Warning: copy(.htaccess): failed to open stream: Permission denied in /home/jp321/public_html/header.php on line 8
画像形成装置 - 株式会社リコー
米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 写真;映画 -> 株式会社リコー

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2007−3733(P2007−3733A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−182655(P2005−182655)
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
両面の未定着像の画像劣化なしに定着部に搬送することおよび両面印刷時間の課題を解決するために、両面の画像を同時に転写することで高品質な画像を形成することが短時間でできる画像形成装置を提供する。

解決手段
第1画像を第1像担持ベルト21に担持させる第1像担持ユニット20を含む第1転写ステーションと、第2画像を第2像担持ベルト31に担持させる第2像担持ユニット30を含む第2転写ステーションと、前記第1および第2像担持ベルト21、31が担持する前記第1画像および前記第2画像を記録体Pの両面に転写させるための転写手段47と、前記第1および第2転写ステーションの間に記録体Pを供給・搬送させる搬送手段42C、45を含む記録体搬送路43Aとを備える画像形成装置において、前記第1および第2像担持ベルト21、31から前記記録体Pの両面に同時に転写させる。
特許請求の範囲
【請求項1】
第1画像を第1像担持ベルトに担持させる第1像担持ユニットを含む第1転写ステーションと、第2画像を第2像担持ベルトに担持させる第2像担持ユニットを含む第2転写ステーションと、前記第1および第2像担持ベルトが担持する前記第1画像および前記第2画像を記録体の両面に転写させるための転写手段と、前記第1および第2転写ステーションの間に記録体を供給・搬送させる搬送手段を含む記録体搬送路と、を備える画像形成装置において、前記第1および第2像担持ベルトから前記第1画像および第2画像を前記記録体の両面に同時に転写させる同時転写方式を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記同時転写方式は圧力により前記記録体の両面に同時に転写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3】
前記第1像担持ベルトおよび前記第2像担持ベルトの材質はポリイミドであること特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記第1像担持ベルトおよび第2像担持ベルトの体積抵抗値は10〜1012Ωcmであること特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記第1像担持ベルトおよび第2像担持ベルトの表面粗さは(Rz)10μm以下であること特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記第1像担持ベルトおよび第2像担持ベルトの表面にコート層を有することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記第コート層はPFA等のフッ素樹脂であることを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記記録体搬送路をほぼ水平に構成し、転写搬送路を境にして前記第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記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記記録体搬送路の上方に第1像担持ユニットを配備し、この第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張架し、受像面を前記第1像担持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10】
前記記録体搬送路における記録体の搬送方向上流に、前記記録体搬送路とほぼ同じ給紙供給面から前記記録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記載の画像形成装置。
【請求項11】
前記記録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記載の画像形成装置。
【請求項12】
前記第1転写ステーションより上流に構成した平面の前記記録体搬送路に、前記記録体のレジストレ−ション整合手段を配備し、整合後に記録体への画像を形成させることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項13】
使用するトナーの平均円形度は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14】
使用するトナーの形状係数SF−1は120〜180であり、形状係数SF−2は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15】
使用するトナーのDv/Dnは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記録体に転写し、転写トナー像を定着する定着装置を含んでいる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来では、記録体(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記録体を反転させ、再度記録体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(例えば、特許文献1および2参照)。
ところが、この方式では、記録体の搬送方向切り換えや、一度記録体が定着装置を通って加熱・加圧されることによって記録体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。
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。この方式は記録体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。
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の転写手段で記録体の一面に転写する。その後、転写ベルト上の第1の画像を第2の転写手段で記録体の他面に転写することで記録体の両面に画像を転写し、定着するものである。
しかし、特許文献1の方式では、未定着の画像を持った記録体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、記録体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。
このため、特許文献2のように記録体の両面にトナー像を転写した後、定着装置に記録体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の乱れを防止するようにすることが考えられる。
【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】
【0003】
しかしながら、このようにした場合には、未定着のトナー像を担持した記録体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。また、特許文献1および2ともに両面印刷を行なうさいは多くの時間を要する。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、両面の未定着像の画像劣化なしに定着部に搬送することおよび両面印刷時間の課題を解決するために、両面の画像を同時に転写することで高品質な画像を形成することが短時間で可能な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】
【0004】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、第1画像を第1像担持ベルトに担持させる第1像担持ユニットを含む第1転写ステーションと、第2画像を第2像担持ベルトに担持させる第2像担持ユニットを含む第2転写ステーションと、前記第1および第2像担持ベルトが担持する前記第1画像および前記第2画像を記録体の両面に転写させるための転写手段と、前記第1および第2転写ステーションの間に記録体を供給・搬送させる搬送手段を含む記録体搬送路と、を備える画像形成装置において、前記第1および第2像担持ベルトから前記第1画像および第2画像を前記記録体の両面に同時に転写させる同時転写方式を備えたことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記同時転写方式は圧力により前記記録体の両面に同時に転写させることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記第1像担持ベルトおよび前記第2像担持ベルトの材質がポリイミドである請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記第1像担持ベルトおよび第2像担持ベルトの体積抵抗値が10〜1012Ωcmである請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記第1像担持ベルトおよび第2像担持ベルトの表面粗さが(Rz)10μm以下である請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、前記第1像担持ベルトおよび第2像担持ベルトの表面にコート層を有する請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、前記第コート層がPFA等のフッ素樹脂である請求項6記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、前記記録体搬送路をほぼ水平に構成し、転写搬送路を境にして前記第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請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
【0005】
また、請求項9に記載の発明は、前記記録体搬送路の上方に第1像担持ユニットを配備し、この第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張架し、受像面を前記第1像担持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。
また、請求項10に記載の発明は、前記記録体搬送路における記録体の搬送方向上流に、前記記録体搬送路とほぼ同じ給紙供給面から前記記録体を供給可能な給紙装置を備える請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、前記記録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請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、前記第1転写ステーションより上流に構成した平面の前記記録体搬送路に、前記記録体のレジストレ−ション整合手段を配備し、整合後に記録体への画像をさせる請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項13に記載の発明は、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を特徴とする。
また、請求項14に記載の発明は、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である請求項1に記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項15に記載の発明は、使用するトナーのDv/Dnが1.05〜1.30である請求項1に記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、両面の未定着像の画像劣化なしに定着部に搬送することおよび両面印刷時間の課題を解決するために、両面の画像を同時に転写することで高品質な画像を形成することが短時間で可能で、かつプリント速度の早い両面印刷を可能にする画像形成装置提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は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1に示す画像形成装置本体6の内部には、記録体搬送路43Aを境にして、上部に矢印方向に無端移動する第1像担持ベルト21を備えた第1像担持体ユニット20を、そして下部に矢印方向に無端移動する第2像担持ベルト31を備えた第2像担持体ユニット30を配備している。
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60Y、60C、60M、60Kが、そして第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61Y、61C、61M、61Kが配備されている。
これら第1および第2画像形成ユニット20、30の番号に添えた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および第2画像形成ユニット20、30に備えられ、第1像担持ベルト21と第2像担持ベルト31とともに回転する感光体1に対しても同じ意味合いでY、C、M、Kを添えている。なお感光体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第1および第2像担持ベルト21、31との張架部の一部と接触する。
画像形成装置6の上面に備えた操作・表示ユニット9には、キーボード等が備えてある。このキーボード等によって画像形成のための条件などを入力し、装置の状態等を表示部に表示し、操作者と画像形成装置との間の情報交換を容易なものとする。符号7で示すのは原稿読み取り装置、8は追加設置可能の給紙装置である。
画像形成装置6内部に備える廃トナー収納部(図示せず)は、画像形成ユニット60、61のクリーニング装置2、および像担持ベルトのクリーニング装置20Aと30Aと連結されており、一括して廃トナーや紙粉等の異物を回収して収納する。
上記のクリーニング装置(2、20A、30A)に大容量の廃トナー収納部を備えないため、各クリーニング装置が小型にでき、さらに廃トナーの廃棄の操作性も良好となっている。
満杯センサ(図示せず)を使って廃トナー収納部内のトナー廃棄、あるいは容器交換などの警告を発する。また、画像形成装置6内部に備える電装・制御装置48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。
各感光体の表面は除電装置Q(図2、図3)による残留電位の除電作用が行なわれて次の作像・転写工程に備える。除去されたトナー、紙粉等の異物は、回収手段2c(図2)により、回収部(図示せず)に送られる。
【0008】
図2は画像形成のための一方の主要部である第1画像形成ユニットの構成を示す拡大図である。第1像担持体ユニット20において、扱うトナーの色は異なるが、第1画像形成ユニット60Y、60C、60M、60K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60の構成を説明する。
図2において、円筒状の感光体1は、画像形成装置6(図1)の動作時に、図示してない駆動源により矢印方向に回転するように回転可能に支持されている。感光体1の周囲には、静電写真プロセスにしたが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。
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および回収する。
露光装置4は、色毎の画像データ対応の光を、帯電手段3によって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としている。
しかしながら、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。また、帯電手段として、スコロトロンチャージャ3のほかに、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。
【0009】
本実施の形態の現像はトナーとキャリアからなる二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1および帯電極性と同極性(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なわれる。
現像装置5には、トナーとキャリアの攪拌および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6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。
トナーはスクリュー5cにより矢印方向に回転する現像ローラ5aに供給されるが、現像ローラ5a表面のトナー層の厚みは、ブレード5bにより、所定の厚みになるように規制される。
現像ローラ5aはステンレスやアルミニウム製の円筒で、回転可能にかつ感光体1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を構成するように図示してないマグネットが備えられる。
なお、電位センサS1および画像センサ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どうかを検知し、適宜作像条件の設定、制御のために図示してない制御手段に情報を送り出す。
【0010】
図3は画像形成のための他方の主要部である第2画像形成ユニットの構成を示す拡大図である。第2像担持体ユニット30に使われる第2画像形成ユニット61Y〜61Kについても、代表して第2画像形成ユニット61として、図3により説明する。
図3に示した第2画像形成ユニット61は、第1画像形成ユニット60と構成部材が同じであるが、図3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、図中の矢印で示す感光体1の回転軸1aを通るy軸に対し互いに対称の形をしている。
図1に示すように、像担持体としての第1像担持ベルト21は、複数のローラ23、24、25、26(2個)、27、28、29により支持されて矢印方向に走行し、第1画像形成ユニット60Y〜60K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かつ配置されている。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。上記の像担持ベルト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6に対し着脱が可能となっている。
第1像担持ベルト21の外周部には、ローラ23に対向する位置にクリーニング装置20Aが設けられている。このクリーニング装置20Aは像担持ベルトベルト21の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去るために設けられる。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6に対して着脱が可能となっている。
像担持体としての第2像担持ベルト31は、複数のローラ33、34、35、36(2個)、37、38(2個)により支持されて矢印方向に走行し、かつ第2画像形成ユニット61Y〜61Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kに接触して設けられている。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6に対して着脱が可能となっている。
【0011】
次に、像担持ベルトの構成、材質について説明する。図2および図3を参照して、像担持ベルト21、31は、例えば、基体の厚さが50〜600μmの樹脂フィルム或いはゴムを基体とするベルトである。このベルトは、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し得る抵抗値を有する。
かかる像担持ベルトは、1つの実施の形態として、ポリイミドにカーボンを分散し、その体積抵抗値を、10〜1012Ωcm程度に調整したものである。これにより第1像担持ベルト21、第2像担持ベルト31を中間転写ベルトとして使用し、これらに抵抗値を持たせることで感光体1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、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31はトナーの離型性を得るために表面にPFAのコート層を備えている。第2像担持ベルト31の材質は、上述したように、ポリイミドにすることができる。ポリイミドは強靭でかつ耐熱材であるため圧力転写を採用した定着装置に応用できる。
また、像担持ベルト31上のPFA等のフッ素樹脂からなるトナーの離型性コート層は像担持ベルト31からの離型性をよくして、トナーが記録体の方へ転写され易くなる。
【0012】
使用するトナーの平均円形度は0.90〜0.99である。とくに、高画質を得るためにトナーの球形化が求められており、トナーの球形化は転写紙との接触面積が小さいことから、転写紙の搬送に大きく影響し、改善が求められる。
トナーは特定の形状と形状の分布を有することが重要である。平均円形度が0.90未満で球形から離れた不定形の形状のトナーでは満足した転写性や塵のない高画質が得られない。
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、感光体上およ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ようになる。
なお、形状の計測方法としては、図示はしないが、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ことが判明した。
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、感光体上およ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、さらには、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易い。
上述したクリーニング不良を頻発するようになると、さにには、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。
【0013】
ここで円形度の測定方法の一例について述べると、円形度は、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ルフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、さらに測定試料を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として前記分析装置によりトナーの形状および分布を測定することによって得られる。
SF−1、SF−2とは、トナーの形状を表すパラメータの1つであり、粉体工学の分野では良く知られたパラメータである。以下に記載するSF−1、SF−2の値は、幅広く設定してあり、球形に近いトナーおよびラグビーボール状のトナーも包含するように設定してある。
図4は球形物質の形状の丸さの割合を示す値の図である。図5は物質の形状の凹凸の割合を示す数値の図である。ここでいう形状係数SF−1とは、図4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2乗を図形面積AREAで割って、100π/4を乗じたときの値で表される。
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。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。
【0014】
また、形状係数SF−2は、図5に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値である。これは物質を2次元平面上に投影してできる図形の周長PERIの2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。
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。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。
なお、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、その画像情報を、ニレコ社製画像解析装置(LUSEX3)に導入して解析を行い、上式より算出したものである。
トナーの形状が球形に限りなく近づく(SF−1、SF−2ともに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易くなるためと考えられる。
一方、トナーの形状が球形に近づくと、機械的なクリーニング(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、或る程度、異形化(SF−1の値が100より大きくなる方向)していたり、或る程度、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。
【0015】
本発明において、使用するトナーはDv(体積平均粒径)/Dn(個数平均粒径)が1.05〜1.30である。ここで、Dvは体積平均粒径(μm)、Dnは個数平均粒径(μm)である。また、キャリアも従来公知の方法で得られるものが用いられる。キャリアの粒径として、体積平均粒径が25μmから60μm程度である。
Dv/Dnとは、トナーの粒度分布を表すパラメータの1つである。以下に記載されるDv/Dnの値は、幅広く設定している。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。
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。
トナーリサイクルシステムを搭載している場合、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。
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ともに、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ため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および画像が得られた。
【0016】
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ため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アの表面にトナーが融着し、キャリア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ためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させ易くなる。
さらに、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。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ともに、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。
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。
【0017】
コールターカウンタ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TA−IIやコールターマルチサイザII(いずれもコールター社製)が挙げられる。以下にトナー粒径に関わる測定方法について述べる。
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、さらに測定試料を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、トナー粒子またはトナーの体積、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。
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以上ないし40.30μm未満の粒子を対象とする。
【0018】
1次転写ローラの構成について説明する。図2および図3を参照して、1つの実施の形態として、1次転写ローラ22、32は芯金であ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、図示してない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10Ωcm程度に抵抗が調整されている。
ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。このような場合にあっては、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(図示せず)を設けて置く。この内部フレームは或る点を中心に回動可能に支持され、感光体1から遠ざかる方向に回動させられる。
これによって、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ことができる。感光体1の寿命向上の点で有利である。
【0019】
次に、図1を参照して、2次転写装置について説明する。2次転写装置47は、圧力手段を有する転写ローラ47A、47Bで構成され、2次転写ローラ47A、47Bは金属ローラである。圧力転写を行なうことで静電転写での画像抜け、チリがなく高画質の画像が提供できる。
第1像担持ベルト21と第2像担持ベルト31上の画像を圧力によりトナーを軟化させ、2次転写ローラ47A、47Bの間の記録体(用紙)Pを通過させながら、画像が記録体Pに転写される。圧力によって軟化させられたトナーは、像担持ベルト21、31にトナーの離型性を得るように表面をPFAのコート層を備えているため記録体Pに転写される。
定着後の画像の鏡面状態およびガサツキを防止するために第2像担持ベルト31の表面粗さは(Rz)10μm以下にすることができる。これにより定着ベルトに適度な粗さを持たすことができるので、鏡面状態およびガサツキを防止することが可能になる。
また、第2像担持ベルト31の表面粗さによって圧力転写を可能にする。トナーに圧力を掛けるとトナーが軟化し、表面が粗い記録体Pの方に転写されるため圧力転写が可能になる。
画像形成装置6の右側には記録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用紙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体Pのうち、最上位置の記録体は、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1枚だけが複数の搬送ローラ対42Bにより記録体搬送経路43Bや43Aに送られる。
【0020】
記録体搬送経路43Aには、2次転写位置へ記録体Pを送り出す給送タイミングをとるため、1対のレジストローラ45が設けられている。さらに記録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、記録体搬送経路43Aに設けてある。
横方向の寸法を抑えた画像形成装置を提供するために、記録体搬送路43Aをほぼ水平に構成し、転写搬送路を境にして第1像担持ユニット20と第2像担持ユニット30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。
記録体搬送路43Aの上方に第1像担持ユニット20を配備し、この第1像担持ユニット20における第1像担持ベルト21を水平方向に長く張架し、受像面をこの第1像担持ベルト21の張架面のうち、上方の張架面に構成する。
記録体搬送路43Aを境に上方には第1像担持ベルト(中間転写ベルト)21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31を配備するレイアウトとしている。
したがって、画像形成装置の高さ寸法が抑えられ、記録体搬送路43Aの高さも或る程度高い位置となり、ジャムした記録体の処理時、かがむことなく楽に処理できる。また縦長の第2中間転写ベルト31の範囲に、給紙装置が設置可能となり、記録体の収容枚数が多くできる。
記録体搬送路43Aにおける記録体Pの搬送方向上流に、この記録体搬送路43Aとほぼ同じ給紙供給面から記録体Pを供給可能な給紙装置40aを備えるようにする。
これによりストレートの記録体搬送経路となり、高剛性の記録体Pをも供給かつ搬送でき、記録体Pの種類および特性に広く対応できる画像形成装置を提供できる。この場合に、記録体搬送路43Aは給紙部の給紙面から定着ニップまでほぼ同一面にある。
【0021】
ジョガー44は、記録体の搬送方向に対し両側から記録体Pの端部に向け移動するガイド部材(図示せず)を備えていて、走行中の記録体Pの両側からガイド部材が用紙を一瞬押し付けることで記録体Pを所定の位置に整合させる。記録体Pは、レジストローラ対45から、2次転写領域に向けて搬送される。
なお、搬送ローラ対42Cを有する記録体搬送路43Cには、その搬送方向上流に設置可能な別の給紙装置8から、記録体Pが供給可能となっている。給紙トレイ40aの最上位の記録体P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。そのため厚い用紙、剛性の高い板紙でも確実に給紙できる。
また、給紙トレイ40aには、多様な特性の用紙が収納されても確実に給紙できるように、図示してないが、バキューム機構からなるエア給紙を採用すると好都合である。同様に、図示していないが、記録体搬送路の要所には記録体Pを検知するためのセンサが設けられていて、記録体Pの存在を基準とする各種信号のトリガとしている。
2次転写装置47は記録体両面の画像の色合い、光沢度を同じにするために、ローラ、ベルトの材質、硬度などを上下同等にしてある。その後、記録体P上の未定着画像は搬送装置に移動し定着装置まで搬送される。
また、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、記録体Pの種類に応じて最適な定着条件となるように、図示してない制御手段により制御される。
【0022】
搬送装置はベルトで構成され第1像担持ベルト21および第2像担持ベルト31と同速に設定されている。理由は転写後の未定着像の擦れを防止するためである。定着装置63で記録体P上の未定着像を定着し、その後、記録体Pは排紙ローラ対64により、画像形成装置6の左側に設けた排紙スタック部59に排紙され、かつそこにスタックされる。
上記の構成において、用紙(記録体)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。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1つは第1像担持ベルト21に担持させた画像を記録体Pの片面に直接転写する方法である。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体P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6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体Pの片面に直接転写する場合には、画像が記録体Pの上面に、第2像担持ベルト31に担持させた画像を記録体Pの片面に直接転写する場合には、画像が記録体Pの下面に形成される。
【0023】
記録すべきデータが複数の頁になる場合では、排紙スタック部59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に、第1像担持ベルト21に画像を担持させた後、用紙に転写させる方法について説明する。
画像形成装置6を稼動させると、第1像担持ベルト21と第1画像形成ユニット60Y〜60K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画像形成ユニット61Y〜61Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kは第2像担持ベルト31と離間されるとともに不回転状態にされる。
まず、画像形成ユニット60Y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(図2、図3参照)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。
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取って順次同様に行われる。
この結果、第1像担持ベルト21上には、イエロー、シアン、マゼンタおよ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とともに矢印の方向に移動される。
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体Pがその供給のための給紙・分離手段41Aから41Dの1つにより繰り出され、搬送ローラ対42B、42Cにより記録体搬送路43Cに搬送される。
【0024】
記録体P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、記録体Pの搬送方向に対し両方の横方向から、記録体Pの両辺を押すように作動し、記録体Pの横方向の位置整合が図られる。
レジストローラ対45は静止しており、記録体P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に、タイミングを取ってレジストローラ対45が回転し、記録体Pを転写領域に搬送する。
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体Pの上面に、2次転写ローラ47A、47Bによる転写作用を受けて転写される。
また、1次転写を終了した第1画像形成ユニット60Y〜60K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おこなわれて次の作像・転写工程に備える。なおセンサ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、制御のために図示してない制御手段に情報を出す。
第1像担持ベルト21上の各色のトナーが2次転写装置47の圧力作用を受け、混色されてベルトの離型性により記録体P上に完全にカラー画像となり転写される。
その後、記録体Pは搬送装置、記録体P上の未定着画像を定着する定着装置63を通過し、排紙ローラ64により排紙スタック部59に、画像面が上向きとなって排紙される。排紙スタック部59では若い頁の記録物が順次上に重ねられてスタックされるように、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59は排紙される記録体Pの増加にしたがって下降するので、記録体Pは整然と確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。記録済みの記録体Pを排紙スタック部59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、綴じ装置、折り装置などの後処理装置に搬送することもできる。
記録体Pの片面に画像を形成させる他の方法では、第1画像形成ユニット60Y〜60Kにおける画像の形成を行な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。
【0025】
次に記録体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6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画像形成ユニット60Y、60C、60M、60Kで順次形成する色毎の画像を、第1像担持ベルト21に順次1次転写させる。
第1の画像として担持させる工程とほぼ平行して、第2画像形成ユニット61Y、61C、61M、61Kで順次形成する色毎の画像を第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なわれる。
図1に示す構成なので、上記第1の画像と第2の画像が、記録体P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、記録体Pはレジストローラ対45で静止と再送が行なわれるので、その時間も見込んで給紙され、ジョガー44で整合される。
レジストローラ対45はタイミングを取って記録体Pを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、47Bによって第1像担持ベルト21上および第2像担持ベルト31上の各色のトナーが第2転写装置47の圧力作用を受ける。
混色されてベルトの離型性により記録体P上で完全にカラー画像となり、両面同時に転写される。その後、記録体P上の未定着画像を定着する定着装置63を通過し、排紙ローラ64により排紙スタック部59に排紙される。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体Pは排出される。
複数の頁の記録体P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59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(図示せず)により実行される。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。
本発明によれば、第1転写ステーションより上流に構成した平面の記録体搬送路43Aに、記録体Pのレジストレ−ション整合手段(横レジ補正ジョガー44、レジストローラ45)を配備し、整合後に記録体への画像をさせる。これにより記録体の斜行、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を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【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。
【図2】画像形成のための一方の主要部である第1画像形成ユニットの構成を示す拡大図。
【図3】画像形成のための一方の主要部である第2画像形成ユニットの構成を示す拡大図。
【図4】球形物質の形状の丸さの割合を示す値の図。
【図5】物質の形状の凹凸の割合を示す数値の図。
【符号の説明】
【0027】
1 感光体、 6 画像形成装置、20 第1像担持ユニット、21 第1像担持ベルト、30 第2像担持ユニット、31 第2像担持ベルト、42A 搬送手段、43A 記録体搬送路、44 レジストレ−ション整合手段(横レジ補正ジョガー)、45 搬送手段(レジストローラ)、47 転写手段(2次転写装置)、47A 2次転写ローラ、47B 2次転写ローラ、60 第1画像形成ユニット(60Y、C、M、K)、61 第2画像形成ユニット(61Y、C、M、K)、63 定着装置、P 記録体(用紙)




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013