御される。
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
この温度制御によって、クリーニング部材の表面層を構成する熱可塑性の樹脂に粘着性が付与され、中間転写ベルト2上の残留トナーや外添剤などのトナー残留物を含む付着物を粘着性によりクリーニング部材に移動させる。すなわちこの場合、クリーニング部材の表面温度Tcはクリーニング部材の表面層を構成する熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度Tp以上であり、かつトナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度Tt以下の温度であるため、トナーのバインダー樹脂が溶融することなく、クリーニング部材表面が粘着性を有し、クリーニング作用が効率的となる。
具体的には、図2においてクリーニング部材であるウェッブ101の表面は、加熱するヒーターを内蔵した弾性ロール105で加熱されが、弾性ロール105の温度が熱電対によりモニターされて、ウェッブ101の表面温度が制御されるようになっている。また、上記のような弾性ロール105から加熱するのではなく、ウェッブ101の中間転写ベルトと当接する側の表面からヒーターによって加熱することも可能である。この場合でも弾性ロール105に接触して設けられた熱電対によりウェッブ101表面の温度は制御される。
なお、前記Tcは(Tp+5)≦Tc≦(Tt−15)の範囲であることが好ましい。TcがTpに満たないと、クリーニング部材表面の熱可塑性樹脂を軟化させることができず良好なクリーニング特性を得ることができない。また、TcがTtを超えると、トナーも溶融するような温度になり、使用電力量が増大し好ましくなくなるが、クリーニング部材の熱可塑性樹脂の一部が中間転写体に移行することも発生するようになる。
また、図2に示すクリーニング装置100においては、クリーニングによってクリーニング部材であるウェッブ101の表面に残留トナーを含む付着物が堆積してクリーニングの効果が失われることを防ぐために、ウェッブ101のクリーニング部位は一定の速度で移動し、巻き取られて、新しい表面がベルトに接するようになっている。
さらに、ウェッブ101は、クリーニングサイクル時のみ中間転写ベルト2と接触し、それ以外の画像出力時等はR方向に離間されるようになっている。
次に、本発明の画像形成装置におけるクリーニング装置の他の実施形態について説明する。
図3は、本発明におけるクリーニング装置の他の実施形態を示す概略図である。図3に示すクリーニング装置では、前記の実施の形態(図2参照) と異なり、ベルトクリーニング方式とブレードクリーニング方式とを併用した方式が採られている。すなわち、本発明におけるクリーニング装置としては、前記本発明におけるクリーニング手段と他のクリーニング手段とを組合せた構成であってもよい。具体的には、前記ベルトクリーニング方式のクリーニング装置(本発明におけるクリーニング手段)100に加えて、中間転写ベルト2の上流側にブレードクリーニング方式のクリーニング装置110を設けた構成である。
図3は、本発明におけるクリーニング装置の他の実施形態を示す概略図である。図3に示すクリーニング装置では、前記の実施の形態(図2参照) と異なり、ベルトクリーニング方式とブレードクリーニング方式とを併用した方式が採られている。すなわち、本発明におけるクリーニング装置としては、前記本発明におけるクリーニング手段と他のクリーニング手段とを組合せた構成であってもよい。具体的には、前記ベルトクリーニング方式のクリーニング装置(本発明におけるクリーニング手段)100に加えて、中間転写ベルト2の上流側にブレードクリーニング方式のクリーニング装置110を設けた構成である。
このような構成により、ブレード112による通常のクリーニングを行った後に、それでも中間転写ベルト2の表面に付着しているトナーや、外添剤や、放電生成物を効率的に除去することができる。
次に、本発明の画像形成装置及び画像形成方法で用いられる現像剤について説明する。
本発明に用いられる現像剤は、トナーのみからなる1成分現像剤でもよく、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤でもよいが、フルカラー画像形成のためには種々のカラートナーを用いることが可能な2成分現像剤が好ましい。
本発明に用いられる現像剤は、トナーのみからなる1成分現像剤でもよく、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤でもよいが、フルカラー画像形成のためには種々のカラートナーを用いることが可能な2成分現像剤が好ましい。
前記トナーは、特に制限されず、乾式の溶融混練粉砕法により得られるものであってもよいし、乳化重合法などの湿式の造粒法により得られるものであってもよい。ただし、本発明においては小径トナーを好ましく用いることができ、この場合には前記湿式の造粒法により得られるものが好ましい。
特に、本発明が有効に作用する小径側の粒度分布が狭いトナーは、少なくとも樹脂粒子を含む粒子を分散した分散液中で、前記粒子を凝集させて凝集粒子を得る凝集工程と、前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程とを含む製造方法(いわゆる乳化重合凝集法)を利用して製造することができる。乳化重合凝集法は、粒径、粒度分布等、トナーの粒度や形状、粒子構造の制御性に優れているため、特に小径のトナーの製造方法として好適である。
特に、本発明が有効に作用する小径側の粒度分布が狭いトナーは、少なくとも樹脂粒子を含む粒子を分散した分散液中で、前記粒子を凝集させて凝集粒子を得る凝集工程と、前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程とを含む製造方法(いわゆる乳化重合凝集法)を利用して製造することができる。乳化重合凝集法は、粒径、粒度分布等、トナーの粒度や形状、粒子構造の制御性に優れているため、特に小径のトナーの製造方法として好適である。
本発明に用いるトナーの体積平均粒径は2.5〜7.0μmの範囲であることが好ましく、3.0〜6.0μmの範囲であることがより好ましい。トナーの体積平均粒径が7.0μmを超えると、粗大粒子の比率が高くなり、定着工程を経て得られる画像の細線や微小ドットの再現性、および階調性が低下する。一方、トナーの体積平均粒径が2.5μm未満となると、トナーの粉体流動性、現像性、あるいは転写性が悪化し、像担持体表面に残留するトナーのクリーニング性が低下する等、粉体特性低下に伴う他の工程における種々の不具合が生じる。
また、本発明に用いるトナーの粒子径分布指標としては、体積平均粒度分布指標GSDvが1.05〜1.30の範囲であることが好ましく、1.10〜1.25の範囲であることがより好ましい。体積分布指標GSDvが1.30以下であれば、微粗粉の両方が少ないことを意味し、現像性、転写性、クリーニング性のいずれをも好ましく維持することができる。
なお、前記体積平均粒径、体積平均粒度分布指標GSDvの値は、次のようにして測定し算出した。まず、測定器としてコールターカウンターTAII(ベックマン−コールター社製)を用いて測定されたトナーの粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、個々のトナー粒子の体積について小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を、体積平均粒子径D16vと定義し、累積50%となる粒径を、体積平均粒子径D50v(この値を体積平均粒径とする)と定義する。同様に、累積84%となる粒径を、体積平均粒子径D84vと定義する。この際、体積平均粒度分布指標(GSDv)は、(D84v/D16v)1/2として定義され、これらの関係式を用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)を算出できる。
さらに、本発明におけるトナーの形状係数SF1は100〜140の範囲にあることが好ましく、125〜140の範囲にあることがより好ましい。形状係数SF1が100より小さいと、形状が球形に極めて近いため、水のような流動性を持つようになり、搬送性が悪化する場合がある。形状係数SF1が140より大きいと、トナーの流動性が低下し、部分的に強いストレスが加わったり、搬送力、攪拌力を上げる必要が生じたりするなどして、現像剤の劣化が促進される。
ここで上記形状係数SF1は、下記式(3)により求められる。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(3)
上記式(3)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(3)
上記式(3)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
前記SF1は、主に顕微鏡画像または走査電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出することができる。すなわち、スライドガラス表面に散布したトナーの光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個以上のトナー粒子の最大長と投影面積を求め、上記式(3)によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
さらに、本発明におけるトナーには、帯電制御剤や転写助剤として、平均粒径が10〜150nm程度の範囲のシリカ及びチタニア等の微粒子(外添剤)が適当量外添されている。
前記キャリアは、フェライトの芯材表面にカーボンブラック等の導電材料が分散された樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアが好ましく用いられる。キャリアの体積平均粒径は35〜60μmの範囲が好ましい。
現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トナー濃度TC(Toner Concentration)は8質量%、現像剤中トナー帯電量(絶対値)を20〜30μC/gとしたものを用いることができる。なお、ここで上記TCは次式(4)で示される。
TC(質量%)=(現像剤に含まれるトナーの質量(g))/(現像剤の総質量(g))×100 ・・・ 式(4)
TC(質量%)=(現像剤に含まれるトナーの質量(g))/(現像剤の総質量(g))×100 ・・・ 式(4)
上記トナーとキャリアを混合して現像剤としたときのトナーの電荷量は、高すぎるとトナーのキャリアに対する付着力が高くなりすぎて、トナーが現像されないといった現象が発生する。一方、電荷量が低すぎるとトナーのキャリアに対する付着力が弱くなり遊離トナーによるトナークラウドが発生し、プリントにおけるカブリが問題となる、トナーを転移して良好な現像を行うという観点からは、現像剤中のトナーの電荷量が絶対値で5〜60μC/gの範囲、好ましくは20〜50μC/gの範囲にあることが望ましい。
なお、上記トナー帯電量は、例えば現像器中のマグスリーブ上の現像剤を採取し、25℃、55%RHの条件下で東芝社製TB200にてブローオフ法により測定される。
なお、上記トナー帯電量は、例えば現像器中のマグスリーブ上の現像剤を採取し、25℃、55%RHの条件下で東芝社製TB200にてブローオフ法により測定される。
以上説明したように、本発明の画像形成装置及び画像形成方法では、中間転写体をクリーニングするクリーニング部材表面に一定温度で軟化する熱可塑性の樹脂層を設け、かつクリーニング時にクリーニング部材表面の温度を前記熱可塑性樹脂が軟化し、トナーが軟化しない範囲に制御することにより、特に小径トナーを用いた場合でも、中間転写体表面の残留トナー等を安定して除去することができるようになり、長期にわたって高画質な画像を安定して得ることができる。
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によって限定されるものではない。まず、本実施例において使用した画像形成装置の構成やトナー等について述べる。
<画像形成装置>
図4に示すような実験的な本発明の画像形成装置を用い、クリーニングの効果を確認した。この画像形成装置は、1個の感光体と中間転写ベルトとのシステムからなり、種々のトナーのクリーニング装置におけるクリーニング性能を評価するために作製されたテスト装置である。
図4に示すような実験的な本発明の画像形成装置を用い、クリーニングの効果を確認した。この画像形成装置は、1個の感光体と中間転写ベルトとのシステムからなり、種々のトナーのクリーニング装置におけるクリーニング性能を評価するために作製されたテスト装置である。
この画像形成装置は、有機感光層表面を一様に帯電後に像光を照射することにより表面に潜像が形成される円筒状の感光体ドラム30を備えており、この感光体ドラム30の周囲に、感光体ドラム30の表面を一様に帯電させるスコロトロン帯電装置40と、感光体ドラム30に像光を照射して表面に静電潜像を形成する露光装置(図示せず)と、感光体ドラム30上の静電潜像をトナーの選択的な付着によってトナー像に可視化する現像装置50と、感光体ドラム30と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写ベルト70と、トナー像の転写後に感光体ドラム30に残留するトナーを除去する感光体クリーナー60と、感光体ドラム30の表面を除電する除電露光装置(図示せず)とを備えている。
また、上記中間転写ベルト70の内側には、2つの支持ロール72a及び72bと、転写対抗ロール74とが配置されており、これらによって中間転写ベルト70が周回可能に張架されている。そして、中間転写ベルト70を介して感光体ドラム30と対向する位置には、1次転写のためのバイアス電圧が印加される1次転写ロール76が設けられている。また、前記転写対向ロール74と中間転写ベルト70を隔てて対向する位置には、中間転写ベルト70上のトナー像を記録紙Pに2次転写する2次転写ロール78が配設されており、転写対向ロール74と該2次転写ロール78との圧接部の下流側には、記録紙P上のトナー像を加熱溶融して、記録紙Pに圧着する定着装置90が設けられている。更に、中間転写ベルト70上の不要なトナー等を除去するために、転写対向ロール74と2次転写ロール78との圧接部の下流側には、クリーニングベルトを備えたクリーニング装置80が設けられている。
(中間転写ベルト)
中間転写ベルト70としては、以下の2種の導電性ベルトを使用した。
−中間転写ベルトA−
中間転写ベルトAとしては、厚さが80μm 、カーボンブラックを分散した体積抵抗率が2×109Ωcm、表面抵抗率が3.5×109Ω/□のポリイミド製シームレスベルトを用いた。この中間転写ベルトAは以下のようにして作製した。
中間転写ベルト70としては、以下の2種の導電性ベルトを使用した。
−中間転写ベルトA−
中間転写ベルトAとしては、厚さが80μm 、カーボンブラックを分散した体積抵抗率が2×109Ωcm、表面抵抗率が3.5×109Ω/□のポリイミド製シームレスベルトを用いた。この中間転写ベルトAは以下のようにして作製した。
樹脂成分100質量部に対して18質量部のカーボンブラック(Degussa社製、SPECIAL BLACK4)を、ポリイミドワニス(3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸系ポリイミドであるユーピレックスSを樹脂成分とし、N−メチルピロリドンを溶媒とする耐熱皮膜用ポリイミドワニス;Uワニス−S、宇部興産(株)製)に添加して、ミキサーで充分に混合した。得られた製膜原液を直径168mm、高さ500mmのステンレススチール製円筒金型の内面に注入し、120℃の熱風で120分間乾燥させながら遠心形成した。次いで、半硬化状態で脱型した円筒状フィルムを鉄芯に被せ、30分かけて120℃から350℃に昇温して溶媒を蒸発させた後、更に450℃で20分間加熱して、ポリアミド酸を脱水縮合させる本硬化を行った。得られた80μm厚のカーボンブラック分散ポリイミドフィルムを320mm幅に切削して、シームレスベルトを形成し中間転写ベルトAとした。
−中間転写ベルトB−
中間体転写ベルトBは、中間層にゴム弾性層を有する3層構造の中間転写ベルトである。
中間層(弾性層)としては、NBRとEPDMとを質量比で4:6にブレンドしたゴム材料(NE40;日本合成ゴム(株)製)100質量部に対してアセチレンブラック(電気化学(株)製:粒状アセチレンブラック)を7質量部及びサーマルブラック(旭カーボン(株)製:アサヒサーマルFT)を20質量部の割合で配合して、3本ロールで混練した。上記混練物をキャレンダーロールにてシーティングシート状に加工して、厚さ0.2mmのシート形状に形成した。
この中間層の硬度はD硬度で35、体積抵抗率は5×1010Ωcmであった。
中間体転写ベルトBは、中間層にゴム弾性層を有する3層構造の中間転写ベルトである。
中間層(弾性層)としては、NBRとEPDMとを質量比で4:6にブレンドしたゴム材料(NE40;日本合成ゴム(株)製)100質量部に対してアセチレンブラック(電気化学(株)製:粒状アセチレンブラック)を7質量部及びサーマルブラック(旭カーボン(株)製:アサヒサーマルFT)を20質量部の割合で配合して、3本ロールで混練した。上記混練物をキャレンダーロールにてシーティングシート状に加工して、厚さ0.2mmのシート形状に形成した。
この中間層の硬度はD硬度で35、体積抵抗率は5×1010Ωcmであった。
この中間層を、中間転写ベルトAと同様にして作製した80μm厚のカーボンブラック分散ポリイミドフィルムの表面に圧接、加熱した後、中間層の表面に、カーボンブラックを固形分換算で6質量%分散させたウレタンゴムおよびテトラフルオロエチレン(TFE)樹脂を含有する水エマルジョン塗料(日本アチソン(株)製、エムラロンJYL−601ESD)をスプレーコーティング法で塗布し、150℃で10分間加熱して50μm厚の表面層を形成した。この表面層は、カーボンブラック分散のウレタンゴム変性TFE樹脂からなる。
製造された中間転写ベルトBの表面抵抗率は1012Ω/□であり、体積抵抗率は1011Ωcmであった。
なお、中間転写ベルト及び感光体の移動速度はいずれも50mm/secとした。
なお、中間転写ベルト及び感光体の移動速度はいずれも50mm/secとした。
(クリーニング装置)
クリーニング装置としては、以下の3種のものを使用した。
−クリーニング装置1−
クリーニングベルトは、厚さが50μm、体積抵抗率が1013Ωcmのポリイミド基材の表面に、約10μmの厚みでクリーニング用の熱可塑性樹脂が塗布されたベルトであり、押し出しロールと巻き取りロールとによって中間転写ベルトの移動方向と逆方向に0.5mm/secで送り出され、押し当てロールによって中間転写ベルトに当接するようになっている。クリーニングベルトを中間転写ベルトに押し当てる押し当てロールは、厚みが1mmの金属の中空ロールの上に150μmの厚みのゴム層を有しており、その直径は50mmであり、中心に設置された加熱ヒーターにより加熱されるようになっている。
クリーニング装置としては、以下の3種のものを使用した。
−クリーニング装置1−
クリーニングベルトは、厚さが50μm、体積抵抗率が1013Ωcmのポリイミド基材の表面に、約10μmの厚みでクリーニング用の熱可塑性樹脂が塗布されたベルトであり、押し出しロールと巻き取りロールとによって中間転写ベルトの移動方向と逆方向に0.5mm/secで送り出され、押し当てロールによって中間転写ベルトに当接するようになっている。クリーニングベルトを中間転写ベルトに押し当てる押し当てロールは、厚みが1mmの金属の中空ロールの上に150μmの厚みのゴム層を有しており、その直径は50mmであり、中心に設置された加熱ヒーターにより加熱されるようになっている。
押し当てロールの表面温度は90 ℃に設定され、そのときのクリーニングベルトの熱可塑性樹脂層の表面温度Tcは70℃であった。クリーニングベルトの表面層を構成する熱可塑性の樹脂は、その溶融粘度η*が50℃で6.4×107Pa・s、60℃で1.8×104Pa・sとなり、動作温度の70℃では0.7×104Pa・sとなる結晶性ポリエステル樹脂(溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度Tp:70℃)である。この樹脂は、1,6−ヘキサンジオールと琥珀酸との1:1組成(モル比)のポリマーに、架橋剤としてトリメリット酸を前記ポリマー中に3質量%含有する結晶性ポリエステル樹脂である。この樹脂の溶融温度は53℃である。
なお、クリーニングベルトの中間転写ベルト70に対する接触圧力は15gf/mm2とした。また、前記クリーニングベルトは、クリーニングサイクル時のみ中間転写ベルト70と接触し、それ以外の画像出力時等は中間転写ベルト70と離間されるようになっている。
−クリーニング装置2−
クリーニング装置1におけるクリーニングベルトを、前記と同様の結晶性ポリエステル樹脂を含浸させた厚さ0.5mmの不織布(表面の熱可塑性樹脂の厚み:7μm)に変更した以外は、クリーニング装置1と同様の構成とした。
クリーニング装置1におけるクリーニングベルトを、前記と同様の結晶性ポリエステル樹脂を含浸させた厚さ0.5mmの不織布(表面の熱可塑性樹脂の厚み:7μm)に変更した以外は、クリーニング装置1と同様の構成とした。
−クリーニング装置3−
クリーニング部材としてウレタンブレードを用いたブレードクリーニング方式のクリーニング装置をクリーニング装置3とした。なお、ブレードの中間転写ベルト70に対する接触圧力は1.6gf/mm2とした。
クリーニング部材としてウレタンブレードを用いたブレードクリーニング方式のクリーニング装置をクリーニング装置3とした。なお、ブレードの中間転写ベルト70に対する接触圧力は1.6gf/mm2とした。
<トナー、現像剤>
使用したトナーは、特開2000−131887号公報に記載されたような前記乳化重合凝集法により得られた以下の2種である。
−トナーA−
トナーAの組成は、バインダー樹脂としてスチレンアクリル樹脂が85質量%、ワックスとしてパラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP0190、融点:85℃)が10質量%、シアン顔料としてフタロシアニン顔料(BASF社製、PB−FAST BLUE)が5質量%である。このトナーAは体積平均粒子径D50vが5.8μmであり、形状係数SF1が105の球状トナーであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.25であった。
また、溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度Ttは110℃であった。
使用したトナーは、特開2000−131887号公報に記載されたような前記乳化重合凝集法により得られた以下の2種である。
−トナーA−
トナーAの組成は、バインダー樹脂としてスチレンアクリル樹脂が85質量%、ワックスとしてパラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP0190、融点:85℃)が10質量%、シアン顔料としてフタロシアニン顔料(BASF社製、PB−FAST BLUE)が5質量%である。このトナーAは体積平均粒子径D50vが5.8μmであり、形状係数SF1が105の球状トナーであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.25であった。
また、溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度Ttは110℃であった。
ここで、トナーA及び下記トナーBに用いられるスチレンアクリル樹脂微粒子は、具体的には以下のように作製した。
・スチレン 280質量部
・n−ブチルアクリレート 120質量部
・アクリル酸 6質量部
・スチレン 280質量部
・n−ブチルアクリレート 120質量部
・アクリル酸 6質量部
上記成分を混合し溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成社製:ノニポール400)8質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)12質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものに加え、フラスコ中で分散し、乳化させた。10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し樹脂微粒子を得た。
上記樹脂微粒子のガラス転移点は55.6℃、重量平均分子量は60000である。
上記樹脂微粒子のガラス転移点は55.6℃、重量平均分子量は60000である。
−トナーB−
トナーBの組成は、スチレンアクリル樹脂が84質量%、ワックスとしてパラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP0190、融点:85℃)が8質量%、シアン顔料としてフタロシアニン顔料(BASF社製、PB−FAST BLUE)が8質量%である。このトナーBは、体積平均粒子径D50vが3.5μmであり、形状係数SF1が107の球状トナーであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.27であった。
また、溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度Ttは112℃であった。
トナーBの組成は、スチレンアクリル樹脂が84質量%、ワックスとしてパラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP0190、融点:85℃)が8質量%、シアン顔料としてフタロシアニン顔料(BASF社製、PB−FAST BLUE)が8質量%である。このトナーBは、体積平均粒子径D50vが3.5μmであり、形状係数SF1が107の球状トナーであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.27であった。
また、溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度Ttは112℃であった。
上記各々のトナー100質量部に対し、外添剤として、流動性改質剤と帯電調節剤としての疎水性シリカ粒子(平均粒径40nm)1.2質量部と、ルチル型チタニア粒子(平均粒径25nm)1.75質量部とを加え、さらに転写助剤として大粒子径シリカ(平均粒径250nm)2.5質量部を加えてヘンシェルミキサーにより外添処理を行った。
これらの外添処理したトナーと、フェライト粒子表面にカーボンブラックが導電剤として分散されたポリメチルメタクレート共重合体をコートした体積平均粒径が45μmのキャリアとを、トナー濃度(TC)が8質量%となるように各々混合した2成分現像剤を作製した。
<実施例1>
(クリーニング条件)
図4に示す画像形成装置において、現像器50にトナーAを含む現像剤、中間転写ベルト70として中間転写ベルトA、クリーニング装置80としてクリーニング装置1を各々用いて中間転写ベルトのクリーニング特性を評価した。
具体的には、感光体ドラム30から中間転写ベルト70にトナー像を1次転写し、記録紙Pにはこのトナー像を転写しないでそのままクリーニング装置80に供給されたトナーがどの程度クリーニング可能かを調べた。
(クリーニング条件)
図4に示す画像形成装置において、現像器50にトナーAを含む現像剤、中間転写ベルト70として中間転写ベルトA、クリーニング装置80としてクリーニング装置1を各々用いて中間転写ベルトのクリーニング特性を評価した。
具体的には、感光体ドラム30から中間転写ベルト70にトナー像を1次転写し、記録紙Pにはこのトナー像を転写しないでそのままクリーニング装置80に供給されたトナーがどの程度クリーニング可能かを調べた。
1次転写された中間転写ベルト上のトナーの量は、トナーの粒子径に応じて一般的な転写残り(紙詰まり時を含む)を想定した量であり、 転写量0.3〜1.8mg/cm2のトナーを100mm×100mmの面積範囲で供給してクリーニングテストを行った。なお、クリーニングされるトナーAのクリーニング動作温度70℃での溶融粘度は、3.2×106Pa・sである。
(評価)
クリーニングサイクル後に中間転写ベルト70上に残留するトナーの量をルーペと目視とにより判断した。評価グレードはG1〜G5までとし、数字が大きいほど残留トナーが少ないことを表す。グレードの詳細を以下に示す。
クリーニングサイクル後に中間転写ベルト70上に残留するトナーの量をルーペと目視とにより判断した。評価グレードはG1〜G5までとし、数字が大きいほど残留トナーが少ないことを表す。グレードの詳細を以下に示す。
・G5:25倍の倍率のルーペによる観察で、中間転写ベルト上の残留トナーが観察されない。
・G4:目視による観察で、中間転写ベルト上の残留トナーが観察されない。
・G3:目視による観察で、中間転写ベルト上の軽微な残留トナーが観察される。
・G2:目視による観察で、中間転写ベルト上の残留トナーが観察される。
・G1:目視による観察で、中間転写ベルト上のクリーニング効果が観察されない。
・G4:目視による観察で、中間転写ベルト上の残留トナーが観察されない。
・G3:目視による観察で、中間転写ベルト上の軽微な残留トナーが観察される。
・G2:目視による観察で、中間転写ベルト上の残留トナーが観察される。
・G1:目視による観察で、中間転写ベルト上のクリーニング効果が観察されない。
なお、上記評価はクリーニングする量に応じた場所で判定した。すなわち、体積平均粒径が6μm前後のトナーを用いた本実施例では、中間転写ベルトへの転写量小(0.3mg/cm2)、転写量中(1.0mg/cm2)、及び転写量大(1.8mg/cm2)の場所で各々観察し、他の実施例、比較例におけるそれら各々の場所に対応する場所との比較を行った。
結果を表1に示す。
結果を表1に示す。
<実施例2>
現像剤として、トナーAを含む現像剤の代わりにトナーBを含む現像剤を用いた以外は、実施例1と同様な方法でクリーニングテストを行った。なお、トナーBのような体積平均粒径が3.5μmのトナーの場合には、前記転写量による評価場所を、転写量小(0.18mg/cm2)、転写量中(0.55mg/cm2)、及び転写量大(1.1mg/cm2)と区別した。
結果を表1に示す。
現像剤として、トナーAを含む現像剤の代わりにトナーBを含む現像剤を用いた以外は、実施例1と同様な方法でクリーニングテストを行った。なお、トナーBのような体積平均粒径が3.5μmのトナーの場合には、前記転写量による評価場所を、転写量小(0.18mg/cm2)、転写量中(0.55mg/cm2)、及び転写量大(1.1mg/cm2)と区別した。
結果を表1に示す。
<実施例3>
中間転写ベルトAの代わりに中間転写ベルトBを用いた以外は、実施例1と同様な方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
中間転写ベルトAの代わりに中間転写ベルトBを用いた以外は、実施例1と同様な方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
<実施例4>
クリーニング装置1の代わりにクリーニング装置2を用いた以外は、実施例2と同様な方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
クリーニング装置1の代わりにクリーニング装置2を用いた以外は、実施例2と同様な方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
<比較例1>
クリーニング装置1の代わりにクリーニング装置3を用いた以外は、実施例1と同様の方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
クリーニング装置1の代わりにクリーニング装置3を用いた以外は、実施例1と同様の方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
<比較例2>
クリーニング装置1の代わりにクリーニング装置3を用いた以外は、実施例2と同様の方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
クリーニング装置1の代わりにクリーニング装置3を用いた以外は、実施例2と同様の方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
<比較例3>
実施例1において、クリーニング装置1の押し当てロールの表面温度を140℃に設定し、クリーニングベルトの熱可塑性樹脂層の表面温度Tcを約120℃とした以外は、実施例1と同様の方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
実施例1において、クリーニング装置1の押し当てロールの表面温度を140℃に設定し、クリーニングベルトの熱可塑性樹脂層の表面温度Tcを約120℃とした以外は、実施例1と同様の方法でクリーニングテストを行った。
結果を表1に示す。
表1の結果に示すように、実施例では、目視での残留トナーは見えず、ルーペによってもほとんど残留トナーが観察されない。また、実施例3の弾性層を有する中間転写ベルトになると、またトナーが3.5μmになるとクリーニング性能は低下するが、合格レベルであると判定できる。これに対して、比較例1、2のブレードクリーニング方式では、トナー粒径にかかわらずクリーニングが難しいことを示している。また、比較例3のようにクリーニングベルトの表面温度をトナーの軟化温度より高くすると、クリーニングに関する熱エネルギーの増大を招くばかりでなく、クリーニングベルトの熱可塑性樹脂が中間転写体に移行してしまうことがわかった。
これより、本発明による中間転写ベルトのクリーニングは、ブレードを用いた従来のクリーニング方法と比較して、小径で球形のトナーのクリーニングにも適していることがわかる。また、弾性層を持つ弾性中間転写ベルトに対しても、クリーニング効果を発揮することがわかった。
1a、1b、1c、1d、30 感光体ドラム
2 中間転写ベルト(中間転写体)
3a、3b、3c、3d、76 バイアス転写ロール(1次転写手段)
4a、4b、4c、4d、 帯電ロール
5a、5b、5c、5d、50 現像器
6、78 2次転写ロール(2次転写手段)
8、90 定着装置
13a、13b、13c、13d 転写残トナー
15a、15b、15c、15d、60 感光体クリーナユニット
20、80、100 中間転写体クリーナユニット(クリーニング手段)
72a、72b 支持ロール
74 転写対向ロール
101 ウェッブ(クリーニング部材)
102 送り出しロール
103 巻取りロール
105 弾性ロール
112 ブレード
P 記録媒体(被記録体)
2 中間転写ベルト(中間転写体)
3a、3b、3c、3d、76 バイアス転写ロール(1次転写手段)
4a、4b、4c、4d、 帯電ロール
5a、5b、5c、5d、50 現像器
6、78 2次転写ロール(2次転写手段)
8、90 定着装置
13a、13b、13c、13d 転写残トナー
15a、15b、15c、15d、60 感光体クリーナユニット
20、80、100 中間転写体クリーナユニット(クリーニング手段)
72a、72b 支持ロール
74 転写対向ロール
101 ウェッブ(クリーニング部材)
102 送り出しロール
103 巻取りロール
105 弾性ロール
112 ブレード
P 記録媒体(被記録体)
Claims (2)
- 少なくとも、画像情報に応じてトナー像を形成するトナー像形成工程と、中間転写体表面に前記トナー像を転写する1次転写工程と、前記中間転写体表面のトナー像を被転写体に転写する2次転写工程と、前記中間転写体表面の残留トナーを含む付着物をクリーニング部材を介して該中間転写体から剥離するクリーニング工程と、を有する画像形成方法であって、
前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)、及び前記クリーニング工程における前記クリーニング部材の表面温度をTc(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たし、Tcが下記式(2)の関係を満たすようにすることを特徴とする画像形成方法。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2) - 少なくとも、画像情報に応じてトナー像を形成するトナー像形成手段と、中間転写体表面に前記トナー像を転写する1次転写手段と、前記中間転写体表面のトナー像を被転写体に転写する2次転写手段と、前記中間転写体表面の残留トナーを含む付着物をクリーニング部材を介して該中間転写体から剥離するクリーニング手段と、を有する画像形成装置であって、
前記クリーニング部材が、少なくとも表面に熱可塑性の樹脂を有するベルトからなり、該熱可塑性の樹脂の溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTp(℃)、前記トナーの溶融粘度η*が1×104Pa・sに達する温度をTt(℃)、及び前記クリーニング工程における前記クリーニング部材の表面温度をTc(℃)としたとき、Tt−Tpが下記式(1)の関係を満たし、Tcが下記式(2)の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
20≦Tt−Tp≦70 ・・・ 式(1)
Tp≦Tc≦Tt ・・・ 式(2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004342008A JP2006154053A (ja) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | 画像形成方法及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004342008A JP2006154053A (ja) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | 画像形成方法及び画像形成装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2006154053A true JP2006154053A (ja) | 2006-06-15 |
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ID=36632472
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JP2004342008A Pending JP2006154053A (ja) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | 画像形成方法及び画像形成装置 |
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JP (1) | JP2006154053A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008139653A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置および像担持体ユニット |
JP2015222404A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP2015222405A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP7447451B2 (ja) | 2019-12-06 | 2024-03-12 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | 無端ベルト、無端ベルトの製造方法、転写装置、及び画像形成装置 |
-
2004
- 2004-11-26 JP JP2004342008A patent/JP2006154053A/ja active Pending
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