JPH07234592A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】画像形成装置において、中間転写ドラム５の表
面が弾性層を有し、中間転写ドラム５の表面に粒径がト
ナーの粒径の半分以下であるＳｉＯ₂ やポリエステル樹
脂の微小粒子を機械的に固着させる。 【効果】中間転写ドラム表面へのトナーの付着力が減少
しトナーの転写効率が向上し、中間転写ドラム５の表面
が弾性をもつため中間転写ドラム５と感光体ベルト１の
ニップ部への異物の噛み込みによる感光体の傷つきが防
止され感光体の耐久性が増す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真技術を用いた
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体上に形成されたトナー画像を記録
媒体に転写する前に、中間転写手段上に転写し、中間転
写手段上からトナー画像を記録媒体に転写して画像を形
成する画像形成方式は、容易に多色画像を形成できるこ
とから、カラー複写機等のカラー画像形成装置に採用さ
れている。中間転写体方式では、トナー画像を中間的に
保持する中間転写手段に様々な特性が要求されるが、中
間転写手段に弾性層を設けると、感光体とのニップ部に
現像剤のキャリアが噛み込んだ時に発生する感光体の傷
つきが減少し、感光体の長寿命化に効果がある。また、
弾性層を設ける利点として、特開平1−198773 号公報の
ように、感光体と中間転写手段の転写点でのニップが安
定に確保される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のよう
に、中間転写手段に弾性を持たせることは有効な手段で
ある。しかし、この弾性という性質が、逆に中間転写体
上のトナーの記録媒体への転写に悪影響を及ぼす結果と
なった。それは、中間転写手段表面が弾性を持つため
に、中間転写手段上に転写したトナーの最下層部分が転
写ドラム表面に粘着し、この粘着したトナーが記録媒体
へ転写されずに中間転写手段上に残ってしまうからであ
る。このため、中間転写手段から記録媒体へのトナーの
転写効率の低下による画像濃度不足，文字・細線等の画
像の中抜けによる画像欠陥、また中間転写手段表面に粘
着したトナーのクリーニング不良など、様々な問題が発
生する。この問題を回避するために、中間転写手段表面
にトナーとの付着力の小さいフッ素樹脂をコーティング
しても、中間転写手段に弾性層があるために、硬いフッ
素樹脂層が割れて剥離するという問題がある。

【０００４】また、弾性を有するコーティング（例えば
フッ素ゴムやフッ素ゴム等のゴム中にフッ素樹脂を分散
させたもの）を中間転写手段の表面にコートした場合
は、コーティング層の剥がれは無くなったが、中間転写
手段へのトナーの付着力が低減されるものでは無かっ
た。これは、やはり表面にフッ素ゴムなどの弾性の部分
があるとそこにトナーが粘着してしまうからである。こ
の様に、中間転写手段に弾性層を設けると、その表面へ
のトナーの付着が問題となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、中間転写手段
が弾性を持つと同時にトナーとの離型性の良い表面を得
るためのものである。これを実現するため、感光体上の
トナー画像を中間転写手段に転写し、前記中間転写手段
上のトナー画像を記録媒体に転写して画像を形成する画
像形成装置において、前記中間転写手段が弾性層を有す
るとともに、前記中間転写手段表面に粒径がトナー粒径
の２分の１以下である微小粒子を固着させるものであ
る。

【０００６】

【作用】本発明によれば、弾性体表面に微小粒子を固着
させることで、中間転写手段表面が、大粒径の硬い粒子
に対しては弾性体として挙動するとともに、トナーに対
する付着力は減少する。このため、キャリアが感光体と
中間転写手段のニップに噛み込んでも中間転写手段が弾
性であるために感光体にストレスが掛からず、感光体が
長寿命となる。また、トナーと中間転写手段表面の付着
力が小さいため、転写効率が向上し、中抜けの発生がな
く画質が向上する。さらに、中間転写手段表面に残留し
たトナーのクリーニングも容易に行われ、クリーニング
不良による画像汚れもなくすことができる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の１実施例を図面を用いて詳細
に説明する。図１は、本発明を用いた画像形成装置の側
面図を示す。図に従って装置の構成を説明する。本体奥
側には、プリンタを制御するコントローラ（図示せず）
がある。このコントローラ内には、画像信号処理部とプ
リント指令制御部が内蔵されている。本体右寄り中央部
に三つの回転可能な軸によって張架されたベルト上の感
光体１が設けられている。感光体ベルト１は、表面に感
光層（例えばＯＰＣ）があり、その下に導電層（例えば
アルミ）とを持つ２層構造になっている。感光体ベルト
１は、Ｙ方向に走行するようになっている。感光体ベル
ト１の近傍には、Ｙ方向に沿って順番に帯電器２，露光
手段３，現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，中間転写ド
ラム５，イレーズランプ６，感光体クリーナ７が設けら
れている。また、中間転写ドラム５には、クリーナ８と
転写前帯電器９が設けられている。帯電器２は、コロト
ロン帯電器であり、コロトロンワイヤの放電によって感
光体を帯電する。露光手段３は、レーザダイオード，ポ
リゴンミラー，モータ，ｆθレンズとそれらを納めたケ
ースによりなる。現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの４
台の現像装置は、同型のものであるがそれぞれに異なる
色のトナー、例えば、イエロー，マゼンタ，シアン，ブ
ラックが収納されており、各色を現像する。また、それ
ぞれは独立に作動するようになっている。中間転写ドラ
ム５は、直径８０〜１５０mmの円筒で、導電性の円筒基
体（例えばアルミのドラム）とそれを覆う表面層から構
成されている。導電性の円筒基体は、アースに接続され
ている。中間転写ドラム５は、感光体ベルト１と適当な
圧力で押しつけられていて、ニップ幅５〜２０mmで接触
し、感光体ベルト１上に形成されたトナーは、ニップ部
で感光体ベルト１の導電層に印加した電圧により中間転
写ドラム５上に転写される。感光体ベルト１と中間転写
ドラム５は、両方駆動していても、一方が他方の従動で
あってもよい。イレーズランプ６は、転写後、感光体ベ
ルト１上の残留電位を光照射により除去する。感光体ク
リーナ７は、転写後に感光体ベルト１上に残っている残
留トナーを除去する。同じくクリーナ８は、中間転写ド
ラム５上に記録媒体転写後、残留しているトナーを除去
する。クリーナ８は、中間転写ドラム５上にトナー画像
が形成されている間は、上方に待避するようになってい
る。転写前帯電器９は、中間転写ドラム上のトナーの表
面の電位を一定にし、転写を良好にする働きを持つ。感
光体ベルト１の下方には、用紙カセット１１が設けられ
ている。用紙カセット１１の上方には、ピックアップロ
ーラ１２があり、これによって、記録媒体１０は用紙カ
セット１１から引き出され、レジストローラ１３，転写
ローラ１４，除電器１５，定着装置１６を通って排出さ
れる。レジストローラ１３は、記録媒体１０の先端を揃
える為のものである。転写ローラ１４は、中間転写ドラ
ム５上に形成されたトナー画像を記録媒体１０上に転写
するためのもので、金属軸と適当な抵抗値の（１ｋ〜１
０ＧΩ）の弾性層より構成されている。金属軸には、転
写のための適切な電圧が印加され、トナー像の転写が行
われる。また、転写ローラ１４は、中間転写ドラム５上
にトナー画像が形成されている間は、退避して中間転写
ドラム５上には接触しないようになっている。除電器１
５は、記録媒体１０を除電し、定着器１６は、記録媒体
１０上のトナーを定着する。

【０００８】次に、本発明の中間転写ドラム５の表面層
について詳細に説明する。図２(ａ)は本実施例で使用さ
れた中間転写ドラム５の表面の概略構造図であり、中間
転写ドラム基材５ａ上に弾性層５ｂが形成され、さらに
弾性層５ｂの表面には、微小粒子５ｃが固着されてい
る。このように、弾性層表面を微小粒子で覆うことで、
弾性体の持つ粘着性が低下する。これは、粘着テープの
表面に砂を付着させると粘着性が無くなるように、表面
構成でトナーの付着力が抑えられるものである。同様の
効果を発揮するものとして図２(ｂ)のような表面構成で
も良い。図２(ｂ)は、中間転写ドラム基材５ａ上に弾性
層５ｂを形成するとともに、弾性層５ｂ上にさらに樹脂
層５ｄを形成、その樹脂層５ｄの表面間隙部分に微小粒
子５ｃを固着させたものである。この場合、樹脂層５ｄ
は弾性層５ｂの表面にアイランド状に存在し、表面層が
弾性を維持する程度に覆っている。この表面構成でも中
間転写ドラム５は、弾性と非粘着性を併せ持つ良好なも
のとなる。

【０００９】次に、各層の特性について詳しく説明す
る。中間転写ドラム基材５ａは、金属（アルミニウムな
ど）の円筒型素管である。

【００１０】弾性層５ｂは、感光体ベルト１と中間転写
ドラム５のニップに現像剤のキャリアが噛み込んでも感
光体ベルト１に傷が付きづらいように０.１〜３mm 程度
の厚さにしてある。また、材質には、ポリウレタンゴ
ム，クロロプレンゴム，ニトリルゴム，ヒドリンゴム，
シリコンゴム，アクリルゴム，フッ素ゴムなどが用いら
れる。この様に非常に多種類の材質が選べるのは、表面
に微小粒子５ｃを固着させることで表面の粘着性が無く
なるためである。

【００１１】ところで、この弾性層５ｂは、必ずしも単
層で形成される必要はない。例えば、ポリウレタンゴム
は、帯電器２などから発生するオゾンの影響を受けて劣
化するという特性を持つ。このため、弾性層５ｂの材質
としてウレタンゴムを用いた場合は、この劣化を防ぐた
めに、弾性層５ｂを２層構造にして表面を別の材質の層
（例えばフッ素ゴムやフッ素樹脂を分散させたフッ素ゴ
ム）で覆う構造としたほうがよい。図３(ａ)及び、図３
(ｂ)は、この弾性層５ｂに表面を覆う中間層５ｅを付加
した中間転写ドラム５表面の断面図を示している。この
例のような弾性層５ｂの上層部を構成する層は、弾性を
有する材質でなくてはならない。

【００１２】また、中間転写ドラム５の抵抗値を管理す
るために、弾性層５ｂ内部に抵抗を調整する層（例えば
高抵抗のものでは、感光体の下地として使われるブロッ
キング層のようなものやＰＥＴなど、中抵抗のものでは
先に述べたフッ素ゴムなどのゴム材や半導電性プラスチ
ックを用い、弾性層５ｂほか各層の抵抗値に応じて材質
を選ぶ）を設けてもよい。図４(ａ)及び、図４(ｂ)は、
この弾性層５ｂの下層に絶縁層５ｆを有する中間転写ド
ラム５表面の断面図を示している。この場合、この抵抗
層を弾性層５ｂの最下層部に形成する構成では、必ずし
も弾性を有する必要はないが、弾性層５ｂの中間部、お
よび上層部に形成する時は、弾性を必要とする。

【００１３】微小粒子５ｃは、平均粒径がトナーの平均
粒径の半分以下であるものを用いる。材質は、シリカ
（ＳｉＯ₂ ）やポリエステル樹脂，アクリル樹脂，フッ
素樹脂などのトナーと粘着しないものを基材としてでき
ている。これらの材質で作成された微小粒子の内、少な
くとも１種類を中間転写ドラム５の表面に固着させるこ
とで、トナーとの付着力を低下させることができた。こ
の様に、微小粒子５ｃとしては、様々なものを用いるこ
とができるが、粒子の剥がれを考慮すると、トナーや感
光体など中間転写ドラムに接触する部材に含まれている
成分と同じ成分で作られた微小粒子を用いるのがよく、
定着などの他のプロセスに弊害を与えないため好適であ
る。ここで、中間転写ドラム５の表面に微小粒子５ｃを
固着させる方法について簡単に説明する。中間転写ドラ
ム５表面に摩擦部材を当て、その接触部分に微小粒子５
ｃを混入、速度差を与えて摩擦させ、摩擦接触で微小粒
子５ｃを中間転写ドラム５表面に固着させる。この時、
微小粒子５ｃとそれよりも粒径の大きな粒子を混ぜ合わ
せて摩擦接触させると比較的短時間で固着が行える。最
後に表面を乾拭きして表面の異物を取り除く。この様に
して固着された微小粒子５ｃは、比較的強固に中間転写
ドラム５にくっつくため、アルコール等の溶剤で布ぶき
してもほとんど取れず、中間転写ドラム５の清掃最利用
が可能である。

【００１４】樹脂層５ｄは、フッ素樹脂等、トナーとの
離型性の高い樹脂により形成されている。この層は厚さ
が５０μｍ以下で、硬度の高い材質を用いて層が形成さ
れてもよいが、弾性層５ｂの弾性が余り低下しない程度
に島状（２０μｍ角以下が望ましい）に形成することが
必要である。この層は、フッ素樹脂の吹き付け塗装など
で形成される。

【００１５】この例は、中間転写手段がドラム形状の装
置についての構成であったが、中間転写手段がベルト形
状のものであっても上記例のように、表面に微小粒子を
固着させることで良好な特性を得られる。

【００１６】この様に表面に微小粒子を固着させる方式
は、中間転写ドラム５のみならずトナーと接触し弾性を
必要とする部材に適用しても効果があった。例えば、転
写ローラや、転写ベルトの表面に本実施例のような表面
処理を行ったところ、ローラやベルトのトナー汚れが少
なくなると共に、それらの部材のクリーニングも容易に
なった。また、熱に対して安定な微小粒子を定着ローラ
の表面に固着させることで、オフセットを減らす効果も
あった。この様な用途は、本実施例の中間転写方式の画
像形成装置のみならず、他方式の画像形成装置にも応用
可能である。

【００１７】以下に電子写真装置の動作について説明す
る。まず、コンピュータからのプリント指令がコントロ
ーラに入力されると、感光体ベルト１が動き始め、帯電
器２によって帯電された感光体ベルト１上に露光手段３
から露光が開始され、潜像が形成される。この潜像は、
まず現像手段４ａによって現像される。現像されたトナ
ー画像は、中間転写ドラム５上に転写される。次に、再
び感光体ベルト１は帯電，露光され、今度は現像手段４
ｂにより現像が行われる。そして現像されたトナー画像
は中間転写ドラム５上に先の画像に重ねて転写される。
この工程を、以後、現像手段４ｃ，４ｄと繰り返して行
い、中間転写ドラム５上に複数色のトナー画像を形成す
る。中間転写ドラム５上に形成されたトナー画像は、転
写前帯電器９で電位を揃え、ピックアップローラ１２に
よって用紙カセット１１から引き出された記録媒体１０
に転写ローラ１４によって一度に転写される。そして除
電器１５により記録媒体１０が除電，剥離され、定着装
置１６に送られて定着される。この時、表面に微小粒子
を固着した中間転写ドラム５を用いたところ、中間転写
ドラム５表面が弾性を持つため、感光体ベルト１とのニ
ップに現像剤のキャリア等の異物が噛み込んでも感光体
ベルト１は傷つかず、感光体ベルト１の寿命は通紙一千
枚程度で劣化していたものが、二万枚まで画質に問題な
く印字が行えるレベルになった。また、中間転写ドラム
５表面とトナーの付着力が低下したため、中間転写ドラ
ム５から記録媒体１０への転写効率が、最高で５％も上
がり、画像濃度向上に大きな効果があった。また文字・
細線の中抜けが、目視でほとんどわからないレベルにま
で無くなり、画質向上に大きく寄与した。また、記録媒
体１０にトナーを転写後中間転写ドラム５上に残留した
トナーは、転写効率が上がったことによってそれ自身量
が少なくなったことに加えて、クリーナ８でのクリーニ
ング効率も向上し、次の画像への汚れがほとんど無くな
った。この様に、本発明を用いることで、高画質，低メ
ンテナンス性の画像形成装置が実現された。

【００１８】

【発明の効果】本発明のように、中間転写手段が弾性層
を設け、中間転写手段表面に粒径がトナー粒径の半分以
下である微小粒子を固着させることで、感光体と中間転
写手段のニップへの現像剤キャリアの噛み込みによる感
光体の劣化を防ぎ、かつトナーの中間転写手段表面への
粘着も無くなる。それによって、感光体が長寿命になる
とともに記録媒体へのトナーの高効率転写が実現され
た。また、中抜け及び中間転写手段のクリーニング不良
による画像欠陥・汚れの無い高品質な画像の形成される
画像形成装置が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である画像形成装置の側面図。

【図２】図１の画像形成装置の中間転写ドラム表面構造
の説明図。

【図３】図１の画像形成装置の中間転写ドラム表面構造
の他の実施例の説明図。

【図４】図１の画像形成装置の中間転写ドラム表面構造
の他の実施例の説明図。

【符号の説明】 １…感光体ベルト、２…帯電器、３…露光手段、４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄ…現像手段、５…中間転写ドラム、５
ａ…中間転写ドラム基材、５ｂ…弾性層、５ｃ…微小粒
子、５ｄ…樹脂層、５ｅ…中間層、５ｆ…絶縁層、６…
イレーズランプ、７…感光体クリーナ、８…クリーナ、
９…転写前帯電器、１０…記録媒体、１１…用紙カセッ
ト、１２…ピックアップローラ、１３…レジストロー
ラ、１４…転写ローラ、１５…除電器、１６…定着装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 雅彦 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所情報映像メディア事業部 内 (72)発明者 丹羽 浩一 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所情報映像メディア事業部 内 (72)発明者 中野 雅弘 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所情報映像メディア事業部 内 (72)発明者 鈴木 基之 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所情報映像メディア事業部 内 (72)発明者 佐藤 俊也 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体上のトナー画像を中間転写手段に転
   写し、前記中間転写手段上の前記トナー画像を記録媒体
   に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記
   中間転写手段が弾性層を有するとともに、前記中間転写
   手段の表面に粒径がトナー粒径の半分以下である微小粒
   子を固着させることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記中間転写手段の表
   面の少なくとも１部分に樹脂層が形成されている画像形
   成装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、弾性層が複数
   層形成されている画像形成装置。
4. 【請求項４】請求項１，２または３において、微小粒子
   がシリカまたはポリエステル樹脂、またはアクリル樹
   脂、またはフッ素樹脂を基材とする粒子であり、それら
   の内少なくとも１種類を前記中間転写手段の表面に固着
   させる画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項１，２または３において、前記弾性
   層もしくは弾性層最表面層部がフッ素ゴム、またはフッ
   素樹脂を分散させたフッ素ゴムである画像形成装置。