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画像形成装置 - 株式会社リコー
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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−3644(P2007−3644A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−181508(P2005−181508)
出願日 平成17年6月22日(2005.6.22)
代理人
発明者 小俣 安国
要約 課題
高品質な画像を形成することができる画像形成装置の提供を目的としている。

解決手段
本発明の画像形成装置は、第1画像形成ユニットで形成される第1画像を第1像担持ベルト21に担持させることが可能な第1像担持体ユニット20と、第2画像形成ユニットで形成される第2画像を第2像担持ベルト31に担持させることが可能な第2像担持体ユニット30と、第1像担持ユニットが担持する第1画像を記録媒体Pの第1の面に転写させるための第1転写手段を含む第1転写ステーションと、第2像担持ユニットが担持する第2画像を記録媒体Pの第2の面に転写させるための第2転写手段を含む第2転写ステーションと、第1、第2転写ステーションの間に記録媒体を供給、搬送させる搬送手段を含む記録媒体搬送路43Aとを備え、前記第1、第2像担持ベルトから記録媒体の両面に転写、定着させる画像形成装置であって、記録媒体の両面の画質を制御している。
特許請求の範囲
【請求項1】
第1画像形成ユニットで形成される第1画像を第1像担持ベルトに担持させることが可能な第1像担持ユニットと、第2画像形成ユニットで形成される第2画像を第2像担持ベルトに担持させることが可能な第2像担持ユニットと、前記第1像担持ユニットが担持する前記第1画像を記録媒体の第1の面に転写させるための第1転写手段を含む第1転写ステーションと、前記第2像担持ユニットが担持する前記第2画像を記録媒体の第2の面に転写させるための第2転写手段を含む第2転写ステーションと、前記第1、第2転写ステーションの間に記録媒体を供給、搬送させる搬送手段を含む記録媒体搬送路とを備え、前記第1、第2像担持ベルトから記録媒体の両面に転写、定着させる画像形成装置であって、記録媒体の両面の画質を制御したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記画質が記録媒体が担持する担持画像の光沢度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。
【請求項3】
記録媒体が担持する画像に付与する圧力によって前記画質を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項4】
転写手段は、内部に発熱体を配備した加熱ローラ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。
【請求項5】
転写手段は、外部に発熱体を配備した加熱ローラ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。
【請求項6】
加熱ローラの表面にフッ素樹脂のコート層を持たせたことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の画像形成装置。
【請求項7】
第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトが耐熱ベルト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。
【請求項8】
第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトの材質がポリイミドであること特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項9】
第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトの体積抵抗値が106〜1012Ωcmであること特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項10】
第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトの表面粗さ(Rz)が10μ以下であること特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項11】
第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトの表面にコート層を持たせたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項12】
第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトを冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項13】
記録媒体の片面のみに画像を得る場合と記録媒体の両面に画像を得る場合とで、転写手段の温度を変更することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項14】
記録媒体搬送路をほぼ水平に構成し、該記録媒体搬送路を境にして第1像担持ユニットと第2像担持ユニットとを上下に配備し、水平投影面上で重なる状態に配備したことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項15】
記録媒体搬送路の上方に第1像担持ユニットを配備し、該第1像担持ユニットにおける第1像担持ベルトを水平方向に長く張架し、受像面を該ベルトの張架面のうち、上方の張架面に構成したことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項16】
記録媒体搬送路における記録媒体の搬送方向上流に、該記録媒体搬送路とほぼ同じ給紙供給面から記録媒体を供給可能な給紙装置を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項17】
記録媒体搬送路が給紙部の給紙面から転写ニップまでほぼ同一面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。
【請求項18】
第1転写ステーションより上流に構成した平面の記録媒体搬送路に、記録媒体のレジストレ−ション整合手段を配備し、整合後に記録媒体への画像をさせることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項19】
使用するトナーの平均円形度が0.90〜0.99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。
【請求項20】
使用するトナーの形状係数SF−1が120〜180であり、形状係数SF−2が120〜190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。
【請求項21】
使用するトナーのDv/Dn〔Dvは体積平均粒径(μm)、Dnは個数平均粒径〈μm〉〕が1.05〜1.30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。


発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、感光体に形成されたトナー画像を転写紙等の転写材に転写し、転写材から記録媒体に転写トナー像を転写する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、転写紙の表裏両面に画像を記録させる方式として、一度定着装置を通過させた転写紙を反転させ、再度転写紙の別の面にトナーを転写させ定着させる方式が一般的に使用されている。
【0003】
ところが、この方式では、転写紙の搬送方向切り換えや、一度転写紙が定着装置を通って加熱・加圧されることによって転写紙にカールが発生するため、搬送の信頼性確保に多くの課題を有している。
【0004】
このような不具合を解消する方式として、例えば、特許文献1に開示されたものがある。この方式は転写紙の両面にトナー像を形成した後、1回で定着を行うものである。
【0005】
詳細には、感光体上に形成した第1の画像を第1の転写手段で転写ベルトに転写し、次いで、感光体上に形成した第2の画像を第1の転写手段で転写紙の一面に転写する。その後、転写ベルト上の第1の画像を第2の転写手段で転写紙の他面に転写することで転写紙の両面に画像を転写し、定着するものである。
【0006】
しかし、特許文献1の方式では、未定着の画像を持った転写紙の先端が転写ベルトから搬出されて定着装置に搬入されるまで、転写紙の先端がフリーの状態になるため、未定着のトナー像が乱れてしまう。
【0007】
このため、特許文献2のように転写紙の両面にトナー像を転写した後、定着装置に転写紙を搬送するものにおいて、その搬送路に拍車を設置して未定着のトナー像乱れを防止するようにすることが考えられる。
【0008】
【特許文献1】特開平1−209470号公報
【特許文献2】特開平10−142869号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、特許文献2のように搬送路に拍車を設置して未定着のトナー像乱れを防止する場合には、未定着のトナー像を担持した転写紙を定着装置まで搬送する拍車が経時的にトナーで汚れ、画像にそのトナーが移り、結果として、画像品質を劣化させてしまう。
【0010】
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を解決するために、請求項1に記載された発明は、第1画像形成ユニットで形成される第1画像を第1像担持ベルトに担持させることが可能な第1像担持体ユニットと、第2画像形成ユニットで形成される第2画像を第2像担持ベルトに担持させることが可能な第2像担持体ユニットと、前記第1像担持体ユニットが担持する前記第1画像を記録媒体の第1の面に転写させるための第1転写手段を含む第1転写ステーションと、前記第2像担持体ユニットが担持する前記第2画像を記録媒体の第2の面に転写させるための第2転写手段を含む第2転写ステーションと、前記第1、第2転写ステーションの間に記録媒体を供給、搬送させる搬送手段を含む記録媒体搬送路とを備え、前記第1、第2像担持ベルトから記録媒体の両面に転写、定着させる画像形成装置であって、記録媒体の両面の画質を制御したことを特徴とする。
【0012】
また、請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記画質が記録媒体が担持する担持画像の光沢度であることを特徴とする。
【0013】
また、請求項3に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、記録媒体が担持する画像に付与する圧力によって前記画質を制御することを特徴とする。
【0014】
また、請求項4に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、転写手段は、内部に発熱体を配備した加熱ローラであることを特徴とする。
【0015】
また、請求項5に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、転写手段は、外部に発熱体を配備した加熱ローラであることを特徴とする。
【0016】
また、請求項6に記載された発明は、請求項4または請求項5に記載された発明において、加熱ローラの表面にフッ素樹脂のコート層を持たせたことを特徴とする。
【0017】
また、請求項7に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトが耐熱ベルトであることを特徴とする。
【0018】
また、請求項8に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトの材質がポリイミドであること特徴とする。
【0019】
また、請求項9に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトの体積抵抗値が106〜1012Ωcmであること特徴とする。
【0020】
また、請求項10に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトの表面粗さ(Rz)が10μ以下であること特徴とする。
【0021】
また、請求項11に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトの表面にコート層を持たせたことを特徴とする。
【0022】
また、請求項12に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、第1像担持ベルト及び第2像担持ベルトを冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする。
【0023】
また、請求項13に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、記録媒体の片面のみに画像を得る場合と記録媒体の両面に画像を得る場合とで、転写手段の温度を変更することを特徴とする。
【0024】
また、請求項14に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、記録媒体搬送路をほぼ水平に構成し、該記録媒体搬送路を境にして第1像担持体ユニットと第2像担持体ユニットとを上下に配備し、水平投影面上で重なる状態に配備したことを特徴とする。
【0025】
また、請求項15に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、記録媒体搬送路の上方に第1像担持体ユニットを配備し、該第1像担持体ユニットにおける第1像担持ベルトを水平方向に長く張架し、受像面を該ベルトの張架面のうち、上方の張架面に構成したことを特徴とする。
【0026】
また、請求項16に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、記録媒体搬送路における記録媒体の搬送方向上流に、該記録媒体搬送路とほぼ同じ給紙供給面から記録媒体を供給可能な給紙装置を備えることを特徴とする。
【0027】
また、請求項17に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、
記録媒体搬送路が給紙部の給紙面から転写ニップまでほぼ同一面であることを特徴とする。
【0028】
また、請求項18に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、第1転写ステーションより上流に構成した平面の記録媒体搬送路に、記録媒体のレジストレーション整合手段を配備し、整合後に記録媒体への画像をさせることを特徴とする。
【0029】
また、請求項19に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、使用するトナーの平均円形度が0.90〜0.99であることを特徴とする。
【0030】
また、請求項20に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、使用するトナーの形状係数SF−1が120〜180であり、形状係数SF−2が120〜190であることを特徴とする。
【0031】
また、請求項21に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、使用するトナーのDv/Dn〔Dvは体積平均粒径(μm)、Dnは個数平均粒径〈μm〉〕が1.05〜1.30であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、高品質な画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【0034】
図1に示す画像形成装置本体100の内部において、記録媒体搬送路43Aを境にして、上部には矢印方向に無端移動する第1像担持ベルト21(耐熱ベルト;表面粗さ(Rz)が10μ以下)を備えた第1像担持体ユニット20を、下部には矢印方向に無端移動する第2像担持ベルト31(耐熱ベルト;表面粗さ(Rz)が10μ以下)を備えた第2像担持体ユニット30が配備されている。第1像担持ベルト21の上部張架面には、4個の第1画像形成ユニット80Y、80C、80M、80Kが、第2像担持ベルト31の傾斜した張架面には、4個の第2画像形成ユニット81Y、81C、81M、81Kが配備されている。これら第1、第2画像形成ユニットの番号に沿えたY、C、M、Kは、扱うトナーの色と対応させているもので、Yはイエロー、Cはシアン、Mはマゼンタ、Kはブラックを意味している。第1、第2画像形成ユニットに備えられ、第1像担持ベルト21と第2像担持ベルト31と共に回転する感光体1に対しても同じ意味あいでY、C、M、Kを沿えている。尚感光体1Yから1Kは同間隔で配置され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ像担持ベルト21、31との張架部の一部と接触する。
【0035】
扱うトナーの色は異なるが、第1画像形成ユニット80Y、80C、80M、80Kの構成は同じであるので、代表として第1画像形成ユニット80の構成を図2により説明する。
【0036】
図2において、画像形成装置100の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体1の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電手段であるスコロトロンチャージャ3、露光装置4、現像装置5、クリーニング装置2、光除電装置Q等の作像部材や電位センサS1、画像センサS2が配設されている。
【0037】
感光体1は、例えば直径30〜120mm程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層(OPC)を形成したものである。アモルファスシリコン(a−Si)層を形成した感光体も採用可能である。またベルト状の感光体も採用できる。クリーニング装置2は、クリーニングブラシ2a、クリーニングブレード2b、回収部材2cを備え、感光体表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。
【0038】
露光装置4は、各色ごとの画像データ対応の光を、帯電手段で一様に帯電済みの各感光体1の表面に走査し、静電潜像を形成する。図示例の露光装置4は、発光素子としてLED(発光ダイオード)アレイと結像素子からなる露光装置であるが、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。
【0039】
帯電手段として、チャージャ3の他に、感光体1の表面に接触させるタイプ、例えば帯電ローラも採用できる。
【0040】
本実施例の現像は、トナーとキャリヤからなる2成分現像剤を採用している現像方式である。負荷電の感光体1に対しレーザビームにより各感光体1の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体を帯電極性と同極性(マイナス極性)の所定の色のトナーで現像され、顕像となる。いわゆる反転現像が行われる。
【0041】
現像装置5には、トナーとキャリヤの攪拌、搬送用のスクリュー5cや5dが備えてある。現像装置5が画像形成装置100に装着されているとき、上記トナー補給手段の一端が、スクリュー5dの一部に接続されている。スクリュー5cによりトナーは、矢印方向に回転する現像ローラ5aに供給されるが、ブレード5bにより、現像ローラ5a表面のトナー層の厚みは、所定の厚みになるよう規制される。現像ローラ5aは、ステンレスやアルミニュウム製の円筒で、回転可能にかつ感光体との距離が正規に確保されるように現像装置5のフレームに支持され、内部には所定の磁力線が構成されるようにマグネットが備えてある。尚使用するトナーは平均円形度が0.90〜0.99、形状係数SF−1が120〜180、形状係数SF−2が120〜190でありDv/Dnが1.05〜1.30である。〔Dvは体積平均粒径(μm)、Dnは個数平均粒径(μm)〕。またキャリヤも従来公知の方法で得られるものが用いられる。キャリヤの粒径として、体積平均粒径が25μmから60μm程度である。
【0042】
第2の像担持体ユニット30に使われる第2の画像形成ユニット81Y〜81Kについても、代表して第2の画像形成ユニット81として、図3により説明する。
【0043】
図3に示した第2の画像形成ユニット81は、第1の画像形成ユニット80と構成部材が同じであるが、図2のものと比べ感光体1の回転方向が異なっている。しかし互いに、図中の矢印で示す感光体1の回転軸1aを通るy軸に対し対象の形をしている。
【0044】
複数のローラ23、24、25、26(2個)により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第1像担持ベルト21が、第1の画像形成ユニット80Y〜80Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kの下部に設けられている。この第1像担持ベルト21は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。また第1像担持ベルト21の内周部には各感光体1Y、1C、1M、1Kに対向させて1次転写ローラ22が設けられている。
【0045】
第1像担持ベルト21の外周部には、冷却装置(冷却手段)27Aが設けられている。この冷却装置27Aは、第1像担持ベルト21を熱転写後の表面温度上昇を防止するものである。
【0046】
上記の第1像担持ベルト21に関連する部材は、第1像担持体ユニット20として一体的に構成してあり、画像形成装置100に対し着脱が可能となっている。
【0047】
複数のローラ35、36(2個)、38により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第2像担持ベルト31が、第2の画像形成ユニット81Y〜81Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kに接触して、設けられている。この第2像担持ベルト31は無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。第2像担持ベルト31の内周部には各感光体1Y、1C、1M、1Kに対向させて1次転写ローラ32が設けられている。
【0048】
第2像担持ベルト31の外周部には、転写部で熱せられたベルトを冷却する冷却装置27Bが設けられている。冷却装置27A、27Bは、冷却ローラを採用し、ヒートパイプを使用している。
【0049】
上記の第2像担持ベルト31に関連する部材は、第2像担持体ユニット30として一体的に構成してあり、画像形成装置100に対し着脱が可能となっている。
【0050】
ここで、像担持ベルトの構成、材質について説明する。像担持ベルト21、31は、例えば、基体の厚さが50〜600μmの樹脂フィルムを基体とするベルトであって、各感光体1が担持するトナー像を、1次転写ローラ22、32に印加するバイアスにより静電的にベルト表面に転写を可能とする抵抗値を有する。一つの実施形態として、ポリアミドにカーボンを分散し、その体積抵抗値は、106〜1012Ωcm程度に抵抗が調整されたものである。ベルトの走行を安定させるためのベルト寄り止めリブを、ベルト片側あるいは両側端部に設けてある。また、像担持ベルト21、31はトナーの離型性を得るために表面をPFAのコート層を備えている。
【0051】
1次転写ローラの構成に関しては、一つの実施形態として、1次転写ローラ22、32は芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴム材料を被覆したもので、芯金部に、不図示の電源からバイアスが印加される。導電性ゴム材料はウレタンゴムにカーボンが分散され、体積抵抗105Ωcm程度に抵抗が調整されている。
【0052】
ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。このようなケースにあっては、使用されない感光体が存在する。そこで使用されない感光体1Y、1C、1Mあるいは現像装置5を稼動させないだけでなく、これら使用されない感光体と像担持ベルト21あるいは31とを非接触に保つための機構を備えている。本実施の形態では、ローラ26と1次転写ローラ22を支持する内部フレーム(不図示)を設けておき、ある点を中心に回動可能に支持し、感光体から遠ざかる方向に回動させることにより、感光体1Kだけが像担持ベルト21あるいは31と接触して、作像工程を実行することにより、ブラックトナーによるモノクロ画像を作成する。感光体の寿命向上の点で有利である。
【0053】
第2転写装置47は、加熱手段を有する転写ローラ47A、47Bで構成され、ローラ内部にヒータを備えるタイプを採用している。また、外部加熱方式に誘導加熱を採用した装置などが採用できる。転写ローラ47A(第1の転写手段)、47B(第2の転写手段)は図示しない機構で圧力が変えられるようになっている。2次転写ローラ47A、47Bは芯金たる金属ローラの表面に、フッ素樹脂のコート層を有したもので、内部にヒータHを内臓している、第1像担持ベルト21と第2像担持ベルト31上の画像を熱により溶融させ、2次転写ローラ47A、47Bの間に記録媒体(記録媒体等)Pを通過させながら、画像が記録媒体Pに熱によって転写定着される。
【0054】
光沢度は溶融して記録媒体に定着したトナーの表面状態で決まり、圧力によって制御できることがわかった。圧力を大きくかけて行くとトナーが鏡面状態に近くなり光沢度が高くなっていく。光沢度を高く出したい時は圧力を大きく、光沢度を低く出したくなければ低い圧力で転写定着を行う事で光沢度の制御ができる。実験結果を図6に示す。本実施形態は25N、50N、100Nの3段階選択できる構成になっている。光沢度を替える場合はオペパネより入力できるようになっている。
【0055】
画像形成装置100の右側には記録媒体を供給可能に収納した給紙装置40が配備されている。複数段、例えば上段に大量の記録媒体を収納した給紙装置(トレイ)40a、その下方に3段の給紙カセット40b、40c、40dがそれぞれ紙面に対し直角手前側(操作面側)に引出し可能に配設されている。これらの給紙トレイ40aや給紙カセット40b、40c、40d内に収納された記録媒体Pのうち、最上位置の記録媒体は、対応する給紙・分離手段41A〜41Dにより選択的に給紙、分離され、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対42Bにより記録媒体搬送経路43Bや43Aに送られる。
【0056】
記録媒体搬送経路43Aには、2次転写位置へ記録媒体Pを送り出す給送タイミングをとるため、一対のレジストローラ45が設けられている。更に記録媒体の搬送方向に対し直角方向の位置を正規の位置にするためのジョガー44が、記録媒体搬送経路43Aに設けてある。ジョガー44は、記録媒体の搬送方向に対し両側から記録媒体の端部に向け移動するガイド部材を備えていて、走行中の記録媒体の両側からガイドが記録媒体を一瞬押しつけることで記録媒体を所定の位置に整合させる。
【0057】
記録媒体Pは、レジストローラ対45から第2の転写領域に向けて搬送される。尚、搬送ローラ対42Cを有する記録媒体搬送路43Cには、その搬送方向上流に設置可能な別の給紙装置300から、記録媒体が供給可能となっている。給紙トレイ40aの最上位の記録媒体が給紙され、その後曲げられることなく、ほぼ水平に真直ぐ搬送されるように、給紙トレイ40aの上部給紙面が配備してある。そのため厚い記録媒体、剛性の高い板紙でも確実に給紙できる。尚給紙トレイ40aには、多様な特性の記録媒体が収納されても確実に給紙できるよう、バキューム機構からなるエアー給紙を採用すると好都合である。図示していないが、記録媒体搬送路の要所には記録媒体を検知するためのセンサが具備させていて、記録媒体の存在を基準とする各種信号のトリガーとしている。その後、記録媒体は、排紙ローラ対71により、画像形成装置100の左側に設けた排紙スタック部75に排紙、スタックさせる。
【0058】
画像形成装置100の上面に備えた操作、表示ユニット90には、キーボード等が備えてあり、画像形成のための条件などがインプットできるし、装置の状態等を表示部に表示され、操作者と画像形成装置との情報交換を容易なものとする。
【0059】
また、画像形成装置100内部に備える電装・制御装置95には、各種電源や制御基板などが板金フレームに保護され収納されている。
【0060】
次に、上記構成の動作について説明する。先ず最初に、上記の構成において、記録媒体Pの片面にフルカラー画像を形成する片面記録時の動作について説明する。
【0061】
片面記録の方法は基本的に2種類あって、選択が可能となっている。2種類のうちの一つは、第1像担持ベルト21に担持させた画像を記録媒体の片面に直接転写する方法であり、他の方法は、第2像担持ベルト31に担持させた画像を記録媒体の片面に直接転写する方法である。本実施の形態では画像形成装置100の構成から、第1像担持ベルト21に担持させた画像を記録媒体の片面に直接転写する場合には、画像が記録媒体の上面に、第2像担持ベルト31に担持させた画像を記録媒体の片面に直接転写する場合には、画像が記録媒体の下面に形成される。記録するべきデータが複数の頁になるケースでは、排紙スタック部75上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好都合である。最後の頁の画像データから順に記録して頁順を揃わせるよう、第1像担持ベルト21に画像を担持させた後、記録媒体に転写させる方法について説明する。
【0062】
画像形成装置100を稼動させると、第1像担持ベルト21と第1の画像形成ユニット80Y〜80Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kが回動する。同時に第2像担持ベルト31が回動するが、第2の画像形成ユニット81Y〜81Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kは第2像担持ベルト31と離間されると共に不回転状態にされる。まず、画像形成ユニット80Yによる画像形成から開始される。LED(発光ダイオード)アレイと結像素子からなる露光装置4の作動により、LEDから出射されたイエロー用の画像データ対応の光が、帯電装置3により一様帯電された感光体1Yの表面に照射されて静電潜像が形成される。
【0063】
この静電潜像は現像ローラ5aによりイエロートナーで現像され、可視像となり、1次転写ローラ22の転写作用により感光体1Yと同期して移動する第1像担持ベルト21上に静電的に1次転写される。このような潜像形成、現像、1次転写動作が感光体1C、1M、1K側でもタイミングをとって順次同様に行われる。
【0064】
この結果、第1像担持ベルト21上には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、第1像担持ベルト21と共に矢印の方向に移動される。
【0065】
同時に給紙装置40のなかの給紙トレイ40aあるいは給紙カセット40b〜40dから、記録に使われる記録媒体Pがその供給のための給紙・分離手段41Aから41Dの一つにより繰り出され、搬送ローラ対42B、42Cにより記録媒体搬送路43Cに搬送される。記録媒体の先端がレジストローラ対45に咥えられない前に、ジョガー44は、記録媒体の搬送方向に対し両方の横方向から、記録媒体の両辺を押すように作動し、記録媒体横方向の位置整合がはかられる。レジストローラ対45は静止しており、記録媒体の先端はレジストローラ対45のニップに入り込んだ状態で静止するが、第1像担持ベルト21上の画像との位置が正規なものとなるよう、タイミングをとってレジストローラ対45が回転し、記録媒体を転写領域に搬送する。
【0066】
第1像担持ベルト21上のこのフルカラートナー画像は、第1像担持ベルト21と同期して搬送される記録媒体Pの上面に、二次転写ローラ47による熱作用を受けて転写される。その後、第1像担持ベルト21の表面が、冷却装置27Aにより冷却される。また1次転写を終了した第1の画像形成ユニット80Y〜80Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kの表面に残留するトナー等の異物はクリーニング装置2のクリーニングブラシ2a、クリーニングブレード2bにより、各感光体の表面から除去される。各感光体の表面は除電装置Qによる残留電位の除電作用が行われて次の作像・転写工程に備える。尚、センサS1、S2は、感光体表面の露光後の表面電位と、現像工程後の感光体表面に付着しているトナーの濃度が適切なものであるかを検知し、適宜作像条件の設定、制御のために不図示の制御手段に情報を出す。
【0067】
第1像担持ベルト21上の各色のトナーが転写装置47Aの熱作用を受け、溶融、混色されてベルトの離型性により記録媒体P上に完全にカラー画像となり転写される。記録媒体の片面(上面)だけにトナーを有しているので、2次転写装置47Bの加熱手段はOFFにしているため、両面にトナーを有している両面記録時に比べ、転写に要する熱エネルギは少なくて済む。
【0068】
その後、排紙ローラ71により排紙スタック部75に、画像面が上向きとなって排紙される。排紙スタック部75では若い頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるよう、作像順序がプログラムされているので、頁順が揃う。排紙スタック部75は、排紙される記録媒体の増加に従って、下降するので、記録媒体は整然と確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。記録済みの記録媒体を排紙スタック部75に直接スタックする代わりに、穴あけ加工処理を実施するとか、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置など後処理装置に搬送することもできる。
【0069】
記録媒体Pの片面に画像を形成させる他の方法では、第1の画像形成ユニット80Y〜80Kにおける画像の形成を行わないようにするのと、頁揃えのために若い頁の画像データから順に像形成をさせる点が異なるが、基本的には上記の片面記録の工程と同じなので、詳細を省く。
【0070】
次に、記録媒体Pの両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。画像形成装置に開始信号が入力されると、上記、片面記録の動作で説明した第1の画像形成ユニット80Y、80C、80M、80Kで順次形成する各色ごとの画像を、第1像担持ベルト21に順次1次転写させ、第1の画像として担持させる工程とほぼ平行して、第2の画像形成ユニット81Y、81C、81M、81Kで順次形成する各色ごとの画像を第2像担持ベルト31に順次1次転写させ、第2の画像として担持させる工程が行われる。図1に示す構成なので、上記第1の画像と第2の画像が、記録媒体の搬送方向先端で位置的に合致するためには、第1の画像の形成開始より遅れて第2の画像の形成が開始される。また記録媒体はレジストローラ対45で静止と再送が行われるので、その時間も見込んで給紙され、ローラ42間で記録媒体表裏の表面粗さを測定機150、160で測定される。またジョガー44で整合される。レジストローラ対45は、タイミングをとって記録媒体を第1の2次転写手段である転写ニップに搬送する。転写ローラ47A、Bによって第1像担持ベルト21上及び第2像担持ベルト31上の各色のトナーが転写装置47の熱作用を受け、溶融、混色されてベルトの離型性により記録媒体P上に完全にカラー画像となり両面同時に転写される。このようにして両面にフルカラートナー像が転写された記録媒体Pは排出される。第1像担持ベルト21及び第2像担持ベルト31は引き続いて冷却ローラ27A、27Bを通過して次の作像に備える。記録媒体Pは排紙ローラ71により排紙スタック部75上に排紙される。
【0071】
複数の頁の記録媒体に両面記録する場合、若い頁の画像が下面となって排紙スタック部75にスタックされるように作像順序を制御すると、そこから取り出し、上下面を逆にしたとき記録物は上から順に1頁、その裏に2頁、2枚目が3頁、その裏が4頁となり頁順が揃う。このような作像順序の制御や、定着装置に入力する電力を片面記録時より増やすなどの制御は、制御手段(不図示)により実行される。
【0072】
片面記録、両面記録動作に関して、フルカラー記録を実行させる例で説明したが、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。
【0073】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置では、記録媒体上の未定着像を搬送せる必要がないため像を乱さない。また、両面の画質を調整することで高画質の画像形成装置を提供できる。
【0074】
また、本実施形態の画像形成装置では、熱転写定着を行う事で光沢度を制御できる為、高画質の画像を提供できる。また、本実施形態では、光沢度を圧力で制御できるため、高画質の画像形成装置を提供できる。また、本実施形態の画像形成装置では、転写ローラの内部に発熱体を設置することで熱転写定着が可能になる。また、圧力で画質が制御できる。また、転写ローラの外部に発熱体を設置した場合には、転写ローラが蓄熱し、熱転写定着が可能になる。また、圧力で画質が制御できる。
【0075】
また、本実施形態では、転写ローラにPFA等のフッ素樹脂の離型性コート層を施すことによって第1像担持体から記録媒体に転写された画像が第2像担持体からの記録媒体への転写部で転写ローラへの再転写が防止できる。また、本実施形態では、第1像担持ベルト21及び第2像担持ベルト31を耐熱ベルトにすることで、熱転写定着を採用した画像形成装置を提供できる。また、本実施形態おいて、ポリイミドは耐熱材であるため、熱転写定着を採用した画像形成装置が提供できる。
【0076】
また、本実施形態において、中間転写ベルトとして使用する第1像担持ベルト21及び第2像担持ベルト31の体積抵抗値は106〜1012Ωcmである。このように、第1像担持ベルト21及び第2像担持ベルト31に抵抗値を持たせることで、感光体より画像を電気的に保持でき中間転写ベルトの役割が可能になる。また、本実施形態において、第1像担持ベルト21及び第2像担持ベルト31の表面粗さ(Rz)は10μ以下に設定されている。このようにベルトに適度な粗さを持たすことで、鏡面状態及びガサツキを防止する事が可能になる。
【0077】
また、本実施形態においては、第1像担持ベルト21及び第2像担持ベルト31の表面にコート層を持たせている。このようにPFA等のフッ素樹脂の離型性コート層を施すことによって、ベルトへの再付着がなくなり、オフセットが防止できる。また、本実施形態では、第1像担持ベルト21及び第2像担持ベルト31の周囲に冷却手段を備えているため、第1像担持ベルト21及び第2像担持ベルト31が冷却され、現像部でのトナーが熱で溶融する不具合を防止できる。
【0078】
また、本実施形態において、定着手段の制御温度を片面画像の時と両面画像の時で変えると、適正なエネルギ消費を行う事ができる。また、本実施形態においては、記録媒体搬送路をほぼ水平に構成し、該記録媒体搬送路を境にして第1像担持体ユニットと第2像担持体ユニットとを上下に配備し、水平投影面上で重なる状態に配備することが好ましい。このように第1像担持体ユニットと第2像担持体ユニットとを上下に重ねて配備すると、横方向の寸法を抑えた画像形成装置が提供できる。
【0079】
また、本実施形態において、記録媒体搬送路の上方に第1像担持体ユニットを配備し、該第1像担持体ユニットにおける第1像担持ベルトを水平方向に長く張架し、受像面を該ベルトの張架面のうち、上方の張架面に構成することが好ましい。この場合、記録媒体搬送路を境に上方には中間転写ベルトを平坦にするよう、水平方向に長く張架し、下方には縦長で傾斜した1次転写面を有する第2中間転写ベルトを配備するレイアウトとなるため、画像形成装置の高さ寸法が抑えられ、記録媒体搬送路の高さもある程度高い位置となり、ジャムした記録媒体の処理時、かがむことなく楽にできる。また縦長の第2中間転写ベルトの範囲に、給紙装置が設置可能となり、記録媒体の収容枚数が多くできる。
【0080】
また、本実施形態においては、記録媒体搬送路43Aにおける記録媒体Pの搬送方向上流に、該記録媒体搬送路とほぼ同じ給紙供給面から記録媒体を供給可能な給紙装置40aが設けられている。そのため、ストレートの搬送経路となり、高剛性の記録媒体をも供給、搬送でき、記録媒体の種類、特性に広く対応できる画像形成装置が提供できる。
【0081】
また、本実施形態では、記録媒体搬送路が給紙部の給紙面から転写ニップまでほぼ同一面となっている。そのため、ストレートの搬送経路となり、高剛性の記録媒体をも供給、搬送でき、記録媒体の種類、特性に広く対応できる画像形成装置が提供できる。
【0082】
また、本実施形態においては、第1転写ステーションより上流に構成した平面の記録媒体搬送路43Aに、記録媒体のレジストレーション整合手段(44横レジ補正ジョガー、45レジストローラ)が配備され、整合後に記録媒体への画像をさせるようになっている。そのため、記録媒体の斜行、先端レジストレーション、横方向の位置ずれがない良好な画像が得られる画像形成装置が提供できる。
【0083】
続いて、本明細書全体にわたって使用される用語「円形度」、「形状係数SF−1、SF−2」、「粒度分布」について以下に定義を与えると共に詳細に説明する。
【0084】
(円形度及び円形度分布)
円形度とは、トナーの形状を表わす1つのパラメータである。本発明におけるトナーは特定の形状と形状の分布を有すことが重要であり、平均円形度が0.90未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状のトナーでは、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。尚形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が0.90〜0.99のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効である事が判明した。より好ましくは、平均円形度が0.93〜0.97で円形度が0.94未満の粒子が10%以下である。また、平均円形度が0.99を越えた場合、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体上及び転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こす。例えば、画像面積率の低い画像を出力する場合、転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、カラー写真画像など画像面積率の高い画像を出力する場合、更には給紙不良等で未転写の状態の画像が感光体上に残ってしまった場合、クリーニング不良が発生しやすい。上述したクリーニング不良を頻発するようになると、更には、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。
【0085】
(円形度の測定方法)
フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【0086】
(形状係数SF−1、SF−2)
SF−1、SF−2とは、トナーの形状を表すパラメータの一つであり、粉体工学の分野では馴染みのパラメータである。形状係数SF−1とは、図5に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を2次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで割って、100π/4を乗じた時の値で表される。
【0087】
つまり、形状係数SF−1は、次式、
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)
で定義されるものである。
【0088】
このSF−1の値が100の場合には、物質の形状が真球状となり、SF−1の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
【0089】
また、形状係数SF−2は、図6に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を2次元平面上に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで割って、100/4πを乗じたときの値で表される。
【0090】
つまり、形状係数SF−2は、次式、
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π)で定義されるものである。
【0091】
SF−2の値が100の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、SF−2の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
【0092】
尚、本発明の実施の形態では、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い、トナー像を100回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置(LUSEX3)に導入して解析を行ない、上式より算出したものである。
【0093】
トナーの形状が球形に限りなく近づく(SF−1、SF−2共に100に近づく)と、転写効率が高くなることが本発明者の検討により明らかになった。これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触するモノ(トナー粒子同士、像担持体等)との間では点接触しかしないために、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力(鏡映力)が弱まって、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。
【0094】
一方、トナーの形状が球形に近づくと、メカ的なクリーニング(ブレードクリーニング等)に対して不利に働く。このことは上述したように、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力(鏡映力)が弱まって、クリーニング部材と像担持体との僅かな間隙を容易にトナーが通過してしまう。よってクリーニング性の面からは、トナーの形状としては、ある程度異形化(SF−1の値が100より大きくなる方向)していたり、ある程度凸凹(SF−2の値が100より大きくなる方向)していた方が好ましい。
【0095】
(Dv/Dn(体積平均粒径/個数平均粒径の比))
Dv/Dnとは、トナーの粒度分布を表すパラメータの一つである。該トナーの体積平均粒径(Dv)が4〜8μmであり、個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.05〜1.30、好ましくは1.10〜1.25である乾式トナーによると、トナーの粒度分布が狭くなるため、以下のメリットが発生する。
【0096】
トナー粒径面での選択現像(画像パターンに応じた(適した)トナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像される)といった現象が発生しにくいため、常時、安定した画像を形成することができる。
【0097】
トナーリサイクルシステムを塔載している場合、転写されにくい小サイズのトナー粒子が量的に多くリサイクルされることになるが、もともとトナーの粒度分布が狭いため、上述した作用を受けにくく、このことからも常時、安定した画像を形成することができる。二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
【0098】
一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られた。
【0099】
一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得る為に有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、本発明の範囲よりも体積平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリヤの表面にトナーが融着し、キャリヤの帯電能力を低下させたり、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。
【0100】
また、これらの現象は微粉の含有率が本発明の範囲より多いトナーにおいても同様である。
【0101】
逆に、トナーの粒子径が本発明の範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。また、体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.30よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
【0102】
また、体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.05より小さい場合には、トナーの挙動の安定化、帯電量の均一化の面から好ましい面もあるが、細線部分を小サイズ粒子で現像、一方、ベタ画像を大サイズ粒子を中心に現像するといったトナー粒径による機能分離ができにくくなるため、かえって好ましくない。
【0103】
(トナー粒径に関わる測定方法)
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)があげられる。以下に測定方法について述べる。
【0104】
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
【0105】
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
【図面の簡単な説明】
【0106】
【図1】本発明が適用される画像形成装置の内部の構成を示した略中央断面図である。
【図2】画像形成のための一方の主用部を示す拡大図である。
【図3】画像形成のための他方の主用部を示す拡大図である。
【図4】形状係数に関する説明図である。
【図5】形状係数に関する説明図である。
【図6】光沢度と圧力との間の関係の実験結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【0107】
1 感光体
20 第1像担持体ユニット
21 第1像担持ベルト
30 第2像担持体ユニット
31 第2像担持ベルト
42A、45 搬送手段
43A〜43C 記録媒体搬送路
44 ジョガー
47A 第1の転写手段
47B 第2の転写手段
71 排紙ローラ対
80Y、80C、80M、80K 第1画像形成ユニット
81Y、81C、81M、80K 第2画像形成ユニット
100 画像形成装置
Y イエロー
C シアン
M マゼンタ
K ブラック




 

 


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