(57)【要約】【課題】現像工程から転写工程に亘る領域でトナー像の飛び散りや像乱れを抑制できる画像形成装置の提供を図る。【解決手段】感光体ドラム３１上の現像位置の下流側と転写位置の上流側との間に、感光体ドラム３１上のトナー像ＰＴをトナー５〜７０％凝集温度で予備加熱する予備加熱手段６０を設ける。感光体ドラム３１上のトナー像ＰＴは、予備加熱されることでトナー粒子間の凝集度が適正に調整されて、現像工程から転写工程に亘る領域でトナー像ＰＴの飛び散り，像乱れが抑制される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する像担持体と、
前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記像担持体上の現像位置の下流側と転写位置の上流側との間に、該像担持体上のトナー像をトナーの５〜７０％凝集温度で予備加熱する予備加熱手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記予備加熱手段は、前記像担持体上のトナー像を、トナーの１０〜６０％凝集温度で予備加熱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３】
前記予備加熱手段は、前記像担持体上のトナー像を、トナーの４０〜６０％凝集温度で予備加熱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】
前記予備加熱手段が、前記像担持体と非接触であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記予備加熱手段が、前記像担持体に弾性接触することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体の表面を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記録媒体に形成する画像の画像情報にもとづいて予備加熱の要・否を判断して、前記予備加熱手段を作動制御することを特徴とする請求項１〜６の何れか１つ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、複写機、プリンタ、ファックス等、およびこれら複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の画像形成装置における現像工程では、像担持体上の静電潜像をトナー像化する際に、不均一な粒径や外添材の付着等によるトナー粒子間の帯電量のバラツキに対し、現像電界条件を適切に設定することで、トナー像の安定化が図られている。
【０００３】
しかし、後の転写工程では、転写条件が現像条件とは全く異なってくるために、トナー像の飛び散りや像乱れが発生する問題がある。
【０００４】
そこで、従来ではこのような転写工程におけるトナー像の飛び散りや像乱れを抑制して画像品質の向上を目的として、種々の方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、静電潜像を形成する像担持体上における現像領域の下流側、かつ、転写領域の上流側に、電界または磁界の形成により像担持体上に形成されたトナー像を補正する画像補正部材を配設した技術を提案している。また、特許文献２では、現像ユニットの下流側に、像担持体上に当接する加熱手段を有する転写・定着ユニットを配設すると共に、該転写・定着ユニットと像担持体との間に搬送される記録媒体を予熱印加手段で予熱するようにした技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２６７４５５号公報
【特許文献１】特開平８−２９７４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の開示技術では、像担持体と画像補正部材との間に電界または磁界を形成して、像担持体上に形成されたトナー像の余剰のトナーを剥離するため、前述の現像の安定状態、即ち、前述の現像電界条件が崩れ、像乱れを引き起こす可能性がある。また、この画像補正部材は、剥離したトナーの除去手段を備えているが、該画像補正部材が像担持体に近接しているため、除去したトナーが像担持体上にこぼれて画像ノイズを誘発する可能性がある。
【０００８】
一方、特許文献２の開示技術では、現像工程と転写工程の間では、トナー像の飛び散りや像乱れの問題が依然として残り、画像品質の向上はそれ程期待することはできない。また、転写・定着ユニットの加熱手段により像担持体がトナー定着温度に高温に加熱されるため、像担持体が損傷するという新たな問題が生じてしまう。
【０００９】
そこで、本発明は現像工程から転写工程に亘る領域でトナー像の飛び散りや像乱れを抑制できて、画像品質を高めることができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、静電潜像を形成する像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着装置と、を備えた画像形成装置であって、前記像担持体上の現像位置の下流側と転写位置の上流側との間に、該像担持体上のトナー像をトナーの５〜７０％凝集温度で予備加熱する予備加熱手段を設けたことを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
像担持体上に形成されたトナー像を、予備加熱手段によりトナーの５〜７０％凝集温度で予備加熱することによって、トナー粒子間の凝集度を適正に調整することができる。この結果、現像工程から転写工程に亘る領域でトナー像の飛び散り、像乱れを抑制し、画像品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態としての画像形成装置を概念的に示す全体構成図。
【図２】本発明の第１実施形態の要部を概念的に示す説明図。
【図３】トナー凝集率と凝集温度との関係の一例を示す説明図。
【図４】本発明の第２実施形態の要部を概念的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１４】
図１は本発明に係る画像形成装置の全体構成を示している。
【００１５】
この画像形成装置１は、像担持体としての複数の感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋを、転写装置における中間転写ベルト４１に対面させて縦方向に配列したフルカラーの画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置と称されるものである。
【００１６】
画像形成装置１は、その上部に自動原稿送り装置ＡＤＦを備えている。自動原稿送り装置ＡＤＦの原稿載置台１５に載置された原稿Ｄは、一枚づつ分離されて原稿搬送路に送り出され、搬送ドラム１６により搬送される。
【００１７】
原稿読取部１０は、原稿画像読み取り位置ＲＰにおいて搬送中の原稿Ｄの画像を読み取る。第１搬送ガイドＧ１および原稿排出ローラ１７は、読み取り終了した原稿Ｄを原稿排紙トレイ１８に排出する。
【００１８】
画像形成装置１は、前記原稿読取部１０、露光部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ、画像形成部３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ、中間転写部４０と２次転写部４２からなる転写装置、定着部５０、排紙反転部７０、給紙部９０等から構成され、それらが一つの筺体内に収められている。
【００１９】
原稿読取部１０は、原稿画像読み取り位置ＲＰにて原稿Ｄの画像をランプＬにて照射し、その反射光を第１ミラーユニット１１、第２ミラーユニット１２、レンズ１３によって導き、撮像素子ＣＣＤの受光面に結像させる。撮像素子ＣＣＤは入射した光を光電変換して所定の画像信号を出力する。画像読取制御部１４は、この画像信号に対して、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、圧縮等の処理を施し、図外の制御部の記憶部に画像データとして変換する。記憶部に格納された画像データは、ユーザにより設定されている条件により適宜な画像処理が施されて、出力画像データが生成される。
【００２０】
露光部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、制御部から送られる出力画像データをもとに出力される出力情報に対応して、主帯電部３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面をレーザ光により走査露光し、感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１ＫにＹ色，Ｍ色，Ｃ色，ＢＫ色用の静電画像が形成される。
【００２１】
画像形成部３０Ｙは、感光体ドラム３１Ｙと、その周辺に配置されている主帯電部３２Ｙ，現像装置である現像部３３Ｙ，第１転写ローラ３４Ｙ，クリーニング部３５Ｙからなる。他の画像形成部３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋにおいても画像形成部３０Ｙと同様な構成であり、それぞれの感光体ドラム３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの周辺に、それぞれ対応して主帯電部３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ、現像部３３Ｍ，３３Ｃ，３３Ｋ、第１転写ローラ３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋ、クリーニング部３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋが配置されている。
【００２２】
現像部３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃ，３３Ｋは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（ＢＫ）のトナーで現像することによって感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ上の潜像を顕像化する。これにより、各感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ上には、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（ＢＫ）のトナー像が形成される。
【００２３】
中間転写部４０の第１転写ローラ３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋは、感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト４１上の所定位置に重ね合わせて転写する。各色のトナー像が重ね合わされることにより中間転写ベルト４１上にカラー画像が形成される。無端状ベルトからなる中間転写ベルト４１は、ベルト駆動ローラ４４の駆動力によって図１の矢印に示す方向に回転しながら移動する。クリーニング部３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋは、トナー像の転写を終えた感光体ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面に残留するトナーを除去する。
【００２４】
一方、２次転写部４２は、中間転写ベルト４１上に重ね合わされて転写されたカラー画像を、給紙部９０のトレイＰＧ１，ＰＧ２，ＰＧ３から搬送され、レジストローラ９１によってタイミングが取られて送り出された記録媒体である用紙Ｐに転写する。ベルトクリーニング部４３は、カラー画像の用紙Ｐへの転写を終えた中間転写ベルト４１の表面を清掃し、清掃された中間転写ベルト４１は次の画像転写に供される。
【００２５】
トナー像を担持した用紙Ｐは定着部５０に送られ、定着部５０は用紙Ｐを加圧加熱することによって、トナー像を用紙Ｐへ定着させる。図１に示す例では、定着部５０は加熱ローラ５２と加圧ローラ５３とからなるローラニップ方式の定着装置５１が用いられる。
【００２６】
排紙反転部７０は、定着部５０による定着処理を終えた用紙Ｐを搬送して排紙トレイ７５に排紙する。用紙Ｐを表裏反転して排紙する場合には、排紙ガイド７２が一旦用紙Ｐを下方に導き、排紙反転ローラ７３に用紙Ｐの後端を挟持させた後に反転搬送し、排紙ガイド７２が用紙Ｐを排紙ローラ７４に導いて排紙する。
【００２７】
用紙Ｐの裏面にも画像形成を行う場合、排紙ガイド７２は、表面のトナー像の定着処理を終えた用紙Ｐを下方にある再給紙部８０に搬送し、再給紙反転ローラ８１により後端を挟持させた後、逆送することによって用紙Ｐを反転させて、再給紙搬送路８２に送り出し、裏面への画像形成に供する。
【００２８】
ここで、本実施形態では図２に示すように、感光体ドラム３１上の現像ローラ（マグネットローラ）３６に対向した現像位置の下流側と、中間転写ベルト４１を挟んで第１転写ローラ３４に対向した転写位置の上流側との間に、該感光体ドラム３１上に形成されたトナー像ＰＴを特定のトナー凝集温度に予備加熱する予備加熱手段６０を設けてある。
【００２９】
予備加熱手段６０として、図２に示す例では感光体ドラム３１と非接触に配置したハロゲンヒータを用いている。このハロゲンヒータ６０は、非接触サーミスタ等の温度センサの検出作用にもとづいて、前記トナー像ＰＴを後述する所定範囲のトナー凝集温度となるように温調制御するようにしている。
【００３０】
また、感光体ドラム３１の内側には、ヒートパイプ，空冷，水冷等、適宜の冷却手段６１を設けてある。この冷却手段６１は、感光体ドラム３１の予備加熱下流側の表面温度を検出する図外の温度センサの検出作用にもとづいて、感光体ドラム３１をハロゲンヒータ６０により予備加熱されるトナー粒子の凝集に影響を及ぼさない所要の温度に冷却制御される。
【００３１】
予備加熱手段６０としては、上述のハロゲンヒータに限定されることはなく、感光体ドラム３１の感光感度に影響を与えないものであればよい。また、ショートウォームアップできるものであればその都度ウォームアップすればよく、ウォームアップに時間を要するものであればウォームアップ時間を長くして適切に調整すればよい。
【００３２】
上述のトナー凝集温度とは、トナーの凝集重量パーセントとなる温度を指し、例えば、下記の凝集試験方法によって求められる。
【００３３】
トナー試料の０．５ｇを内径２１ｍｍの１０ｍｌガラス瓶に移して蓋を閉める。このガラス瓶を振とう機（タップデンサーＫＹＴ−２０００  セイシン企業製）を用いて、室温で６００回振とうした後、蓋を外した状態で、３０〜８０℃の温度設定範囲で２．５℃刻みで変化させながら、各設定温度で湿度３５％ＲＨの環境下に２時間放置する。次いで、トナー試料を４８メッシュ（目開き３５０μｍ）の篩上に、トナーの凝集物を解砕しないように注意しながら載せてパウダーテスター（ホソカワミクロン社製）にセットして固定する。これを送り幅１ｍｍの振動強度に調整して１０秒間振動を加えた後、篩上の残存したトナー量の比率（重量％）を測定する。そして、トナー凝集率は、
【００３４】
トナー凝集率（％）＝（篩上の残存トナー量（ｇ）／０．５（ｇ））×１００
により算出される。
【００３５】
例えば、トナー試料として、キャリア平均粒径３３μｍ、トナー平均粒径６．５μｍの二成分現像方式の現像剤を用いて、これを上述の各設定温度に対して凝集率を求めると図３に示す結果が得られた。この試験結果から、例えば、トナー１０％凝集の凝集温度は５０℃、トナー６０％凝集の凝集温度は６０．５℃として求められる。
【００３６】
この試験結果にもとづいて、トナー凝集率０〜８０％の範囲で特定のトナー凝集率となる凝集温度を調べてこれを決定し、図２に示した装置を用いてハロゲンヒータ６０を各特定のトナー凝集温度に調温して画像形成を行ったところ、〔表１〕に示す画像の目視評価が得られた。
【００３７】
なお、試験環境は室温２３℃、湿度６５％ＲＨ、用紙の画像パターンはＡ４サイズ内の３ポイント文字、５ポイント文字の混合チャートを用いて、各特定のトナー凝集温度で１００枚プリントとし、冷却手段６１の冷却温度のしきい値は試験環境の２３℃とした。
【００３８】
【表１】
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＜画像評価の目視判定基準＞
＜転写散り（トナー像の飛び散り）＞
◎：３ポイント文字が十分読み取れる。
○：３ポイント文字が読み取れるが、僅かに散りが確認される。
△：３ポイント文字に散りが確認されるが読み取り可能（許容レベル）。５ポイント文字は十分に読み取れる。
×：３ポイント文字が散りで潰れている。
＜転写抜け＞
○：３ポイント文字が抜けていない。
△：３ポイント文字が僅かに画像抜け（許容レベル）。
×：３ポイント文字が抜けている。
【００３９】
〔表１〕の試験結果から、トナー凝集率０％（凝集温度２０℃）では転写散りにより、およびトナー凝集率８０％（凝集温度６２℃）では転写抜けにより何れも画像不良となる。
【００４０】
また、トナー凝集率５％（凝集温度４２．５℃）では転写散りが確認され、トナー凝集率７０％（凝集温度６１℃）では転写抜けが確認されるものの、何れも判読許容レベルの画像評価が得られる。
【００４１】
一方、トナー凝集率１０％（凝集温度５２．５℃）〜トナー凝集率６０％（凝集温度６０．５℃）の範囲では、感光体ドラム３１上のトナー像ＰＴの凝集が適正に行われ、転写位置で該トナー像ＰＴの中間転写ベルト４１への転写が良好に行われて高い画像評価が得られる。とりわけ、トナー凝集率４０％（凝集温度５９．５℃）〜トナー凝集率６０％（凝集温度６０．５度）の範囲では、感光体ドラム３１上でのトナー像ＰＴの凝集が最適に行われ、転写散り，転写抜けのないより評価の高い品質の画像が得られることが判る。
【００４２】
これらのことから、ハロゲンヒータ６０によるトナー像ＰＴの予備加熱は、トナーの５〜７０％凝集温度の範囲に設定して行えばよい。これにより、トナー粒子間の凝集度を適正に調整できて、現像工程から転写工程に亘る領域でトナー像ＰＴの飛び散り，像乱れを抑制して、画像品質を高めることができる。上述の設定温度範囲の中でも、トナー凝集温度を１０〜６０％凝集温度に設定して予備加熱すれば、トナー像ＰＴの飛び散り，像乱れの改善効果が高く、より好ましくは、予備加熱を４０〜６０％凝集温度に設定することが望ましい。
【００４３】
トナーの種類によって、トナー凝集温度は異なってくるが、前述のトナー凝集率５〜７０％に対応した凝集温度にハロゲンヒータ６０を調温すればよい。
【００４４】
以上のように本実施形態の構成によれば、感光体ドラム３１上の現像位置の下流側と転写位置の上流位置との間に配設したハロゲンヒータ６０を、上述の特定のトナー凝集温度に設定して該感光体ドラム３１上のトナー像ＰＴを予備加熱するため、該トナー像ＰＴのトナー粒子を適切に凝集させることができる。従って、現像工程から転写工程に亘る領域でのトナー像の飛び散りや像乱れが生じるのを抑制して、画像品質を高めることができる。
【００４５】
また、ハロゲンヒータ６０は、感光体ドラム３１と非接触の配置としてあるため、トナー粒子間の凝集度制御を良好に行わせることができる。
【００４６】
更に、感光体ドラム３１には、その表面を冷却する冷却手段６１を設けてあるため、予備加熱による感光体ドラム３１の温度上昇を抑制して、現像，転写作用の熱影響を回避できると共に、感光体ドラム３１の損傷を回避することができる。
【００４７】
図４は本発明の第２実施形態を示すものである。
【００４８】
本実施形態では、前述の予備加熱手段６０として、感光体ドラム３１上に弾性接触して従動回転する加熱ローラ６２を用いている。
【００４９】
この加熱ローラ６２は、内部にハロゲンヒータ等の熱源６３を有する芯金６４と、その外周に設けた弾性層６５と、該弾性層６５の表層６６とで構成している。芯金６４は、軽量で、かつ、熱伝導性の良好なアルミニウム等の金属材料からなる。弾性層６５は、耐熱性と緩衝性に富むシリコーンゴムが用いられ、また、表層６６は離型性のよいＰＴＦＥを用いることができる。
【００５０】
加熱ローラ６２は、前記第１実施形態と同様に、感光体ドラム３１上にトナー像ＰＴを前述したトナーの特定凝集率の凝集温度で予備加熱が可能なように、熱源６３を調温制御する。
【００５１】
本実施形態の構成によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる他、感光体ドラム３１上のトナー像ＰＴを加熱ローラ６２によって適切なトナー凝集温度に予備加熱するのと同時に、トナー像ＰＴを弾性的に押圧することによって、トナー粒子間の凝集度をより良好に制御することができる。
【００５２】
ここで、予備加熱手段６０によるトナー像ＰＴの予備加熱は、全ての画像形成に際して行う必要はなく、予め設定される画像形成の画像情報にもとづいて予備加熱の要・否を判断して、予備加熱手段６０の作動制御を行うようにすることも可能である。
【００５３】
通常、画像形成する場合に、細線や中間濃度領域では転写画像の飛び散りや像乱れが目立つことが多い。そこで、画像種類に応じて予備加熱手段６０の作動制御を行えば、不必要な電力消費を回避することができる。
【００５４】
例えば、〔表２〕に示すような特定印字率（面積率）や画像濃度に応じて、これらを制御パラメータとして予備加熱必要領域を決定し、予備加熱手段６０によるトナー像ＰＴの予備加熱を行わせるようにしてもよい。
【００５５】
【表２】
2012083575.tif 000004
【００５６】
〔表２〕の例では、印字率５〜５０％の領域で、画像濃度が８０〜２００ＰＷＭの中間濃度の場合、および画像が「文字」でその印字率が１〜５％の低印字率領域で、画像濃度が２５５ＰＷＭの最大濃度である場合に、予備加熱手段６０によるトナー像ＰＴの予備加熱を行って、無駄な電力消費を回避するようにしている。
【００５７】
なお、前記実施形態では、転写装置として中間転写部４０と２次転写部４２とからなる構成を例示したが、感光体ドラム３１上のトナー像ＰＴを用紙Ｐに直接転写する構成のものに適用して、同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…画像形成装置
３１…感光体ドラム（像担持体）
３３…現像部（現像装置）
３６…現像ローラ（現像装置）
４０…中間転写部（転写装置）
４１…中間転写ベルト（転写装置）
５１…定着装置
６０…予備加熱手段
Ｐ…用紙（記録媒体）
ＰＴ…トナー像
【図１】
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【図２】
2012083575.tif 000006
【図３】
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【図４】
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