JP2006195344A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写同時定着装置において、中間転写ベルトの耐久性を損なうことなく画像光沢度を制御する。
【解決手段】中間転写ベルト７上のトナー像を転写同時定着装置８により熱及び圧力で転写剤に転写すると同時に定着する画像形成装置に於いて、前記転写同時定着装置の下流側に、加熱または加圧その双方を制御することで、転写材上のトナー像の光沢を調整する光沢制御手段９を配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式を利用して像担持体上に形成したトナー像を中間転写ベルトに転写した後、中間転写ベルトから転写材に転写同時定着する複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置では、感光体上に静電的な潜像を形成し、それを帯電させたトナーにより現像し、中間転写ベルト上に多色のトナー像を静電的に重ね合わせて一次転写し、中間転写ベルト上のトナー像を静電的に紙等の転写材上に一括して二次転写し、その後に加熱及び加圧により定着する画像形成方法が広く用いられている。

しかし、上記のような画像形成方法では、転写材である紙等の電気的特性や表面性のために、転写材全面で均一な転写電界を確保することが困難ありで、またトナー間の電気的な反発力もあり、トナーの飛び散り等の画像劣化が発生する問題があった。

上記の問題に対して、その全面において均一な電気的特性であり、表面が平滑である中間転写ベルト上に多色のトナー像を静電的に重ね合わせて一次転写し、その後、熱及び圧力により転写材に二次転写すると同時に定着（転写同時定着装置）し、カラー画像を形成する画像形成装置が提案されている。

二次転写と定着を熱及び圧力で同時におこなうことで、上述の静電的に二次転写することにより生じる画像劣化の問題が発生しにくく、かつ、トナーの転写効率も向上するため高品質のカラー画像を得ることができる。

また、表面の凹凸が大きい転写材に対する転写性を改善するために弾性層をもつ中間転写ベルトが提案されている。

又、別の従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開２０００−３５２８７９号公報 特開２００１−０７５３７６号公報

しかしながら、高品質のカラー画像を得るための転写同時定着装置では、転写材、トナー像以外に中間転写ベルトも加熱する必要があるため、定着に必要な熱量が増大する傾向にあり、特に弾性層を有する弾性中間転写ベルトは、一般に使用されている樹脂ベルトと比較して厚みがあるため、熱容量が大きくその傾向が顕著である。定着に必要な熱量が不足した場合は、トナー像の転写体への定着不良、画像光沢の低下等で画像品質が低下する。

定着時の熱量を増大させる方法として、低硬度のゴムローラでニップ領域を広くする方法があるが、その場合、ゴムローラの変形で中間転写ベルトにも歪が生じ、その繰り返しにより中間転写ベルトの耐久性が低下してしまう。

その他の方法として、転写同時定着部の上流で中間転写ベルト上のトナーを加熱するトナー溶融手段を用いた転写同時定着装置が提案されているが、その場合の上流での加熱は、中間転写ベルト上のトナー像を乱すことのないように非接触でおこなわなければならず、ゴムローラのニップ領域と比較し、広い領域で中間転写ベルトが高温にさらされることになる。そのため、中間転写ベルトが熱劣化し、抵抗値の変化による静電的な一次転写部での画像不良や機械強度の低下による中間転写ベルトの破壊等により、中間転写ベルトの耐久性が著しく損なわれてしまう。

また、転写材上のトナー像の光沢は定着部での温度と加圧力に大きく依存することは公知であるが、定着装置は転写材へのトナー像の定着と光沢の発現という２つの機能兼ねているため、転写材へのトナーの定着性を変化させずに、トナー像の光沢を制御することはきわめて困難である。

本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、転写同時定着装置による画像形成方法において、中間転写ベルトの耐久性を損なうことなく、光沢の調整が可能で、高光沢な画像を得るための画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上述の目的を達成するための請求項１に係る本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を静電的に中間転写ベルト上に転写した後、前記中間転写ベルト上のトナー像を転写同時定着装置により熱及び圧力で転写材に転写すると同時に定着する画像形成装置において、前記転写同時定着装置の下流側に温度または圧力、またはその双方を制御することで、転写材上のトナー像の光沢を調整するための光沢制御手段が配置されたことを特徴とする。

請求項２に係る本発明は、請求項１の画像形成装置において、前記光沢制御手段が中間転写ベルトを挟んで配置されたローラ対であることを特徴とする。

請求項３に係る本発明は、請求項１の画像形成装置において、前記光沢制御手段が中間転写ベルトの外側に配置されたローラ対であることを特徴とする。

請求項４に係る本発明は、前記の光沢制御手段の下流に、光沢検知手段が配置されたことを特徴とする。

請求項５に係る本発明は、前記の中間転写ベルトが基層の上に少なくとも弾性層を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によると中間転写ベルトを用いて転写同時定着をおこなう画像形成装置において、転写同時定着装置の下流に光沢制御手段を配置することにより、中間転写ベルトの耐久性を損なうことなく、光沢の調整可能な高光沢の画像を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１に、本発明に係る画像形成装置の一例の縦断面図を示す。

同図に示す画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルトの移動方向に沿って４個の画像形成ユニットを配置した４色フルカラーの画像形成装置であり、中間転写ベルト上のトナー像を、二次転写部で転写同時定着するようにしたものである。

同図に示す画像形成装置は、色の異なるトナー像を形成する４個の画像形成ユニット、すなわち、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像形成ユニットＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙを備えている。これらは、トナーが異なる点を除いて、ほぼ同じ構成、作用である。

ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナーとしては、公知の材料、色素を使用したものが使用でき、中間転写ベルト上のトナー載り量は、各トナーの色素含有量により０．４ｍｇ／ｃｍ^２〜０．７ｍｇ／ｃｍ^２の範囲で画像形成条件を設定することができる。

本実施形態では、平均トナー粒径６μｍの２成分マイナス帯電トナーを使用し、トナー載り量は各色ともに０．５ｍｇ／ｃｍ^２に設定した。

１Ｙは感光体であり、駆動手段（不図示）によって矢印方向（時計回り）に回転駆動される。感光体は、導電性基層上に光導電層を設けてなっており、有機感光体（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン感光体、またはセレン感光体などが使用される。

本実施形態では、有機感光体ドラム（ＯＰＣ）を使用した。

２Ｙは帯電手段であり、感光体１Ｙの表面を所定の極性及び、電位に一様に帯電する。帯電手段としては、スコロトロン帯電器や帯電ローラ、磁気ブラシ帯電器等を使用することができる。

本実施形態では、スコロトロン帯電器を使用し、感光体ドラムをマイナス極性の所定電位に帯電した。

３Ｙは露光手段（感光体近傍の光路のみを図示）であり、感光体１Ｙの回転方向において、帯電手段２Ｙの下流側に配置される。帯電手段２Ｙで一様に帯電された感光体１Ｙの表面は、画像情報に基づき露光手段３Ｙにより光走査され、それにより静電潜像が形成される。

４Ｙは現像器であり、感光体１Ｙの回転方向において、露光手段３Ｙの下流側に配置され、感光体１Ｙ上の静電潜像をイエローのトナーで現像する。

本実施形態では、マイナス帯電したトナーで感光体ドラム上の静電潜像をトナー像として現像した。

５Ｙは静電的な一次転写手段であり、一次転写位置で中間転写ベルト７挟み、感光体１Ｙに対向する位置に配置され、一次転写手段の転写電界により、中間転写ベルト７上に感光体１Ｙ上のトナー像を一次転写する。一次転写手段としては、スコロトロン転写帯電器や転写ローラ、転写ブレード、転写ブラシ等を使用することができる。

本実施形態では、スコロトロン転写帯電器を使用し、プラスの転写電界により感光体ドラム上のトナー像を中間転写ベルト上に一次転写した。

６Ｙは感光体クリーニング手段であり、一次転写手段５Ｙで中間転写ベルト上に転写されずに残った転写残トナーを感光体表面から除去する。

上述の動作が、残りの３個の画像形成ユニットＫ、Ｃ、Ｍにおいてもおこなわれ、中間転写ベルト７上のイエローのトナー像上に、マゼンタ、シアン、ブラックの順に一次転写され、中間転写ベルト上にブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー像が形成される。

７は中間転写体としての中間転写ベルトであり、各色の感光体に接触して駆動されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２、７３等で懸架されており、矢印Ｒ方向に回転駆動される。

中間転写ベルト７としては、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート等の耐熱性樹脂や、これらの複合材料を使用することができる。

また、表層をもうけても良く、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等のトナーに対して高い離型性を有する材料、または上記材料にバインダーとしてポリウレタン等を混合したものを使用することができ、その場合は中間転写ベルトの基層としてアルミニウム、ニッケル等の金属も使用可能である。

さらに、弾性層をもうけても良く、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料を使用することができる。

中間転写ベルト７の電気特性としては、体積抵抗率が１０５〜１０１３Ω・ｃｍ、表面抵抗率が１０６〜１０１４Ω／□が好ましく、体積抵抗率が１０６〜１０１０Ω・ｃｍ、表面抵抗率が１０９〜１０１３Ω／□がより好ましい。

本実施形態では、中間転写ベルト７は、基層として７５μｍ厚のポリイミド、表層として１０μｍ厚のＰＦＡ、弾性層として３００μｍ厚のシリコーンゴムで構成した。また、各層の電気抵抗は公知の方法により調整し、中間転写ベルトとして体積抵抗率１０９Ω・ｃｍ、表面抵抗率１０１１Ω／□とした。

体積抵抗率、表面抵抗率はアドバンテスト社製Ｒ８３４０Ａ抵抗測定器で、主電極外径５０ｍｍ、ガード電極７０ｍｍのプローブを使用し、２３℃／５０％ＲＨの環境で、印加電圧５００Ｖ、チャージ時間１０秒の測定条件で測定した。

８は転写同時定着装置であり、上加熱ローラ８１と下加熱ローラ８２とを備え、中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に配置され、加圧によりニップを形成している。

転写材Ｐは、中間転写ベルト７上のトナー像にタイミングに合わせて給紙部（不図示）から転写同時定着装置８のニップ部に搬送され、中間転写ベルト７上のトナー像は熱及び圧力により転写材Ｐ上に二次転写され、それと同時に定着される。

上加熱ローラ８１及び下加熱ローラ８２としては、中空金属ローラ上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層、表層にトナーに対して高い離型性を有するＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等の材料が積層されたものを使用することができる他、金属ローラや金属ローラにトナー離型層を積層したものが使用できる。

また、上加熱ローラ８１及び下加熱ローラ８２は、それぞれ内部にヒータを有し、転写同時定着領域でトナー温度がトナー軟化温度以上となるように温度が設定、制御される。

本実施形態では、上加熱ローラ８１及び下加熱ローラ８２は、アルミニウムの中空ローラ上に硬度２５度のシリコーンゴム厚さ２ｍｍ、表層に５０μｍのＰＦＡを積層した外径５０ｍｍのローラを使用した。また、内部にハロゲンランプを配置した。

９は温度及び圧力を制御することでトナー像の光沢を制御する光沢制御手段であり、上ローラ９１及び下ローラ９２を備え、中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に配置され、加圧によりニップを形成している。

光沢制御手段９は、転写材上のトナー像の光沢を制御するために、上ローラ９１及び下ローラ９２の温度、上ローラ９１と下ローラ９２間の圧力がそれぞれ制御できる構造となっている。

転写同時定着装置８で転写材上に定着されたトナー像は、所望の画像光沢が得られるように温度、圧力が制御された光沢制御手段９によって、加熱及び加圧される。

光沢制御手段９の上ローラ９１及び下ローラ９２としては、中空金属ローラ上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層、表層にトナーに対して高い離型性を有するＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、フッ素ゴム、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等の材料が積層されたものを使用することができる他、金属ローラや金属ローラにトナー離型層を積層したものが使用できる。

また、上ローラ９１及び下ローラ９２には、必要に応じて加熱装置、冷却装置またはその双方を配置することができる。

本実施形態では、上ローラ８１及び下ローラ８２は、アルミニウムの中空ローラ上に硬度３５度のシリコーンゴム厚さ１ｍｍ、表層に５０μｍのＰＦＡを積層した外径５０ｍｍのローラを使用した。また、内部にハロゲンランプを配置した。

１０は転写材、転写材上のトナー像及び中間転写ベルトを冷却するための冷却装置である。

本実施形態では、冷却ファンを使用した。

１１は中間転写ベルトクリーニング手段であり、中間転写ベルトの上の転写材に転写されずに残った転写残トナーを除去する。クリーニングローラ、クリーニングブレード、クリーニングウェッブ等が使用できる。

本実施形態では、クリーニングウェッブを使用した。

本発明の特徴は、転写同時定着装置８の下流側に、転写同時定着された転写材上のトナー像の光沢を制御するために光沢制御手段９を配置したことにある。

それにより、温度及び圧力に依存性のある画像光沢を光沢制御手段の温度、圧力を制御することによりで所望の値に制御することが可能であった。また、光沢制御手段９を配置することで、上述の低硬度ローラやトナー溶融手段を必要としないため、中間転写ベルトの熱的、機械的負荷が低減し、中間転写ベルトの耐久性が向上した。さらに、光沢制御手段９で、転写材上のトナー像を再度加熱、加圧することで転写材へのトナー像の定着性が向上した。

図２に、本発明に係る画像形成装置の一例の縦断面図を示す。

実施例１の画像形成装置において、中間転写ベルトからトナー像が転写同時定着された転写材を分離後に画像の光沢を制御するために、中間転写ベルトの外側に光沢制御手段９としてローラ対を配置したことを特徴とする。そのために、中間転写ベルトの懸架形状が異なる以外は、実施例１と同様の構成、作用である。

転写同時定着装置８の下流側に、中間転写ベルトからトナー像が転写同時定着された転写材を分離後に画像の光沢を制御するための光沢制御手段９としてのローラ対を中間転写ベルトの外側に配置したことで、両面印刷時の一面目と二面目を同じ表面性、同じ硬度のローラで最終的に加熱加圧するため、両面印刷時の表裏の光沢差を低減することが可能であった。

また、実施例１と同様に、画像光沢の制御、中間転写ベルトの耐久性向上、転写材へのトナー像の定着性向上が可能であった。

図３に、本発明に係る画像形成装置の一例の縦断面図を示す。

実施例２の画像形成装置において、光沢制御手段９の下流に光沢検知手段１２を配置した以外は実施例２と同様である。

１２は転写材上のトナー像の光沢を検知する光沢検知手段である。光沢検知手段１２で測定した値で、光沢制御手段９の温度及び圧力を自動制御することを目的とする。

本実施形態では、発光器より入射角６０度で光を照射し、正反射位置に反射光測定器を配置して転写材上のトナー像の光沢を測定し、光沢制御手段９の温度及び圧力を制御した。

光沢制御手段９の下流に画像の光沢検知手段を配置し、その測定値により光沢制御手段９の温度及び圧力を制御することにより、雰囲気温度が変化した場合や転写材の表面性が変化した場合、転写材の熱容量が変化した場合等でも、光沢検知手段１２の測定値を光沢制御手段９にフィードバックして温度及び圧力を制御することにより、所望の光沢の画像を得ることが可能であった。

実施形態１における画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。 実施形態２における画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。 実施形態３における画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。

符号の説明

Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ 画像形成ユニット
１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ 感光体
２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ 帯電手段
３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ 露光手段
４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ 現像器
５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ 一次転写手段
６Ｋ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ 感光体クリーニング手段
７ 中間転写ベルト
７１ 駆動ローラ
７２、７３、７４、７５ 従動ローラ
８ 転写同時定着装置
８１ 上加熱ローラ
８２ 下加熱ローラ
９ 光沢制御手段
９１ 上ローラ
９２ 下ローラ
１０ 冷却装置
１１ 中間転写ベルトクリーニング手段
１２ 光沢検知手段
Ｐ 転写材
Ｒ 中間転写ベルトの回転方向

Claims (5)

1. 像担持体上に形成されたトナー像を静電的に中間転写ベルト上に転写した後、前記中間転写ベルト上のトナー像を転写同時定着装置により熱及び圧力で転写材に転写すると同時に定着する画像形成装置において、前記転写同時定着装置の下流側に温度または圧力、またはその双方を制御することで、転写材上のトナー像の光沢を調整するための光沢制御手段が配置されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記の光沢制御手段が中間転写ベルトを挟んで配置されたローラ対であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記の光沢制御手段が中間転写ベルトの外側に配置されたローラ対であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記の光沢制御手段の下流に、光沢検知手段が配置されたことを特徴とする請求項１から３に記載の画像形成装置。
5. 前記の中間転写ベルトが基層の上に少なくとも弾性層を有することを特徴とする請求項１から４に記載の画像形成装置。

Images