JPH03170979A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば感光ドラム上の静電潜像を着色小粒
径トナーにより顕像化し、その画像を転写ローラもしく
は転写ベルトなどにより用紙に転写する画像形成装置に
関する。

（従来の技術） 近来、複写機やプリンタにおける画像形成方法の１つと
して電子写真方式の高画質化が進められており、高画質
化．の１つの方向として、トナーの小粒径化があげられ
る。小粒径トナーを利用した電子写真プロセスの問題点
としては、トナー飛散、クリーニングやトナーコストの
上昇などが掲げられるが、プロセス技術の向上及びトナ
ー製造技術の向上（懸濁重合法など）により、トナーの
小粒径化は有力な高画質化のキー技術となってきている
。

ところで、第７図に示すような感光ドラム（像担持体）
２上に形成されたトナー像を用紙（被転写材）Ｐに転写
する方式としては、コロナイオンを用紙Ｐの裏側からあ
てることによりトナー像を用紙Ｐに転写するコロナ転写
方式が通常用いられている。

この第７図に示す電子複写機により、画像を形成する場
合には、まず、帯電チャージャ３により感光体ドラム２
の表面が一様に＋７　５０Ｖに帯電される。次に、この
帯電された感光ドラム２の表面に露光手段８により静電
潜像が形成される。この静電潜像は、２成分現像器４に
より現像され顕像化される（ここで使用される現像剤と
してのトナーは（−）極性のものである）。このトナー
像は感光体ドラム２の矢印Ａ方向への回転に伴い転写領
域へと運ばれる。被転写材である用紙Ｐは、給紙カセッ
ト１１にストックされており、帯電、露光、現像の各プ
ロセスのタイミングに合わせて給紙され、アライニング
ローラ１４により転写領域へと搬送される。転写領域に
おいて、用紙Ｐの裏側より、コロナチャージャ５ａによ
りコロナ電荷（＋極性）が付与され、トナー像は用紙Ｐ
に転写される。そして、この用紙ＰはＡｃ＆！ＩＭチャ
ージャ５ｂにより感光体ドラムより剥離され定着器１５
により定着が行われ、排出される。一方、転写されずに
感光体ドラム２に残存した未転写トナーはクリーニング
装置６によりクリーニングされる。その後感光体ドラム
２の表面電荷は、除電ランブ７により全面消去され、１
サイクルのプロセスが終了する。

ところで、トナー平均粒径を５μ■，７μ−，９μ１．
１１μ■と変化させ、原稿濃度に対する画像濃度の関係
（ＩＤ−ＯＤカーブ）を測定した結果を第８図に示す。

この図よりトナー粒径の小さい方が階調再現性が良好で
ある゛ことがわかる。

図示されていないが、１０μ置トナーはあまり１１μ一
のものと変化がなく、９μ一以下のトナーにおいて、階
調性の改善が見られる。

次に、同様にトナーの平均粒径をパラメータとし、解像
力の測定を行った。解像力チャートのどこまで細かいも
のを解像しているかをルーペにより観察し判定した。判
定は、転写前の感光ドラム２上の画像と、転写後定着前
の用紙Ｐ上の画像において判定した。その結果を下表に
示す。

又、各トナー平均粒径における転写効率（画像濃度が０
．８付近の画像で測定）を測定した。

下表から明らかなように、トナー粒径が小さい程、現像
された感光ドラム２上の画像の解像度は良好であること
がわかる。

（発明がＭ決しようとする課題） しかしながら、転写による解像度の劣化が小粒径トナー
程著しい。これはトナー径が小さい程転写におけるトナ
ーの飛び散りが多くさらに転写効率が低いためである。

転写効率が小径トナー程良くないのは、ソリッドの転写
効率を比較しても明らかである。

以上のように小粒径トナーを用いることにより現像にお
いて画質の向上が図れるのであるが、コロナ転写を行う
ことにより、著しい画質の劣化がひき起こされている。

そこで、本発明は、接触式の転写手段を用いることによ
り、転写プロセスにおける画質の劣化を改善できるよう
にした画像形成装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するため、像を担持する像担持
体と、この像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形
成手段と、上記静電潜像に小粒径の現像剤を付着させる
ことにより顕像化する現像手段と、この現像手段により
顕像化された画像に被転写材を押し付けて圧接させ画像
を転写させる接触式転写手段とを具備してなることを特
徴とするものである。

（作用） 小粒径現像剤により像担持体上に形成した高画質な画像
に接触式転写手段により被転写材を圧接させて物理的に
転写させることにより転写残りが少なく画像の飛び散り
も少ない忠実な転写ができるようにした。

（丈施例） 以下、本発明を第１図乃至第６図に示す一実施例を参照
して説明する。

なお、第７図で示した部分と同一部分については同一番
号を付す。第２図は電子複写機を示すもので、図中１は
複写機本体である。この複写機本体１内の略中央部には
矢印Ａ方向に回転自在な像担持体としての感光ドラム２
が設けられている。

上記感光ドラム２の周囲部にはその回転方向に沿って順
次、帯電チャージャ３、現像器４、接触式の転写手段と
しての転写ローラ２１、クリーニング装２６および除電
器７が配設されている。

また、上記複写機本体１内の上部側には静電潜像形成手
段としての露光手段８が設けられている。

上記露光手段８は露光ランブ９および光集束性素子１０
によって構成されている。

また、上記複写機本体１の一側下部には給紙カセット１
１が着脱自在に装着されている。この給紙カセット１１
内には被転写材としての用紙Ｐが収納されている。この
用紙Ｐは取出口−ラ１２によって取出され搬送路１３に
沿って搬送されるようになっている。

上記搬送路１３には用紙Ｐの搬送方向に沿ってレジスト
ローラ１４、転写ローラ５、定着ローラ１５および排紙
ローラ１６が配設されている。

１７は上記複写機本体１の他側部に設けられた排紙トレ
イである。

しかして、画像形成時には帯電チャージャ３により感光
体ドラム２の表面が一様に＋７５０Ｖに帯電される。次
に、この帯電された感光ドラム２の表面に露光手段８に
より静電潜像が形成される。

この静電潜像は、２ｒ７！ｉ．分現像器４により現像さ
れ顕像化される（ここで使用される現像剤としてのトナ
ーは（一）極性のものである）。このトナー像は感光体
ドラム２の矢印Ａ方向への回転に伴い転写領域へと運ば
れる。被転写材である用紙Ｐは、給紙カセット１１にス
トツクされており、帯電、露光、現像の各プロセスのタ
イミングに合わせて給紙され、アライニングローラ１４
により転写領域へと搬送される。転写領域において、用
紙Ｐはその裏側より転写ローラ２２により押圧されてト
ナー像に圧接され、トナー像が用紙Ｐに転写される。そ
して、この用紙Ｐは定着器１５により定着が行われ、排
出される。一方、転写されずに感光体ドラム２に残存し
た未転写トナーはクリーニング装置６によりクリーニン
グされる。その後感光体ドラム２の表面電荷は、除電ラ
ンブ７により全ｉＩｉ１ｉ／ｎ去され、１サイクルのプ
ロセスが終了する。

つぎに、上記接触式の転写手段を第１図に基いて詳述す
る。用紙Ｐは、アライニングローラ１４の搬送力により
、．感光体ドラム２及び転写ローラ２１の間に投入され
る。転写ローラ２１のシャフト２２には、（＋）極性の
転写バイアスが印加されており、感光体ドラム２上のト
ナー像が用紙Ｐに転写される。転写ローラ２１は転写材
搬送ローラも兼ねており、転写ローラ２１を用いると、
用紙Ｐの感光体ドラム２への密着性が向上し、転写プレ
が著しく軽減される。転写ローラ２１は、転写ローラ支
持部材２３により支持されており、その支持部材２３に
は、その他、転写ローラクリーニングブレード２４、転
写ローラ排トナーボックス２５が取付けられている。転
写ローラ２１の感光体ドラム２への押圧力は、バネ２６
により付与されている。バネ２６は、転写ローラ支持部
材２３の下端部２３と、バネ支持部材２７の間に張られ
ている。転写ローラ支持部材２３は、転写ローラユニッ
トフレーム２８に、支点２９を介して回転自在に支持さ
れている。

本実施例においては、転写ローラ２１は、駆動系を持た
ず、感光体ドラム２の回転に伴って回転している。良好
な転写を行える転写バイアスの条件は、１２００Ｖ〜２
２００Ｖの範囲である。

１２００Ｖ以下では、転写不良が生じ、２２００Ｖ以上
ではリークが発生した。これらの適正バイアスは反転現
像を用いたプロセスでは低い方にシフトする。又、ロー
ラ転写においては、転写ローラ２１の感光体ドラム２へ
の押圧力が重要なファクタとなる。同様な意味で、転写
ローラ２１の硬度も重要なファクタである。適正な押圧
力及びローラの押圧力は６　０　ｔｒ／ｃｄ〜２　８　
０　ｔｒ／ｃＪ　（全圧をニツプ面積で割ったもの）、
ゴム硬度は１０〜６０度であり、これらの条件で転写の
ニップ巾は、０．４〜３　ｍｍ程度である。本実施例に
おいて採用している条件は以下のとおりである。

転写バイアス　１８００Ｖ ローラ押圧力　１００ｓｒ／ｃｄ ローラ硬度　　３０度 以上のような装置で、コロナ転写の場合と同様に、感光
体ドラム２，Ｊ：、用紙Ｐ上の解像力及びソリッドの転
写効率の測定を行った。測定結果は下表に示す。転写ロ
ーラ２１を用いることにより、飛び散りによる解像力の
低下、転写効率等画質の劣化が著しく軽減されているこ
とがわがる。

なお、トナーの小粒径化を行うことにより、トナーの流
動性が低下するため、２。５μ一まで小さくなると、文
字やラインにおいて中抜けが発生した。この中抜けは、
太さ２００μｍ〜５００μ麿のラインにおいて目立った
。

トナーの粒径によるトナー流動性の変化を第３図に示す
。トナー粒径が小さくなるにつれ、トナー流動性が低下
していることがわかる。流動性が悪くなるにつれ、ライ
ンの中抜けもｊｉｆｌｉ徴になる。

中抜け率がほぼ５％を越えると、肉眼においても画像欠
陥として認知される。

また、９μ一以下のトナーにおいては、第５図に示すよ
うに、流動度が３ｇを越えると、中抜け率が５％を越え
てしまう（グラフは３００μ−のラインの中抜け率）。

せっかく小粒径トナーを用いて、転写ローラにより転写
を行うことにより、文字のシャープネス、ソリッド部の
転写効率の改善が威されたが、文字、ラインの中抜けと
いう問題が発生してしまった。そこでトナーの流動性を
向上させるために、７μ■トナーにシリカ［Ｒ９７２（
アエロジル社）］を外添した。外添シリカ量を０．２　
ｗｔ％〜２．Ｏ　ｗｔ％に変化させた時の流動度の変化
と３００μ−の太さのラインにおける中抜け率の変化を
第４図に示した。シリカの外添量を０．４％以上にすれ
ば、トナーの流動度が３ｇ以下となり、中抜け率も５％
以下となり、中抜けは肉眼で画像欠陥として認知されず
、階調性、シャープネスも良好な画像を得ることが出来
た。

以上の桔果から、トナーの流動度が３ｇ以下であればラ
イン文字画像における中抜けも発生せず、階調性も良く
トナーの散りもない良好な画像を得ることが出来る。

トナーの流動性を向上させるためには添加剤の添加を行
うことが効果的であり、今回はシリカの外添により流動
性の向上を達成したが、その他Ｔ　ｉ０　２　、アルミ
ナや、樹脂系の微粉を添加しても同様な効果が得られる
。

ここで、流動度及びライン文字中抜けの測定方法につい
て説明する。

（流動度の測定） 装置として、パウダーテスター（ホソカワミクロン（株
）製）を用いる。

■トナーをボリビンに入れ、２０回手で振動させる。

■ふるいを下から２００メッシュ、１００メッシュ、６
０メッシュの順に重ねる。

■トナーを２００ｇ秤量し、６０メッシュのふるいの中
に静かに入れる。

■モードを振動モードにセットし、３　０　ｓｅｃ振動
させる。

■６０メッシュ及び１００メッシュのふるい上に残存し
たトナー量の合計を流動度とする。

（文字・ライン中抜けの測定） 画像処理装置としてＴＯＳＰＩＸ−　ｎ　［（株）東芝
製］、人力装置として実体顕微鏡ＳＭＺ−１０　［日本
光学製〕、ＩＴＶカメラＣＴＣ−２６００　［池上通信
機（株）製］を、照明装置としては、ＬＡ−１５０ＳＡ
Ｅ　　［ＶＡＴＣＦＩ　！ｌｌｏｌ？Ｋｓ社製］を使用
した。対物レンズ使用倍率２倍、ライン巾が約３００μ
麿のラインについて測定を行つた。

■ライン画像をＴＯＳＰＩＸ−　ＩＩにとり込む。

■濃度０，５付近をスレツシュホールドとして、とり込
んだ画像を２値化する。

■ライン内側の抜け部分を埋め、とり込んだ画面内にあ
る、ラインの面積Ｓ，を測定する。

■ライン内部の抜けの部分の面積Ｓ２を測定する。

■中抜け率一８２　／Ｓｔ　ＸＩＯＯ　（％）次に、本
実施例に使用した転写ローラ２１の構成を第６図に示す
。

３０は抵抗性層、３１は導電層、３２は弾力的に変形可
能な弾性層、２２は金属シャフトである。

抵抗性層３０はポリエステル、ポリエチレン、塩ビなど
の樹脂、あるいはゴムに導電性カーボン、銅、ニッケル
などの微細金属粒子など導電性微粒子を分散させたもの
、あるいは導電性高分子樹脂など町撓性にすぐれた抵抗
性シートを用Ｌ）ることかできる。体積抵抗値は、後述
するようにｌＯ６〜１０２５Ω・鼾の範囲が望ましく、
特に１０３〜１０２３Ω◆■の範囲が好適に用いられる
。このような体積抵抗値の制御は、樹脂あるいはゴムへ
の導電性微粒子の混合率を換えることにより容易になさ
れる。また、抵抗性層３０の体積抵抗値は外部からの圧
力および／あるいは温度・湿度などの環境条件の変化に
対して変らないか、あるいはその変化が小さいことが望
ましい。樹脂シート構造は内部に空気室を持たないので
発泡構造と比較して、湿度に対して抵抗値は安定してい
る。このような特性を持つことにより、紙、封書、葉書
など、厚みの異なる転写材が圧接状態にあるトナー像担
持体２と転写ローラ２１の間に入って来ても、あるいは
温湿度にかかわらず、電気的トナー転写条件を同じに維
持することができる。また、抵抗性層３０の表面は、平
滑である方が望ましい。不要なトナーが抵抗性層３０表
面に累積すると、用紙Ｐの背面を汚すことになるが、こ
のトナー除去は抵抗性層３０の表面が平滑であるほど容
易となる。

抵抗性層３０の厚みは、弾性層３２の柔軟性を損わぬた
めにできるだけ薄い方が良＜　，　０．０２〜２　ａｍ
の範囲が良い。導電層３１は、ポリエステルなどに導電
性カーボンなど導電性微粒子を分散させた導電性樹脂、
金属の薄いシートあるいは導電性接着剤などを用いるこ
とができ、導電性と可撓性が必要である。体積抵抗値は
抵抗性層３０のそれより低くなければならず、１０５Ω
・（７）以下である。

また、導電層３１と抵抗性層３０は電気的な接続が確保
されなければならない導電層３１の厚みも俳性層３２の
柔軟性を損わぬためにできるだけ薄い方が良い。抵抗性
層３０と導電層３１の厚みの和を弾性層３２の厚みの１
７１０以下にすることにより弾性層３２の機能は維持さ
れる。弥力的に変形可能な弥性層３２は発泡ゴムスポン
ジ、発泡ポリエチレン、発泡ウレタンなど、圧縮変形可
能な弾性体を利用できる。転写ローラ２１はトナー像担
持体２に一部を圧接して用いられるので、弾性層３２は
圧接時に、柔軟に変形し、圧接開放時には、すみやかに
原形に復元することが必要であり、かつこの繰り返しに
対して、安定に動作することが必要である。すなわち耐
クリープ、耐塑性変形に優れた材料が望ましい。発泡構
造としては、連続発泡（連泡）構造、独立気泡構造など
いずれの構造も用いることができるが、連泡構造は周囲
濃度にかかわらず、形状が安定しているので、好適に使
用することができる。弾性層３２の柔軟性は構成材料、
発泡構造、発泡の程度などを変えることにより任意のも
のを得ることが可能であり、独立気泡構造のスポンジゴ
ム硬度３０と同等以下の硬度が好適に用いられる。

シャフト２２と導電層３１の導通は、ローラ両端に導電
性物質３３を得ることにより行なう。

以上のことから、平均粒径ｌＯｔＩＩ１以下の小径トナ
ーにより現像を行い、ローラ転写を行えば、高画質な転
写画像が得られる。

なお、上記一実施例においては、２成分現像法を例に掲
げたが、現像方法は、一成分現像等のその他の電子写真
方式を使用しても本発明を適用することが出来る。ロー
ラ構造に関しても、上記一実施例においては、弾性層と
抵抗層を各々有する機能分離構造となっているが、弾性
層が抵抗層を兼ねるような構造であってもよく、転写手
段が転写ローラであるならば、本発明を適用することが
出来る。

さらに、接触式の転写手段としては、エンドレスの転写
ベルトにも適用することが出来る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、小粒径の現像剤を
用いても良好な転写効率を維持することができ、転写プ
ロセスにおける解像度の低下も発生せず高解像度の画像
を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は転写ローラによる画像の転写状態を示す説明図、
第２図は電子複写機を示す概略的構戊図、第３図はトナ
ーの粒径と流動度と中抜け率の関係を示すグラフ図、第
４図はシリカ添加量と流動度と中抜け率の関係を示すグ
ラフ図、第５因はトナーの流動度とライン中抜け率の関
係を示すグラフ図、第６図は転写ローラを示す縦断面図
、第７図は従来例を示す概略的構成図、第８図は各種粒
径のトナーのガンマーカーブを示すグラフ図である。 ２・・・感光体ドラム（像担持体）、８・・・露光手段
（静？！！潜像形成手段）、ｔ・・・トナー（現像剤）
、４・・・現像器（現像手段）、Ｐ・・・用紙（被転写
材）、２１・・・転写ローラ（接触式転写手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　像を担持する像担持体と、この像担持体上に静電潜像
   を形成する静電潜像形成手段と、上記静電潜像に小粒径
   の現像剤を付着させることにより顕像化する現像手段と
   、この現像手段により顕像化された画像に被転写材を押
   し付けて圧接させ画像を転写させる接触式転写手段とを
   具備してなることを特徴とする画像形成装置。