JPH09212011A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローラ転写方式の画像形成装置において、感
光体ドラム表面に滑剤を塗布することにより、画像の転
写中抜けを防止する。 【解決手段】 滑剤塗布機構３は、感光体ドラム１表面
に圧接するブラシローラ１１を備え、一端部がケーシン
グ１２に固定されたバネ１３の自由端に固体状のステア
リン酸系滑剤１４が固定され、この滑剤はバネ力により
ブラシローラ表面に圧接している。感光体ドラムは矢印
方向に回転し、ブラシローラは、これと逆方向に強制回
転される。滑剤はブラシローラを介して感光体ドラム表
面に塗布される。滑剤としてステアリン酸亜鉛を塗布し
た結果、感光体ドラム表面の水に対する濡れ角は７８°
から１０５°に増大した。この感光体ドラムに対する転
写ローラの線圧を５ｇ／ｃｍ〜７０ｇ／ｃｍとしたとこ
ろ、転写中抜けを確実に防止することができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転写ローラ方式の
画像形成装置に関し、詳しくは、転写画像における「転
写中抜け」を防止することができる画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】転写ローラ方式の画像形成装置では、オ
ゾン発生量が非常に少ないこと、小型化が可能であるこ
と、品質的にも転写率が良いなど、多くの利点があるた
め、最近プリンターを中心に多くの機種に採用されてき
ている。しかし、転写ローラは像担持体である感光体に
接触しているため、ローラが汚れやすい（この汚れは、
転写紙の裏汚れの原因になる）という問題がある。ま
た、接触圧がチャージャー方式に比べて高いため、転写
中抜け（ラインの中央部が抜けること）も発生しやすい
という欠点がある。

【０００３】上記ローラ汚れの問題については、転写ロ
ーラの材質改良および転写ローラに対する電圧（電流）
印加タイミングの改良等により、既に大幅な改善がなさ
れ、実用的に殆ど問題がなくなっている。

【０００４】しかし、上記転写中抜けの発生に関して
は、感光体およびトナーの影響も大きく、転写ローラの
材質改良・転写条件の検討のみでは完全な対策にはなっ
ておらず、殆ど改善が進んでいない。この転写中抜けの
発生要因の一つとして、上記のように感光体に対する転
写ローラの転写圧が挙げられるが、感光体の表面特性、
特に表面の付着力および、トナーの凝集力の影響が非常
に大きい（トナーの現像量も関係する）。

【０００５】このため、単純に転写ローラの加圧条件を
見直すだけでは改善できず、これら感光体およびトナー
の特性の改善がどうしても必要になる。以上のことか
ら、転写ローラ方式の画像形成装置は、複写機を含め
て、画像形成装置の主流とはなっていないのが現状であ
る。

【０００６】ところで、特開平３−５０５６２号公報に
は、転写中抜けのない高品質の画像を得るための転写ロ
ーラ方式の画像形成装置が開示されている。この画像形
成装置では、感光体と転写ローラとの接圧（線圧）を３
ｇ／ｃｍ以上とするとともに、現像剤（トナー）とし
て、感光体表面に水との接触角（濡れ角）が８０°以上
の滑性面を形成する物質、すなわち滑剤を含有するもの
を使用している。

【０００７】しかしながら、この画像形成装置では、転
写中抜け防止効果が感光体表面に付着するトナーの量、
トナーの滑剤含有量および滑剤の種類によって左右され
るため、濡れ角を安定的に所望の値に設定・維持するの
が容易でないという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたもので、その目的は、上記転写中抜けを
防止することができる画像形成装置、特に、感光体表面
の水に対する濡れ角を所望の値に容易に、かつ安定的に
設定・制御することができる画像形成装置を提供するこ
とにある。

【０００９】本発明者は、感光体の表面特性が転写中抜
けの発生に大きく影響することに着目し、感光体表面の
水に対する濡れ性を、感光体表面に滑剤を直接塗布して
改善することにより上記目的が達成できることを確認
し、本発明を完成したものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下、本発明を完成する
ための検討経過と、本発明の構成について説明する。上
記転写中抜けは、感光体・トナー・転写条件（転写紙を
含む）等の各要因が影響していると考えられる。つま
り、感光体の電気的な特性の他に、感光体表面の付着力
（表面エネルギー）・表面粗さ、トナーの帯電量・流動
度・凝集力、転写ローラの加圧力・印加電流（電圧）、
転写紙の抵抗値・付着力（表面エネルギー）・表面粗
さ、さらには感光体・トナー・転写紙相互の分子間力等
が影響を及ぼす要因と考えられる。

【００１１】転写ローラ方式では、このローラの加圧力
がチャージャー方式に比べて大幅に増加するため、上記
要因のうち付着力・凝集力・分子間力に、これらが強く
なる方向に影響を与えるので、一般には転写中抜け関し
て不利な方式であると言われている。

【００１２】転写中抜けに対する対策としては通常、転
写ローラの加圧力を低減させるためにローラの加圧力を
限界まで弱める方法と、転写ローラのゴム硬度を下げる
方法（材質の硬度低下、発泡密度の低減等による）とが
実施されており、それなりの効果は得られている。しか
し、転写性能を維持するとともに、転写紙の搬送性能を
確保する必要があるため、完全には所期の目的は達成さ
れていない。

【００１３】転写中抜けが発生するメカニズムについて
は、感光体へのトナー付着力（静電気力・分子間力を含
む）と、トナー間の凝集力と、転写紙へのトナー付着力
（静電気力・分子間力を含む）とのバランスで決まるこ
とがほぼ明らかになっているものの、完全に解明されて
いるわけではない。

【００１４】しかし、本発明者の実験によれば、感光体
へのトナー付着力を小さくするか、トナー間の凝集力を
小さくするか、または転写紙へのトナー付着力を大きく
することで、転写中抜けが大幅に改善されることが確認
された。

【００１５】本発明者は、この知見に基づいて、実際に
どのような手段が可能かを検討した。その結果、（１）
トナー間の凝集力を小さくするのは、他の画像品質、特
に転写チリやトナー飛散とのバランスを考えると実際的
ではない、（２）転写紙へのトナーの付着力を大きくす
ると、感光体への付着力が増大する問題がある、（３）
転写紙には非常に多くの種類があり、その特性も異なっ
ているため、特定の種類を選定することは困難であると
考え、したがって、感光体の表面特性を改良するのが最
も適切であるとの結論に達した。

【００１６】感光体へのトナー付着力を低減するために
は、感光体・トナー間の静電気力以外の吸着力を低減す
ればよい。そこで、本発明では感光体の表面エネルギー
に着目し、その代用特性として感光体表面の水に対する
濡れ性を評価することにした。

【００１７】請求項１に記載の画像形成装置は、導電性
発泡材からなる転写ローラを設け、この転写ローラを像
担持体の表面に圧接させることにより像担持体に対する
密着性を向上させて接触転写を行うようにした、転写ロ
ーラ方式の画像形成装置において、前記像担持体表面の
水に対する表面濡れ角を８０°以上、より好ましくは９
０°以上としたことを特徴とする。

【００１８】像担持体としては、例えば感光体ドラムが
用いられる。なお、所望により転写ローラに代えて転写
ベルトを使用することもできる。

【００１９】請求項２に記載の画像形成装置は、請求項
１において、水に対する濡れ角が８０°以上の濡れ角増
大物質を像担持体の表面に塗布する手段を設けたことを
特徴とする。

【００２０】濡れ角増大物質としては表面エネルギーが
低く、感光体表面と馴染みやすいものが好ましい。その
具体例として、請求項３に記載のものが挙げられる。濡
れ角増大物質を像担持体表面に塗布する手段としは、実
施例１に示すように固体状の濡れ角増大物質をブラシロ
ーラを介して塗布するものが好ましい。また、液状の濡
れ角増大物質を使用するものでは、スプレーノズルから
像担持体表面に噴霧するようにしたものや、ディッピン
グ法または蒸着法によるものなどが採用できる。

【００２１】請求項３に記載の画像形成装置は、請求項
２において、濡れ角増大物質がステアリン酸系の滑剤で
あることを特徴とする。

【００２２】請求項４に記載の画像形成装置は、請求項
１において像担持体が、表面に水に対する濡れ角が８０
°以上の高分子材料からなる被膜を形成したものである
ことを特徴とする。

【００２３】請求項５に記載の画像形成装置は、請求項
１〜４のいずれか一つの項において、像担持体に対する
転写ローラの接圧（線圧）を５ｇ／ｃｍ〜７０ｇ／ｃｍ
としたことを特徴とする。

【００２４】本発明では、上記ステアリン酸系滑剤とし
てステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛等が採用できる。
また上記高分子材料としてはシリコーン樹脂またはフッ
素樹脂（例えばテフロン：商品名）が使用できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。 実施例１ 画像形成装置の要部構造を示す概略断面図である図１に
おいて、１は感光体ドラム、２はクリーニングブレー
ド、３は濡れ角増大物質を感光体ドラム１の表面に塗布
する手段としての滑剤塗布機構である。なお、転写ロー
ラ等の部材は図示されていない。

【００２６】滑剤塗布機構３は、感光体ドラム１の表面
に圧接するブラシローラ１１を備え、一端部がケーシン
グ１２に固定されたバネ１３の自由端に固体状のステア
リン酸系滑剤１４が固定され、この滑剤１４はバネ１３
の弾性力によりブラシローラ１１の表面に圧接してい
る。感光体ドラム１は矢印方向に回転し、ブラシローラ
１１は、これと逆方向に強制回転される。

【００２７】したがって、滑剤１４はブラシローラ１１
の表面に塗布され、塗布された滑剤１４が感光体ドラム
１の表面に塗布される。感光体１表面は、このようにし
て滑剤１４が塗布された後、トナーが付着され、ついで
転写ローラ（図示せず）と所定の線圧で接触する。

【００２８】この場合、バネ１３の全長またはバネ定数
を変えたり、ケーシング１２に対するバネ１３の固定位
置を図１の左右方向に変えることにより、ブラシローラ
１１に対する滑剤１４の圧接力、したがって感光体ドラ
ム１への滑剤１４の塗布量を増減することができる。な
お、感光体ドラム１への滑剤１４の塗布は連続的に行っ
てもよいし、間欠的に行うこともできる。

【００２９】図１に示す装置において、滑剤１４として
ステアリン酸亜鉛を塗布した結果、感光体ドラム表面の
水に対する濡れ角は、７８°から１０５°に増大した。

【００３０】実施例２ 図１に示す感光体ドラムと同一の感光体ドラムを３本用
意し、それぞれの感光体表面に個別にシリコーン樹脂、
フッ素樹脂（テフロン）、アクリル樹脂の被膜を膜厚１
０μｍ以下で形成した。その結果、感光体ドラム表面の
濡れ角は、シリコーン樹脂被膜では９０°に、フッ素樹
脂被膜では９８°にそれぞれ増大したが、アクリル樹脂
被膜では逆に６５°に減少した。

【００３１】実施例３ 実施例１による感光体ドラム１本と、実施例２で用意さ
れた感光体ドラム３本と、濡れ角増大処理を施していな
い２本の感光体ドラムとを使用して画像を形成した。図
２は画像形成装置において、感光体表面に対する転写ロ
ーラの線圧を５０ｇ／ｃｍ（一定）にした場合の、感光
体表面の水に対する濡れ角と、画像の転写中抜け発生の
程度との関係を示すグラフである。

【００３２】図２から明らかなように、濡れ角が大きく
なるに従って転写中抜けが減少し、濡れ角が８０°を超
えると、殆ど発生しなくなる。この結果から、トナーや
転写紙の品質を変えることなく、転写中抜けを改善でき
ることがわかった。

【００３３】このように、感光体表面にエネルギーレベ
ルの低い物質を塗布したり、膜厚がごく薄い（１０μｍ
以下）の被膜を設たりすることによって、実質的に電気
特性に影響を与えることなく、感光体表面を改質して濡
れ角を８０°以上に増大できることが確認された。

【００３４】実施例４ 上記のように濡れ角を８０°以上に増大した場合にも、
感光体ドラムに対する転写ローラの線圧が高いときに
は、多少の転写中抜けが発生することがあったので、転
写ローラ線圧の好ましい範囲を確認するための試験を行
った。

【００３５】図３は、図１の装置において、感光体表面
の水に対する濡れ角を９０°とした場合の、感光体表面
に対する転写ローラの線圧と、転写中抜け発生の程度と
の関係を示すグラフである。この図から明らかなよう
に、上記線圧を５ｇ／ｃｍ〜７０ｇ／ｃｍに設定するこ
とによって、実用上ほぼ問題のない程度に転写中抜けを
防止することができた。そこで、この条件で画像形成を
行ったところ、良好な画像が得られた。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、以下のとおりの顕著な効果が得られる。

【００３７】（１）請求項１〜４の画像形成装置による
効果：ローラ転写方式の画像形成装置において、像担持
体表面の水に対する表面濡れ角を８０°以上、より好ま
しくは９０°以上としたので、ローラ転写方式の弱点で
ある転写中抜けを防止することができる。

【００３８】（２）請求項２，３の画像形成装置による
効果：水に対する濡れ角が８０°以上の濡れ角増大物質
を像担持体の表面に、機械的手段を用いて塗布するよう
に構成したので、通常の像担持体を使用しても、転写中
抜けのない画像を得ることができる。

【００３９】（３）請求項４の画像形成装置による効
果：像担持体の表面に、水に対する濡れ角が８０°以上
の高分子材料からなる被膜を形成したため、長期間の使
用において転写中抜けのない画像を得ることができる。

【００４０】（４）請求項５の画像形成装置による効
果：像担持体に対する転写ローラの接圧（線圧）を５ｇ
／ｃｍ〜７０ｇ／ｃｍとしたので、転写紙の搬送力が低
減することなく、転写中抜けを確実に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の要部構造を示す概
略断面図である。

【図２】図１の装置において、感光体表面に対する転写
ローラの線圧を５０ｇ／ｃｍとした場合の、感光体表面
の水に対する濡れ角と、転写中抜け発生の程度との関係
を示すグラフである。

【図３】図１の装置において、感光体表面の水に対する
濡れ角を９０°とした場合の、感光体表面に対する転写
ローラの線圧と、転写中抜け発生の程度との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ クリーニングブレード ３ 滑剤塗布機構 １１ ブラシローラ １２ ケーシング １３ バネ １４ ステアリン酸系滑剤

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性発泡材からなる転写ローラを設
   け、この転写ローラを像担持体の表面に圧接させること
   により像担持体に対する密着性を向上させて接触転写を
   行うようにした、転写ローラ方式の画像形成装置におい
   て、前記像担持体表面の水に対する表面濡れ角を８０°
   以上、より好ましくは９０°以上としたことを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 水に対する濡れ角が８０°以上の濡れ角
   増大物質を前記像担持体の表面に塗布する手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記濡れ角増大物質は、ステアリン酸系
   の滑剤であることを特徴とする請求項２に記載の画像形
   成装置。
4. 【請求項４】 前記像担持体は表面に、水に対する濡れ
   角が８０°以上の高分子材料からなる被膜を形成したも
   の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。
5. 【請求項５】 前記像担持体に対する前記転写ローラの
   接圧（線圧）を５ｇ／ｃｍ〜７０ｇ／ｃｍとしたことを
   特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の画
   像形成装置。