JP3679928B2

JP3679928B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3679928B2
Application number: JP16291898A
Authority: JP
Inventors: 徹仲野; 貞之岩井; 秀樹小杉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JPH11338278A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなどの画像形成装置に係り、詳しくは湿式現像装置と中間転写体を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、湿式現像装置を用いた画像形成装置では、トナーが分散されてなる液体現像剤を用いて現像することにより、トナー像を像担持体上に形成し、このトナー像を転写材に転写することで画像形成が行われている。この装置では、現像時に像担持体の表面にトナーを付着させたり、転写時に像担持体の表面から転写材にトナーを移動させたりするために、液体キャリアで荷電したトナー粒子の電気泳動という現象を利用している。
【０００３】
また、従来、中間転写体を用いた画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写する１次転写と、中間転写体上の重ね合わせたトナー像を転写材に一括転写する２次転写とが行われている。このように像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に重ね合わせることができるので、カラー画像を転写材に形成するカラー画像形成装置であって、乾式現像装置を用いたものでは広く応用されている。
【０００４】
ところが、上記湿式現像装置により像担持体上に現像されたトナー像を、中間転写体上に複数色（たとえば４色）重ね合わせる一次転写を行う場合、中間転写体から転写材への二次転写率が低下するという問題が発生する。
【０００５】
本発明者らは、このような二次転写率の低下という問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、一次転写の各色のトナー像の転写が行われる度ごとに、中間転写体上の現像剤中の固形分濃度が高くなり、その密集したトナー粒子群としての見かけの帯電量が、それぞれのトナー粒子が持っていた電荷の総和よりも小さくなることが原因とわかった。このため、二次転写の電気泳動に寄与する電荷が小さくなり、トナーが転写材へ移動しにくくなるので、二次転写率が低下が発生していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、中間転写体から転写材への転写率を向上させ、高画質な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の画像形成装置は、現像剤担持体に担持させた液体現像剤を用いて像担持体表面上の静電潜像をトナー像とする湿式現像装置と、該像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体とを備えた画像形成装置において、該中間転写体上に転写されたトナー像に対して、該トナー像を形成するトナー粒子の帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設け、該中間転写体として体積抵抗が１０Ω cm 以上１０ ^３ Ω cm 以下であるものを用いたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記電荷付与手段として、コロナ帯電器を用いるを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記電荷付与手段として、細線状導電体で構成された帯電器を用いることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記電荷手段として、上記中間転写体と接触する回転型ローラ帯電器を用いることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、上記電荷付与手段として、イオンフロー帯電器を用いることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６の画像形成装置は、請求項１乃至５の画像形成装置において、上記液体現像剤の固形分濃度が５％以上７０％以下であることを特徴とするものである。
請求項７の画像形成装置は、請求項１乃至５の画像形成装置において、上記電荷付与手段を、上記中間転写体の回転方向において、上記像担持体と該中間体との接触対向部の下流側で、かつ該中間転写体と転写材との接触対向部の上流側の位置に設置したことを特徴とするものである。
請求項１乃至７の画像形成装置においては、該中間転写体上に転写されたトナー像に対して、該トナー像を形成するトナー粒子の帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設けることにより、該トナー像に対して、良好な転写がなされるに十分な電荷を与えることができるので、二次転写率を向上させることができる。
そして、上記中間転写体の体積抵抗を１０Ω cm 以上１０ ^３ Ω cm 以下とすることにより、上記中間転写体自身の帯電を防ぐとともに、上記電荷付与手段により付与された電荷が該中間転写体上に残留しにくくなるので、二次転写時の転写ムラを防止できる。また、二次転写時の転写バイアス印加を容易にできる。
【００１３】
特に、請求項２の画像形成装置においては、上記電荷付与手段として、最も一般的な電荷付与手段であるコロナ帯電器を用いるので、容易に装置へ組み込みことができる。
【００１４】
特に、請求項３の画像形成装置においては、上記電荷与手段として、細線状導電体で構成された安価な帯電器を用いるので、コストダウンが可能となる。
【００１５】
特に、請求項４の画像形成装置においては、上記電荷付与手段として、上記中間転写体と接触する回転型ローラ帯電器を用いるので、オゾン低減、省電力などの点で有利となる。
【００１６】
特に、請求項５の画像形成装置においては、上記電荷付与手段として、イオンフロー帯電器を用いるので、該帯電器が上記中間転写体と非接触の状態で、該中間転写体上のトナー像に電荷を付与することができ、該中間転写体に対して電荷付与以外の影響を与えることがないという点で有利となる。また、該帯電器では、発生するコロナイオン量を容易に調整することができるという点でも有利となる。
【００１８】
特に、請求項６の画像形成装置においては、上記液体現像剤の固形分濃度が５％以上７０％以下のとき、すなわち上記中間転写体上におけるトナー密集による帯電量の低下が顕著となるような高濃度のとき、トナー像に対しての上記電荷付与が特に有効であるので、二次転写率の向上に対してより効果を発揮できる。
【００２２】
特に、請求項７の画像形成装置においては、上記電荷付与手段を、上記中間転写体の回転方向において、上記像担持体と該中間体との接触対向部（一次転写領域）の下流側で、かつ該中間転写体と転写材との接触対向部（二次転写領域）の上流側の位置に設置することにより、該電荷付与手段を一次転写領域の上流側で二次転写領域の下流側に設けた場合と比べて、一次転写終了後から二次転写が開始されるまでの時間を短くすることができる。該電荷付与手段を前者の位置に設けた場合、最終一次転写終了後の該中間転写体上のトナー像は、二次転写領域に到達する前に該電荷付与手段により電荷付与されるので、すぐに二次転写を行うことができる。これに対して、後者の位置に設けた場合は、該トナー像は、一旦二次転写領域を通過してから該電荷付与手段により電荷を付与され、その後再び二次転写領域に到達してから二次転写が行われることになるので、該中間転写体が一回転する分だけ時間が余計にかかってしまうからである。
【００２３】
なお、請求項７の画像形成装置においては、上記帯電付与手段を、中間転写体の回転方向において、上記像担持体と該中間体との接触対向部の下流側で、該中間転写体と転写材との接触対向部の上流側であって、二次転写領域の直前に設けることが望ましい。これによれば、電荷付与されたトナー像の電荷減衰を防ぐので、より二次転写率を向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置であるカラー電子写真複写機（以下、複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る複写機の概略構成図である。像担持体としての感光体ドラム（以下、感光体という）１０の回りには、帯電装置としての帯電ローラ２０、露光装置３０、クリーニングブレードを有するクリーニング装置６０、除電装置としての除電ランプ７０、湿式現像装置４０、中間転写体としての中間転写ベルト５０とが配設されている。該中間転写ベルト５０は、複数の懸架ローラ５１によって懸架され、図示しないモータ等の駆動手段により矢印方向に無端状に走行するように構成されている。この該懸架ローラ５１の一部は、中間転写ベルトへ転写バイアスを供給する転写バイアスローラとしての役目を兼ねており、図示しない電源から所定の転写バイアス電圧が印加される。また、該中間転写ベルト５０のクリーニングブレードを有するクリーニング装置９０も配設されている。また、該中間転写ベルト５０に対向し、最終転写材としての転写紙１００に現像像を転写するための転写手段として転写ローラ８０が配設され、該転写ローラ８０は図示しない電源装置により転写バイアスを供給される。
そして、上記中間転写ベルト５０の周りには、電荷付与手段としてのコロナ帯電器５２が設けられている。
【００２５】
上記湿式現像装置４０は、現像剤担持体としての現像ベルト４１と、該現像ベルト４１の回りに併設した黒（以下、Ｂｋという）現像ユニット４５Ｋ、イエロー（以下、Ｙという）現像ユニット４５Ｙ、マゼンタ（以下、マゼンタという）現像ユニット４５Ｍ、シアン（以下、Ｃという）現像ユニット４５Ｃとから構成されている。また、該現像ベルト４１は、複数のベルトローラに張り渡され、図示しないモータ等の駆動手段により矢印方向に無端状に走行するように構成され、上記感光体１０との接触部では該感光体１０とほぼ同速で移動する。
【００２６】
各現像ユニットの構成は共通であるので、以下の説明はＢｋ現像ユニット５０Ｂｋについてのみ行ない、他の現像ユニット５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃについては、図中でＢｋ現像ユニット５０Ｂｋにおけるものと対応する部分に、該ユニットにおけるものに付した番号の後にＹ、Ｍ、Ｃを付すに止め説明は省略する。
現像ユニット５０Ｂｋは、トナー粒子とキャリア液成分とを含む、高粘度、高濃度の液体現像剤を収容する現像タンク４２Ｂｋと、下部を該現像タンク４２Ｂｋ内の液体現像剤に浸漬するように配設された汲み上げローラ４３Ｂｋと、該汲み上げローラ４３Ｂｋから汲み上げられた現像剤を薄層化して現像ベルト４１に塗布する塗布ローラ４４Ｂｋとから構成されている。該塗布ローラ４４Ｂｋは、導電性を有しており、図示しない電源から所定のバイアスが印加される。
【００２７】
なお、本実施形態に係る複写機の装置構成としては、図１に示すような装置構成以外にも、図２に示すような、各色の現像ユニット４５を感光体１０の回りに併設した装置構成であっても良い。
【００２８】
次に、本実施形態に係る複写機の動作について説明する。
図１において、感光体１０を矢印方向に回転駆動しながら帯電ローラ２０により一様帯電した後、露光装置３０により図示しない光学系で原稿からの反射光を結像投影して該感光体１０上に静電潜像を形成する。この静電潜像は、湿式現像装置４０により現像され、顕像としてのトナー像が形成される。現像ベルト４１上の現像剤薄層は、現像領域において感光体との接触により薄層の状態で該ベルト４１から剥離し、感光体１０上の潜像の形成されている部分に移行する。この湿式現像装置４０により現像されたトナー像は、感光体１０と等速移動している中間転写ベルト５０との当接部（一次転写領域）にて中間転写ベルト５０の表面に転写される（一次転写）。３色あるいは４色を重ね合わせる転写を行う場合は、この行程を各色ごとに繰り返し、中間転写ベルト５０にカラー画像を形成する。
【００２９】
上記中間転写ベルト上の重ね合せトナー像に電荷を付与するための上記コロナ帯電器５２を、該中間転写ベルト５０の回転方向において、上記感光体１０と該中間転写ベルト５０との接触対向部の下流側で、かつ該中間転写ベルト５０と転写紙１００との接触対向部の上流側の位置に設置する。そして、このコロナ帯電器５２が、該トナー像に対して、該トナー像を形成するトナー粒子の帯電極性と同極性の真電荷を付与し、転写紙１００へ良好な転写がなされるに十分な電荷をトナー像に与える。
上記トナー像は、上記コロナ帯電器５２によりに帯電された後、上記転写ローラ８０からの転写バイアスにより、図示しない給紙部から矢印方向に搬送された転写紙１００上に一括転写される（二次転写）。この後、トナー像が転写された転写紙１００は、図示しない分離装置により感光体１０から分離され、図示しない定着装置で定着処理がなされた後に装置から排紙される。一方、転写後の感光体１０は、クリーニング装置６０よって未転写トナーが回収除去され、次の帯電に備えて除電ランプ７０により残留電荷が除電される。
【００３０】
次に、本実施形態において、固形分濃度１５％の液体現像剤と、上記中間転写ベルト５０として体積抵抗が約１０Ω・cmの無端ベルトを使用して、上記コロナ帯電器５２で与える電荷量を変化させ、現像及び転写を行った結果を示す。まず、上記感光体１０から該中間転写ベルト５０への一次転写時において、該中間転写ベルト５０上に移動した現像剤の固形分濃度は、単色での作像の場合で２５％程度、４色カラーの場合で３０〜４０％まで上昇した。これは、該中間転写ベルト５０上のトナー密集が、４色カラー複写の場合により顕著になることを表している。
次に、４色カラー複写の場合の二次転写率を図７示す。グラフ縦軸に二次転写率、横軸に実効電流値を示す。ここで、グラフ横軸で表す実効電流とは、図８示すように、該コロナ帯電器５２から上記中間転写ベルト５０上のトナー像に対して放出される実効電流値Ｉｅであり、電流源５３から流れる電流値をＩｓ、該コロナ帯電器５２のケーシングへ流れ込む電流値をＩｒとした場合、Ｉｅ＝Ｉｓ−Ｉｒの関係で表される。なお、定電流源５３から流れる電流値Ｉｓは、実効電流値Ｉｅが一定となるように制御されている。
図７おいて、実効電流値が０μＡのとき、すなわち、上記コロナ帯電器５２によるトナー像への電荷付与が行われない場合は二次転写率が低く、図７示す４色カラーの場合では１２％程度の転写率であった。そして、実効電流値が２０μＡまでは転写率の著しい増加が見られ、コロナ帯電器５２による電荷付与の効果が確認できる。
また、実効電流が２０μＡ以上になると転写率の増加は殆ど見られず、実効電流２０μＡが転写率向上に対する飽和電流であることがわかる。この飽和電流値２０μＡが二次転写率を十分に向上させる必要最小限の電流値とすると、単位現像剤質量あたりに必要な電荷付与量として、２．４×１０^{- 3}Ｃ／ｇが得られる。
【００３１】
このように、本実施形態においては、上記コロナ帯電器５２により、上記中間転写ベルト５０上のトナー像に対して、該トナー像を形成するトナー粒子の帯電極性と同極性の真電荷を付与することにより、二次転写率を向上させることができた。
【００３２】
また、本実施形態にて使用した上記コロナ帯電器５２以外に、電荷付与手段として例えば図３及び図４に示すように、細線状導電体で構成された帯電器５２ａを用いても良い。細線状導電体の先端は上記中間転写ベルト５０上のトナー像担持面と直交する方向に延在し、細線状導電体の先端からトナー像に向けて放電し、トナー像に対して、良好な転写がなされるに十分な真電荷を与えることができるので、トナーが転写紙１００へ転写されやすくなり、二次転写率を向上させることができる。また、該帯電器５２ａは他の帯電器と比較して安価であるため、コストダウンも可能となる。
【００３３】
また、たとえば図５に示すように、上記電荷付与手段として、上記中間体と接触する回転型ローラ帯電器５２ｂを用いても良い。ローラ帯電器５２ｂを用いた場合、上記中間転写ベルト５０上のトナー像に一様に真電荷を付与することができるので、トナーが転写紙１００へ転写されやすくなり、二次転写率を向上させることができる。また、オゾン低減、省電力などの点でも有利となる。
【００３４】
また、たとえば図６に示すように、上記電荷付与手段として、イオンフロー帯電器５２ｃを用いても良い。このイオンフロー帯電器５２ｃを用いた場合、該帯電器が上記中間転写ベルト５０と非接触の状態で、トナー像に良好な転写がなされるに十分な真電荷を付与することができるので、該中間転写体に対して電荷付与以外の影響を与えることなく、二次転写率を向上させることができる。また、該帯電器では、発生するコロナイオン量を容易に調整することができるという有利な点もある。
【００３５】
さらに、上述したような電荷付与手段を、上記中間転写体の回転方向において、一次転写領域の下流側であって二次転写領域の上流側に設置してあるので、該電荷付与手段を一次転写領域の上流側で二次転写領域の下流側に設けた場合と比べて、一次転写終了後から二次転写が開始されるまでの時間を短くすることができる。該電荷付与手段を前者の位置に設けた場合、最終一次転写終了後の該中間転写体上のトナー像は、二次転写領域に到達する前に該電荷付与手段により電荷付与されるので、すぐに二次転写を行うことができる。これに対して、後者の位置に設けた場合、該トナー像は、一旦二次転写領域を通過してから該電荷付与手段により電荷を付与され、その後再び二次転写領域に到達してから二次転写が行われることになるので、該中間転写体が一回転する分だけ時間が余計にかかってしまうからである。
【００３６】
ところで、液体現像剤については、固形分濃度が５％以上であると転写率低下の不具合が発生する。本実施形態においては取り扱いの容易性から固形分濃度１５％の現像剤を使用しているが、実用的には５〜７０％の範囲において、上記中間転写体ベルト５０上でのトナー密集による帯電量の低下が顕著となるので、上述したようなトナー像に対しての電荷付与が特に有効であり、二次転写率の向上に対してより効果を発揮できる。
【００３７】
また、本実施形態では、低抵抗の上記中間転写ベルト５０を用いているが、これにより、該中間転写ベルト５０表面の帯電を防ぐとともに、上記電荷付与手段により付与された電荷が該中間転写ベルト５０上に残留しにくくなるので、二次転写時の転写ムラを防止できる。また、二次転写時の転写バイアス印加が容易になるという効果もある。なお、本実施形態では、中間転写体として無端状の中間転写ベルト５０を用いた例について説明したが、本発明は、他の形状の中間転写体、例えばローラ状のものにも適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、電荷付与手段が上記中間転写体上のトナー像に対して、良好な転写がなされるに十分な電荷を付与するので、二次転写率を向上させることができ、高画質な画像を得ることができる。
更に、上記中間転写体の体積抵抗が１０Ω cm 以上１０ ^３ Ω cm 以下であるので、上記中間転写体自身の帯電を防ぐとともに、上記電荷付与手段により付与された電荷が該中間転写体上に残留しにくくし、二次転写時の転写ムラを防止できる。また、二次転写時の転写バイアス印加を容易にできる。
【００３９】
特に、請求項２の発明によれば、電荷付与手段としては最も一般的なコロナ帯電器を使用するので、容易に装置へ組み込むことができる。
【００４０】
特に、請求項３の発明によれば、細線状導電体で構成された帯電器は、他の電荷付与手段と比較して安価であるため、コストダウンが可能となる。
【００４１】
特に、請求項４の発明によれば、上記中間転写体と接触する回転型ローラ帯電器を使用するので、オゾン低減、省電力などの点で有利となる。
【００４２】
特に、請求項５の発明によれば、イオンフロー帯電器を使用するので、該帯電器が上記中間転写体と非接触の状態で、該中間転写体上のトナー像に電荷を付与でき、該中間転写体に対して電荷付与以外の影響を与えることがないという点で有利である。また、該帯電器では、発生するコロナイオン量を容易に調整することができるという点でも有利である。
【００４３】
請求項６の発明によれば、液体現像剤の固形分濃度が５％以上７０％以下と高濃度であるので、上記電荷付与手段による電荷付与が特に有効となり、二次転写率の向上に対してより効果を発揮でき、画像品質を向上させることができる。
【００４５】
請求項７の発明によれば、上記電荷付与手段を、上記中間転写体の回転方向において、一次転写領域の下流側で、かつ二次転写領域の上流側の位置に設置するので、該電荷付与手段を一次転写領域の上流側で二次転写領域の下流側に設けた場合と比べて、一次転写終了後から二次転写が開始されるまでの時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の構成を示す概略構成図。
【図２】実施形態に係る複写機の他の構成を示す概略構成図。
【図３】実施形態における電荷付与手段の他の構成を示す構成図。
【図４】上記電荷付与手段の構成を示す構成図。
【図５】実施形態における電荷付与手段のさらに他の構成を示す構成図。
【図６】実施形態における電荷付与手段のさらに他の構成を示す構成図。
【図７】電荷付与手段の実効電流に対する二次転写率の関係を示すグラフ。
【図８】上記実効電流を説明する説明図。
【符号の説明】
１０感光体
２０帯電ローラ
３０露光装置
４０湿式現像装置
４１現像ベルト
４２現像タンク
４３汲み上げローラ
４４塗布ローラ
４５現像ユニット
５０中間転写ベルト
５１懸架ローラ
５２コロナ帯電器
５３定電流源
６０クリーニング装置
７０除電ランプ
８０転写ローラ
９０クリーニング装置
１００転写紙

Claims

現像剤担持体に担持させた液体現像剤を用いて像担持体表面上の静電潜像をトナー像とする湿式現像装置と、
該像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体とを備えた画像形成装置において、
該中間転写体上に転写されたトナー像に対して、該トナー像を形成するトナー粒子と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設け、
該中間転写体として体積抵抗が１０Ω cm 以上１０ ^３ Ω cm 以下であるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記電荷付与手段として、コロナ帯電器を用いることを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記電荷付与手段として、細線状導電体で構成された帯電器を用いることを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記電荷付与手段として、上記中間体と接触する回転型ローラ帯電器を用いることを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記電荷付与手段として、イオンフロー帯電器を用いることを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至５の画像形成装置において、
上記液体現像剤の固形分濃度が５％以上７０％以下であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至５の画像形成装置において、
上記電荷付与手段を、上記中間転写体の回転方向において、上記像担持体と該中間体との接触対向部の下流側で、かつ該中間転写体と転写材との接触対向部の上流側の位置に設置したことを特徴とする画像形成装置。