(57)【要約】【課題】中間転写体から像担持体へ水分が移動することによる画像流れの発生を防止する。【解決手段】プリンタ１の内部には中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト１０が配置される。そして、アモルファスシリコンを感光体とする感光体ドラム２１が、中間転写ベルト１０を隔てて一次転写ローラ２６に対峙している。中間転写ベルト１０を隔てて従動ローラ４と対峙する位置には二次転写ローラ５が配置され、これら２つのローラが当接して形成されるニップに用紙Ｐが挿通される。このようなプリンタ１において、中間転写ベルト１０の気温２０°Ｃ湿度５０％における重量をＭ１とし、気温３５°Ｃ湿度８５％における重量をＭ２として、（Ｍ２−Ｍ１）×１００／Ｍ１［％］の式で導出される中間転写ベルト１０の吸水率が１．８％以下であることとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面に現像されたトナー像を、この像担持体に接触する中間転写体へ一次転写した後、トナー像を用紙に二次転写する画像形成装置において、
前記像担持体がアモルファスシリコン感光体であるとともに、前記中間転写体の気温２０°Ｃ湿度５０％における重量をＭ１とし、気温３５°Ｃ湿度８５％における重量をＭ２として、（Ｍ２−Ｍ１）×１００／Ｍ１［％］の式で導出される中間転写体の吸水率が１．８％以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体が、基層と表面層と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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等に代表される電子写真方式の画像形成装置に関する。特に、感光体ドラム等の像担持体に接触する中間転写体を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ等に代表される電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。この感光体ドラムの表面が所定電位で一様に帯電せしめられ、その表面にＬＥＤ光などを照射することで部分的に電位が光減衰して静電潜像が形成され、この静電潜像を現像することによってトナー像が形成される。
【０００３】
このような感光体ドラムにおいて、特にアモルファスシリコン感光体を用いた場合、使用環境が高湿度であると、感光体表面に形成された放電生成物が水分を吸着し、トナー像が乱れる画像流れの発生が多いことが知られている。画像流れの発生を防ぐためには、感光体ドラム表面に形成され水分を吸着した放電生成物を除去する必要がある。このような画像流れの発生の防止方法や、放電生成物の除去方法の例を、特許文献１及び２に見ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６９４４４号公報
【特許文献２】
特開２００３−５５８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の放電生成物除去方法は、像担持体に接触したローラ状の放電生成物除去部材を使用して、像担持体上に水分を供給して放電生成物の水溶液を生成し、これを吸い取ることにより放電生成物を除去するという方法である。また、特許文献２記載の画像形成装置は、アモルファスシリコン感光体に接触するベルトの表面に、用紙に転写されることのないトナー像を形成し、このトナーを用いて感光体表面を研磨することにより画像流れの発生を防止するというものである。
【０００６】
これらの放電生成物除去方法や画像流れの発生の防止方法では、像担持体である感光体ドラム表面の放電生成物を除去するという点においては効果を発揮し、画像流れの発生を抑え、良好な画像が得られることを期待できる。しかしながら、感光体ドラムに接触する中間転写体を用いた画像形成装置にこれらの方法を適用する場合、この中間転写体から移動して感光体ドラムに付着する水分を放電生成物が吸着してしまうことについては根本的な解決策になるとは言えない。したがって、感光体ドラム表面上にて放電生成物が水分を吸着してしまうことだけでなく、中間転写体から次々と送られてくる水分に対しても特別な対策を講じる必要がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、像担持体表面に現像されたトナー像を、この像担持体に接触する中間転写体へ一次転写した後、トナー像を用紙に二次転写する画像形成装置において、中間転写体から像担持体へ水分が移動することによる画像流れの発生を防止することが可能な高性能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、像担持体表面に現像されたトナー像を、この像担持体に接触する中間転写体へ一次転写した後、トナー像を用紙に二次転写する画像形成装置において、前記像担持体がアモルファスシリコン感光体であるとともに、前記中間転写体の気温２０°Ｃ湿度５０％における重量をＭ１とし、気温３５°Ｃ湿度８５％における重量をＭ２として、（Ｍ２−Ｍ１）×１００／Ｍ１［％］の式で導出される中間転写体の吸水率が１．８％以下であることとした。
【０００９】
ここで「吸水率」とは、上記の式で導出され、高温高湿環境（気温３５°Ｃ湿度８５％）において中間転写体が吸収した水分量の、常温環境（気温２０°Ｃ湿度５０％）における中間転写体の重量に対する比率を百分率で示したものを意味する。アモルファスシリコンで構成される感光体は、高硬度であり耐磨耗性に優れているので、たいへん長寿命である。しかしながら一方では、特に高温高湿環境において、感光体表面に形成された放電生成物が水分を吸着して、画像流れが発生し易いという問題もある。そこで、本発明のように画像形成装置を構成することにより、中間転写体から感光体への水分の移動を抑制することができるので、これによる画像流れの発生を防止することが可能な高性能な画像形成装置を得ることができる。
【００１０】
また、前記中間転写体が、基層と表面層とを備えることとした。
【００１１】
このように中間転写体が二層構造を備えることで、基層と表面層との組み合わせにより好適な吸水率が得られる中間転写体を構成することが可能である。また、例えば基層にゴム材料、表面層にフッ素系樹脂材料を用いることにより、柔軟性、耐久性、及び表面のトナーの離型性を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【００１３】
図１は第１の実施形態に係る画像形成装置の一例であるタンデム方式カラープリンタの概略構造を示す模型的断面図、図２は上記プリンタの画像形成部の概略構造を示す模型的断面図、図３は中間転写ベルトの斜視図、図４は図３に示す中間転写ベルトの模型的断面図である。
【００１４】
図１のプリンタ１においては、外部コンピュータからの原稿画像データの色情報に応じてフルカラー画像出力とモノクロ画像出力のいずれかが選択される。画像出力速度はフルカラーの場合でもモノクロの場合でもＡ４サイズで２０枚／分とされている。
【００１５】
プリンタ１のハウジング２の内部には中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト１０が配置されている。中間転写ベルト１０は駆動ローラ３、従動ローラ４に巻き掛けられ、図１において時計回りに回転する。中間転写ベルト１０を隔てて従動ローラ４と対峙する位置には二次転写ローラ５が配置され、これら従動ローラ４と二次転写ローラ５とが当接して形成されるニップに用紙Ｐが挿通される。図１において、二次転写ローラ５の下方には給紙装置６、及びレジストローラ７が、上方には定着装置８、及び排出部９が配置されている。排出部９はハウジング２の上面に設けられている。
【００１６】
中間転写ベルト１０の上には、計４台の画像形成部がベルト回転方向の上流側から下流側に向けて直列に配置されている。４台の画像形成部とは、上流側から順に、ブラック用の画像形成部２０Ｂ、イエロー用の画像形成部２０Ｙ、シアン用の画像形成部２０Ｃ、及びマゼンタ用の画像形成部２０Ｍである。
【００１７】
画像形成部の２０Ｂ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍの構造を図２に示す。各画像形成部とも構造は共通なので、「Ｂ」、「Ｙ」、「Ｃ」、「Ｍ」の識別記号を省略し、「２０」の符号のみ置いている。
【００１８】
画像形成部２０の中核をなすのは、アモルファスシリコンを感光体とする感光体ドラム２１であり、その周囲に主帯電器２２、ＬＥＤプリントヘッドユニット２３、現像装置２４、及びクリーニング装置２５が配置されている。また、図１に見られるように、一次転写ローラ２６が中間転写ベルト１０を隔てて感光体ドラム２１に対峙している。一次転写ローラ２６は中間転写ベルト１０を支持し、感光体ドラム２１に当接させる役割も担う。一次転写ローラ２６には、−１．５ｋＶの電圧が印加される。
【００１９】
現像装置２４は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナーとフェライトキャリアを５：９５の重量比で混合したトナーを収容している。トナーはコールターカウンタによるメジアン径（体積基準）が９μｍ、フェライトキャリアは平均粒径が７０μｍとなっている。現像装置２４には、図示しない固定磁石を内蔵した現像スリーブ２４ａが設けられている。
【００２０】
感光体ドラム２１と現像スリーブ２４ａとは０．５ｍｍの隙間を隔てて対峙し、対向する表面同士が同方向に移動する向きに回転する。感光体ドラム２１の周速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ２４ａの周速度は２００ｍｍ／ｓｅｃである。現像スリーブ２４ａの表面には、トナーにより磁気ブラシが形成される。また、トナーはキャリアとの摩擦により正に帯電する。現像スリーブ２４ａに対しては、図示しない穂切板が設けられている。穂切板と現像スリーブ２４ａとの隙間は０．５ｍｍである。現像スリーブ２４ａには＋３００Ｖの現像バイアス電圧が印加される。
【００２１】
現像により、現像装置２４の中のトナーが消費される。消費したトナーを補うため、画像形成部２０Ｂ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍに対応してトナー供給容器２７Ｂ、２７Ｙ、２７Ｃ、２７Ｍを設け、図示しない搬送手段によりトナーを補給する。これにより、現像装置２４は常に適量のトナーを内部に保有することになる。
【００２２】
クリーニング装置２５は、感光体ドラム２１に接触するゴム製のクリーニングローラ２５ａ、用紙に転写されなかったトナーを感光体ドラムからかき落とすクリーニングブレード２５ｂ、及びトナーを図示しない回収容器に排出する排出スパイラル２５ｃを有する。なお、クリーニング装置２５のカバーは、図１においては図示を省略している。
【００２３】
プリンタ１は、次のように画像出力動作を行う。
【００２４】
感光体ドラム２１の表面は、主帯電器２２により一様に＋４００Ｖに帯電せしめられる。外部のコンピュータ等から原稿画像データが入力されると、ＬＥＤプリントヘッド２３が、原稿画像データに対応するＬＥＤ光を感光体ドラム２１の表面に照射する。感光体ドラム２１の表面は、ＬＥＤ光の照射された露出部の電圧が＋２５Ｖにまで減衰し、非露光部の＋４００Ｖの部分と合わせて静電潜像が形成される。現像スリーブ２４ａに印加された＋３００Ｖの現像バイアス電圧により、トナー中の正帯電トナーが前記露光部に付着し、静電潜像がトナーで可視化される。
【００２５】
中間転写ベルト１０は、感光体ドラム２１の表面の移動方向と同じ方向に、感光体ドラムの周速度と同じ１００ｍｍ／ｓｅｃで走行している。中間転写ベルト２１上の所定位置からトナーの一次転写が開始されるよう、ＬＥＤプリントヘッド２３による感光体ドラム２１の露光タイミングが設定される。
【００２６】
中間転写ベルト１０上の所定位置が感光体ドラム２１の下に来る際、一次転写ローラ２６に印加された−１．５ｋＶの電圧により、感光体ドラム２１に付着したトナーが中間転写ベルト１０に引きつけられ、トナー像が中間転写ベルト１０に一次転写される。
【００２７】
中間転写ベルト１０に転写されなかったトナーは、クリーニングブレード２５ｂによりかき落とされ、排出スパイラル２５ｃにより図示しない回収容器に排出される。クリーニングローラ２５ａはトナー転写後の感光体ドラム２１の表面を整える。
【００２８】
画像形成部２０Ｂ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍで、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のトナーを順次転写され、中間転写ベルト１０上に形成されたトナーによるカラー画像は、給紙装置６からレジストローラ７により同期をとって送られてきた用紙Ｐが、従動ローラ４と二次転写ローラ５とが当接して形成されるニップに挿通される際、用紙Ｐに転写される。そして、未定着のトナー像を担持した用紙Ｐは定着装置８へ送られる。定着装置８の内部で熱ローラによりトナーが加熱、溶融され定着された後、ハウジング２の上面に設けられた排出部９に排出される。
【００２９】
続いて、図３、及び図４を用いて中間転写ベルト１０の詳細について説明する。中間転写ベルト１０は、中間転写体を駆動ローラ３と従動ローラ４に巻き掛けられる無端状のベルトとして構成したものであり、基層１１と、その外側であるトナー像が転写される側に表面層１２が備えられている。基層１１としては、ウレタンゴム、アクリル−ウレタン共重合体ゴム等のゴム材料が用いられる。表面層１２としては、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂や、ジメチルシロキサン等のシリコン変性樹脂が用いられ、吹き付けによるコーティングやチューブを被せることによって設けられる。なお、基層１１、及び表面層１２を構成する材料は、上記の材料に限定されるわけではない。
【００３０】
ここで、上記のような中間転写ベルト１０を構成する基層１１と表面層１２の材料の選定方法について、その一例を図５を用いて説明する。図５は、中間転写ベルトを構成する基層と表面層の材料が、ベルトの吸水率と画像流れ発生に及ぼす影響を示した表である。基層１１と表面層１２の材料がベルトの吸水率と画像流れ発生に及ぼす影響を、次に示す実験によって検証した。
【００３１】
実験により検証した中間転写ベルト１０の基層１１と表面層１２の材料の組み合わせは、図５に示す６種類である。最初に、吸水率の測定について説明する。まず、上記６種類のベルトを、各々厚さ０．６ｍｍ、１０ｃｍ四方にカットして、常温環境（気温２０°Ｃ湿度５０％）においてその重量を測定し、この重量をＭ１とする。次に、このカットしたベルトを高温高湿環境（気温３５°Ｃ湿度８５％）にて１２時間放置した後、その重量を測定し、この重量をＭ２とする。そして、（Ｍ２−Ｍ１）×１００／Ｍ１［％］の式に代入することにより、高温高湿環境において中間転写ベルト１０が吸収した水分量の、常温環境における中間転写ベルト１０の重量に対する比率である吸水率［％］を導出する。
【００３２】
画像流れ発生の有無の検証については、上記６種類の中間転写ベルト１０を使用して、プリンタ１により常温環境（気温２０°Ｃ湿度５０％）にて５０００枚印刷を行った後、高温高湿環境（気温３５°Ｃ湿度８５％）にて画像流れの発生を確認した。
【００３３】
その結果を、図５の表中の右側に示す。これによると、吸水率が１．８％以下の場合は画像流れが発生せず、吸水率が２．０％以上の場合は画像流れが発生することが分かる。このようにして、本発明者が検討を行った結果、中間転写ベルト１０の吸水率を１．８％以下にすることにより、中間転写ベルト１０から感光体ドラム２１へと移動する水分が原因で発生する画像流れに対して特別な対策を講じることができる。したがって、特に高温高湿環境において、感光体表面に形成された放電生成物が水分を吸着して画像流れが発生し易いという性質を有するアモルファスシリコン感光体を用いた場合でも、中間転写ベルト１０から感光体ドラム２１への水分の移動を抑制することができるので、これによる画像流れの発生を防止することが可能な高性能なプリンタ１を得ることができる。
【００３４】
また、中間転写ベルト１０を、上記のように基層１１と表面層１２からなる二層構造とすることで、基層１１と表面層１２との組み合わせにより好適な吸水率が得られる中間転写ベルト１０を構成することが可能である。また、上記実施形態のように基層１１にゴム材料、表面層１２にフッ素系樹脂材料を用いることにより、柔軟性、耐久性、及び表面のトナーの離型性を高めることができる。
【００３５】
なお、第１の実施形態においては中間転写体を無端ベルトの形で用いているが、ローラ状に形成しても構わない。このようなプリンタ１の画像形成部２０、及び中間転写ローラ３０の構造を図６と図７に示す。図６は、本発明の第２の実施形態に係るプリンタの画像形成部、及び中間転写ローラの概略構造を示す模型的要部断面図である。図７は、図６に示す中間転写ローラの模型的断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は前記第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、詳細な説明は省略するものとする。
【００３６】
中間転写ローラ３０の上には、画像形成部２０が配置されている。画像形成部２０の中核をなすのは、アモルファスシリコンを感光体とする感光体ドラム２１であり、その周囲に主帯電器２２、ＬＥＤプリントヘッドユニット２３、及びクリーニング装置２５が配置されている。そして、計４台の現像装置が感光体ドラム２１の回転方向の上流側から下流側に向けて配置されている。４台の現像装置とは、上流側から順に、マゼンタ用の現像装置２４Ｍ、シアン用の現像装置２４Ｃ、イエロー用の現像装置２４Ｙ、及びブラック用の現像装置２４Ｂである。
【００３７】
また、中間転写ローラ３０の下には、二次転写ローラ５が配置されている。これら中間転写ローラ３０と二次転写ローラ５とが当接して形成されるニップに用紙Ｐが挿通される。
【００３８】
中間転写ローラ３０には、アルミニウム等からなる芯材３１の外側に、前記中間転写ベルト１０と同様の基層３２と表面層３３が備えられている。これらの基層３２と表面層３３とを形成するためには、中間転写ベルト１０のようにベルト状に形成したものを芯材３１の外側に巻き付けても良いし、芯材３１の外側に基層３２と表面層３３とを順次積層することもできる。芯材３１と基層３２との間に、弾性層としてシリコンゴム層を設けても構わない。このような中間転写ローラ３０であっても、その吸水率を１．８％以下にすることにより、画像流れの発生の防止に対して第１の実施形態と同等の効果が期待できる。
【００３９】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００４０】
【発明の効果】
耐摩耗性に優れ長寿命であるアモルファスシリコン感光体を用いた場合においては、感光体表面に形成された放電生成物が水分を吸着して、画像流れが発生し易いという問題があるが、本発明のように画像形成装置を構成することにより、中間転写体から感光体への水分の移動を抑制することができるので、これによる画像流れの発生を防止することが可能な高性能な画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプリンタの概略構造を示す模型的断面図
【図２】図１に示すプリンタの画像形成部の概略構造を示す模型的断面図
【図３】図１に示す中間転写ベルトの斜視図
【図４】図３に示す中間転写ベルトの模型的断面図
【図５】本発明の実施形態に係る中間転写ベルトを構成する基層と表面層の材料がベルトの吸水率と画像流れ発生に及ぼす影響を示した表
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプリンタの画像形成部、及び中間転写ローラの概略構造を示す模型的断面図
【図７】図６に示す中間転写ローラの模型的断面図
【符号の説明】
１    プリンタ
３    従動ローラ
５    二次転写ローラ
１０  中間転写ベルト
１１、３２  基層
１２、３３  表面層
２０  画像形成部
２１  感光体ドラム
２６  一次転写ローラ
３０  中間転写ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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