JP3567119B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液体現像剤を用いた湿式画像形成装置は、乾式では実現出来ないサブミクロンサイズの微細トナーを使用できる為、高画質化が実現可能である。また、その他にもトナー粒子中の、樹脂に対する顔料の比が乾式のそれより高い為、少量のトナーで十分な画像濃度が得られ経済的である事、使用するトナーの樹脂のガラス転移温度が低く、トナーを用紙に定着する温度を低く設定する事が出来る為、省エネルギーである事等の利点も有している。
【0003】
一方、従来の湿式画像形成装置には、まだいくつかの本質的な問題が含まれている。これらの問題の1つとして転写手段における画質の劣化があげられる。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為、用紙表面の凹凸に応じた電界変動による転写むらが生じていた。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、転写不良も生じ易かった。これらにより、転写手段において転写画像の画質が著しく劣化していた。
【0004】
この様な問題を解決する為、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の記録媒体に圧力を用い、または圧力と熱を用いて転写する装置が、米国特許第5,148,222号、同第5,166,734号、同第5,208,637号等に開示されている。中間転写媒体を、表面が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事は比較的容易である為、用紙へ直接電界で転写する場合に比べて、転写手段による画質の劣化は大幅に改良される。
【0005】
さらに、中間転写媒体に付着した溶媒は、用紙へ圧力を用いて、または圧力と熱を用いて転写する前に、加熱やエアーの吸引などによって気化させたり吸い取ったりすることが可能であるため、用紙への溶媒付着も著しく低減できる。
【0006】
また、その他にも特公昭46−41679号や、特開昭62−280882号等には、電界転写を用いる事なく、感光体から中間転写媒体への転写、中間転写媒体から記録媒体への転写の双方において、圧力による転写、または圧力と熱による転写を行う装置が開示されている。この場合は、圧力によって、または圧力と熱によってのみ転写する為、電界転写の場合に見られた問題は生じない。
【0007】
しかし、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の記録媒体に圧力を用い、または圧力と熱を用いて転写する装置でも、実際は次のような問題が残されている。つまり、感光体上のトナー像を中間転写媒体に転写する際に、単色のトナー像については高い転写効率が得られるものの、感光体上で複数色のトナー像を順次重ね合せた像を転写する場合には、転写効率が低下したり転写むらが生じるといった欠点がある。これは、感光体上で複数色のトナー像を順次重ね合せた像を転写する場合には、通常、各色のトナー像を現像する毎にトナー像を固定する為に、トナー像を固定する回数が色によって異なり、かかる電界が異なってくる為である。そのため、中間転写媒体上でトナー像を重ね合せる必要があり、その場合、各色毎の位置ずれが問題となったり、プロセス速度の低下を招いたりした。
【0008】
また、感光体から中間転写媒体への転写、中間転写媒体から記録媒体への転写の双方において、圧力による転写、または圧力と熱による転写を行う装置では、感光体から中間転写媒体への転写、中間転写媒体から記録媒体への転写のいずれにあっても、転写前にトナー像がある程度溶媒が除去されフィルム化していることが重要である。
【0009】
感光体上でフィルム化したトナー像は、感光体表面への付着力が増大しているため、これを転写する際には高い圧力と熱が必要とされる。これは、感光体と中間転写媒体の表面エネルギーを最適化することである程度の解決が可能であるが、材料の選択の余地を狭めることとなり、装置コストの低減や記録の信頼性の維持を困難にする一因となっていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べたように、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の記録媒体に圧力を用い、または圧力と熱を用いて転写する装置では、電界を作用させる事で生じる問題の全てを解決する事が出来ない。
【0011】
また、感光体から中間転写媒体への転写、及び中間転写媒体から記録媒体への転写を、ともに圧力の作用、または圧力と熱の作用で転写する装置では、電界を作用させる事で生じる種々の問題を回避できるものの、高い転写効率を得る為には、高い圧力と熱が必要とされ、その条件を緩和する為には、構成部材として使用する材料の選択の余地を狭めてしまう。
【0012】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程と、現像手段によって前記静電潜像にトナー像を供給して前記静電潜像保持体表面にトナー像を現像する工程と、現像された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる工程と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記記録媒体上へ転写する工程とを具備する事を特徴とする画像形成方法を提供する。
【0013】
また本発明は、静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程と、現像手段によって前記静電潜像にトナー像を供給して前記静電潜像保持体表面にトナー像を現像する工程と、現像された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる工程と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から中間転写媒体上へ転写する第1の転写工程と、前記中間転写媒体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記中間転写媒体表面から前記記録媒体上へ転写する第2のせん断転写工程とを具備する事を特徴とする画像形成方法を提供する。
【0015】
さらに本発明は、静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程と、現像手段によって前記静電潜像にトナー像を供給して前記静電潜像保持体表面にトナー像を現像する工程と、現像された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる工程と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と中間転写媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から前記中間転写媒体上へ転写する第1のせん断転写工程と、前記中間転写媒体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記中間転写媒体表面から前記記録媒体上へ転写する第2のせん断転写工程とを具備する事を特徴とする画像形成方法を提供する。
【0018】
さらに本発明は、静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程と、現像手段によって前記静電潜像にトナー像を供給して前記静電潜像保持体表面にトナー像を現像する工程と、現像された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる工程と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と中間転写媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から前記中間転写媒体上へ転写する第1のせん断転写工程と、前記トナー像を前記中間転写媒体表面から記録媒体上へ転写する第2の転写工程とを具備する事を特徴とする画像形成方法を提供する。
【0021】
さらに本発明は、上記画像形成方法において、前記第1のせん断転写工程は、前記静電潜像保持体の表面の移動速度をV 1 、前記中間転写媒体の表面の移動速度をV 2 としたときに、V 2 /V 1 を、0.8〜0.98とすることを特徴とする画像形成方法を提供する。前記静電潜像保持体表面に形成されるトナー像は、キャリア液とトナー粒子とからなるトナー像であっても良い。
【0024】
さらに本発明は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電器と、帯電した前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する光学系装置と、前記静電潜像の形成された前記静電潜像保持体表面に液体トナーを供給しトナー像を形成する現像手段と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる手段と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を記録媒体上へ転写するせん断転写手段とからなる事を特徴とする画像形成装置を提供する。
【0025】
また本発明は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電器と、帯電した前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する光学系装置と、前記静電潜像の形成された前記静電潜像保持体表面に液体トナーを供給しトナー像を形成する現像手段と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる手段と、前記静電潜像保持体表面の前記トナー像を中間転写媒体上へ転写する第1の転写手段と、前記中間転写媒体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記中間転写媒体上の前記トナー像を前記記録媒体上へ転写する第2のせん断転写手段とからなる事を特徴とする画像形成装置を提供する。
【0027】
さらに本発明は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電器と、帯電した前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する光学系装置と、前記静電潜像の形成された前記静電潜像保持体表面に液体トナーを供給しトナー像を形成する現像手段と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる手段と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と中間転写媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記静電潜像保持体表面の前記トナー像を前記中間転写媒体上へ転写する第1のせん断転写手段と、前記中間転写媒体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより前記トナー像にせん断応力をかけながら前記中間転写媒体上の前記トナー像を前記記録媒体上へ転写する第2のせん断転写手段とからなる事を特徴とする画像形成装置を提供する。
【0030】
さらに本発明は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電器と、帯電した前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する光学系装置と、前記静電潜像の形成された前記静電潜像保持体表面に液体トナーを供給しトナー像を形成する現像手段と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる手段と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と中間転写媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記静電潜像保持体表面の前記トナー像を前記中間転写媒体上へ転写する第1のせん断転写手段と、前記中間転写媒体上の前記トナー像を記録媒体上へ転写する第2の転写手段とからなる事を特徴とする画像形成装置を提供する。
【0033】
さらに本発明は、上記画像形成装置において、前記静電潜像保持体の表面の移動速度をV 1 、前記中間転写媒体の表面の移動速度をV 2 としたときに、V 2 /V 1 を、0.8〜0.98とする事を特徴とする請求項8または請求項9のいずれか記載の画像形成装置を提供する。前記静電潜像保持体表面に形成されるトナー像は、キャリア液とトナー粒子とから構成してもよい。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0038】
まず、本発明の第1の実施例について説明する。この第1の実施例の構成を図1に示す。
【0039】
本実施例の画像形成装置は、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表面を一様に帯電させる帯電器102、帯電電荷に対して画信号に応じた光照射を行い、静電潜像を形成する光学系装置103、静電潜像の形成された感光体101表面に液体トナーを塗布する事で感光体101表面にトナー像を形成する現像手段104、形成されたトナー像をフィルム化するためのフィルム化手段105、フィルム化されたトナー像を転写するための第1のせん断転写手段としての中間転写媒体106、感光体101表面の残留トナーを回収するためのクリーニング手段107、更に感光体101表面の帯電電荷を除去するための除電手段108を有する。ここでフィルム化手段は、キャリア液を除去し、トナー像を乾燥させる手段とすることができる。又フィルム化手段は、トナー像を、乾燥時のトナー粒子のガラス転移点よりも高い温度に加熱する手段とすることもできる。なお、本発明におけるフィルム化とは、トナーの溶媒がある程度除去され、トナー粒子同士に凝集力や粘着力が働く状態にすることであり、例えば膜状に一体化した状態や、トナー粒子のガラス転移点以上に加熱し、粘着力が付与された状態にすることを指す。
【0040】
また、中間転写媒体106の感光体101との接触位置とは別の位置に、圧力を付与するための第2のせん断転写手段としての加圧ローラ109を有し、中間転写媒体106と加圧ローラ109との間に記録媒体110が搬送される。
【0041】
感光体101は、アルミニウム等からなる金属ドラム111表面に約10〜約40μmの厚さの感光層112、好ましくは更にその上にフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等からなる厚み約5μm以下の離型層113を有する。
【0042】
現像手段104は、液体トナー114を保持するトナー保持部材115と液体トナー114を感光体101表面上の離型層113に供給するための現像ローラ116を有する。
【0043】
トナー像のフィルム化手段105は、現像手段104によって形成されたトナー像のかぶり取り及び液体トナーの膜厚規制を行なうスクイーズ手段117、スクイーズされたトナー像の離型層113表面への付着力を高めるためのトナー像固定手段118、固定されたトナー像を加熱してトナー像から溶媒を除去するためのトナー像加熱手段119、から構成される。さらにトナー像加熱手段119は、感光体101に対して非接触状態で設けられ、例えばハロゲンランプ等の光照射手段であっても良い。
【0044】
液体トナー114は絶縁性の炭化水素系溶媒などのキャリア液中に顔料成分を含有した径が約2μm以下のトナー粒子を分散させたものであり、本実施例の場合、トナー粒子は溶媒中でプラス帯電している。また、現像手段によって、キャリア液中をトナー粒子が移動することで、静電潜像を可視像化したトナー粒子からなるトナー像が形成される。
【0045】
中間転写媒体106は金属ローラ120とその表面に形成された厚み約1mm以下のウレタンゴム、フッ素ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム等の弾性層121からなる。金属ローラ120の内面には、ハロゲンランプ等から構成されるヒータ122を具備している。
【0046】
加圧ローラ109は金属ローラであるか、または金属ローラの表面に弾性層を構成している事が好ましく、さらにその内面にヒータを設けてローラ全体を約60〜約100℃程度に加熱する事がより好ましい。
【0047】
また、感光体101、中間転写媒体106、加圧ローラ109はそれぞれ図示しない独立の駆動機構によって、独立に回転するようになっている。
【0048】
次に本実施例の画像形成装置による画像形成のプロセスについて説明する。
【0049】
まず、帯電器102によって感光体101表面は+800V程度に一様帯電される。
【0050】
次に光学系装置103によって、画像部は+200V程度まで電位を低下させ、離型層113表面に静電潜像を形成する。
【0051】
現像手段104は、現像ローラ116が離型層113表面に対して150μm程度のギャップを設けて保持されており、このギャップは現像ローラ116が供給する液体トナー114によって埋め尽くされている。現像ローラ116には+500V程度の電圧が印加されるため、感光体101と現像ローラ116が液体トナー114を介して接する領域を静電潜像が通過すると、画像部においては現像ローラ116から感光体101へ向う方向に、非画像部においては感光体101から現像ローラ116へ向う方向に電界が形成されるため、プラス帯電した液体トナー114中のトナー粒子は画像部にのみ付着する。この結果、現像手段104通過後には離型層113表面にトナー像が形成される。この時、画像部の電位は+300V程度まで上昇する。
【0052】
次のスクイーズ手段117として設けられた金属ローラにおいては、金属ローラは離型層113表面から50μm程度のギャップを介して設けられており、+200V程度の電圧が印加される。液体トナー像がスクイーズ手段117に接近すると、離型層113表面から金属ローラへ向う方向に強電界が形成されるが、特に非画像部において強い電界が形成されるため、非画像部に浮遊している帯電トナー粒子が回収される。また、これと同時にトナー像の膜厚が規制され、薄膜化される。
【0053】
さらに、トナー像固定手段118においては、帯電器と同様の電荷付与手段を用いてトナー像の表面電位を+800V程度まで帯電させる。この表面電荷によりトナー像の画像部において、トナー像の表面から感光体101内の金属ドラム111方向に電界が形成されるため、トナー像中のトナー粒子は離型層113表面により接近し、金属ドラム111との間に働く鏡像力が増大することでより強く固定される。
【0054】
次にトナー像加熱手段119において、トナー像は70℃程度まで加熱され、トナー像に含まれる大部分の溶媒が除去される。これらスクイーズ手段117、トナー像固定手段118及びトナー像加熱手段119を経て、トナー像はフィルム化される。即ち、トナー像は、現像後の状態から約80%以上の溶媒が除去されることでフィルム化する。
【0055】
一般に液体トナーにはガラス転移点の低いトナー粒子が使用されており、このトナー粒子はキャリア液中においては膨潤した状態で分散しているが、キャリア液の除去に伴い、トナー粒子相互間に働く凝集力が大きく作用するようになり、一体化して膜状になる。この場合、加熱手段119は必ずしも必要ではなく、例えば送風手段により、キャリア液除去を促進しても良い。また、ガラス転移点の高いトナー粒子の場合、溶媒の除去のみでは、トナー粒子相互間に働く凝集力は十分に大きくならないが、トナー粒子のガラス転移点温度以上に加熱することで粘着力が高まり、トナー粒子相互間に粘着力が働き、フィルム化することができる。粘着力を高めるための加熱は、中間転写媒体106を加熱することで行っても良い。
【0056】
フィルム化したトナー像は、次に感光体101と中間転写媒体106が接する領域に搬送される。あるいは感光体101上のトナー像は中間転写媒体106と感光体106が接触する領域において加熱されフィルム化する。
【0057】
この領域では、A4幅換算で20〜60kgf程度の荷重による圧力と、内部に設けられたヒータ122によりトナー粒子のガラス転移点以上、例えば70℃程度に加熱された中間転写媒体106からの熱が供給される。このように中間転写媒体106を加熱することで、トナー粒子の粘着力を増大させ、中間転写媒体106への付着力を高めている。この際、感光体101をガラス転移点未満に保持させることで、トナー粒子の感光体101への付着力を高めずに、中間転写媒体への付着力を高めることが好ましい。
【0058】
図2に感光体101と中間転写媒体106とが接する部分の拡大図を示す。図2に示すように、感光体101の表面速度v1は中間転写媒体106の表面速度v2よりも大きく設定されている。このような速度差を設けると図2のようにトナー像201と離型層113表面との界面においては感光体101の移動方向と同方向の力f1がかかる。一方、トナー像201と弾性層121表面との界面においては感光体101の移動方向と逆方向の力f2が作用し、トナー像201はせん断応力を受ける。このせん断応力によりトナー像201の離型層113表面への付着力が低下し、トナー像201を離型層113表面から容易に剥離することが可能となり第1のせん断転写工程が成される。なお、せん断応力を働かせるためにはv1、v2の大きさを異ならせれば良いが、本発明者らが実験を行ったところ、 v1>v2とした時に特にトナー像201の剥離性が高いことを確認できた。また速度比、v2/v1については、トナー像201に十分なせん断応力を作用させ、画像を乱さない様、0.8〜0.98、さらには0.9〜0.95程度に設定するのが望ましい。
【0059】
図1で、感光体101が更に回転移動すると、転写されずに残った離型層113表面の残留トナーがクリーニング手段107により除去され、また残留電荷が除電手段108により除去される。
【0060】
一方、トナー像の転写を受けた中間転写媒体106は、図1の矢印の方向に回転移動して、加圧ローラ109に支持された記録媒体110と接する領域に、トナー像を搬送し、トナー像にA4幅換算で40〜100kgf程度の荷重による圧力を作用させる。
【0061】
図3は中間転写媒体106と記録媒体110と加圧ローラ109の接する部分の拡大図である。図3の様に、加圧ローラ109の表面速度v3を中間転写媒体106の表面速度v2よりも小さく設定する。加圧ローラ109と記録媒体110の界面で作用する摩擦力により、記録媒体110の速度がv3となるようにすると、トナー像の上下面で、中間転写媒体106の接線方向に作用する力の方向が互いに逆となるため、トナー像にせん断応力を作用させることができる。そして、中間転写媒体106上からトナー像が記録媒体110表面へ容易に第2のせん断転写工程が成され、記録媒体110上に画像が形成される。
【0062】
このようにトナー像には、感光体101と中間転写媒体106、また中間転写媒体106と加圧ローラ109に支持される記録媒体110の接する領域において、圧力及び熱の作用に加え、それぞれの部材の回転方向に沿ったせん断応力が作用する。このため、転写する側からのトナー像の剥離、及び転写される側へのトナー像の転移が容易となり、トナー像の転写効率を向上させることが可能となる。なお、中間転写媒体106から記録媒体110への転写工程において、加圧ローラ109を加熱すると、記録媒体110との接触による中間転写媒体106表面のトナー像の温度低下を抑制することができ、更に転写効率を向上させることも出来る。
【0063】
ところで、図2、図3の様に転写する側と転写される側に速度差を設ける場合には、転写する側におけるトナー像の大きさと、転写される側におけるトナー像の大きさが異なってしまう。図2のように、トナー像201は離型層113から弾性層121への転写前後において、速度比v2/v1の比率に応じて収縮する。同様に図3のようにトナー像201は弾性層121から記録媒体110への転写前後において、v3/v2の比率に応じて収縮する。そのため、記録媒体110表面のトナー像は、原画像からv3/v1の比率で変化することとなる。
【0064】
従って、記録媒体110表面のトナー像を原画像と同一とするためには、転写時のトナー像の変形率を考慮して予め原画像から変形させた静電潜像を形成しておくことで、最終的に得られる記録媒体110上の画像を原画像と等しくすることも可能である。
【0065】
次に、本発明の第2の実施例について説明する。この第2の実施例の構成を図4に示す。図4においては、図1と共通する部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【0066】
本実施例の画像形成装置は、感光体101から中間転写媒体106への転写を電界を用いて行い、その後中間転写媒体106表面のトナー像を記録媒体110に圧力と熱で転写する。構成としては、トナー像加熱手段を感光体付近に設けず、図4に示す様に、中間転写媒体106に非接触状態で設けられるトナー像加熱手段401を有する以外は図1と同様の構成である。
【0067】
第1の実施例と同様に離型層113表面に形成されたトナー像は、スクイーズ手段117、トナー像固定手段118を経て、中間転写媒体106に接近する位置まで搬送される。感光体101と第1の転写手段である中間転写媒体106との間は約50μm以下のギャップが設けられているが、離型層113表面に形成された液体トナーによるトナー像に含まれる溶媒によって埋め尽くされている。感光体101と中間転写媒体106との間には600V程度の電圧が印加されており、液体トナー中のトナー粒子は電気泳動により第1の転写工程が成され弾性層121表面に移動する。
【0068】
このようにして中間転写媒体106に転写されたトナー像は、トナー像加熱手段119及び中間転写媒体106内部のヒータ122からの熱により70℃以上に加熱され、フィルム化される。フィルム化されたトナー像は第1の実施例と同様の作用により記録媒体110に転写され、最終画像が得られる。本実施例においても中間転写媒体106と加圧ローラ109に支持された記録媒体110との間でせん断応力が働き、良好な画像を得る事が出来る。
【0069】
次に、本発明の第3の実施例について説明する。この第3の実施例の構成を図5に示す。図5は、図1の中間転写媒体106付近の拡大図に相当する。
【0070】
本実施例の画像形成装置の基本的な構成は、第1の実施例と同様であるが、図5の様に中間転写媒体106の構成要素であり、感光体101との接触位置においては第1のせん断転写手段であり、記録媒体110との接触位置においては第2のせん断転写手段である弾性層121が金属ローラ120に対して非固着状態で設けられており、また感光体101、中間転写媒体106及び加圧ローラ109の表面速度がすべて等しい点が異なる。
【0071】
次に図6、図7、図8を用いて本実施例における動作原理について説明する。
【0072】
まず、図6の様に中間転写媒体106と、離型層113表面のトナー像201が回転に伴って、これらの接触位置まで移動する。
【0073】
次に図7の様に、この中間転写媒体106と感光体101の接触位置において、圧力Pが印加され、中間転写媒体106表面の弾性層121は、厚み方向に圧縮される。この時、弾性層121は金属ローラ120とは非固着状態で設けられているため、中間転写媒体106の接線方向にも力が作用し、この方向に弾性層121が伸張する。よって、弾性層121は中間転写媒体106の接線方向に伸張された状態で離型層113表面のトナー像201と接触することになる。
【0074】
さらに図8の様に、中間転写媒体106と感光体101が移動に伴って非接触状態になると、弾性層121に印加されていた圧力が解除されるため、弾性層121は元の状態となる様、中間転写媒体106の接線方向に沿って収縮し、厚み方向については伸張する。一連の作用により、離型層113とトナー像201との界面においては弾性層121の収縮に伴うせん断応力が働き、トナー像201は離型層113表面への付着力が弱まり、第1のせん断転写工程が成され剥離して弾性層121に移動する。
【0075】
このように中間転写媒体106の弾性層121を金属ローラ120と非固着状態とすることで、中間転写媒体106の接線方向に、より大きな力を作用させることが可能となる。従って、トナー像201は弾性層121の厚み方向への力の作用だけでなく、接線方向については、せん断応力の作用を受けることになるため、転写が容易になる。
【0076】
トナー像の中間転写媒体106から記録媒体110への転写についても全く同様であり、両者の接触位置において弾性層121と加圧ローラ109に支持された記録媒体110の間の同様のせん断応力の作用により、第2のせん断転写工程が成されトナー像を記録媒体110へと容易に転写することができる。
【0077】
弾性層121はより伸縮性の高い材料を用いた方が、せん断応力をより効果的に作用させることができ、材料の強度を勘案の上、適宜選定すれば良い。例えば、弾性層121のJIS K−6301のA形で規定される硬度が40〜60度程度、厚みを0.1〜1mm程度の範囲とすることが望ましい。
【0078】
本実施例においては、転写時に離型層113と弾性層121、または弾性層121と加圧ローラ109に支持される記録媒体110が接触し圧力が印加される際に、弾性層121の収縮、伸長に伴い、これに接触したトナー像201の大きさが転写前後で変化する。
【0079】
原画像と記録媒体110の画像を一致させるためには、感光体101と中間転写媒体106の間にかかる圧力と、中間転写媒体106と加圧ローラ109の間にかかる圧力とを同じ値に設定すれば良く、A4幅換算で70kgf程度が好ましい。また、一般的には感光体101から中間転写媒体106への転写に必要な圧力は、中間転写媒体106から記録媒体110への転写に必要な圧力よりも小さい。例えば、前者はA4幅換算で約20〜約60kgfであるのに対し、後者は同約40〜約100kgf必要となる。このような場合には両転写時における転写前後の画像の大きさの変化率が異なるが、これについては静電潜像形成時に予め画像の大きさを変化させても良い。
【0080】
次に、本発明の第4の実施例について説明する。この第4の実施例の構成を図9に示す。図9においては、図1と共通する部分には同じ符号を付け、その説明を省略する。
【0081】
本実施例の画像形成装置は、中間転写媒体を用いずに、直接感光体101から記録媒体110に圧力と熱で転写する。
【0082】
せん断転写手段である加圧ローラ109は金属ローラ901とその表面に形成した弾性層902とからなり、その内部にヒータ903を設ける。
【0083】
第1の実施例と同様の過程を経て、離型層113表面に形成されたフィルム化したトナー像は、離型層113と加圧ローラ109に支持される記録媒体110との接する領域に移動して、A4幅換算で60〜100kgf程度の荷重による圧力を受ける。
【0084】
ここで、加圧ローラ109の表面速度を感光体101の表面速度よりも小さく設定し、加圧ローラ109と記録媒体110の間で作用する摩擦力により、感光体101よりも記録媒体110が遅く移動するよう設定する。このように設定することで、トナー像の上下面で、感光体101の接線方向に作用する力の方向が互いに逆となるため、トナー像にせん断応力を作用させることができる。
【0085】
よって、感光体101から記録媒体110に直接圧力と熱により転写する場合においても、せん断応力を作用させる事により、せん断転写工程が成され転写効率を向上させることが可能となる。
【0086】
次に、本発明の第5の実施例について説明する。この第5の実施例の構成を図10に示す。
【0087】
本実施例の画像形成装置は、乾式の画像形成方法を用いて中間転写媒体に転写し、その後記録媒体に転写を行う。
【0088】
図10で本実施例に係る装置の構成を説明する。本実施例の画像形成装置は、感光体101と、感光体101を一様に帯電させる帯電器102、帯電電荷に対して画信号に応じた光照射を行い、静電潜像を形成する光学系装置103、粉体トナーを供給して感光体101表面の離型層113に静電潜像からトナー像を形成する現像手段1001、トナー像を転写するための中間転写媒体1002、感光体101表面の帯電電荷を除去するための除電手段108、更に感光体101表面の離型層113の残留トナーを回収するためのクリーニング手段107を有する。
【0089】
また、中間転写媒体1002に接触して圧力を付与するための加圧ローラ109はその内部にヒータを有する事が好ましい。中間転写媒体1002と第2のせん断転写手段としての加圧ローラ109との間に記録媒体110が搬送される。
【0090】
中間転写媒体1002は中間転写ベルト1003と第1の転写手段である第1の転写ローラ1004、第2の転写ローラ1005から構成される。中間転写ベルト1003は第1の実施例の弾性層121と同様の材料から構成され、特に抵抗率が1010〜1012Ωcm程度のものが好ましい。
【0091】
第2の転写ローラ1005は内部にハロゲンランプ等のヒータ1006を具備し、加圧ローラ109の表面速度と異なる表面速度で回転する。
【0092】
また、中間転写ベルト1003が離型層113との接触位置から記録媒体110との接触位置への方向に移動する間に、トナー像を溶融するためのトナー像加熱手段1007を有する。トナー像加熱手段1007は図10のように光照射手段を非接触に設けても良いし、内部にヒータを有するヒートローラを中間転写ベルト1003に接触させて設けてもよい。
【0093】
次に本実施例の画像形成装置による画像形成のプロセスについて説明する。
【0094】
まず、通常の乾式画像形成方法のプロセスを経て、離型層113表面に粉体トナーを用いてトナー像を形成する。
【0095】
第1の転写ローラ1004には所定の転写電圧が印加されており、トナー像は感光体101と中間転写ベルト1003の間に形成された電界により第1の転写工程を成され、中間転写ベルト1003表面へと転写される。
【0096】
中間転写ベルト1003表面に転写されたトナー像は、トナー像加熱手段1007を通過する際に加熱され、溶融しフィルム化される。
【0097】
フィルム化したトナー像は第2の転写ローラ1005に支持される中間転写ベルト1003と加圧ローラ109に支持される記録媒体110との間に印加される圧力の作用を受けるとともに、両ローラの速度差によってローラの回転方向に沿ってせん断応力の作用を受ける。これにより中間転写ベルト1003上のトナー像は記録媒体110上に容易に転写され、最終画像となって記録媒体110上に固定される。
【0098】
粉体トナーを現像剤として用いた乾式画像形成装置においては、トナー像は通常記録媒体表面に熱定着されるまでは粉体の状態であるが、本実施例のように途中の過程において熱溶融によりフィルム化することで、転写時のトナーの飛び散りによる画像乱れをなくすことができ、より高画質の画像を得ることが可能となる。この、フィルム化したトナー像は、本実施例のようにトナー像に対してせん断応力を作用させることで、転写を容易にすることが可能となる。
【0099】
第1の実施例においては、図1の様に、トナー像加熱手段119は、感光体101に対して非接触状態で設けたが、図11の様に、内部にヒータを具備したローラ1101で構成することもできる。図11は、第6の実施例の構成図を示すものであり、図1の非接触状態で設けたトナー像加熱手段119の代わりに内部にヒータを有するローラ1101を設けたものである。ローラ1101表面はシリコーン樹脂等のトナー像が極めて付着しにくい材料から構成され、 ローラ1101はA4幅換算で約10kgf以下のトナー像を乱さない程度の圧力で感光体101表面に圧接される。
【0100】
更に図12は第7の実施例を示すものであり、図1の非接触状態で設けたトナー像加熱手段の代わりに、ローラで構成されるトナー像加熱手段1201に電圧を印加する事により、トナー像の電圧による固定と、加熱によるフィルム化を、同時に行うことも可能である。このような構成を取ることで、トナー像固定手段を設けずに、トナー像を乱すことなくトナー像のフィルム化を行なうことが可能となる。
【0101】
なお、静電潜像保持体として感光体を例示して説明してきたが、本発明に係る静電潜像保持体は特に感光体に限られるものではなく、例えば感光性のない絶縁層を表面に有する基板あるいはドラムを使用することもできる。この場合には、帯電手段、露光手段に変えて、画像信号に応じて電荷供給できる手段、たとえばイオンフローヘッドなどを具備することで、静電潜像保持体表面に静電潜像を形成することが可能となる。また、現像工程などそれ以降のプロセスについては、前述の感光体を使用したものと同じプロセスを適用すれば良い。
【0102】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、トナー像を、被転写体から転写体に転写する際に、トナー像にせん断応力を作用させる事により、トナー像の転写体への転写効率を向上させる事が出来る。よって、安定した画像を記録媒体に形成する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図2】トナー像に作用するせん断応力を説明する第1の図。
【図3】トナー像に作用するせん断応力を説明する第2の図。
【図4】本発明の第2の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図5】本発明の第3の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図6】トナー像の感光体表面から中間転写媒体表面への転写を説明する図。
【図7】トナー像の感光体表面から中間転写媒体表面への転写を説明する図。
【図8】トナー像の感光体表面から中間転写媒体表面への転写を説明する図。
【図9】本発明の第4の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図10】本発明の第5の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図11】本発明の第6の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【図12】本発明の第7の実施例に係る画像形成装置の構成図。
【符号の説明】
101…感光体
102…帯電器
103…光学系装置
104…現像手段
105…フィルム化手段
106…中間転写媒体
107…クリーニング手段
108…除電手段
109…加圧ローラ
110…記録媒体
111…金属ドラム
112…感光層
113…離型層
114…液体トナー
115…トナー保持部材
116…現像ローラ
117…スクイーズ手段
118…トナー像固定手段
119…トナー像加熱手段
120…金属ローラ
121…弾性層
122…ヒータ
201…トナー像
401…トナー像加熱手段
901…金属ローラ
902…弾性層
903…ヒータ
1001…現像手段
1002…中間転写媒体
1003…中間転写ベルト
1004…第1の転写ローラ
1005…第2の転写ローラ
1006…ヒータ
1007…トナー像加熱手段
1101…ローラ
1201…トナー像加熱手段
Claims (14)
- 静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程と、現像手段によって前記静電潜像にトナー像を供給して前記静電潜像保持体表面にトナー像を現像する工程と、現像された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる工程と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記記録媒体上へ転写する工程とを具備する事を特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程と、現像手段によって前記静電潜像にトナー像を供給して前記静電潜像保持体表面にトナー像を現像する工程と、現像された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる工程と、前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から中間転写媒体上へ転写する第1の転写工程と、前記中間転写媒体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記中間転写媒体表面から前記記録媒体上へ転写する第2のせん断転写工程とを具備する事を特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程と、現像手段によって前記静電潜像にトナー像を供給して前記静電潜像保持体表面にトナー像を現像する工程と、現像された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる工程と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と中間転写媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から前記中間転写媒体上へ転写する第1のせん断転写工程と、前記中間転写媒体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記中間転写媒体表面から前記記録媒体上へ転写する第2のせん断転写工程とを具備する事を特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程と、現像手段によって前記静電潜像にトナー像を供給して前記静電潜像保持体表面にトナー像を現像する工程と、現像された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる工程と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と中間転写媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を前記静電潜像保持体表面から前記中間転写媒体上へ転写する第1のせん断転写工程と、前記トナー像を前記中間転写媒体表面から記録媒体上へ転写する第2の転写工程とを具備する事を特徴とする画像形成方法。
- 前記第1のせん断転写工程は、前記静電潜像保持体の表面の移動速度をV 1 、前記中間転写媒体の表面の移動速度をV 2 としたときに、V 2 /V 1 を、0.8〜0.98とすることを特徴とする請求項3または請求項4のいずれか記載の画像形成方法。
- 前記静電潜像保持体の表面の移動速度より前記記録媒体の表面の移動速度を小さくする事を特徴とする請求項 1 記載の画像形成方法。
- 前記中間転写媒体の表面の移動速度より前記記録媒体の表面の移動速度を小さくする事を特徴とする請求項2記載の画像形成方法。
- 静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電器と、帯電した前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する光学系装置と、前記静電潜像の形成された前記静電潜像保持体表面に液体トナーを供給しトナー像を形成する現像手段と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる手段と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記トナー像を記録媒体上へ転写するせん断転写手段とからなる事を特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電器と、帯電した前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する光学系装置と、前記静電潜像の形成された前記静電潜像保持体表面に液体トナーを供給しトナー像を形成する現像手段と、前記 潜像保持体表面に形成された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる手段と、前記静電潜像保持体表面の前記トナー像を中間転写媒体上へ転写する第1の転写手段と、前記中間転写媒体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記中間転写媒体上の前記トナー像を前記記録媒体上へ転写する第2のせん断転写手段とからなる事を特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電器と、帯電した前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する光学系装置と、前記静電潜像の形成された前記静電潜像保持体表面に液体トナーを供給しトナー像を形成する現像手段と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる手段と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と中間転写媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記静電潜像保持体表面の前記トナー像を前記中間転写媒体上へ転写する第1のせん断転写手段と、前記中間転写媒体の表面の移動速度と記録媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより前記トナー像にせん断応力をかけながら前記中間転写媒体上の前記トナー像を前記記録媒体上へ転写する第2のせん断転写手段とからなる事を特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電器と、帯電した前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する光学系装置と、前記静電潜像の形成された前記静電潜像保持体表面に液体トナーを供給しトナー像を形成する現像手段と、前記潜像保持体表面に形成された前記トナー像の溶媒を除去し前記トナー像を乾燥させる手段と、前記静電潜像保持体の表面の移動速度と中間転写媒体の表面の移動速度とを異ならしめることにより、乾燥された前記トナー像にせん断応力をかけながら前記静電潜像保持体表面の前記トナー像を前記中間転写媒体上へ転写する第1のせん断転写手段と、前記中間転写媒体上の前記トナー像を記録媒体上へ転写する第2の転写手段とからなる事を特徴とする画像形成装置。
- 前記静電潜像保持体の表面の移動速度をV 1 、前記中間転写媒体の表面の移動速度をV 2 としたときに、V 2 /V 1 を、0.8〜0.98とする事を特徴とする請求項8または請求項9のいずれか記載の画像形成装置。
- 前記静電潜像保持体の表面の移動速度より前記記録媒体の表面の移動速度を小さくする事を特徴とする請求項8記載の画像形成装置。
- 前記中間転写媒体の表面の移動速度より前記記録媒体の表面の移動速度を小さくする事を特徴とする請求項9記載の画像形成装置。
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