JP3192218B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やプリンタ等
の、画像情報をトナーによって紙などの記録材に記録す
る画像形成方法及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成方法及び画像形成装置で
は、電子写真技術、すなわち像露光によって感光体に潜
像を形成し、該潜像をトナーで現像した後、紙などの記
録材に静電的にトナーを転写してから、定着する技術が
広く採用されている。感光体に形成したトナー像を中間
転写体に粘着力により１次転写し、次いで中間転写体か
ら紙などの記録材にトナーを熱溶融して同時定着を兼ね
て２次転写する方法及び装置が従来より知られている。

【０００３】感光体から直接記録材に転写する方法及び
装置は、紙の表面に存在する微細な凹凸のため紙と感光
体が密着せず不均一なギャップが出現し、電界が乱れた
りトナー同士のクーロン反発力を招いたりして、トナー
に対して不均一な力が作用するため、転写像に濃度ムラ
やトナーの飛散が生じ、解像力やドット再現性を劣化さ
せる不都合があった。このような問題を解決するために
採用されたのが中間転写方式であり、該方式において
は、中間転写体をドラム又はベルト状に構成し、繰り返
し使用するようにしている。

【０００４】しかしながら、このような方法及び装置に
あっては、感光体からトナー像が転写される部分、記録
材に転写する部分においては、それぞれ周速差や圧力な
どが変動して画像品質の劣化を招かないように機構や駆
動手段、及びそれらを支える骨格を組み立てる必要があ
る。さらに、２次転写時に加熱する場合、感光体の温度
が上昇しないように冷却装置を設ける必要も生じる。こ
の為に、装置全体の構成が大規模なものとなり、エネル
ギー消費も大きくなって、記録画像１枚当りのコストが
高くなっていた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は中間転写工程を採用した複写機
やプリンタ等において、中間転写の長所を活かしながら
簡単な構成で（中間転写体をドラム或はベルト状に構成
せずに）、駆動系や支持機構などの規模を大きくするこ
となく、トナー飛散のない解像力やシャープネスに優れ
た、画像情報をトナーによって紙などの記録材に記録す
る画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的
とする。他の目的は、中間転写シートを用いずに記録材
に直接転写で記録画像を形成することも出来る画像形成
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転するトナー像保持体と、トナー像保
持体に潜像を形成する潜像形成手段と、トナー像保持体
に形成された潜像を現像器で現像してトナー像を形成す
る現像手段と、転写シート供給部から中間転写シートを
搬送する第１搬送手段と、転写シート供給部から搬送さ
れた中間転写シートを加圧ローラによってトナー像保持
体に圧接させてトナー像保持体のトナー像を中間転写シ
ートに転写させる加圧手段と、記録材供給部から記録材
を搬送する第２搬送手段と、中間転写シートと記録材と
を位置合わせして互いに重ね合わせる中間転写シート・
記録材重ね手段と、重ね合わせた中間転写シートと記録
材を熱ローラと加圧ローラで挟み、熱と圧力を加えるこ
とによりトナー像を中間転写シートから記録材へ転写と
同時に定着する定着手段とから構成される画像形成装置
において、上記第２搬送手段と上記中間転写シート・記
録材重ね手段の動作を停止して、上記転写シート供給部
から記録材を搬送し、その搬送された記録材だけを上記
定着手段に作用させてトナー像を記録材に定着させるこ
とを特徴とする。

【０００７】請求項１記載の画像形成装置において、上
記加圧手段に電気バイアスを印加する構成としたことを
特徴とする。

【０００８】

【作用】上記のように構成された画像形成方法及び画像
形成装置の感光体上のトナー像を有端状の中間転写シー
トに転写した後、中間転写シートに記録材を重ね合わせ
て熱と圧力を加え溶融転写・定着するので、駆動系や支
持機構などの規模を大きくすることなく、トナー飛散の
ない解像力やシャープネスに優れた画像を得ることがで
きる。画像形成装置に、シートの検出手段を設け、中間
転写シートの代わりに記録材を搬送することにより、直
接転写による画像の形成ができる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１において、本発明の画像形成装置は、
ドラム状の感光体からなるトナー像保持体１、感光体の
表面を均一帯電させるスコロトロンチャージャ１１、帯
電後の感光体表面をレーザ光で像露光するレーザ光学系
（潜像形成手段）１２、乾式トナーを有する現像器（現
像手段）６、中間転写シート（単葉、即ち非エンドレ
ス、非ドラム状）２又は記録材４を挟んでトナー像保持
体１と圧接する加圧ローラ（加圧手段）７、感光体表面
を清掃するクリーニング装置１３、転写後の中間転写シ
ート２をトナー付着面を上に向けてレジストローラ対８
によって一時的にストックし、その上に紙などの記録材
４を搬送し重ねる記録材重ね部１５、記録材４が重なっ
た中間転写シート２に熱と圧力を加える熱ローラ９と加
圧ローラ１０からなる溶融転写部（定着手段）１８から
構成されている。また、符号３は転写シート供給部、３
ａは転写シート供給部３から転写シートを搬送する第１
搬送手段である。

【００１０】ドラム状の感光体からなるトナー像保持体
１と加圧ローラ７の間には圧力を所定の状態に保持する
ため回転軸同士がバネ１９で結合されている。又、ドラ
ム状の感光体からなるトナー像保持体１と加圧ローラ７
はシーケンスに応じて制御されるソレノイド２０により
圧接したり分離したりすることが可能である。同様にし
て加圧ローラ７の表面に直接トナーが付着しないように
シーケンスに応じて圧接と切り離しが可能になってい
る。上記感光体は、比較的耐圧性や耐熱性に優れたドラ
ム状の有機物感光体である。レーザ光学系１２は、半導
体レーザ、回転多面鏡、ｆθレンズなどからなり、レー
ザ変調回路が画像信号に応じて半導体レーザの発光を制
御する。

【００１１】現像器６は、それぞれイエロートナー、マ
ゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを収納す
るものが感光体の移動方向に対して直列に並んでいる。
現像器６に収納されている現像剤は高抵抗非磁性トナー
と磁性キャリアが混合された二成分現像剤である。トナ
ーは、解像力が高く、面積階調による階調再現性を良好
にし、重ね合わせによるトナー像の盛り上がりが小さい
ように、粒径５μｍ以下である。

【００１２】図２において、現像器６は、その内部に磁
石２１を有し、回転することによって現像剤を現像領域
に搬送する非磁性スリーブ２２、上記非磁性スリーブ２
２上に搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制板１
４などで構成される。内部の磁石２１の移動により非磁
性スリーブ２２上に形成される磁界が変化するようにな
っていて、現像領域に現像剤を供給するか否かを制御す
る。現像を行なうときは、非磁性スリーブ２２上に現像
剤が供給されるような磁界が形成され、非磁性スリーブ
２２が回転し、同時に非磁性スリーブ２２に現像バイア
スが印加される。現像領域で形成される電界により、ト
ナーのみが感光体上の静電潜像に従って感光体に付着す
る。

【００１３】非磁性のカラートナーのみからなる一成分
現像剤にて現像を行う方法もこの装置に採用できる。こ
の場合、磁石を内蔵するスリーブの代わりに導電性弾性
体やその表面に絶縁性物質をコーティングしたローラが
用いられる。トナーはブレードなどの帯電部材と接触し
て所定の極性と絶対値を有する電荷量に帯電される。こ
の現像方法によればエッジ効果の小さい比較的薄層のト
ナー像を得ることができ、この装置の特徴を活かすこと
ができる。加圧ローラ７は、中間転写シート２がドラム
状の感光体からなるトナー像保持体１に十分な接触巾を
もって均一な圧力で圧接するようにゴム弾性を有し、さ
らに転写バイアスが印加できるように表面が導電性か、
体積抵抗が低くなるように構成されている。

【００１４】図３において、記録材重ね部１５のところ
では、トナー像が転写されて下ガイド板１６により案内
されて搬送されてきた中間転写シート２が下側に、上ガ
イド板（第２搬送手段）１７に案内されてきた記録材４
が上側に、それぞれの先端がレジストローラ対８の手前
位置で停止するようになっている。停止状態において
は、中間転写シート２と記録材４は下ガイド板１６と上
ガイド板１７の存在により面接触しない。中間転写シー
ト２と記録材４の先端が揃った後、レジストローラ対８
が回転を開始して重なり合った状態でニップ部から送り
出される。

【００１５】図４において、溶融転写部１８は、熱ロー
ラ９と加圧ローラ１０とで構成され、記録材４と重なり
合った中間転写シート２に対して熱ローラ９と加圧ロー
ラ１０とのニップ部２４で熱と圧力が印加され、中間転
写シート２のトナー像が記録材４に転写・熱定着され
る。熱ローラ９は中空の剛性ローラをシリコン樹脂など
の耐熱性を有する材料でコートしたもので、内部にハロ
ゲンランプなどのヒータ２３が備えられ、ローラ全体が
５０℃〜１８０℃に加熱される。加圧ローラ１０は剛性
ローラの表面をシリコン樹脂でコートしたものが使用さ
れる。熱ローラ９と加圧ローラ１０は、記録材４と中間
転写シート２とを、滑らせることなく送り出す必要があ
るので、摩擦係数の高いものが好ましい。加圧ローラ１
０側にもヒータ２３を備えてもよい。

【００１６】この実施例で使用される中間転写シート２
は、表面が粉体トナーに対して粘着性を有し、記録材４
へトナーが効率的に移行するように流動化したトナーに
対して離型性を有することが必要である。具体例として
は、厚さ１０〜３００μｍのシリコン樹脂やテフロン樹
脂を主としたもである。更に、中間転写シート２の表面
は、密着性が崩れることによる転写抜けを防止するた
め、トナーの実質的な最小粒径よりも小さい凹凸を有す
ることが望ましい。即ち、トナーの実質的な最小粒径が
５μｍのとき、中間転写体の凹凸は５μｍ以下である。

【００１７】次に、本発明の画像形成装置における、画
像形成プロセスを説明する。 １．最初にトナー像保持体１は一定の線速度で図１の矢
印の方向に回転を始め、スコロトロンチャージャ１１が
トナー像保持体１上の感光体表面を均一に帯電し、表面
電位を約−８００Ｖにする。 ２．レーザ光学系１２により、画像信号に基づいて変調
されたレーザ光が、トナー像保持体１上の感光体表面を
走査し、静電潜像を形成する。上記静電潜像はレーザ光
の照射部分（表面電位は約−１００Ｖ）をトナー付着部
とし、非照射部分（表面電位は約−８００Ｖ）を背景部
とするように形成される。 ３．上記静電潜像を現像器６のトナーで現像する。非磁
性スリーブ２２に印加される現像バイアスは−６００Ｖ
で、反転現像が行われる。

【００１８】４．トナー像保持体１上の感光体表面のト
ナー像が適当な位置に転写されるように、中間転写シー
ト２が転写シート供給部３から搬送される。中間転写シ
ート２の先端が搬送されてくると、所定の転写条件が得
られるようなタイミングで加圧ローラ７がトナー像保持
体１上の感光体表面に圧接する。加圧ローラ７はトナー
像保持体１上の感光体表面と線速度が一致するように回
転する。加圧ローラ７による圧接力によって、トナー像
保持体１上の感光体表面と中間転写シート２の間には、
０．３ｋｇ／ｃｍ〜３．０ｋｇ／ｃｍの圧力が加えられ
る。トナー像保持体１上の感光体表面と中間転写シート
２が密着する。トナー像保持体１上の感光体表面上のト
ナー像は中間転写シート２の粘着力によって中間転写シ
ート２に転写される。この時、加圧ローラ７に対して＋
０．５ｋｖ〜５．０ｋｖの転写バイアスを印加してもよ
い。このようにすれば、トナー像保持体１上の感光体表
面と中間転写シート２のニップ部（接触部分）には電界
が形成され、トナーがこれに応じて上記トナー像保持体
１上の感光体から中間転写シート２へ移転する。勿論、
トナー像保持体１上の感光体上でトナー像が多層になっ
ていても転写することが出来る。

【００１９】５．転写後のトナー像保持体１上の感光体
をクリーニング装置１３が清掃する。 ６．転写後の中間転写シート２と記録材供給部５から搬
送された紙などの記録材４は、記録材重ね部１５に搬送
されて、レジストローラ８で停止する。このとき中間転
写シート２と記録材４は非接合状態にある。

【００２０】７．中間転写シート２と記録材４の先端が
一致した後、レジストローラ８が両者を重ね合わせて搬
送する。 ８．重ね合わせて搬送された、中間転写シート２と記録
材４は、熱ローラ９と加圧ローラ１０からなる溶融転写
部１８に達する。溶融転写部１８では中間転写シートと
記録材４は０．３ｋｇ／ｃｍ〜３．０ｋｇ／ｃｍの圧力
で圧接され、熱ローラ９の熱によって、中間転写シート
２上のトナーは半溶融状態となり、記録材４上を流動
し、記録材４の紙などの繊維の中へ浸透する。同時に中
間転写シート２に対して離型性が働く。

【００２１】９．溶融転写部１８を通過した中間転写シ
ートは記録材４と分離される。トナーは記録材４に定着
され、中間転写シート２には、ほとんど残らない。この
ようにして記録材４上に形成されたトナー像は、コロナ
転写で発生するようなトナーの飛散がなく、解像力やシ
ャープネスに優れた画像である。中間転写シートはのぞ
ましくは、クリーニングした後、繰返し上記プロセスで
使用することができる。

【００２２】１０．図１の画像形成装置によって、記録
材４に直接転写して画像形成することも可能である。こ
の場合、中間転写シート２が搬送された経路を記録材４
が搬送される。転写部２５では、記録材４の先端に合わ
せて加圧ローラ７がトナー像保持体１上の感光体に圧接
し、前述と同様の圧力０．３ｋｇ／ｃｍ〜３．０ｋｇ／
ｃｍの圧力が加えられるとともに、この時、前述と同様
に、加圧ローラ７に対して＋０．５ｋｖ〜５．０ｋｖの
転写バイアスを印加してもよい。表面に粘着性を持たな
い記録材４にトナー像を転写する場合には、前記転写バ
イアスを印加することが不可欠である。トナー像の転写
後、記録材４は記録材重ね部１５を通過し、溶融転写部
１８に入る。溶融転写部１８はこのとき熱ローラ式の定
着器として作用する。即ち、熱ローラ９でトナーが溶融
して記録材４の紙の繊維の中に流出し、定着する。この
ために、トナーと接触する熱ローラ９は溶融トナーに対
して、十分な離型性を有することが必要である。

【００２３】なお、転写部２５へ搬送されたものが中間
転写シート２であるか、記録材４であるかを識別し、そ
の結果によってシーケンスを切り替える方法が上記の画
像形成装置の使用環境では望ましい。図５はシート種類
の識別結果に応じて作像プロセスを異ならせる場合のフ
ローチャートであり、この場合、同フローチャートに示
すように、検出手段２６を転写部２５に至る前の搬送経
路に設け、中間転写シート２であるときには上記プロセ
スの１．〜９．のシーケンス（ステップ３〜１１）を、
記録材４のときには、上記プロセス１０．（ステップ２
０〜２５）のシーケンスを実行するように制御部がプロ
グラムされていればよい。検出手段２６は、光学的な反
射率を測定する光センサー、重さを測定する重量セン
サ、中間転写シート２の特定の形状を検出する光センサ
ーなどを使用すればよい。上記シーケンスでは、加圧ロ
ーラ７による転写部２５での転写条件や溶融転写部１８
での転写条件を変更することができる。例えば、感光体
から中間転写シート２に転写する場合は粘着性だけに依
存する転写方法をとり、記録材４に直接転写する場合
は、電気的バイアスを利用する等は可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、感光体上のトナー像を中間転写シートに転
写した後、中間転写シートに記録材を重ね合わせて熱と
圧力を加え溶融転写・定着するので、駆動系や支持機構
などの規模を大きくすることなく、トナー飛散のない解
像力やシャープネスに優れた画像を得ることができる。
検出手段を設ける以外は、特に大きな変更をすることな
く、中間転写シートの代わりに記録材を搬送することに
より、直接転写による画像の形成ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の作像部の概略
断面図である。

【図２】本発明の実施例を示す画像形成装置の現像器の
断面図である。

【図３】本発明の実施例を示す画像形成装置の記録材重
ね部の斜視図である。

【図４】本発明の実施例を示す画像形成装置の溶融転写
部の断面図である。

【図５】本発明の実施例を示す画像形成装置のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１・・・トナー像保持体、２・・・中間転写シート、３
・・・転写シート供給部、４・・・記録材、５・・・記
録材供給部、６・・・現像器、７・・・加圧ローラ、８
・・・レジストローラ、９・・・熱ローラ、１０・・・
加圧ローラ、１１・・・スコロトロンチャージャ、１２
・・・レーザ光学系、１３・・・クリーニング装置、１
４・・・現像剤規制板、１５・・・記録材重ね部、１６
・・・下ガイド板、１７・・・上ガイド板、１８・・・
溶融転写部、１９・・・バネ、２０・・・ソレノイド、
２１・・・磁石、２２・・・非磁性スリーブ、２３・・
・ヒータ、２４・・・ニップ部、２５・・・転写部、２
６・・・検出手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するトナー像保持体と、トナー像保持
   体に潜像を形成する潜像形成手段と、トナー像保持体に
   形成された潜像を現像器で現像してトナー像を形成する
   現像手段と、転写シート供給部から中間転写シートを搬
   送する第１搬送手段と、転写シート供給部から搬送され
   た中間転写シートを加圧ローラによってトナー像保持体
   に圧接させてトナー像保持体のトナー像を中間転写シー
   トに転写させる加圧手段と、記録材供給部から記録材を
   搬送する第２搬送手段と、中間転写シートと記録材とを
   位置合わせして互いに重ね合わせる中間転写シート・記
   録材重ね手段と、重ね合わせた中間転写シートと記録材
   を熱ローラと加圧ローラで挟み、熱と圧力を加えること
   によりトナー像を中間転写シートから記録材へ転写と同
   時に定着する定着手段とから構成される画像形成装置に
   おいて、上記第２搬送手段と上記中間転写シート・記録
   材重ね手段の動作を停止して、上記転写シート供給部か
   ら記録材を搬送し、その搬送された記録材だけを上記定
   着手段に作用させてトナー像を記録材に定着させること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、上
   記加圧手段に電気バイアスを印加する構成としたことを
   特徴とする請求項１記載の画像形成装置。