(57)【要約】【課題】  トナー像の被転写体への転写効率が高く廃棄トナーの少ない画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  表面にトナー像が形成される像担持体と、該像担持体からトナー像の転写を受けて次に転写するための中間転写体１０４と、該中間転写体１０４の表面に微粒子を付着させる微粒子付着装置１００とを有し、該微粒子付着装置１００は、回転ブラシ１０６と、該回転ブラシ１０６の毛先が接触し且つ該回転ブラシ１０６に対して平行となるように支持された、過剰な微粒子を払い落とすための棒状部材１０８とを有する。【選択図】        図２
2006313377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体からトナー像の転写を受けて次に転写するための中間転写体と、
前記中間転写体の表面に微粒子を付着させる微粒子付着手段とを有し、
前記微粒子付着手段は、回転ブラシと、前記回転ブラシの毛先が接触し且つ前記回転ブラシに対して平行となるように支持された棒状部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体の表面に画像を形成するための露光源を有し、
前記微粒子が、前記露光源の波長の半波長以下の平均粒径を有するもの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３】
前記中間転写体上に付着する際の微粒子付着量が面積率で１５％以上２０％以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１または２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、電子写真記録方式、静電記録方式、イオノグラフィ方式、マグネトグラフィ方式などによる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体ドラムなどの像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して用紙などの記録媒体に転写する画像形成装置が知られている。このような中間転写体を用いる画像形成装置は、特にカラー画像形成用の画像形成装置に広く用いられており、例えば、像担持体上に形成されたブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色のトナー像を、中間転写体に順次重ね合わせるように転写し、中間転写体上で重ね合わされたＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃの４色の多重トナー像を、中間転写体から記録媒体へ一括転写した後、定着することによりカラー画像を得ている。
【０００３】
この中間転写方式は、感光体ドラムから記録媒体に直接転写する方式と比較して、記録媒体の特性の違いによる転写不良など記録媒体に関連する種々の問題を改善できるなどの長所を有しており、このことが、カラー画像形成用の画像形成装置に中間転写方式が採用される大きな理由になっている。もちろん、中間転写方式はカラー画像形成装置に限らず白黒画像形成装置においても、記録媒体に関連する種々の問題を改善する目的で採用されている。そのほか、中間転写方式はトナーの転写性やトナー像の画質を改善する上でも有効な方式であるため、カラー画像形成装置および白黒画像形成装置を問わず広く採用されている。
【０００４】
最近、地球環境保全の観点から、エコロジー対策として画像形成装置から排出される廃トナーの発生量を減らすような画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、クリーナを用いることなく、トナー像を転写した後の像担持体上の背景部に残留するトナーを現像ロールに転移させることにより、現像装置によってトナーを回収し再使用する方式の画像形成装置が開示されている。
【０００５】
また、中間転写方式を採用することにより感光体ドラムが直接記録用紙と接触することがなくなり、感光体ドラムに紙粉が付着することが防止され、現像装置内に回収されるトナーへの紙粉混入がなく画像欠陥を防止することが可能な画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、中間転写方式の画像形成装置において中間転写体用のクリーナを設けない方式として、中間転写体上の残留トナーを、逆極性の電圧を印加した転写ローラなどに転移させて除去する方式の画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
本発明者らは、像担持体表面または中間転写体表面に微粒子を付着させてほぼ一様な厚さの微粒子層を形成し、その微粒子層上にトナー像を形成することによりトナー像の転写率を著しく向上させた画像形成装置を提案している（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭５９−１３３５７３号公報
【特許文献２】特開平５−２１０２９４号公報
【特許文献３】特開平８−３１４２３１号公報
【特許文献４】特開平９−２１２０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、この際、像担持体上や中間転写体上の微粒子付着状態を適切な状態にしておく必要があるが、その具体的な手段については未解明の状態にとどまっている。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑み、トナー像の被転写体への転写効率が高く廃棄トナーの少ない画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
表面にトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体からトナー像の転写を受けて次に転写するための中間転写体と、
前記中間転写体の表面に微粒子を付着させる微粒子付着手段とを有し、
前記微粒子付着手段は、回転ブラシと、前記回転ブラシの毛先が接触し且つ前記回転ブラシに対して平行となるように支持された棒状部材とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の画像形成装置によれば、微粒子は回転ブラシを介して中間転写体の表面に付着するが、回転ブラシの表面に付着した微粒子のうち過剰な微粒子は回転ブラシの毛先が棒状部材と接触することにより払い落とされるので、中間転写体の表面には適量の微粒子が付着する。
【００１２】
ここで、上記像担持体の表面に画像を形成するための露光源を有し、上記微粒子が、上記露光源の波長の半波長以下の平均粒径を有するものであることが好ましい。
【００１３】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、像担持体上における遮光効果によるネガゴーストの発生を効果的に回避することができる。
【００１４】
また、上記中間転写体上に付着する際の微粒子付着量が面積率で１５％以上２０％以下となるように設定されていることが好ましい。ここで、面積率とは、像担持体または中間転写体の単位面積当たりの微粒子の投影面積の割合をいう。
【００１５】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、高い転写効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像形成装置によれば、微粒子は回転ブラシを介して中間転写体の表面に付着し、回転ブラシの毛先が回転ブラシと平行に支持された棒状部材と接触することにより過剰な微粒子が払い落とされるので、適量の微粒子が中間転写体に付着し、転写効率が高く廃棄トナーの少ない画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の画像形成装置が適用された第１の実施形態のカラー画像形成装置の概略構成図である。
【００１９】
このカラー画像形成装置は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色に対応する、表面に感光体層を有するドラム状の像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃと、これらの像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを一様に帯電する帯電器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃと、一様に帯電された各像担持体に像光を照射して静電潜像を形成する像書き込み装置３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃと、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの４色の現像剤を収容する現像装置４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃと、像担持体１Ｋおよび１Ｙに接触し像担持体１Ｋ上および１Ｙ上に形成されたトナー像の転写を受けるドラム状の第１中間転写体５ａと、像担持体１Ｍおよび１Ｃに接触し像担持体１Ｍ上および１Ｃ上に形成されたトナー像の転写を受けるドラム状の第１中間転写体５ｂと、第１中間転写体５ａおよび第１中間転写体５ｂに接触し第１中間転写体５ａ上および第１中間転写体５ｂ上に形成されたトナー像の転写を受けるドラム状の第２中間転写体６と、第２中間転写体６上に重ね合わせ転写されたトナー像を、ペーパーガイド１０に沿って搬送ローラ８により搬送されてくる記録用紙Ｐ上へ転写する転写ローラ７と、記録用紙Ｐ上に転写されたトナー像を定着する定着装置９とを備えている。
【００２０】
なお、このカラー画像形成装置に用いられる像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃおよび中間転写体５ａ，５ｂ，６としては、像担持体および中間転写体の表面に、平均粒径が１次粒子の平均粒径の３倍以下の微粒子を付着させたものが用いられる。具体的には、予め、このカラー画像形成装置からこれらの像担持体および中間転写体を一旦取り外し、例えば、後述する微粒子付着装置（図２参照）などを用いてオフラインで、これら像担持体および中間転写体の表面に、平均粒径が１次粒子の平均粒径の３倍以下の微粒子を付着させたものがこのカラー画像形成装置に装着される。
【００２１】
像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、アルミニウムなどの金属製支持体に、電荷発生層、電荷輸送層を順次積層させた機能分離型感光体で、体積抵抗率は８．５×１０15Ωｃｍのものを用いている。なお、この体積抵抗率は三菱化学製の高抵抗率計ハイレスターＩＰを用いて測定した値である。
【００２２】
帯電器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃは、電極ワイヤに高電圧を印加し、対応する像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃとの間でコロナ放電を発生させて像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの表面を一様に帯電するものである。
【００２３】
像書き込み装置３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃは、対応する像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの回転方向に対しほぼ垂直に発光素子（ＬＤ）のレーザ光を繰り返し走査し、これらの発光素子が画像信号に基づいてオン／オフすることによって各像担持体に像露光が行われ静電潜像が形成される。
【００２４】
現像装置４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは、それぞれ対応する像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ上に形成された静電潜像にそれぞれの色のトナーを転移して可視像（トナー像）を形成する。
【００２５】
第１中間転写体５ａ，５ｂは、厚さ３ｍｍのアルミニウム製パイプの芯金に、弾性層としてシリコーンゴムにカーボンブラックを分散させたものを４ｍｍの厚さで形成し、その上に表面層としてフッ素ラテックス（ダイキン工業社製ＧＬＳ−２１３）を２０μｍコーティングして２５０℃で焼成したものであり、最終的な直径は４０ｍｍに仕上げられている。なお、フッ素ラテックスをコーティングした後の中間転写体の硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計（高分子計器社製）で４０度である。また、弾性層であるシリコーンゴムの抵抗値は１．３×１０7Ωであり、フッ素ラテックスの表面層をコーティングした後の中間転写体５ａ，５ｂの抵抗値は２．１×１０9Ωである。なお、本実施形態における抵抗値の測定は次のようにして行っている。
【００２６】
直径４０ｍｍの金属ローラを測定対象の中間転写体に対向させ、両者の回転軸が平行になるようにして線圧３０ｇｆ／ｃｍで加圧接触させて、直流電源（ＴＲＥＫ社製高圧電源ＭＯＤＥＬ  ６１０Ｃ）を中間転写体の金属製芯金部に接続し、上記金属ローラはアースに接続する。上記金属ローラを１０ｒｐｍで回転駆動し、中間転写体をこれに従動させる。直流電源により中間転写体に＋１００Ｖの電圧を印加し、直流電源の電流モニター用端子からの電圧出力をレコーダで読み取り、電流値に換算する。得られた電流値で印加電圧（１００Ｖ）を除した値を中間転写体の抵抗値とする。
【００２７】
第２中間転写体６は、第１中間転写体５ａ，５ｂと同様、厚さ３ｍｍのアルミニウム製パイプの芯金に、弾性層としてシリコーンゴムにカーボンブラックを分散させたものを４ｍｍの厚さで形成し、その上に表面層としてフッ素ラテックス（ダイキン工業社製ＧＬＳ−２１３）を２０μｍコーティングして２８０℃で焼成したものであり、最終的な直径は４０ｍｍに仕上げられている。なお、フッ素ラテックスをコーティングした後の中間転写体の硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計（高分子計器社製）で５０度である。また、弾性層であるシリコーンゴムの抵抗値は１．５×１０7Ωであり、フッ素ラテックスの表面層をコーティングした後の中間転写体６の抵抗値は３．４×１０11Ωである。
【００２８】
なお、本実施形態で用いられる第１中間転写体および第２中間転写体の材料および構成は、上記のもの以外に、例えば、弾性層としては、フッ素ゴム、ウレタンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレン共重合体、ブタジエンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴムなどのゴムおよび発泡体、さらにカーボンブラックや金属酸化物などの導電性フィラーを添加したものなどを用いることができる。また、表面層としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴムなどのゴム、発砲体およびラテックスなどや、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＰＴＦＥ）などの樹脂の一種またはこれらの混合物からなるもの、さらに以上の材料にカーボンブラックや金属酸化物などの導電性フィラーを添加したものなどを、上記弾性層の上にコーティングしたり、チューブ状にして被覆したりして成形したものなどを用いることができる。
【００２９】
なお、本実施形態で用いられる第１中間転写体および第２中間転写体は、上記のような２層構成に限らず、単層の構成、あるいは３層以上の構成でもよい。また、上記のようにドラム状の中間転写体以外の、例えばローラ状やベルト状の中間転写体を用いてもよい。
【００３０】
転写ローラ７は、金属製の芯金の上に、スキン層を有するシリコーン発泡体層を形成し、そのスキン層の上にコート層として、ＰＴＦＥを成膜したものが用いられている。コート層の厚みは１０μｍであり、コート層を含む層全体の抵抗値は１０7〜１０8Ωに調整してある。
【００３１】
次に、現像装置４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃで用いられる現像剤について説明する。
＜トナー＞
トナーは、例えばシアントナーについては次のようにして作成したものが用いられる。
【００３２】
ポリエステル（数平均分子量：４３００、重量平均分子量：９８００、Ｔｇ＝５８°Ｃ）９４ｗｔ％、シアニンブルー４９３８（大日精化社製）６ｗｔ％を混練粉砕し、平均粒径７μｍの着色粒子を得る。この着色粒子に対して、平均粒径１２ｎｍのシリカをヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）で疎水化処理した微粒子をトナー表面積に対する被覆率４０％の割合で外添してシアントナーとする。このシアントナーの帯電極性は負極性である。シアントナーの平均粒径はコールターカウンタ（コールター社製）で測定した値である。
【００３３】
なお、被覆率ｆ（％）は、トナーの平均粒径をｄｔ（ｍ）、シリカ微粒子の平均粒径をｄａ（ｍ）、トナーの比重をρｔ、シリカ微粒子の比重をρａ、シリカ微粒子重量をＷａ（ｋｇ）、トナー重量をＷｔ（ｋｇ）とすると、次式で与えられる。
【００３４】
ｆ（％）＝｛（√３×ｄｔ×ρｔ×Ｗａ）／（２×π×ｄａ×ρａ×Ｗｔ）｝×１００
なお、上記トナーの比重は１．０であり、シリカ微粒子の比重は２．２である。
【００３５】
トナー粒子の粒径は画質に大きな影響を与えるものであり、一般に、粒径が大きくなるほど画像は粗くなる。平均粒径が２０μｍ程度のトナーでも実用上問題はないが、細線の解像力を高めるためには、平均粒径が１０μｍ以下のトナーを用いることが望ましい。しかしながら、トナー粒径が小さくなるとトナーとキャリアの間に作用する物理的付着力が支配的となり現像性が低下する。また、トナー粒径が小さくなるとトナー粒子の凝集が起こりやすくなり取扱い上の問題が生じる。このような観点から本実施形態で用いるトナーは、平均粒径５μｍ以上１０μｍ以下のものであることが望ましい。
【００３６】
トナー用の主バインダ樹脂としては、上記例で用いられているポリエステル樹脂の他に、以下のものを用いることができる。例えば、ポリスチレン、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタヂエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、ポリウレタン樹脂などがあり、必要に応じて単体、または、複数のバインダ樹脂を混合して用いられる。
【００３７】
ヒートロール定着時にロールとの離型性を高めてトナーオフセットを防止する意味から、エチレン、プロピレンなどのオレフィン系単独または共重合体、カルナバワックスなどのワックス成分を加えてもよい。その際、ワックス成分の添加量としてはトナーに対して０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることが望ましい。添加量がこれより少ないとワックス成分の効果が発揮されず、また、添加量がこれより多いと熱によりトナーが変形しやすくなり現像剤の帯電性が変化して安定した画像濃度が得られなくなる。
【００３８】
また、トナーの力学的強度を強くしたり、ヒートロール定着時にトナーの凝集力を高めトナーオフセットを防止する意味から、重量平均分子量１０００００以上の高分子量ポリマーや架橋ポリマーを含有させてもよい。これら高分子量ポリマーや架橋ポリマーの含有量は、トナーに対して６０ｗｔ％以下であることが望ましい。含有量がこれより多いと定着時にトナーが良好に溶融定着せず定着不良を起こす恐れがあるからである。
【００３９】
トナーの着色剤については、黒色系としてはカーボンブラック、ニグロシン、黒鉛などが用いられる。
【００４０】
有彩色系としては、次のようなものを用いることができる。
【００４１】
イエローまたはオレンジ顔料：
Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７４
マゼンタまたはレッド顔料：
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５３：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２２
シアンまたはグリーン顔料：
Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０
これらのトナー着色剤の含有量は、トナーに対し０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることが望ましい。０．５ｗｔ％未満では発色性が十分でなく鮮明な画質が得られなくなるからであり、２０ｗｔ％を超えるとトナー中での着色剤の分散不良による画質の濃度むらが生じるからである。
＜キャリア＞
図１に示す現像装置４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃに用いられるキャリアは、例えば次のようなものである。
【００４２】
スチレン−アクリル共重合体（数平均分子量：２３０００、重量平均分子量：９８０００、Ｔｇ＝７８℃）３０ｗｔ％、カーボンブラック（塩基性カーボンブラック：ｐＨ＝８．５）３ｗｔ％、粒状マグネタイト（最大磁化８０ｅｍｕ／ｇ、粒径０．５μｍ  ）６７ｗｔ％を混練、粉砕、分級して平均粒径を４５μｍとする。このキャリアの帯電極性は正極性である。体積抵抗率は１０12Ωｃｍであり、比重は２．２である。なお、平均粒径はマイクロトラック（日機装社製）で測定した値である。
【００４３】
上記キャリアは磁性体微粉末をポリマーに混合してなる、いわゆるポリマーキャリアであるが、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属粒子よりなる磁性体粒子キャリアを用いることもできる。ポリマーキャリアは磁性体粒子キャリアに比べて一般に磁化が低いために、柔らかく密度の高い磁気ブラシを形成することができ高画質画像を得ることができる。また、像担持体上に付着した場合に、像担持体表面を傷付ける恐れも少ないという利点がある。さらに、比重も小さいためにキャリアの質量も小さく、現像装置内で現像剤がミキシングされる際にトナーに対するストレスが小さくなり、現像剤の寿命を延長させることができるという長所がある。一方、磁性体粒子キャリアはキャリアの比重が大きいためにキャリアの質量も大きく、現像装置内で現像剤がミキシングされる際にトナーに対するストレスが大きいが、現像剤の帯電の立上がりが早いという利点があり、要求される性能に応じてキャリアを使い分ければよい。
【００４４】
キャリアの粒子径については、粒子径が小さいほど磁気ブラシは密になり、平均粒径が６０μｍ以下になるとその効果が現れ始めるが、平均粒径が３５μｍ未満になると、キャリアの磁気的拘束力が弱まるために像担持体上へのキャリア付着が発生する。これらのことから、キャリア粒子径は平均粒径３５μｍ以上６０μｍ以下であることが望ましい。
＜現像剤＞
上記トナーおよびキャリアを混合した現像剤として、例えば、トナー濃度（ＴＣ：Ｔｏｎｅｒ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を１５ｗｔ％、現像剤中トナー帯電量を２０μＣ／ｇとしたものを用いることができる。ここでＴＣは次式で与えられる。
【００４５】
ＴＣ（ｗｔ％）＝（現像剤に含まれるトナーの重量（ｇ））／（現像剤の総重量（ｇ））×１００
上記トナーおよびキャリアを混合して現像剤としたときのトナーの電荷量が高過ぎるとトナーのキャリアに対する付着力が高くなり過ぎて、トナーが現像されないという現象が発生する。一方、トナーの電荷量が低過ぎるとトナーのキャリアに対する付着力が弱くなり遊離トナーによるトナークラウドが発生してプリント時においてカブリを起こす恐れがある。良好な現像を行うという観点からは、現像剤中のトナーの電荷量が絶対値で５μＣ／ｇ〜５０μＣ／ｇ、好ましくは１０μＣ／ｇ〜４０μＣ／ｇの範囲にあることが望ましい。
＜微粒子＞
次に、像担持体および中間転写体に付着させる微粒子について説明する。
【００４６】
図１に示す中間転写方式のカラー画像形成装置で用いられる微粒子は、例えば次のようなものである。
【００４７】
平均粒径１２ｎｍのシリカを、疎水化処理剤としてＨＭＤＳを用いて表面処理したもので、ゆるい凝集体をなす状態で存在しており、比較的容易に分散させうるものである。なお、この微粒子は、前述のトナー表面に外添させた微粒子と同一のものである。本実施形態において像担持体に付着させる微粒子として特にシリカを用いた理由は、シリカはトナーの外添剤（転写助剤）として従来から使用されており信頼性が高いことと、外添剤として併用することによりトナーから遊離したものが像担持体へ供給され、微粒子の効果をより安定して維持できることなどが挙げられる。本実施形態でも、上記の目的で外添剤と併用している。
【００４８】
微粒子の材料としては、上記シリカの他に、酸化チタン、アルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化クロム、ベンガラなどの無機微粉末や、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機微粉末を用いることができる。環境安定性を考慮すると微粒子の吸湿性は低いことが望ましく、酸化チタン、アルミナ、シリカなどの吸湿性を有する無機微粉末の場合は、疎水化処理を施したものを用いることが望ましい。これら無機微粉末の疎水化処理は、前述のヘキサメチルジシラザンの他、例えば、ジメチルジクロロシラン、デシルシラン、ジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シランなどのシランカップリング剤やジメチルシリコンオイルなどの疎水化処理剤と上記微粉末とを高温度下で反応させることにより行うことができる。
【００４９】
これら微粒子のうちで、像担持体に使用するにあたって画質上、特に遮光効果によるネガゴーストの発生の問題を考慮する必要がある場合は、平均粒径が露光源の波長（例えばＬＥＤで６６０ｎｍ程度、半導体レーザで７８０ｎｍ程度）の半波長以下の微粒子である必要があり、画質上まったく問題がないレベルとするためには、平均粒径が１００ｎｍ以下の微粒子であることが好ましい。また、可能であれば微粒子に透明性を付与することが望ましい。その場合、有機微粉末では透明性に優れたポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレートのなどのアクリル系の微粉末を用いることが望ましい。また、無機微粉末ではシリカが遮光効果の低いという点から望ましい。
【００５０】
図２は、像担持体および中間転写体に微粒子を付着させるオフラインの微粒子付着装置の概略構成図である。
【００５１】
図２に示すように、この微粒子付着装置１００は、水平方向に延びる回転軸１０１ａのまわりに回転しながら微粒子を表面に担持してその微粒子を微粒子付着領域Ａまで搬送する微粒子塗布ロール１０１と、微粒子を内部に収容し、かつ微粒子塗布ロール１０１を内部に備えるとともに微粒子塗布ロール１０１の一部を露出させる開口部１０２を有するハウジング１０３と、微粒子塗布ロール１０１の、開口部１０２から露出した部分に、微粒子付着対象物１０４を接触させた状態に保持する保持手段１０５とを備えている。
【００５２】
この微粒子付着装置１００では、微粒子担持体として、図１に示した画像形成装置に用いられる第１中間転写体５ａ，５ｂと同一仕様で作製された微粒子塗布ロール１０１が備えられている。
【００５３】
微粒子塗布ロール１０１の後方には微粒子塗布ロール１０１に微粒子を供給する回転ブラシ１０６、さらにその後方には回転ブラシ１０６に微粒子を供給するパドル１０７が設けられている。微粒子はパドル１０７によって回転ブラシ１０６の毛先に振りかけられて付着し、回転ブラシ１０６と平行に支持された棒状部材１０８と接触することにより過剰な微粒子が払い落とされる。回転ブラシ１０６に付着した適量の微粒子は、微粒子塗布ロール１０１の表面に付着する。
【００５４】
保持手段１０５は、微粒子付着対象物１０４を回転自在に保持するとともに微粒子付着対象物１０４を微粒子塗布ロール１０１に押圧するための圧力を印加することができるようになっており、その圧力は圧力センサでモニターされ微調整できるようになっている。この保持手段１０５により微粒子付着対象物１０４は微粒子塗布ロール１０１に押圧され、微粒子付着対象物１０４の表面に微粒子が付着するとともに、微粒子が凝集体を形成している場合にはその凝集体が解砕されて微粒子付着対象物１０４表面に付着する。
【００５５】
次に、この微粒子付着装置１００の動作について説明する。
【００５６】
微粒子付着対象物１０４は、図１に示したカラー画像形成装置に用いられる像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃまたは中間転写体５ａ，５ｂ，６である。
【００５７】
これらの微粒子付着対象物１０４に微粒子を付着させるには、カラー画像形成装置から像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃおよび中間転写体５ａ，５ｂ，６を一旦取り出してきて、微粒子付着装置１００の保持手段１０５にセットし、微粒子付着装置１００のハウジング１０３の開口部１０２から露出している微粒子塗布ロール１０１に微粒子付着対象物１０４を一定の押圧力で押圧させ、微粒子塗布ロール１０１を一定速度で回転させ微粒子付着対象物１０４を従動回転させる。
【００５８】
このときの回転速度は、０．５ｒｐｍ〜５ｒｐｍ程度が適当であり、押圧力は線荷重で３０ｇｆ／ｃｍ〜３００ｇｆ／ｃｍ程度が適当である。本実施形態では、回転速度を１ｒｐｍ、線荷重を２００ｇｆ／ｃｍに設定している。なお、微粒子付着対象物１０４は従動回転に限らず、駆動するようにしてもよい。その場合の両者の速度差は、周速差で１〜２倍程度であることが好ましい。また、微粒子付着が完了するまでには一定時間以上微粒子付着装置１００を作動させる必要があり、３０秒以上、好ましくは１分以上作動させることが望ましい。
【００５９】
ここで、微粒子を付与するときに重要なポイントについて説明する。本発明者らは、鋭意研究の結果、微粒子付着装置１００のパドル１０７から微粒子塗布ロール１０１表面に付着する微粒子は、ほとんど１次粒子が多数集まって凝集した凝集体であり、このように大きな凝集体が像担持体表面や中間転写体表面に付着しても、転写率の向上に大きな効果を発揮しないことを見出した。そこで、転写率を向上させるためには、凝集体を解砕した状態で像担持体や中間転写体に付着させる必要があり、そのためには、微粒子塗布ロール１０１と微粒子付着対象物１０４とを接触状態で一定時間回転させることにより、微粒子付着領域Ａではミクロで観たときに常に速度差が生じるため、微粒子凝集体を磨り潰すような作用が働いて、１次粒子に近い状態とすることができる。
【００６０】
微粒子付着量については、面積率（像担持体または中間転写体の単位面積当たりの微粒子の投影面積の割合）で約１０％を超えたときに高転写効率を発揮することが別途検討の結果から判明しており、本実施形態では、像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃおよび中間転写体５ａ，５ｂ，６上の微粒子付着量が面積率で１５％〜２０％となるように設定している。
【００６１】
なお、像担持体上および中間転写体上における微粒子の付着状態については、一種類の微粒子のみが表面に存在していても、複数種類の微粒子が表面に同時に存在していてもよい。要は、トナーと像担持体との間、あるいはトナーと中間転写体との間に微粒子が介在することによりトナーと像担持体との間の付着力、あるいはトナーと中間転写体との間の付着力を低下させることができればよい。
【００６２】
図２に示す微粒子付着装置１００には、微粒子担持体として、微粒子塗布ロールを用いた例を示しているが、微粒子担持体はロール状の部材のみに限られるものではなく、例えばベルト状の部材などを用いてもよい。
【００６３】
次に、図１を参照しながら、本実施形態の画像形成装置の動作について説明する。
【００６４】
ドラム状の像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは矢印Ａ方向に回転し、それぞれ帯電器２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃによって表面が一様に帯電される。一様に帯電された各像担持体は、それぞれ像書き込み装置３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃにより像光が照射されて表面に静電潜像が形成される。前述のように各像担持体表面には微粒子が付着されており、その微粒子は平均粒径が２０ｎｍと像光の波長７８０ｎｍに比べて十分小さいために像光の照射を妨げることはなく、各像担持体の感光体層の電荷は像光により低減され、静電電位の差による静電潜像が形成される。
【００６５】
静電潜像は像担持体に担持されてそれぞれ現像装置４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃとの対向位置に移動し、各現像装置の現像ロールから転移されるブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のトナーが微粒子の上に重ねて付着され、静電潜像は可視化されてトナー像が形成される。
【００６６】
このようにして形成されたトナー像のうち、像担持体１Ｍ上のマゼンタトナー像と像担持体１Ｃ上のシアントナー像は、第１中間転写体ドラム５ｂに順次重ね合わせ転写（１次転写）され、続いて、第１中間転写体ドラム５ｂから第２中間転写体ドラム６に一括して２次転写される。一方、像担持体１Ｋ上のブラックトナー像と像担持体１Ｙ上のイエロートナー像は、第１中間転写体ドラム５ａに順次重ね合わせ転写（１次転写）され、続いて、第１中間転写体ドラム５ａから第２中間転写体ドラム６上のシアントナー像およびマゼンタトナー像の上に重ね合わせて２次転写される。このようにして形成された第２中間転写体ドラム６上の４色のカラートナー像は、転写ローラ７によって記録用紙Ｐ上に一括転写（３次転写）される。なお、第２中間転写体６上のトナー像は、微粒子を介して第２中間転写体６表面に付着しており、ファンデルワールス力などの非静電的な付着力が小さくなっているので転写ローラ７による電界で第２中間転写体６から容易に離脱し、ほぼ１００％の転写効率で記録用紙Ｐ上に転写される。そして最終的には定着装置９によって定着されてカラー画像が得られる。
【００６７】
上記のようにして、各像担持体から各第１中間転写体へトナー像が１次転写され、各第１中間転写体から第２中間転写体にトナー像が２次転写され、さらに第２中間転写体から記録用紙にトナー像が３次転写された後の、各像担持体、第１中間転写体、および第２中間転写体上には残留トナーが残らないので、この画像形成装置にはクリーニング装置を設ける必要がなく、廃棄トナーの少ない画像形成装置を実現することができる。
【００６８】
なお、本実施形態の画像形成装置において、このようにドラム状の中間転写体を複数用いる理由としては、例えば次のようなことを挙げることができる。ドラム状の中間転写体は剛体であるため、ベルトのような伸びやウォークなどが発生しない。そのため、中間転写ベルトを用いた画像形成装置に比べて、高精度で色重ねを行うことが可能であり多重転写に適している。しかし、ドラム状の中間転写体を一つしか使わない場合は、中間転写体が円筒であるために、画像形成部（像担持体、帯電器、像書き込み装置、および現像装置の総称）が一つの中間転写体を中心にして放射状に配置されることになる。従って、現像装置などの部品を共通化することが困難になり、また、像書き込み装置の配置が複雑になるなどの問題を生じる。そこで、ドラム状の中間転写体を複数組み合わせることにより色重ねの精度を確保し、かつ現像器などの部品の共通化を計るためには、図１に示すような構成とすることが有効である。
【００６９】
次に、各像担持体および各中間転写体の表面に付着させる微粒子の平均粒径を種々変化させた場合の影響を調べるために行った実験結果について説明する。
【００７０】
本実施形態に用いられる像担持体と中間転写体、および比較例として平均粒径を種々変化させた微粒子を付着させた像担持体および中間転写体を用意し、それらを図１に示したカラー画像形成装置に装着し、同一条件下で比較実験を行った。また、実際の微粒子の凝集状態を把握するために、種々の平均粒径を有する微粒子を付着させた像担持体および中間転写体の表面をサンプリングしてＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）Ｈ−９０００（日立製作所製）およびＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）Ｓ−４０００（日立製作所製）を用いて平均粒径を求め、別途求めた１次粒子の平均粒径と比較した。
【００７１】
先ず、１次転写における微粒子平均粒径の評価を実施した。像担持体表面の微粒子凝集状態は、微粒子付着装置１００（図２参照）における微粒子付着対象物１０４（像担持体）と微粒子塗布ロール１０１との間の押圧力を制御して種々の条件のものを作り、比較例として５種類準備した。
【００７２】
表１は、本実施形態の像担持体および比較例１〜５の、それぞれの微粒子平均粒径、転写効率、および判定結果を示す表である。
【００７３】
なお、転写効率は次式より求めた。
【００７４】
転写効率（％）＝（転写されたトナー重量（ｇ））／（転写前のトナー重量（ｇ））×１００
表１の判定欄に示した〇印、△印、および×印は、本実施形態の画像形成装置における転写効率が、それぞれ、良好、やや不良、不良であることを示している。
【００７５】
【表１】
2006313377.tif 000003
【００７６】
表１の結果から、本発明の目的である高い転写効率を得るためには、像担持体表面に付着させる微粒子の平均粒径を１次粒子の３倍以下とする必要があることがわかる。
【００７７】
一般に、トナーは像担持体と静電的な力で付着している（磁気により吸着される場合もある）が、静電的な力の他にファンデルワールス力などの非静電的な付着力も作用している。像担持体上あるいは中間転写体上に微粒子を付着させると、その微粒子の上に重ねてトナー像が形成されることになり、トナー粒子と像担持体あるいは中間転写体との間に空隙が生じた状態、またはトナーと像担持体あるいは中間転写体との接触面積が小さい状態とすることができ、非静電的な付着力が低減される。従って、転写時に電界が作用するとトナー粒子は容易に転移し、１００％に近い効率で転写が行われることとなる。このとき、微粒子の凝集体が解砕された状態になっているほど、微粒子は像担持体表面または中間転写体表面に均一に分散するため、像担持体表面または中間転写体表面とトナー像との間に着実に存在するようになり、高い転写効率が得られるものと考えられる。
【００７８】
次に、２次転写における微粒子平均粒径の評価を実施した。第１中間転写体表面の微粒子凝集状態の異なるものを上記１次転写の評価と同様にして作り、上記と同様の実験を行った。実験結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
2006313377.tif 000004
【００８０】
表２の結果から、本発明の目的である高い転写効率を得るためには、中間転写体表面に付着させる微粒子の平均粒径も１次粒子の３倍以下とする必要があることがわかる。
【００８１】
次に、本発明の画像形成装置の第２の実施形態について説明する。
【００８２】
図３は、本発明の画像形成装置が適用された第２の実施形態のカラー画像形成装置の概略構成図である。
【００８３】
この第２の実施形態のカラー画像形成装置は第１の実施形態とほぼ同様の構成を有しており、唯一の相違点は、第２の実施形態においては第１中間転写体５ａ，５ｂ、および第２中間転写体６の表面に微粒子を付着させるとともに微粒子の凝集体を解砕して付着させる微粒子付着器２０がそれぞれ備えられている点である。従って、このカラー画像形成装置の各中間転写体は、画像記録動作中に微粒子付着器２０によりオンラインで微粒子付着が行われる。
【００８４】
以下、この微粒子付着器２０について説明し、それ以外の構成要素についての説明は第１の実施形態における説明と重複するので省略する。
【００８５】
なお、このカラー画像形成装置の像担持体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃには、第１の実施形態におけると同様、オフラインの微粒子付着装置（図２参照）により予め微粒子を付着させたものが用いられる。
【００８６】
また、このカラー画像形成装置の現像装置４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃに、いわゆる現像器ダスティングにより微粒子を付着させるようにしてもよい。すなわち、予め微粒子を付着させた４種類のトナーを用意しておき、それらをこのカラー画像形成装置の各現像装置に供給することによりこれら各現像装置からトナーを介して各像担持体表面に微粒子を付着させることができる。
【００８７】
図４は、第２の実施形態のカラー画像形成装置に備えられた微粒子付着器の概略構成図である。
【００８８】
この微粒子付着器２０は、いわゆる２成分現像剤用の現像器と同様の構造を有している。
【００８９】
図４に示すように、この微粒子付着器２０は、ハウジング２１と、微粒子塗布対象である中間転写体に微粒子を供給するための微粒子供給剤を表面に担持する微粒子塗布ロール２２と、微粒子塗布ロール２２上の微粒子供給剤の量を規制する規制部材２３と、微粒子塗布ロール２２に微粒子供給剤を供給するパドル２４と、第１の攪拌室２５および第２の攪拌室２６内の微粒子供給剤を微粒子塗布ロール軸方向に搬送しながら攪拌し、攪拌された微粒子供給剤をパドル２４に供給するオーガ２７，２８とを備えている。
【００９０】
微粒子塗布ロール２２は、回転自在な非磁性の中空円筒状のスリーブ２２ａ、およびスリーブ２２ａ内部に円周に沿って配置された複数の固定磁極を有するマグロール２２ｂからなり、スリーブ２２ａの外周面に微粒子供給剤を磁気的に吸着して搬送するように構成されている。
【００９１】
この微粒子付着器２０に用いられる微粒子供給剤としては、第１の実施形態で用いられる微粒子と同じ微粒子と磁性キャリアとが混合されたものを用いることができる。微粒子は、微粒子付着器２０内での磁性キャリアとの攪拌により十分に解砕された状態になっており、静電気力で磁性キャリアに付着している。第１の実施形態における測定方法と同様の方法で、微粒子の解砕状態を調べたところ、微粒子付着器２０を５分間空回しした後の微粒子の平均粒径は、１次粒子の１．５〜２倍であった。
【００９２】
本実施形態では、微粒子付着器２０により、中間転写体の表面に微粒子を均一にかつ安定して付着させることができるので、高い転写効率を長期間にわたって維持することができる。
【００９３】
以上説明した第１および第２の実施形態は、いずれも本発明をカラー画像形成装置に適用した場合の例であるが、本発明は、白黒画像形成装置に適用した場合でも同様の効果を得ることができる。また、上記各実施形態は、いずれもカールソンプロセスに基づく電子写真記録方式の画像形成装置に適用した例であるが、本発明は、このほかに、チャージレス方式、背面露光方式などの記録紙に転写を行う間接記録方式の画像形成装置であれば適用可能である。その他、いわゆる静電記録方式やイオノグラフィ方式など、感光体の代わりに誘電体を使用してこれに静電潜像を書き込みこれを現像して転写する方式の画像形成装置に適用しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の画像形成装置が適用された第１の実施形態のカラー画像形成装置の概略構成図である。
【図２】像担持体および中間転写体に微粒子を付着させる微粒子付着装置の概略構成図である。
【図３】本発明の画像形成装置が適用された第２の実施形態のカラー画像形成装置の概略構成図である。
【図４】第２の実施形態のカラー画像形成装置に備えられた微粒子付着器の概略構成図である。
【符号の説明】
【００９５】
１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ    像担持体
２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ    帯電器
３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ    像書き込み装置
４Ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ    現像装置
５ａ，５ｂ    第１中間転写体
６    第２中間転写体
７    転写ローラ
８    搬送ローラ
９    定着装置
１０    ペーパーガイド
２０    微粒子付着器
２１    ハウジング
２２    微粒子塗布ロール
２２ａ    スリーブ
２２ｂ    マグロール
２３    規制部材
２４    パドル
２５，２６    攪拌室
２７，２８    オーガ
１００    微粒子付着装置
１０１    微粒子塗布ロール
１０１ａ    回転軸
１０２    開口部
１０３    ハウジング
１０４    微粒子付着対象物
１０５    保持手段
１０６    回転ブラシ
１０７    パドル
１０８    棒状部材
【図１】
2006313377.tif 000005
【図２】
2006313377.tif 000006
【図３】
2006313377.tif 000007
【図４】
2006313377.tif 000008