JP2012247610A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成装置は、現像剤200によって形成される現像剤像を担持する現像剤像担持体(無端状ベルト体21)を有している。その現像剤像担持体21は、表面に、粗さ形成粒子104を有している。粗さ形成粒子104の平均粒径dは、現像剤200の平均粒径をDとしたときに、「(1/2)×D<d<D」の関係を満たす大きさになっている。
【選択図】図2
Description
露光ユニットは、上位装置から送信される印刷命令に基づいて、帯電部材によって帯電された像担持体を部分的に露光して、静電潜像を像担持体に形成するユニットである。
現像部材は、静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給して、現像剤によって静電潜像を現像剤像として現像(可視化)する部材である。現像剤像は、現像部材によって像担持体の表面に形成される。
画像定着機構は、現像剤像が転写された記録材を加熱及び加圧して、現像剤を溶融させて、現像剤像を記録材に定着させる機構である。
「ベタ濃度ガサツキ」とは、ベタ印刷画像の中に現像剤の不均一な領域が発生する現象を意味している。
「ハーフトーン粒状性」とは、ハーフトーン画像の中に粒状性(グレイネス)が悪いドットが発生する現象を意味している。
「細線中抜け」とは、細線画像(例えば、幅1〜2mm程度の線の画像)の中で現像剤が剥がれた領域が発生する現象を意味している。
本実施形態1に係る画像形成装置1は、後記する「ベタ濃度ガサツキ」、「ハーフトーン粒状性」、「細線中抜け」、及び、「クリーニング性」等を良化させることによって、画像の印字品質を向上させることを目的とする。そのために、画像形成装置1は、現像剤像担持体としての後記するベルト21の表層の表面に粗さ形成粒子104を塗布し、その平均粒径d(μm)をトナーの平均粒径Dとの対比関係で規定する。
以下、図1を参照して、本実施形態1に係る画像形成装置の構成の構成につき説明する。図1は、実施形態1に係る画像形成装置の構成を示す図である。図1は、実施形態1に係る画像形成装置1の概略的な側面の構成を示している。
露光ユニット13は、上位装置から送信される印刷命令に基づいて、帯電ローラ12によって帯電された感光体ドラム11を部分的に露光して、静電潜像を感光体ドラム11に形成するユニットである。露光ユニット13は、プリンタ1に対して装着及び取り外しが自在な構成となっている。ここでは、露光ユニット13がLED(Light Emitting Diode)ヘッドとして構成されている場合を想定して説明する。
画像定着機構5は、用紙9に転写されたトナー像を用紙9に定着させるユニットである。画像定着機構5は、プリンタ1に対して装着及び取り外しが自在な構成となっている。以下、画像定着機構5を「定着ユニット5」と称する。
係る構成において、プリンタ1は、以下のように動作する。
プリンタ1は、上位装置から印刷命令を受信すると、印刷命令を解析して、印刷すべき画像データを取得する。そして、プリンタ1は、印刷動作を開始する。
次に、LEDヘッド13が、印刷命令に基づいて、一様に帯電された感光体ドラム11の表面を部分的に露光して、感光体ドラム11に静電潜像を形成する。
そして、現像ローラ14が、トナー200を感光体ドラム11に供給して、静電潜像をトナー像として現像(可視像化)する。
この後、1次転写ローラ25が、感光体ドラム11からトナー像を引き寄せて、トナー像を感光体ドラム11からベルト21に転写する。
また、プリンタ1は、クリーニングブレード27が、用紙9への転写後にベルト21の上に残留するトナー200やその他の異物を除去する。
ところで、プリンタ1は、ベルト21の表層の表面の粗さ(サイズ)に起因して、画像の印字品質を低下させる要因となる様々な現象(以下、「画像の品質低下要因」と称する)が生じる。本実施形態1に係るベルト21は、このようなベルト21の表層の表面の粗さに起因する画像の品質低下要因を無くすことを目的にして開発されたものである。以下に、各種の実験を通して得られたベルト21の構造につき説明する。
以下に、ベルト21の製造方法につき説明する。
(1)まず、ベルト基材101(以下、「ベルト基材層101」と称する場合もある)を形成する。ここでは、押し出し成型によってベルト基材層101を形成する場合を想定して説明する。ただし、ベルト基材層101の形成方法は、押し出し成型に限定されるものでなく、インフレーション成型、射出成型、遠心成型、ディップ成型等の成型方法を使用してもよい。
(1)まず、ベルト基材層101を形成する。ここでは、前記したベルト21aを製造する場合と同様にして、ベルト基材層101を形成する場合を想定して説明する。ただし、弾性層有りベルト21bの製造では、ベルト基材101を1本分のベルト21の幅長に切断するのは、弾性層102を形成した後である。
(2−1)まず、弾性層102をベルト基材101の上に形成するために、弾性層102の材料となる樹脂を生成する。具体的には、例えば、導電性発現のために、イオン導電剤を熱可塑性ポリウレタンに適量配合して、弾性層102の材料となる樹脂を生成する。
ところで、本実施形態1では、ベルト基材101の材料として、PAIを使用している。PAIは、アミド基と1〜2個のイミド基とが有機基を介して結合されることによって結合体を形成し、さらに、その結合体が1つの単位となって複数の他の結合体と結合することによって形成された高分子体である。
また、エステル系溶媒としては、例えば、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、酢酸エチル等が挙げられる。
また、アミド系溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
また、シリコーン樹脂は、主骨格にシロキサン結合を有する高分子化合物である。
(1/2)×D<d<D …(式1)
(1/2)×d<H<d …(式2)
以下、図5A及び図5B、並びに、図6A及び図6Bに示す実験の内容について、説明する。図5A及び図5B、並びに、図6A及び図6Bは、それぞれ、実施形態1に係る無端状ベルト体の実験データを示す図である。
(1.粉砕トナー201(図2(a)及び図3(a)参照)の製造方法)
粉砕トナー201の粒子は、主構成組成をポリエステル樹脂とする構成となっている。粉砕トナー201の粒子は、粉砕法によって、形成される。粉砕トナー201は、シリカや酸化チタン微粉末等がその粒子に加えられて、ミキサーで撹拌することによって、生成される。実験では、粉砕トナー201として、平均粒径が5.7(μm)のものが使用された。なお、粉砕トナー201は、個々の粒子が歪んだ形状になっているため、真球度は存在しない。
球形トナー202の粒子は、主成分をスチレン−アクリル共重合体とし、パラフィンワックスを9重量部内包する構成となっている。球形トナー202の粒子は、乳化重合法によって、スチレン−アクリル共重合体及びパラフィンワックスを混合することによって、形成される。球形トナー202は、シリカや酸化チタン微粉末等がその粒子に加えられて、ミキサーで撹拌されることによって、生成される。実験では、球形トナー202として、平均粒径が5.5(μm)で、真球度が0.95のものが使用された。真球度は、「1.00」に近くなるほど、真球に近くなる。
実験では、株式会社沖データ製プリンタC910を用いて行った。ただし、実験では、直接転写方式のカラープリンタとして構成されていたプリンタC910を、中間転写方式のカラープリンタに改造して行った。
また、記録材として、A4サイズの用紙9を用いて、印字パターンとして、ブラックのベタ濃度、ハーフトーン、及び、細線の3通りの印刷を行った。
実験では、プリンタ1は、駆動ローラ22及び従動ローラ23,24として、いずれも直径25(mm)のものを使用した。ただし、駆動ローラ22及び従動ローラ23,24は、この径に限定されるものではない。一般的なプリンタ1は、コストや、装置の小型化等の要因により、駆動ローラ22及び従動ローラ23,24として、例えば、直径10〜50(mm)のものを使用することが多い。
実験データA1〜A6は、平均粒径dを1〜6(μm)とする粗さ形成粒子104が塗布された、弾性層無しベルト21aと、粉砕トナー201とを用いて行った実験データである。
実験データA7〜A12は、平均粒径dを1〜6(μm)とする粗さ形成粒子104が塗布された、弾性層無しベルト21aと、球形トナー202とを用いて行った実験データである。
実験データA13〜A18は、平均粒径dを1〜6(μm)とする粗さ形成粒子104が塗布された、弾性層有りベルト21bと、粉砕トナー201とを用いて行った実験データである。
実験データA18〜A24は、平均粒径dを1〜6(μm)とする粗さ形成粒子104が塗布された、弾性層有りベルト21bと、球形トナー202とを用いて行った実験データである。
実験データB1〜B5は、平均粒径dを粒径3(μm)とする粗さ形成粒子104が塗布された、バインダ層103の膜厚Hが1.0〜4.0(μm)の、弾性層有りベルト21bと、球形トナー202とを用いて行った実験データである。
実験データB6〜B10は、平均粒径dを5(μm)とする粗さ形成粒子104が塗布された、バインダ層103の膜厚Hが2.0〜6.0(μm)の、弾性層有りベルト21bと、球形トナー202とを用いて行った実験データである。
平均粒径dを1(μm)とする粗さ形成粒子104は、0.3〜1.7(μm)の範囲の粒径の粒子が含まれている。
平均粒径dを2(μm)とする粗さ形成粒子104は、0.6〜3.4(μm)の範囲の粒径の粒子が含まれている。
平均粒径dを3(μm)とする粗さ形成粒子104は、0.9〜5.1(μm)の範囲の粒径の粒子が含まれている。
平均粒径dを4(μm)とする粗さ形成粒子104は、1.2〜6.8(μm)の範囲の粒径の粒子が含まれている。
平均粒径dを5(μm)とする粗さ形成粒子104は、1.5〜8.5(μm)の範囲の粒径の粒子が含まれている。
平均粒径dを6(μm)とする粗さ形成粒子104は、1.8〜10.2(μm)の範囲の粒径の粒子が含まれている。
実験データA25,A26は、平均粒径dを2.85μmとする粗さ形成粒子104が塗布された、弾性層有りベルト21bと、粉砕トナー201とを用いて行った実験データである。
実験データA27,A28は、平均粒径dを5.7μmとする粗さ形成粒子104が塗布された、弾性層有りベルト21bと、粉砕トナー201とを用いて行った実験データである。
実験データA29は、粗さ形成粒子104が塗布されていない、弾性層102とベルト基材101とからなるベルトと、粉砕トナー201とを用いて行った実験データである。
基材101とからなるベルト21と、粉砕トナー201とを用いて行った実験データである。
以下に、図8及び図9を参照して、式1の規定(「(1/2)×D<d<D」の関係)及び式2の規定(「(1/2)×d<H<d」の関係)が好ましい理由を説明する。図8及び図9は、それぞれ、実施形態1に係る無端状ベルト体に付着した現像剤の状態を示す図である。
式1の規定が好ましい第1の理由は、図8(a)に示すように、粗さ形成粒子104の平均粒径dが式1の規定よりも小さい値の場合(「d≦(1/2)×D」の場合)に、粗さ形成粒子104がベルト21の表層110から脱落したり、外添剤301がトナー200から脱落したりし易くなるからである。
式2の規定が好ましい第1の理由は、バインダ層103の膜厚Hが式2の規定よりも薄い場合(「H≦(1/2)×d」の場合)に、粗さ形成粒子104がベルト21の表層110から脱落したり、ベルト21の表層110が摩耗し易くなるからである。ベルト21は、この場合に、満足する印字品質を提供する手段としての機能(例えば、ベルト21の表層110からの粗さ形成粒子104の脱落やベルト21の表層110の摩耗等を抑制する機能)を維持できなくなる。
これは以下により説明できる。
これは、ベルト21の弾性層102が、感光体ドラム11とベルト21との間のトナーに加わる圧力を、ベルト21に適度に逃すことができ、トナーに必要以上の圧力が加わらなくなり、トナーの凝集を抑制することができ、結果として、ガサツキ画像の発生を効果的に防止することができるからである。
このように、ベルト21は、弾性層102を設けるか否かによって、求める画像品質に対応することができる。
また、表面の凸凹が大きな用紙9は、表面に繊維や充填剤等が露出しているベルト21の表層110と馴染み難い傾向があると考えられる。
このような用紙9は、ベルト21の上に形成されたトナー像を、用紙9に転写する際に、トナーが用紙9の凹部にまで転写されずに、がさついた印字(白抜現象)が発生し易い。
したがって、用紙9に対する転写性能を向上させるためには、弾性層102を有するベルト21が効果的である。
本実施形態2に係るベルト21A(図示せず)は、実施形態1に係るベルト21と比較すると、表層110のバインダ層103に固体潤滑剤が分散配合されている点で相違している。
実施形態2に係るベルト21Aにつき説明する。
なお、ベルト21Aは、実施形態1に係るベルト21(図2及び図3参照)と同じ構成となっている。そのため、ここでは、ベルト21Aの各構成要素については、実施形態1に係るベルト21の構成要素と同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。
また、ベルト21Aの、実施形態1に係るベルト21と同じ動作及び効果についても、その説明を省略する。
そして、表層110のバインダ層103の膜厚が2(μm)となるように、その表層材を、スプレー塗装にてベルト弾性基材101Aに塗装した。これにより、本実施形態2に係るベルト21Aが製造される。
また、ベルト21の表層110の摩擦係数は、新東科学株式会社製TRIBOGEAR14FVを用いて測定した。
異音は、ベルト21の表層110と、クリーニングブレード27(図1参照)との摩擦により発生する。この現象は、特に、LL環境下で、クリーニングブレード27のゴム弾性が低下している場合に発生し易い。
以上の通り、本実施形態2に係るベルト21Aによれば、ステアリン酸亜鉛のような固体潤滑剤を添加することは、円滑な回転が可能なり、その結果、プリンタ1の立ち上げ時の異音発生を抑制することができる。
例えば、本発明は、プリンタに限らず、無端状ベルト体を有する、ファクシミリ装置、複写機、MFP等の画像形成装置に用いることができる。なお、「MFP」とは、Multi Function Printerの略称で、プリンタにファクシミリ機能やスキャナ機能、コピー機能等を付加した装置である。
また、本発明は、感光体ベルト、定着ベルト、搬送ベルト等の、無端状ベルト体にも適用することができる。
2 給紙ユニット
3 画像形成機構(現像ユニット)
4 画像転写機構
5 画像定着機構(定着ユニット)
6 スタッカ
9 用紙(記録材)
11 感光体ドラム(像担持体)
12 帯電ローラ(帯電部材)
13 露光ユニット(LEDヘッド)
14 現像ローラ(現像部材)
21 無端状ベルト体(現像剤像担持体、中間転写体)
21a 弾性層無しベルト
21b 弾性層有りベルト
22 駆動ローラ
23,24 従動ローラ
25 1次転写ローラ
26 2次転写ローラ
27 クリーニングブレード(清掃部材)
101 ベルト基材(ベルト基材層)
102 弾性層
103 バインダ層
104 粗さ形成粒子
201 トナー粒子(現像剤粒子)
202 トナー粒子(現像剤粒子)
D トナー(現像剤)の平均粒径
d 粗さ形成粒子の平均粒径
H バインダ層の膜厚
L 粗さ形成粒子の平均ピッチ
Claims (11)
- 現像剤像を担持する現像剤像担持体を有し、
前記現像剤像担持体は、表面に、粗さ形成粒子を有し、
前記粗さ形成粒子の平均粒径dは、現像剤の平均粒径をDとしたときに、「(1/2)×D<d<D」の関係を満たす
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記現像剤像担持体は、前記粗さ形成粒子とバインダ層とから表層を形成している
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置において、
前記現像剤像担持体は、前記表層の下層に基材を有する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記現像剤像担持体は、前記表層と基材との間に弾性層を有する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2に記載の画像形成装置において、
前記表層は、前記バインダ層の膜厚をHとしたときに、「(1/2)×d<H<d」の関係を満たす
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記粗さ形成粒子は、前記粗さ形成粒子の配列ピッチをLとしたときに、「L≦D+d」の関係を満たす
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記現像剤像担持体は、ベルトである
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記現像剤像担持体は、無端状ベルトである
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
像担持体を備え、前記現像剤像を当該像担持体に形成する画像形成機構と、
転写体としての前記現像剤像担持体を備え、前記現像剤像を前記像担持体から前記現像剤像担持体に転写する、又は、前記現像剤像を前記像担持体から前記現像剤像担持体とともに走行する記録材に転写する画像転写機構と、
前記記録材に転写された前記現像剤像を前記記録材に定着させる画像定着機構とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
像担持体を備え、前記現像剤像を前記像担持体に形成する画像形成機構と、
転写体としての前記現像剤像担持体を備え、前記現像剤像を前記像担持体から前記現像剤像担持体に転写した後、前記現像剤像を前記現像剤像担持体から記録材に転写する画像転写機構と、
前記記録材に転写された前記現像剤像を前記記録材に定着させる画像定着機構とを有する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9又は請求項10に記載の画像形成装置において、
さらに、前記転写体としての前記現像剤像担持体を清掃する清掃部材を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
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