JPH0784429A - 多色画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱ローラ定着に起因する問題が解消されるとと
もに、カラートナーの光透過性が向上し、色再現性が良
好な多色画像形成装置を提供すること。 【構成】感光体（２）と、この感光体を均一帯電する帯
電装置（３）と、感光体に対して光書き込みを行って静
電潜像を形成する潜像形成装置（４）と、感光体上の静
電潜像を乾式トナーで現像する現像装置（５）と、搬送
された転写体上のトナー像を転写する転写装置（６）か
らなる作像ユニット（ＵＮ−Ｂ，ＵＮ−Ｃ，ＵＮ−Ｍ，
ＵＮ−Ｙ）が色ごとに備えられ、これら各作像ユニット
のうち最後の作像ユニット（ＵＮ−Ｙ）の後工程位置
に、転写体の両面から圧力を印加してトナー像を当該転
写体に定着する定着手段（９）を具備することとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真や静電記録方式
による多色画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーコピーなど多色画像記録の需要の
高まりに対応して、電子写真方式によるさまざまなカラ
ー複写機やカラープリンター等が開発されている。

【０００３】これらの多色画像形成装置では乾式トナー
を用いたものが一般的で、記録速度が速く、普通紙記録
が可能であるという長所がある。主な装置構成を例示す
ると、（１）．色の数の作像ユニットを有し、それらか
ら記録紙（転写体）に対して順次トナー像が転写されて
いくものがある（例えば特開平５−１２７５４１号公報
の図６参照）。

【０００４】これは現像までは各色成分の画像を並行し
て作成できるので、装置構成が複雑になるという問題点
を有するものの、モノクロ画像とほとんど変わらない速
度で記録できる。

【０００５】（２）．一個の感光体と複数の現像装置と
転写ドラムなどの転写体搬送装置からなり、感光体にト
ナー像を１色ずつ形成して転写体搬送手段上の転写体に
転写するものがある（例えば特開平５−１２７５４１の
図８参照）。これは速度は遅くなるが、（１）に比べて
装置構成が簡単で、アナログカラー複写機の技術蓄積が
ある。

【０００６】（３）．感光体上にトナー像を１色ずつ重
ね合わせて形成し、一括して転写体に転写するものがあ
る（例えば特公平５−１９７０４号公報参照）。これは
非接触現像が必須になるが、装置構成が最も簡単にな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらのいずれの方式
でも、粉体である乾式トナーを転写体に定着することが
必要になる。色再現性を向上させるためには、トナーを
十分に溶融させて、透過性を向上させなければならな
い。

【０００８】このため、従来は、定着温度を１６０゜Ｃ
以上と高めに設定することにより対応してきた。ところ
が、（１）消費電力が大きくなる、（２）安全性に十分
な配慮が必要である、（３）温度制御、放熱などの手段
が複雑となる、（４）小型化に制約がある、などの問題
点がある。

【０００９】また、軟化点の比較的低いトナーを使用す
ることによって定着温度を下げる方法もあるが、そのよ
うなトナーは貯蔵中あるいは現像装置の中で凝集しやす
く、その結果フィルミングなどの現象が発生し、耐久性
などの点でも問題が多い。

【００１０】従って、本発明の目的は、多色画像形成装
置における熱ローラ定着方式に起因する問題を解決し、
カラートナーの光透過性が向上し、色再現性が良好にな
る多色画像形成装置を実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成した。

【００１２】（１）．ドラムまたはベルト状の感光体
と、この感光体を均一帯電する帯電装置と、前記感光体
に対して光書き込みを行って静電潜像を形成する潜像形
成装置と、前記感光体上の静電潜像を乾式トナーで現像
する現像装置と、搬送された転写体上のトナー像を転写
する転写装置からなる作像ユニットが色ごとに備えら
れ、前記各作像ユニットのうち最後の作像ユニットの後
工程位置に、転写体の両面から圧力を印加してトナー像
を当該転写体に定着する定着手段を具備することとした
（請求項１）。

【００１３】（２）．ドラムまたはベルト状の感光体
と、この感光体を均一帯電する帯電装置と、前記感光体
に対して光書き込みを行って静電潜像を形成する潜像形
成装置と、前記感光体上の静電潜像を乾式トナーで現像
する複数の現像装置と、搬送された転写体に感光体上の
トナー像を転写する転写装置と、前記転写体を保持して
繰返し転写部へ搬送する転写体搬送装置を有するととも
に、この転写体搬送装置から切り離された前記転写体の
両面から圧力を印加してトナー像を前記転写体に定着す
る定着手段を有することとした（請求項２）。

【００１４】（３）．ドラム又はベルト状の感光体と、
この感光体を均一帯電する帯電装置と、前記感光体に対
して光書き込みを行って静電潜像を形成する潜像形成装
置と、前記感光体上の静電潜像を乾式トナーで現像する
複数の現像装置と、前記感光体上に複数のトナーからな
る重ね合わせトナー像を一括して転写する転写装置と、
転写体の両面から圧力を印加して重ね合わせトナー像を
転写体に定着する定着手段を有することとした（請求項
３）。

【００１５】

【作用】定着ローラによる両面からの圧力により、最終
画像は、各トナーの粒状性が失われて溶融物または塑性
変形物が積層されたような状態になる。

【００１６】

【実施例】

〔実施例１〕図１に本発明による多色画像形成装置の概
略断面を示す。同図において、間隔をおいて対向配置さ
れた２つの支持ローラ間に掛けまわされた転写体搬送装
置としての搬送ベルト１の上面に対向して、ブラックト
ナーによる作像ユニットＵＮ−Ｂ，シアントナーによる
作像ユニットＵＮ−Ｃ，マゼンタトナーによる作像ユニ
ットＵＮ−Ｍ，イエロートナーによる作像ユニットＵＮ
−Ｙが並んで配置されている。

【００１７】各作像ユニットには、それぞれ、感光体
２、帯電装置３、像露光装置４、現像装置５、転写装置
６、クリーニング装置７等が配置されている。

【００１８】画像形成に際し、搬送ベルト１は反時計ま
わりの向きに回動され、転写体は該ベルトの右端側より
送り込まれて搬送ベルト１上に乗り、水平に矢印方向に
搬送され、各作像ユニットの転写装置６でそれぞれ形成
されたトナー像が転写される。

【００１９】感光体２は、通常、Ｓｅ，ＯＰＣ，ａ−Ｓ
ｉなどが使用されるが、ここでは特性の安定性、コス
ト、廃棄の容易性、安全性などからＯＰＣドラムを用い
る。

【００２０】帯電装置３は、スコロトロンによるコロナ
チャージャが多いが、ここでは、オゾン軽減の要請から
帯電ローラを用いている。

【００２１】像露光装置４は、半導体レーザーとポリゴ
ンミラーの組み合わせとする。装置の小型化につながる
ＬＥＤアレイなどの固定走査素子を採用することもでき
る。ここではＬＥＤアレイを使用している。

【００２２】現像装置４は、使用する現像剤に適合した
ものが用いられる。磁性キャリアとトナーからなる二成
分現像剤や磁性トナーを使う場合は、内部にマグネット
ローラを内蔵する現像スリーブが現像剤を保持し、回転
することによって現像剤を感光体表面へ搬送する。

【００２３】非磁性一成分トナーを用いる場合は、金属
やゴムなどで作製された弾性スリーブ上にトナー層を形
成し、現像領域に搬送する例が多い。磁性・非磁性のい
ずれの場合も、搬送した現像剤を感光体に接触させて現
像する方法のほか、感光体とトナーとを非接触状態にし
たまま、トナーを飛翔させて現像する方法もある。この
実施例では、二成分接触現像を行う。

【００２４】転写装置６は、コロトロンによるコロナチ
ャージャが多いが、ここでは、オゾン発生を抑えるため
転写ローラを用い、これにバイアスを印加する方式を採
用している。

【００２５】クリーニング装置７は、ゴムブレード、フ
ァーブラシ、磁気ブラシなどから構成されるものである
が、ここでは、ブレードとファーブラシを組み合わせた
ものを用いる。以上が作像ユニットの構成である。

【００２６】転写体は高抵抗の搬送ベルト１に静電的に
吸着され、各作像ユニットの転写部それぞれ通過される
ように搬送される。４色のトナー像が重ね転写された
後、搬送ベルトは除電装置８で除電され、転写体が転写
体搬送装置としての搬送ベルト１から分離爪１０により
分離され、定着手段９に搬入される。

【００２７】定着手段９は一対のローラからなり、転写
体上のトナーに圧力を作用させてトナー像を定着させ
る。画像形成は以下のようにして行われる。

【００２８】各作像ユニットでは、それぞれの色成分の
画像データに従ってトナー像を形成する。すなわち、感
光体２を−８００Ｖ程度に均一帯電し、像露光によって
静電潜像を形成し、例えば背景部の電位は−６００〜−
８００Ｖ、画像部（トナー付着部分）の電位は−１００
〜−５００Ｖ程度になる。以下、現像と転写が行われ
る。

【００２９】現像装置では、現像スリーブに−５００〜
−７００Ｖ程度バイアスを印加し、スリーブを回転させ
ながら現像剤を現像領域に供給して現像する。なお、ト
ナーの粒径は５〜１０μｃ／ｇ程度である。キャリアは
３０〜７０μｍ程度のフェライト粒子にトナーとの接触
帯電や耐久性を考慮した適当な樹脂でコーティングを施
したものである。

【００３０】転写装置６では、転写体が転写領域に搬送
されてくると感光体２と転写ローラの間に挾み込んで、
転写ローラに＋０．５〜３ＫＶ程度のバイアスを印加
し、感光体上のトナー像を転写体に転写する。

【００３１】４色のトナー像が形成された転写体は、定
着手段９を構成する定着ローラによって１０〜２００ｋ
ｇ／ｃｍ²程度の圧力を受ける。その結果、トナーの外
穀が破壊されて芯材が転写体に強く付着する。

【００３２】このような画像プロセスに対応するトナー
は、比較的小さい圧力の印加で転写体との付着力が増す
という特性を持つことが必要である。また、定着ローラ
に対してオフセットを起こさないことも必要である。

【００３３】そのためには、（１）表面張力が比較的小
さい、（２）低温で軟化し溶融粘度が低い、（３）所定
圧力で塑性変形を起こす、などの性質を持った軟質物質
を芯材とし、（１）適度な硬度を持つ、（２）摩擦帯電
性がよい（３）粉体流動性がよい、などの性質を持った
硬質物質を穀材とするカプセルトナーが好ましい。

【００３４】カプセルトナーの具体例としては、特公平
１−４５９１２号公報、特公平１−４０３５４号公報、
特開平２−６１６４７号公報、特開平１−１８３６６７
号公報などに記載されているものを用いる。

【００３５】すなわち、芯材としては、ワックス系化合
物、エチレンアクリル系共重合体、エチレン酢酸ビニル
共重合体、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン
アクリル系樹脂、スチレンジエン系樹脂、エポキシ樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、高級脂肪酸お
よびその誘導体、ポリオレフィン、塩素化ポリエチレン
樹脂などがあり、これらを単独あるいは組み合わせて用
いる。

【００３６】また、穀材としては、スチレン系樹脂、ア
クリル系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、スチレンジエ
ン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂などがあり、これらを単独あるいは組み合わせて
用いる。

【００３７】カプセルトナーの製造方法としては、県濁
重合などの各種重合法、相分離法、スプレードライ法な
どがある。

【００３８】定着ローラについては（１）効率的に圧力
が発生する（２）トナーに対して離型性を有する（３）
画像に光沢が出すぎない、などの条件が必要である。こ
のため、剛性ローラあるいは弾性ローラの組み合わせ、
表面に微細な凹凸を設けたローラ、またはスチレン系モ
ノマー、アクリル系モノマーの重合体あるいは共重合
体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
などの単独あるいは共重合体もしくは混合物で被覆した
ローラなどを用いる。

【００３９】定着ローラに対して補助的に熱を加えても
よい。そうすることによって、トナーの転写体への付着
力が向上する。ただし、温度が高すぎると、機内温度を
上昇させることになり、また、消費電力が増加するの
で、１００゜Ｃ以下にすることが望ましい。

【００４０】このようにして得られる最終的な画像は、
各トナーの粒状性が失われて溶融物または塑性変形物が
積層されたような状態になる。そのため、カラートナー
の光透過性が向上し、色再現性が良好になる。

【００４１】〔実施例２〕本発明による他の多色画像形
成装置の構成を図２に示す。この装置は、ドラム状をし
た感光体２０の周囲に、帯電装置４０、像露光装置５
０、イエロートナーによる現像装置５１−１、マゼンタ
トナーによる現像装置５１−２、シアントナーによる現
像装置５１−３、ブラックトナーによる現像装置５１−
４、転写ドラム５２、クリーニング装置５３が配置さ
れ、転写ドラム５２と感光体２０とが接触する位置に転
写装置としての転写チャージャ５４があり、転写ドラム
５２から普通紙などの転写体が分離爪５５により分離さ
れて排出されるまでの位置に定着手段としての定着ロー
ラがある。

【００４２】ここで、分離爪５５は転写ドラム５２に摺
接されるようになっており、転写体の搬送経路上、転写
チャージャ５４と分離爪５５との間には除電チャージャ
５７が設けられている。

【００４３】転写ドラム５２は表面が絶縁性のシートに
なっていて、転写体が外側に巻き付けられる。感光体２
０と接触する転写領域では転写装置しての転写チャージ
ャ５４がコロナ放電によりトナー像の転写を行う。その
他の構成は、実施例１と共通である。

【００４４】最初にある色部分（例えば、イエロー）の
画像データに従ってトナー像を形成する。すなわち、感
光体２０を−８００Ｖ程度に均一帯電し、像露光によっ
て静電潜像を形成する。例えば背景部の電位は−６００
〜−８００Ｖ、画像部（トナー付着部分）の電位は−１
００〜−５００Ｖ程度になる。

【００４５】続いて、イエロー現像装置５１−１の現像
スリーブ５１−１に−５００〜−７００Ｖ程度のバイア
スを印加し、当該現像スリーブを回転させながら現像剤
を現像領域に供給し、現像する。

【００４６】他の現像装置は、静電潜像に応答しないよ
うに退避される。一方、転写体が供給されて転写ドラム
に巻き付けられながら転写装置の作用を受け、感光体上
に形成されたトナー像が転写される。

【００４７】次に、２色目（例えば、マゼンタ）の画像
データに従って、同様にしてトナー像を形成する。転写
は、転写体上のイエロートナー像に重ねてなされる。

【００４８】以下、同様に３色目、４色目のトナー像が
形成されて転写体上に重ね合わされる。その後、転写体
は転写ドラム上で除電されて分離され、定着手段６に搬
入される。

【００４９】４色目のトナー像が形成された転写体は定
着ローラによって１０〜２００ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力
を受ける。その結果、トナーの外穀が破壊されて、芯材
が塑性変形し、トナー同士あるいはトナーと転写体とが
強く結合し、定着が完了する。

【００５０】トナーの望ましい条件についても、実施例
１と同様である。定着手段５６を構成する定着ローラに
対して補助的に熱を加えてもよい。そうすることによっ
て、トナーの転写体への付着力は向上する。

【００５１】ただし、温度が高すぎると、機内温度を上
昇させることになり、また、消費電力が増加するので、
１００゜Ｃ以下にすることが望ましい。

【００５２】このようにして得られる最終的な画像は、
各トナーの粒状性が失われて溶融物または塑性変形物が
積層されたような状態になる。そのため、カラートナー
の光透過性が向上し、色再現性が良好になる。

【００５３】〔実施例３〕図３に本発明によるさらに他
の多色画像形成装置の構成を示す。この装置は、ドラム
状の感光体１７の周囲に、帯電装置としての帯電チャー
ジャ１１と、感光体に対して光書き込みを行って静電潜
像を形成する潜像形成装置としてのＬＥＤアレイ１２
と、感光体上の静電潜像を乾式トナーで現像するイエロ
ー、マゼンタ、シアン、ブラックの各複数の現像装置１
３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂと、感光体上にこれら現
像装置による顕像である複数トナーからなる重ね合わせ
トナー像を一括して転写する転写装置としての転写ロー
ラ１４と、転写後に感光体上に残留するトナーを清掃す
るクリーニング装置１５と、普通紙などの転写体が転写
装置によって転写後排出されるまでの位置に設けた定着
装置１６等を有している。

【００５４】この定着装置１６は、対向圧接状態で回転
される２つの定着ローラからなり、転写体の両面から圧
力を印加して重ね合わせトナー像を転写体に定着するも
のである。

【００５５】現像装置は、二成分現像剤によって非接触
現像を行うものである。すなわち、トナーが粒径５〜８
μｍ程度、トナー帯電量−１０〜−４０μｃ／ｇ程度、
キャリアは粒径２０から５０μｍ程度のもので、感光体
１７と各現像装置の現像スリーブ１３Ｓとの距離が０．
４〜０．８ｍｍ程度、現像スリーブ上に形成する磁気ブ
ラシの高さが０．４ｍｍ以下であることが必要である。

【００５６】キャリアを小粒径にすることによって磁気
ブラシの高さを抑えることができる。また、現像バイア
スとして、ＤＣ成分（−５００〜−７００ｖ程度）にＡ
Ｃ成分（２〜８ｋＨｚ、１〜３ｋｖｐｐ程度）を重畳す
ることが好ましい。その他の構成要素は実施例１と共通
である。

【００５７】画像形成は以下のようにして行われる。最
初にある色成分（例えばイエロー）の画像データに従っ
てトナー像を形成する。すなわち、感光体を−８００ｖ
程度に均一帯電し、像露光によって静電潜像を形成し、
例えば背景部の電位は−６００〜−８００ｖ、画像部
（トナー付着部分）の電位は−１００〜−５００ｖ程度
になる。

【００５８】続いて、イエロー現像装置１３Ｙの現像ス
リーブ１３Ｓにバイアスを印加し、該スリーブを回転さ
せながら現像剤を現像領域に供給し、非接触状態のまま
現像する。他の現像装置は、静電潜像に応答しないよう
に現像剤の供給を停止し、退避するか、ＤＣ成分のみを
印加する。

【００５９】次に２色目（例えばマゼンタ）の画像デー
タに従って、同様にして感光体上にトナー像を重ねて形
成する。この場合、イエロートナー像を上から帯電、像
露光、マゼンタ現像が行われる。以下、同様に３色目、
４色目のトナー像が感光体上に重ねて形成される。

【００６０】その後、転写体が転写領域に搬送されて、
転写ローラ１４により感光体上の多色トナー像が一括し
て転写される。さらに、転写体は定着装置１６に搬入さ
れる。

【００６１】４色のトナー像が形成された転写体は定着
装置１６を構成する定着ローラによって１０〜２００ｋ
ｇ／ｃｍ²程度の圧力を受ける。その結果、トナーの外
穀が破壊されて芯材が塑性変形し、トナー同士あるいは
トナーと転写体とが強く結合し、定着が完了する。トナ
ーの望ましい条件についても実施例１と同様である。

【００６２】このようにして得られる最終的な画像は、
前述の実施例と同様に、各トナーの粒状性が失われて溶
融物または塑性変形物が積層されたような状態になる。
そのため、カラートナーの光透過性が向上し、色再現性
が良好になる。

【００６３】以上説明したように、カラートナー像が転
写体上に形成された後、圧力定着を行うことにより、各
カラートナーの粒状性が失われて連続的な樹脂状とな
り、光透過性が向上して色再現性が良好となる。

【００６４】以上の例では、定着ローラとしては熱ロー
ラを使用していないので、従来技術で問題となった熱ロ
ーラ定着方式に起因する問題が解決され、かつ、カラー
トナーの光透過性が向上し、色再現性が良好な多色画像
形成装置を実現できる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、熱ローラ定着に起因す
る問題が解消されるとともに、カラートナーの光透過性
が向上し、色再現性が良好な多色画像形成装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる、多色画像形成装置
の構成を説明した図である。

【図２】本発明の他の実施例にかかる、多色画像形成装
置の構成を説明した図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例にかかる、多色画像
形成装置の構成を説明した図である。

【符号の説明】

２ 感光体 ３ 帯電装置 ４ 像露光装置 ９ 定着手段 ＵＮ−Ｂ 作像ユニット ＵＮ−Ｃ 作像ユニット ＵＮ−Ｍ 作像ユニット ＵＮ−Ｙ 作像ユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドラムまたはベルト状の感光体と、 この感光体を均一帯電する帯電装置と、 前記感光体に対して光書き込みを行って静電潜像を形成
   する潜像形成装置と、 前記感光体上の静電潜像を乾式トナーで現像する現像装
   置と、 搬送された転写体上のトナー像を転写する転写装置から
   なる作像ユニットが色ごとに備えられ、 前記各作像ユニットのうち最後の作像ユニットの後工程
   位置に、転写体の両面から圧力を印加してトナー像を当
   該転写体に定着する定着手段を具備することを特徴とす
   る多色画像形成装置。
2. 【請求項２】ドラムまたはベルト状の感光体と、 この感光体を均一帯電する帯電装置と、 前記感光体に対して光書き込みを行って静電潜像を形成
   する潜像形成装置と、 前記感光体上の静電潜像を乾式トナーで現像する複数の
   現像装置と、 搬送された転写体に感光体上のトナー像を転写する転写
   装置と、 前記転写体を保持して繰返し転写部へ搬送する転写体搬
   送装置を有するとともに、この転写体搬送装置から切り
   離された前記転写体の両面から圧力を印加してトナー像
   を前記転写体に定着する定着手段を有することを特徴と
   する多色画像形成装置。
3. 【請求項３】ドラム又はベルト状の感光体と、 この感光体を均一帯電する帯電装置と、 前記感光体に対して光書き込みを行って静電潜像を形成
   する潜像形成装置と、 前記感光体上の静電潜像を乾式トナーで現像する複数の
   現像装置と、 前記感光体上に複数のトナーからなる重ね合わせトナー
   像を一括して転写する転写装置と、 転写体の両面から圧力を印加して重ね合わせトナー像を
   転写体に定着する定着手段を有することを特徴とする多
   色画像形成装置。