JPH08166701A

JPH08166701A - 電子写真記録装置

Info

Publication number: JPH08166701A
Application number: JP31022494A
Authority: JP
Inventors: Shinya Sato; 真也佐藤; Akira Shimada; 島田　　昭; Atsushi Onose; 敦士小野瀬; Toshiya Sato; 俊也佐藤; Akira Sasaki; 暁佐々木; Takeshi Kato; 健加藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【構成】導電体層の表面に光導電層が形成され、回転自
在に張架された感光ベルトと、感光ベルト上に異なる色
の複数種類の静電潜像を順次形成する手段と、静電潜像
に対応する色の帯電トナーを付着させて複数のトナー像
を形成する現像手段と、感光ベルトと接触しながら同期
回転し、複数のトナー像が重ねて転写されてトナー像を
完成する中間転写ドラムと、中間転写ドラム上に形成さ
れたカラートナー像を記録媒体上に転写する手段とを備
えた電子写真記録装置で、トナーの平均粒径を８μｍ以
下とする。【効果】静電潜像を忠実に顕像化することが可能とな
り、また転写時や定着時のトナーの飛散，つぶれも低減
できるため、解像度や階調再現性の優れたカラー電子写
真装置を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やレーザプリンタ
等の電子写真記録装置に係り、特に、複数色のトナーを
用いたカラー電子写真記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やレーザプリンタ等の電子
写真記録装置は、感光ドラム等の一次記録媒体上に静電
潜像を形成し、これをトナーまたはトナーとキャリアを
混合した現像剤を用いて現像してトナー像に変換し、こ
のトナー像を紙またはＯＨＰシート等の二次記録媒体上
に転写して定着するという電子写真プロセスによって印
刷物を得ている。

【０００３】原稿を色分解し、各色のトナー像を重合し
て２色や多色画像またはフルカラー画像を得るカラー電
子写真記録装置で、一次記録媒体として感光ドラムや感
光ベルト等の感光体を用いた装置では、この感光体上に
各色のトナー像を重ねて形成する方法（特開平2−13958
4 号公報）、一つの感光体上に次々に形成される各色の
トナー像を転写ドラムに巻き付けた二次記録媒体に次々
に重ねて転写して合成する方法（特開平2−141778 号公
報）、一つの感光体上に次々に形成される各色のトナー
像を中間転写体に重ねて合成した後に二次記録媒体上に
転写する方法（特開平5−188789 号公報）、色分解の数
だけ感光体や現像器などのトナー像形成プロセス手段を
設けて各感光体に形成した各色のトナー像を順次二次記
録媒体上に重ねて転写して合成する方法（特開平2−616
63号公報）等がある。

【０００４】フルカラー画像印刷では特に高画質が要求
され、色ズレや混色等の画像欠陥を極力防止しなければ
ならない。この点で中間転写体を用いる方法は、各色の
トナー像を高精度に重ねて転写するための手段を比較的
簡単に構成することができ、しかも装置をコンパクトに
できる利点を有しており、フルカラー画像形成に適して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電子写真で高い解像度
や階調再現性を実現するには、静電潜像をトナーによっ
ていかに忠実に現像するかが重要であり、これはトナー
の粒径に大きく依存する。前述のように中間転写体を用
いる方法はフルカラー画像形成に有利であるが、平均粒
径が１０μｍ程度のトナーを用いた場合、２回行われる
転写プロセスでのトナーの飛散なども影響して、解像度
や階調再現性が十分ではなかった。

【０００６】本発明の目的は、コンパクトで色重ねの精
度に優れるとともに、解像度や階調再現性に優れた実用
的なカラー電子写真装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】導電体層の表面に光導電
層が形成され、回転自在に張架された感光ベルトと、前
記感光ベルト上に異なる色の複数種類の静電潜像を順次
形成する手段と、前記静電潜像に対応する色の帯電トナ
ーを付着させて複数のトナー像を形成する現像手段と、
前記感光ベルトと接触しながら同期回転し、前記複数の
トナー像が重ねて転写されてトナー像を完成する中間転
写ドラムと、前記中間転写ドラム上に形成されたカラー
トナー像を記録媒体上に転写する手段とを備えた電子写
真記録装置で、前記トナーの平均粒径を８μｍ以下とす
る。

【０００８】

【作用】中間転写体を用いたカラー電子写真装置で、平
均粒径が８μｍ以下のトナーを用いることによって静電
潜像を忠実に現像することが可能となり、また転写時や
定着時のトナーの飛散，つぶれも低減できる。従って、
コンパクトで色重ねの精度に優れるともに、解像度や階
調再現性の優れたカラー電子写真装置を実現することが
できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。まず図１
を用いて、本発明の一実施例であるカラー画像記録を行
うための電子写真記録装置の構成およびフルカラー印刷
時の印写プロセスを説明する。一次記録媒体として用い
る感光ベルト１は、図中に示す方向に移動し帯電器２に
よって均一に帯電され、その後、レーザ露光系３によっ
てイエローの記録情報に従った静電潜像が感光ベルト１
上に形成される。

【００１０】本電子写真記録装置は二成分磁気ブラシ現
像方式を採用しており、イエローの現像器４内ではトナ
ーとキャリアが混合・撹拌されることにより摩擦帯電
し、静電力でトナーはキャリアに付着する。図２に示す
ように、トナー１９が付着したキャリア２０は現像器４
に備えられた現像ローラ２１の磁気力によってローラ表
面から鎖状に連なって磁気ブラシを形成し、現像ローラ
２１の回転により潜像面にトナー１９を搬送する。現像
ローラ２１には電圧が印加され、現像ローラ２１と静電
潜像との間に発生した電界によって、イエロートナー１
９はキャリア２０から分離され、感光ベルトに付着して
潜像を可視化する。

【００１１】感光ベルト１上のイエローのトナー像は、
感光ベルト１と中間転写ドラム８との間に印加された電
圧により中間転写ドラム８に静電転写される。なお、転
写後の感光ベルト１はイレーズ装置によって除電され、
ベルトクリーニング装置９により残留トナーが除去され
た後、再び帯電器２の位置に戻る。さらに、イエローと
同様なプロセスにより現像器５〜７を用いて、マゼン
タ，シアン，黒を感光ベルト１上に現像し、順次、中間
転写ドラム８に転写を行うことにより中間転写ドラム８
上に４色重ね合わされたフルカラーのトナー像が形成さ
れる。

【００１２】一方、給紙カセット１０に収納された記録
紙またはＯＨＰシート等の二次記録媒体１１は、まず給
紙ローラ１２によってレジストローラ１３に搬送され
る。レジストローラ１３は二次記録媒体１１の先端部を
保持し、色重ねが完了した中間転写ドラム８上のトナー
像の先端部と二次記録媒体１１の書き出し位置が、転写
器１４の位置で一致するようなタイミングで転写器１４
に二次記録媒体１１を送り出す。

【００１３】中間転写ドラム８上のトナー像は転写器１
４に印加された電圧によって二次記録媒体１１に転写さ
れ、転写後の二次記録媒体１１は除電器１５および分離
爪によって中間転写ドラム８から剥離された後、定着器
１６に搬送される。この際、転写されずに残留した中間
転写ドラム８上のトナー１９は、ドラムクリーニング装
置１７によって清掃される。定着器１６によってトナー
像が定着された二次記録媒体１１は排紙トレー１８に排
出され、印写プロセスが完了する。

【００１４】なお、電子写真記録装置は単色の印刷も可
能であるが、この場合には中間転写ドラム８上での重合
は行わない。

【００１５】次に、この電子写真記録装置の印字品質に
大きく影響する現像剤について説明する。本実施例で用
いたトナー１９は、フルカラーを再現するため、低温で
の融解・混色・定着が可能なポリエステル系樹脂を主成
分としており、キャリア２０との摩擦によって負極に帯
電する。現在実用化されている二成分現像剤のトナーは
平均粒径が１０μｍ程度であるが、目標とする６００dp
i 程度の解像度を得るためには不十分であるので、平均
粒径７μｍのものを使用している。なお、小粒径トナー
は画像濃度が低下する傾向があるが、これは粒径の大き
なものと比較して単位重量当たりの帯電量（μＣ／ｇ）
が増加しトナーがキャリアより分離しにくくなること
と、投影断面積が小さくなり粒径の大きなものと同じ画
像濃度を得るためには、より多くの付着粒子数が必要と
なるためである。従って帯電量を抑えるために、従来用
いてきた１０μｍトナーに比べ帯電制御剤（ＣＣＡ）の
添加量を増やし、また少ない付着量でも十分な画像濃度
を得るために、色剤についても添加量を多くしている。

【００１６】キャリア２０は、変性シリコンをコートし
たフェライトキャリアを用いているが、これは磁力・電
気抵抗の調整が容易である，球形であり流動性が良い，
科学的に安定である等の特長を有しており、高画質化，
長寿命化に適している。キャリア２０はトナー１９との
摩擦によって正極に帯電し、その粒径はトナー１９の被
覆率を考慮し１０μｍトナーで用いたキャリアより小粒
径化している。また二成分現像特有の問題として、現像
によりトナーを一部取られた磁気ブラシの穂先が、潜像
上のトナーを掃くことによってトナーがかき取られる現
像が起こり、画像濃度が減少したり掃きムラが生じるこ
とがある。これは磁気ブラシの感光体面への接触圧（穂
圧）を下げることが効果的であるが、前述のキャリアの
小粒径化は穂圧を下げる効果もある。

【００１７】次に、この小粒径トナーに対応した本電子
写真記録装置の各プロセスにおける最適な設定値につい
て説明する。まず感光ベルト１の帯電に関する設定値に
ついて説明する。感光ベルト１は、基体となるポリエス
テルなどの樹脂の表面にアルミニウム等の金属を蒸着す
るなどして導電体層を形成し、さらにその外周面に有機
光導電層を形成した構造となっている。帯電器２はスコ
ロトロン帯電器を用いており、この帯電器２によって感
光ベルト１表面は、ベルトの導電層を基準とした場合−
４００〜−８００Ｖに一様に帯電させることが可能であ
る。本電子写真記録装置の場合、−４５０〜−５５０Ｖ
に設定している。

【００１８】次に、現像に関する設定値について説明す
る。現像バイアス（感光ベルト１の導電体層を基準とし
た時の現像ローラ２１の電位）は−２００〜−５００Ｖ
の範囲に設定できる。現像バイアスを増加させると画像
濃度は増加するが、過剰な現像バイアスはかぶりを生
じ、細線の太りにより解像度も悪化する。本実施例で
は、細線の再現性が良好で、かぶりなどが生じない適度
なトナー付着量が得られる範囲は−２５０〜−４００Ｖ
であった。現像ギャップ（現像ローラ２１と感光ベルト
１の距離）は、潜像の電場を強めるとともにエッジ部分
の電場の乱れを低減するため、１０μｍトナーを用いた
場合に比べ０.８mm と若干狭い値に設定している。これ
によって、小粒径トナーを使用することによる画像濃度
の低下を防ぐとともに、細線の再現性の向上させること
ができる。また磁気ブラシの穂の長さを規定するドクタ
ーギャップの値は、磁気ブラシが十分に潜像面にトナー
を供給でき、しかも前述のトナーのかき取りを防止でき
る穂圧が得られる０.６mm としている。

【００１９】次に、２回行われる転写の各設定電圧につ
いて説明する。本電子写真記録装置に用いられている中
間転写ドラム８は、アルミニウム製の導電性ドラム基体
の表面に、テフロンコートしたウレタンゴム等の誘電体
層を形成した構造となっている。この中間転写ドラム８
は接地電位に接続され、感光ベルト１の導電体層は接地
電位に対し負の電位になるようにバイアス電圧を印加さ
れており、この電圧によって負に帯電した感光ベルト１
上のトナー１９が中間転写ドラム８上に転写される。そ
の電圧は−３００〜−１４０００Ｖであり、−５００〜
−７００Ｖの範囲で特に良好な転写が得られた。この
際、転写におけるトナー像周辺のトナー飛散は１０μｍ
トナーを用いた場合に比べ大幅に減少した。

【００２０】また、中間転写ドラム８から二次記録媒体
１１へのトナー像の転写には、二次記録媒体１１の背面
にローラを押し当てて、中間転写ドラム８上のトナー像
に二次記録媒体１１を圧接させて転写を行うローラ転写
器を用いており、この時の印加電圧を５００〜２４００
Ｖとしている。特に１０００〜１２００Ｖに設定した場
合に放電むらや転写抜けなどの画像欠陥のない高品質な
画像が得られた。

【００２１】このカラー電子写真装置でカラー画像印刷
を行ったところ、図３に示すように粒径１０μｍのトナ
ーを用いた場合には不可能であった６００dpi でＭＴＦ
が０.３程度の解像度を実現できた。また図４に示すよ
うに、階調再現性が粒径１０μｍのトナーを用いた場合
に比べ格段に向上したため、原稿に極めて忠実な高品質
のカラー画像が得られた。

【００２２】

【発明の効果】中間転写体を用いたカラー電子写真装置
で、平均粒径８μｍ以下のトナーを用いることで、コン
パクトで色重ねの精度に優れるとともに、解像度や階調
再現性の優れたカラー電子写真装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるカラー電子写真記録装
置の断面図。

【図２】二成分磁気ブラシ方式による感光ベルト上での
現像の様子を示す説明図。

【図３】７μｍトナーおよび１０μｍトナーを用いた場
合の解像度を示す説明図。

【図４】７μｍトナーおよび１０μｍトナーを用いた場
合の階調再現性を示す説明図。

【符号の説明】

１…感光ベルト、２…帯電器、３…レーザ露光系、４…
イエロー現像器、５…マゼンタ現像器、６…シアン現像
器、７…黒現像器、８…中間転写ドラム、９…ベルトク
リーニング装置、１０…給紙カセット、１１…二次記録
媒体、１２…給紙ローラ、１３…レジストローラ、１４
…転写器、１５…除電器、１６…定着器、１７…ドラム
クリーニング装置、１８…排紙トレー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 9/10 9/107 9/113 15/08 ５０２Ｆ５０７ＬＧ０３Ｇ 9/10 ３２１３５２ (72)発明者佐藤俊也茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者佐々木暁茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部内 (72)発明者加藤健茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電体層の表面に光導電層が形成され、回
転自在に張架された感光ベルトと、前記感光ベルト上に
異なる色の複数種類の静電潜像を順次形成する手段と、
前記静電潜像に対応する色の帯電トナーを付着させて複
数のトナー像を形成する現像手段と、前記感光ベルトと
接触しながら同期回転し、前記複数のトナー像が重ねて
転写されてトナー像を完成する中間転写ドラムと、前記
中間転写ドラム上に形成されたカラートナー像を記録媒
体上に転写する手段とを備えた電子写真記録装置におい
て、前記トナーの平均粒径を８μｍ以下とすることを特
徴とする電子写真記録装置。
【請求項２】請求項１に記載の前記トナーが、ポリエス
テル系樹脂を主成分とする電子写真記録装置。
【請求項３】請求項１に記載の前記現像手段は、トナー
およびキャリアを用いる二成分磁気ブラシ現像方式で、
前記キャリアはフェライトを主成分とする電子写真記録
装置。
【請求項４】請求項３に記載の前記キャリアは、シリコ
ンコートが施されている電子写真記録装置。
【請求項５】請求項３に記載の前記キャリアは、平均粒
径が７０μｍ以下である電子写真記録装置。