JP3565345B2

JP3565345B2 - Image forming device

Info

Publication number: JP3565345B2
Application number: JP2002097268A
Authority: JP
Inventors: 高雄梅田; 裕之馬淵; 洋輔西東; 正保安西; 貴志鈴木; 正人三輪
Original assignee: 日立プリンティングソリューションズ株式会社
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JP2002372874A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いたプリンタや複写機等に代表される画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、高速で高画質印刷を行えるという特長を有しており、計算機やＯＡ機器等の出力装置や複写機として一般に広く使用されている。
【０００３】
また、計算機用の出力装置として用いられる画像形成装置においては、従来、記録用紙として連続紙を用いるものが主流であったが、近年ではこの種の計算機用の出力装置においてもカット紙が用いられるようになって来ており、あわせて両面印刷のニーズも高まってきている。
【０００４】
さらに、印刷に使用する用紙も、証書や手紙等に用いられる厚紙（連量１００ｋｇ紙以上、厚さ約１５０μｍ以上）であったり、再生紙、ＯＨＰシート等と多様化している。一方、装置側にも小型化、高信頼化（用紙ジャムが少ない）等の要求が高まっている。
【０００５】
ところで、画像形成装置の転写方式には様々な方式が知られているが、上記のような要求を満たすためにはベルト転写方式が有効である。図６にベルト転写方式を用いた画像形成装置の一例を示す。
【０００６】
感光体１表面は帯電器２により均一に帯電された後、露光器３による光照射で潜像が形成される。潜像は現像機４で現像され、感光体１上にはトナー５による画像が形成される。
【０００７】
一方、図示しない給紙装置から給紙された用紙６は上部ローラ７ａおよび下部ローラ７ｂからなるレジストローラ対により搬送され、感光体１上に形成されたトナー像と同期をとって転写ベルト８上に送られ、転写ベルト８により感光体１に押し付けられる。
【０００８】
転写ベルト８裏面には転写器９によりトナー５と逆極性の電荷が供給されているので、感光体１上に形成されたトナー像は用紙６に転写される。用紙６が転写ベルト８から剥離する際には、トナーの舞い上がりを防止するためディスチャージャ１２により用紙６裏面にトナーと逆極性の電荷が供給される。その後、用紙６は加熱ローラ１１ａおよびバックアップローラ１１ｂからなる定着機へ送られ、トナー像は用紙６に固着される。
【０００９】
転写を終えた感光体１はクリーニング装置１３により残留トナーが除去される。なお、図において、１０は転写ベルト８に付着したトナーや紙粉を除去するためのバイアスクリーナであり、トナー５と逆極性の電圧が印加された導電性ブラシローラ１０ａ、導電性ブラシローラ１０ａよりも高電圧が印加された回収ローラ１０ｂおよびトナーや紙粉を回収ローラ１０ｂから除去するブレード１０ｃから構成される。
【００１０】
上記のようなベルト転写方式は、用紙を転写ベルトに吸着して定着部まで搬送するため感光体への用紙巻き付きによる用紙ジャムを少なくすることができるという利点を有している。また、用紙を転写ベルトによって感光体に押し付けるため、用紙先端まで印刷できるという利点を有している。さらに、転写ベルトは用紙の吸着搬送機能をも有するため他の用紙搬送系を小型化できるという利点を有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ベルト転写方式は上記のような利点を有するものの、画像形成装置を印刷量の多い環境下で用いた場合は次のような問題点が生じる。なお、本発明において、トナーの帯電極性はプラス、マイナスを問わないが、以下の説明においてはトナーの帯電極性をマイナスとして説明する。
【００１２】
まず、第１の問題点は転写ベルト上におけるトナーフィルミングの発生である。現像剤の劣化等により感光体上に付着したカブリトナー（帯電量が少ないトナー、逆極性に帯電してしまったトナー、粒径が小さくなり過ぎたトナー等）は、感光体と転写ベルトとの間に用紙が介在しない状態の時に感光体１から転写ベルト８上に転移してしまう。転写ベルト８上に付着したトナーの内、一部のトナーには、上述のディスチャージャ１２からのプラス電荷の影響を受け、極性がマイナスからプラスに反転してしまうものが現れる。
【００１３】
一方、導電性ブラシローラ１０ａには、転写ベルト８上に付着したマイナス極性のトナーを除去する目的で、プラスの電圧が印加されているため、極性がプラスに反転してしまったトナーについては回収できず、転写ベルト８上に残留トナー２３として残されてしまう。
【００１４】
上記のような状態において、レジストローラ対により搬送された用紙６の裏面（転写ベルト８表面と接する側の面）がプラスに帯電していると、残留トナー２３は用紙６裏面に付着できないため長期間に渡って転写ベルト８上に蓄積することになり、転写ベルト８上に残留トナー２３によるフィルミング層２４を形成してしまうことになる。転写ベルト８上にフィルミング層２４が形成されると転写ベルト８の吸着性や転写性能が低下し、印刷画像の画質を著しく低下させてしまうという問題を招く。
【００１５】
次に、第２の問題点は転写工程でのトナーの飛び散りとそれに起因するオフセットの発生である。転写ベルト８に送られてくる用紙６の裏面が転写器９により供給する電荷と同極性（プラス）に帯電していると、実質的に転写ベルト８裏面に転写電荷（プラス）を供給したことになり、感光体１表面と用紙６間の電界が高くなり、用紙６が転写部に至る前に感光体１上のトナーが用紙６に飛翔するといった、いわゆる転写前トナー飛び散り（２０ａ）が発生する。
【００１６】
また、転写部においては、転写器により供給する電荷と同極性（プラス）に帯電している用紙６の裏面に対し、転写器９によりさらにプラス電荷を供給することになるため、転写電荷（プラス）の供給が過剰となり、転写時のトナー飛び散りも発生しやすくなる。
【００１７】
さらに、用紙６が感光体１から剥離する際には、剥離放電による転写後トナー飛び散り（２０ｂ）が発生する。このようにしてトナー飛び散りが発生すると、印刷画像の画質が低下し、さらに、飛び散ったトナーが定着時に加熱ローラ１１ａに付着し、オフセットトナー２１の原因にもなっていた。
【００１８】
これらのトナー飛び散りは、使用する用紙に依存し、用紙連量が１００ｋｇ紙以上の厚紙であったり、ＯＨＰシート等、高抵抗のシートを用いた場合に顕著であり、また、環境的には高湿状態よりも低温低湿時に顕著であることがわかった。
【００１９】
ところで、上述した第１の問題点および第２の問題点において主原因となる用紙裏面の帯電は、装置内で用紙を搬送する搬送ローラやレジストローラの摩擦帯電によって生じる。
【００２０】
図７にレジストローラ対を通過する用紙の帯電状態を示す。上部ローラ７ａの材質としてカーボンファイバを含有したポリアセタール樹脂、下部ローラ７ｂの材質をネオプレンゴムとし、それぞれ両軸駆動で回転するものとする。
【００２１】
上部ローラ７ａおよび下部ローラ７ｂが回転すると、ネオプレンゴムは弾性体であるため両ローラ間で速度差が生じ、摩擦帯電が起きる。この摩擦帯電によって上部ローラ７ａはマイナスに、下部ローラ７ｂはプラスに帯電する。ローラが抵抗体であると電荷のリークが少なく、ローラに電荷が蓄積される。
【００２２】
用紙６はレジストローラ対を通過する時に両ローラからそれぞれ電荷を受け取り、用紙６裏面はプラスに帯電する。特に、使用する用紙が厚紙であったり、低湿環境下では、用紙裏面は数百ボルト〜１キロボルトにまで帯電してしまう。なお、用紙と搬送ローラあるいはレジストローラとの摩擦によっても用紙の帯電は生じる。
【００２３】
また、第２の問題点として説明したトナー飛び散りは、用紙上に付着したトナー量、特に印刷画像が線画像の場合には付着トナーの高さと密接な関係があり、これらの値が大きいほど転写時および転写前後での用紙上のトナーの飛び散り量が増加する。
【００２４】
また、定着時の加熱ローラ１１ａへのオフセットトナーの付着量も用紙上に付着したトナー量に依存する。また、用紙６が転写ベルト８から剥離する際には、用紙６上のトナーが舞い上がるという現象が生じるが、この舞い上がりトナー量も同一トナーの場合、用紙上に付着したトナー量に依存する。
【００２５】
図４（ａ）に用紙上に付着したトナー量Ｍと舞い上がりトナー量との関係を、図４（ｂ）に用紙上に付着したトナー量Ｍとオフセットトナー量との関係を示す。なお、付着トナー量Ｍとは、Ａ４サイズの用紙にＬ字パターンを印刷密度１０％で印刷した場合における転写後の用紙に付着しているトナーの量を示している。付着トナー量Ｍが臨界値Ｍｓ（用紙の種類や用紙厚さ、環境条件によって異なるが、一般的に約７０〜８０ｍｇ）以上になると、舞い上がりトナー量やオフセットトナー量は急増する。
【００２６】
舞い上がりトナー量が多くなると、装置内を汚染したり、定着機の加熱ローラ１１ａおよびバックアップローラ１１ｂを汚染するという問題が生じる。なお、臨界値Ｍｓの値は印刷パターンの種類によって異なり、ベタ画像よりも線画像の方が小さい値となる。
【００２７】
本発明の目的は、転写ベルトへのフィルミング層の形成を抑止し、印刷画像の画質低下を防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。また、転写時およびその前後に生じるトナーの飛び散りを抑制し、印刷画像の画質低下を防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。さらに、転写ベルトから用紙が剥離する際に生じるトナーの舞い上がりや定着機でのオフセットトナーの発生を防ぎ、装置内の汚染を防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、感光体と、該感光体と対向して設けられた転写ローラ又は転写ベルトと、該転写ローラ又は転写ベルト上に、感光体上に形成されたトナー像の帯電極性と逆の極性の電荷を発生させる電荷供給手段と、転写ローラ又は転写ベルトに対し転写材搬送方向上流側に設けられた一対の搬送ローラとを備え、感光体と転写ローラ又は転写ベルトとの間を通過する転写材にトナー像を転写し、転写材上にトナー像を形成する画像形成装置において、前記搬送ローラ対は、転写材搬送路に対し感光体を配置した側に設けられる上部ローラと、転写材搬送路に対し転写ローラを配置した側に設けられる下部ローラとを有すると共に、前記電荷供給手段から転写ローラ又は転写ベルトに供給される電荷が正極性の電荷である場合は、前記上部ローラを金属で構成し、前記下部ローラを弾性体で構成し、前記下部ローラの材質の仕事関数を前記上部ローラの材質の仕事関数よりも大きくすることにより達成される。
また同様にして上記の目的は、感光体と、該感光体と対向して設けられた転写ローラ又は転写ベルトと、該転写ローラ又は転写ベルト上に、感光体上に形成されたトナー像の帯電極性と逆の極性の電荷を発生させる電荷供給手段と、転写ローラ又は転写ベルトに対し転写材搬送方向上流側に設けられた一対の搬送ローラとを備え、感光体と転写ローラ又は転写ベルトとの間を通過する転写材にトナー像を転写し、転写材上にトナー像を形成する画像形成装置において、前記搬送ローラ対は、転写材搬送路に対し感光体を配置した側に設けられる上部ローラと、転写材搬送路に対し転写ローラを配置した側に設けられる下部ローラとを有すると共に、前記電荷供給手段から転写ローラ又は転写ベルトに供給される電荷が負極性の電荷である場合は、前記上部ローラを弾性体で構成し、前記下部ローラを金属で構成し、前記下部ローラの材質の仕事関数が前記上部ローラの材質の仕事関数よりも小さくなるようにすることにより達成される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１は本発明となる画像形成装置の実施例を示す構成図である。印刷プロセスは従来技術と同じであるので説明を省略する。なお、図において、従来技術と同じ部材には同じ符号を付している。
【００３０】
下部ローラ７ｂを金属で構成してローラ回転軸を接地し、上部ローラ７ａをカーボンファイバを含有したポリアセタール樹脂で構成した。下部ローラ７ｂが接地されているので電荷はリークし、下部ローラ７ｂが帯電することはない。そして、一方のローラのみを駆動し、他方のローラを従動とすることにより両ローラ間の速度差をなくし、摩擦帯電を防止した。
【００３１】
この結果、下部ローラ７ｂと接する用紙裏面の帯電を防止することができ、転写ベルト８に付着したトナーは用紙裏面に付着し回収されるとともに、転写部でのトナーの飛び散りが防止される。なお、上部ローラ７ａのポリアセタール樹脂に添加するカーボンファイバの量を増やし、上部ローラ７ａを導電化し接地すると、さらに用紙帯電を防止することができる。
【００３２】
１６は用紙６の厚さを検出する用紙厚さセンサを示し、通常、光透過型のものを用いる。なお、用紙の重送検出センサを用紙厚さセンサとして兼用することもできる。用紙厚さセンサ１６により検出された情報は制御回路１５へ送られる。制御回路１５は用紙厚さセンサ１６からの情報に基づき、露光器３（レーザ、ＬＥＤ等）の駆動電源２２や現像機４の操作回路１４（現像バイアス電源、モータ駆動回路）に制御信号を送り、露光強度、現像バイアス電圧あるいは現像ローラ周速を制御する。
【００３３】
図５に用紙上の付着トナー量Ｍと現像バイアス電圧Ｖ_Ｂの関係を示す。なお、付着トナー量Ｍは先に述べた説明と同一の定義であり、付着トナー量の臨界値Ｍ_Ｓは８０ｍｇであり、転写電流は一定とした。
【００３４】
図５（ａ）は周速比Ｋ（現像ローラと感光体の回転速度の比）を一定とし、使用する用紙を連量１３５ｋｇ紙、連量５５ｋｇ紙と変化させた場合である。１３５ｋｇ紙、５５ｋｇ紙のいずれも現像バイアス電圧Ｖ_Ｂが大きくなるにつれて付着トナー量Ｍは増加するが、用紙の厚さが厚い１３５ｋｇ紙の方が付着トナー量Ｍは多い。用紙上の付着トナー量Ｍは現像ローラによって感光体上に現像された現像トナー量Ｍ_ｇと感光体から用紙への転写効率ηの積（Ｍ_ｇ×η）によって決定するが、ベルト転写方式やローラ転写方式の場合、用紙を感光体に押しつける働きがあるため、用紙の厚さが厚い方が転写効率が高い。
【００３５】
従って、転写電流が一定の場合、用紙の厚さが厚い方が付着トナー量Ｍは多くなる。現像バイアスＶ_Ｂが４００Ｖの時５５ｋｇ紙の付着トナー量Ｍは臨界値Ｍ_Ｓ以下となるのに対し、１３５ｋｇ紙の付着トナー量Ｍは臨界値Ｍ_Ｓ以上となってしまう。従って、１３５ｋｇ紙を使用する場合は現像バイアス電圧Ｖ_Ｂを３００Ｖに低下させると現像トナー量Ｍ_ｇが低下し、付着トナー量Ｍを臨界値Ｍ_Ｓ以下にすることができる。
【００３６】
図５（ｂ）は使用する用紙を連量１３５ｋｇ紙と一定とし、周速比をＫ、０．８Ｋと変化させた場合である。周速比をＫから０．８Ｋに２０％低下させると、現像トナー量Ｍ_ｇが減少し、用紙上の付着トナー量Ｍも少なくなる。なお、周速比の低減は、印刷画像の後端欠け防止にも効果がある。
【００３７】
従って、使用する用紙の厚さを用紙厚さセンサ１６により検出し、厚さが所定値（例えば連量１３５ｋｇ紙）以上の場合は、現像バイアス電圧を４００Ｖから３００Ｖに下げるか、周速比を２０％下げる、あるいは現像バイアス電圧および周速比の両方を低下させることにより、現像トナー量を減少させ用紙上の付着トナー量を低減させることができる。
【００３８】
また、露光器３の露光強度を下げることにより露光部での感光体のコントラスト電位を小さくしても現像トナー量を減少させることができる。
【００３９】
以上説明したように、厚紙印刷時には感光体の現像トナー量を減少させるので、転写条件を変えることなく用紙上の付着トナー量を低減することができ、転写部でのトナー飛び散りや用紙剥離時のトナーの舞い上がりが防止される。
（実施例２）
２つの材質を接触させると、その材質の仕事関数の小さい方がプラスに帯電し、大きい方がマイナスに帯電するという性質を持つ。従って、本発明となる画像形成装置のレジストローラの材質を適当に選択することにより、レジストローラの電荷、ひいては用紙裏面の電荷を調整することができる。
【００４０】
上部ローラ７ａおよび下部ローラ７ｂを同じ材質で構成すると、仕事関数が同じであるため帯電が起きず、下部ローラ７ｂの帯電量をほぼ零にすることができる。この結果、レジストローラ通過時の用紙裏面の帯電を防止することができ、転写ベルト８に付着したトナーは用紙裏面に付着し回収される。
【００４１】
例えば、上部ローラ７ａおよび下部ローラ７ｂの両方をネオプレンゴム（仕事関数：約４．９ｅＶ）で構成したり、両方をＳＵＳ３０４（仕事関数：約４．５ｅＶ）やアルミ（仕事関数：約４．０ｅＶ）等の同種の金属で構成すればよい。ただし、両方のローラを同種の金属で構成する場合は、用紙の搬送性に問題があるためローラ表面に溝を設けたり粗面処理するなどの配慮が必要である。
（実施例３）
転写器９により供給する電荷の極性がプラスの場合、転写ベルト８に付着しなおかつバイアスクリーナ１０によっても回収されないトナーは、プラスの電荷を持っている。このような場合は、下部ローラ７ｂの材質の仕事関数が上部ローラ７ａの材質の仕事関数よりも大きくなるように材質を選択すればよい。
【００４２】
仕事関数は下部ローラ７ｂの方が大きいため下部ローラ７ｂはマイナスに帯電し、それに伴い用紙裏面もマイナスに帯電するので、転写ベルト８上に残留したプラス電荷を有するトナーは用紙裏面に付着し回収される。
【００４３】
例えば、上部ローラ７ａをネオプレンゴムで構成し、下部ローラ７ｂをカーボンファイバを含有したポリアセタール樹脂（仕事関数：５．０ｅＶ）で構成したり、あるいは上部ローラ７ａを金属で構成し、下部ローラ７ｂをネオプレンゴムで構成すればよい。
（実施例４）
また、上記実施例とは反対に、転写器９により供給する電荷の極性がマイナスの場合は、転写ベルト８に付着しなおかつバイアスクリーナ１０によっても回収されないトナーは、マイナスの電荷を持つことになるので、このような場合は、下部ローラ７ｂの材質の仕事関数が上部ローラ７ａの材質の仕事関数よりも小さくなるように材質を選択すればよい。
【００４４】
仕事関数は下部ローラ７ｂの方が小さいため下部ローラ７ｂはプラスに帯電し、それに伴い用紙裏面もプラスに帯電するので、転写ベルト８上に残留したマイナス電荷を有するトナーは用紙裏面に付着し回収される。
【００４５】
例えば、上部ローラ７ａをカーボンファイバを含有したポリアセタール樹脂で構成し、下部ローラ７ｂをネオプレンゴムで構成したり、あるいは上部ローラ７ａをネオプレンゴムで構成し、下部ローラ７ｂを金属で構成すればよい。
（実施例５）
図２は本発明となる画像形成装置のレジストローラ部分の他の実施例を示す構成図である。
【００４６】
上部ローラ７ａを金属で構成して電気的に接地し、下部ローラ７ｂをネオプレンゴムで構成した。１７は両ローラのニップ部に対し下部ローラ７ｂ側で、かつ用紙搬送方向に対しレジストローラ対の下流側に設けられた除電ブラシであり、導電性繊維あるいは金属ブラシから構成されている。
【００４７】
ブラシの先端は用紙６裏面、下部ローラ７ｂあるいは用紙６裏面と下部ローラ７ｂの両方に接触しており、下部ローラ７ｂや用紙の帯電電荷を除去する。
【００４８】
この結果、用紙裏面の帯電を防止することができる。なお、下部ローラ７ｂの材質としては、カーボンファイバを含有したポリアセタール樹脂等のプラスチックも使用することができる。
（実施例６）
図３は本発明となる画像形成装置のレジストローラ部分の他の実施例を示す構成図である。
【００４９】
上部ローラ７ａを金属で構成して電気的に接地し、下部ローラ７ｂをネオプレンゴムで構成した。１８は両ローラのニップ部に対し下部ローラ７ｂ側で、かつ用紙搬送方向に対しレジストローラ対の下流側に設けられたコロナ帯電器であり、上部ローラ７ａが対向電極として働きコロナワイヤにより放電を生じさせる。
【００５０】
図３（ａ）はコロナ帯電器１８の電源１９としてＡＣ電源を用いる場合であり、用紙裏面の帯電電荷を除去する。図３（ｂ）はコロナ帯電器１８の電源１９としてＤＣバイアスを有するＡＣ電源を用いる場合であり、用紙６裏面に転写器９により供給する電荷と逆極性の電荷を付与する。
【００５１】
この結果、用紙の裏面が、転写ベルト８上に残留したトナーと同極性の電荷によって帯電されるのを防止することができる。
【００５２】
なお、上記の説明においては、ベルト転写方式を用いた画像形成装置に基づき説明したが、転写ベルトに代えて転写ローラを用いたローラ転写方式を用いた画像形成装置において本発明を適用した場合にも同等の作用効果が得られる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、転写ベルトへのフィルミング層の形成を抑止し、印刷画像の画質低下を防止することが可能な画像形成装置を提供することができる。また、転写時およびその前後に生じるトナーの飛び散りを抑制し、印刷画像の画質低下を防止することが可能な画像形成装置を提供することができる。さらに、転写ベルトから用紙が剥離する際に生じるトナーの舞い上がりや定着機でのオフセットトナーの発生を防ぎ、装置内の汚染を防止することが可能な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】本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に用いるレジストローラの他の実施例を示す構成図である。
【図３】本発明に用いるレジストローラの他の実施例を示す構成図である。
【図４】舞い上がりトナー量、オフセットトナー量および用紙上の付着トナー量の関係を示す説明図である。
【図５】用紙上の付着トナー量と現像バイアス電圧の関係を示す説明図である。
【図６】従来技術による画像形成装置を示す構成図である。
【図７】レジストローラ対を通過する用紙の帯電状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１は感光体、３は露光器、４は現像機、５はトナー、６は用紙、７ａ，７ｂはレジストローラ、８は転写ベルト、９は転写器、１０はバイアスクリーナ、１１ａ，１１ｂは定着機、１５は制御回路、１６は用紙厚さセンサ、１７は除電ブラシ、１８はコロナ帯電器である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus typified by a printer, a copying machine, and the like using an electrophotographic method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An image forming apparatus using an electrophotographic method has a feature that high-quality printing can be performed at a high speed, and is generally widely used as an output device such as a computer or an OA device or a copying machine.
[0003]
In addition, in the image forming apparatus used as an output device for a computer, conventionally, continuous paper is mainly used as recording paper, but in recent years, cut paper is also used in this type of output device for a computer. And the need for double-sided printing is also increasing.
[0004]
Further, the paper used for printing is also diversified, such as thick paper (100 kg paper or more, thickness of about 150 μm or more) used for certificates and letters, recycled paper, OHP sheets, and the like. On the other hand, there is an increasing demand on the device side for miniaturization and high reliability (less paper jam).
[0005]
By the way, various methods are known as a transfer method of the image forming apparatus, and a belt transfer method is effective to satisfy the above-mentioned requirements. FIG. 6 shows an example of an image forming apparatus using a belt transfer method.
[0006]
After the surface of the photoconductor 1 is uniformly charged by the charger 2, a latent image is formed by light irradiation by the exposure device 3. The latent image is developed by the developing device 4, and an image is formed on the photoconductor 1 by the toner 5.
[0007]
On the other hand, a sheet 6 fed from a sheet feeding device (not shown) is conveyed by a pair of registration rollers including an upper roller 7a and a lower roller 7b, and is transferred onto a transfer belt 8 in synchronization with a toner image formed on the photoreceptor 1. And is pressed against the photoreceptor 1 by the transfer belt 8.
[0008]
Since a charge having a polarity opposite to that of the toner 5 is supplied to the back surface of the transfer belt 8 by the transfer device 9, the toner image formed on the photoconductor 1 is transferred to the paper 6. When the sheet 6 is separated from the transfer belt 8, a charge having a polarity opposite to that of the toner is supplied to the back surface of the sheet 6 by the discharger 12 in order to prevent the toner from rising. Thereafter, the paper 6 is sent to a fixing device including a heating roller 11a and a backup roller 11b, and the toner image is fixed to the paper 6.
[0009]
The cleaning device 13 removes residual toner from the photoconductor 1 after the transfer. In the drawing, reference numeral 10 denotes a bias cleaner for removing toner and paper dust adhered to the transfer belt 8, and includes a conductive brush roller 10a and a conductive brush roller 10a to which a voltage having a polarity opposite to that of the toner 5 is applied. Also includes a collecting roller 10b to which a high voltage is applied and a blade 10c for removing toner and paper dust from the collecting roller 10b.
[0010]
The belt transfer method as described above has an advantage that the paper jam caused by the paper wrapping around the photoreceptor can be reduced because the paper is attracted to the transfer belt and transported to the fixing unit. Further, since the sheet is pressed against the photoconductor by the transfer belt, there is an advantage that printing can be performed up to the leading edge of the sheet. Further, the transfer belt also has a function of adsorbing and conveying a sheet, and thus has an advantage that other sheet conveying systems can be downsized.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Although the belt transfer method has the above advantages, the following problems occur when the image forming apparatus is used in an environment where a large amount of printing is performed. In the present invention, the charge polarity of the toner may be positive or negative, but in the following description, the charge polarity of the toner will be described as negative.
[0012]
First, the first problem is the occurrence of toner filming on the transfer belt. Fog toner (toner having a small charge amount, toner charged to the opposite polarity, toner having an excessively small particle size, etc.) adhered to the photoconductor due to deterioration of the developer, etc. When the paper is not interposed therebetween, the transfer from the photoconductor 1 to the transfer belt 8 occurs. Among the toners adhered to the transfer belt 8, some toners whose polarity is reversed from minus to plus due to the positive charge from the discharger 12 appear.
[0013]
On the other hand, since a positive voltage is applied to the conductive brush roller 10a in order to remove the negative polarity toner attached to the transfer belt 8, the toner whose polarity has been reversed to positive is collected. Therefore, the residual toner 23 is left on the transfer belt 8.
[0014]
In the above-described state, if the back surface of the paper 6 (the surface in contact with the surface of the transfer belt 8) conveyed by the pair of registration rollers is positively charged, the residual toner 23 cannot adhere to the back surface of the paper 6 and thus has a long length. As a result, the film is accumulated on the transfer belt 8 over a period, and the filming layer 24 of the residual toner 23 is formed on the transfer belt 8. If the filming layer 24 is formed on the transfer belt 8, the attraction and transfer performance of the transfer belt 8 are reduced, which causes a problem that the image quality of a printed image is significantly reduced.
[0015]
Next, the second problem is scattering of toner in the transfer process and occurrence of offset due to the scattering. When the back surface of the paper 6 sent to the transfer belt 8 is charged to the same polarity (plus) as the charge supplied by the transfer device 9, the transfer charge (plus) is substantially supplied to the back surface of the transfer belt 8. , The electric field between the surface of the photoconductor 1 and the paper 6 increases, and so-called toner scatter before transfer (20a) occurs such that the toner on the photoconductor 1 flies onto the paper 6 before the paper 6 reaches the transfer unit. I do.
[0016]
In the transfer unit, the transfer unit 9 supplies a further positive charge to the back surface of the paper 6 charged to the same polarity (plus) as the charge supplied by the transfer unit. ) Becomes excessive, and toner scattering at the time of transfer tends to occur.
[0017]
Further, when the paper 6 is peeled off from the photoreceptor 1, toner scatter (20b) occurs after transfer due to peeling discharge. When toner scattering occurs in this manner, the image quality of a printed image is degraded, and the scattered toner adheres to the heating roller 11 a during fixing, causing the offset toner 21.
[0018]
Such toner scattering depends on the type of paper to be used, and is remarkable when thick paper having a continuous paper amount of 100 kg or more or when a high-resistance sheet such as an OHP sheet is used. It was found to be more remarkable at low temperature and low humidity than in the wet state.
[0019]
Meanwhile, the charging of the back surface of the sheet, which is a main cause in the above-described first and second problems, is caused by frictional charging of a conveyance roller and a registration roller for conveying the sheet in the apparatus.
[0020]
FIG. 7 shows the charged state of the sheet passing through the pair of registration rollers. The upper roller 7a is made of polyacetal resin containing carbon fiber, and the lower roller 7b is made of neoprene rubber.
[0021]
When the upper roller 7a and the lower roller 7b rotate, neoprene rubber is an elastic body, so that a speed difference is generated between the two rollers, and triboelectric charging occurs. Due to this frictional charging, the upper roller 7a is negatively charged and the lower roller 7b is positively charged. When the roller is a resistor, electric charge leaks less and electric charge is accumulated on the roller.
[0022]
When the sheet 6 passes through the pair of registration rollers, it receives electric charges from both rollers, and the back surface of the sheet 6 is positively charged. In particular, when the paper used is thick paper or in a low humidity environment, the back surface of the paper is charged to several hundred volts to 1 kilovolt. The paper is also charged by friction between the paper and the transport roller or the registration roller.
[0023]
Further, the toner scattering described as the second problem is closely related to the amount of toner adhered to the paper, particularly to the height of the adhered toner when the printed image is a line image. The amount of toner scattering on the paper at the time and before and after the transfer is increased.
[0024]
Further, the amount of the offset toner adhered to the heating roller 11a at the time of fixing also depends on the amount of the toner adhered on the sheet. Further, when the sheet 6 is peeled off from the transfer belt 8, a phenomenon occurs in which the toner on the sheet 6 flies up. If the amount of the soaring toner is the same, the amount depends on the amount of toner adhering to the sheet.
[0025]
FIG. 4A shows the relationship between the amount M of toner adhering on the sheet and the amount of soaring toner, and FIG. 4B shows the relationship between the amount M of toner adhering on the sheet and the amount of offset toner. Note that the attached toner amount M indicates the amount of toner attached to the transferred paper when the L-shaped pattern is printed at a print density of 10% on A4 size paper. When the attached toner amount M exceeds the critical value Ms (generally about 70 to 80 mg depending on the type and thickness of the paper and environmental conditions), the amount of the soaring toner and the amount of the offset toner rapidly increase.
[0026]
When the amount of the rising toner increases, there arises a problem that the inside of the apparatus is contaminated, and the heating roller 11a and the backup roller 11b of the fixing device are contaminated. Note that the value of the critical value Ms differs depending on the type of print pattern, and is smaller in a line image than in a solid image.
[0027]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of suppressing formation of a filming layer on a transfer belt and preventing a print image from deteriorating in image quality. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing scattering of toner that occurs at the time of transfer and before and after the transfer, and preventing deterioration in image quality of a printed image. It is still another object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of preventing a rise of toner generated when a sheet is separated from a transfer belt and an occurrence of offset toner in a fixing device, thereby preventing contamination in the apparatus.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The above object is to provide a photoreceptor, a transfer roller or a transfer belt provided to face the photoreceptor, and a transfer roller or a transfer belt on the transfer roller or the transfer belt having a charge polarity opposite to that of a toner image formed on the photoreceptor. A charge supply unit configured to generate a charge having a polarity, and a pair of transport rollers provided on a transfer roller or a transfer belt on an upstream side in a transfer material transport direction, and passing between the photoconductor and the transfer roller or the transfer belt. In an image forming apparatus that transfers a toner image to a transfer material and forms a toner image on the transfer material, the transport roller pair includes an upper roller provided on a side where a photoconductor is disposed with respect to a transfer material transport path; A lower roller provided on the side where the transfer roller is disposed with respect to the transport path, and when the charge supplied from the charge supply means to the transfer roller or the transfer belt is a positive charge, the upper roller is provided. La constituted by metal, the lower roller is made of an elastic member, which is achieved by greater than the work function of the material of the work function upper rollers of the material of the lower roller.
In the same manner, the above-described object is to provide a photosensitive member, a transfer roller or a transfer belt provided opposite to the photosensitive member, and charging of the toner image formed on the photosensitive member on the transfer roller or the transfer belt. A charge supply unit configured to generate a charge having a polarity opposite to the polarity, and a pair of transfer rollers provided on a transfer roller or a transfer belt on an upstream side in a transfer material transfer direction; In an image forming apparatus that transfers a toner image to a transfer material passing therethrough and forms a toner image on the transfer material, the transport roller pair is an upper roller provided on a side on which a photoconductor is disposed with respect to a transfer material transport path. And a lower roller provided on the side where the transfer roller is disposed with respect to the transfer material transport path, and the charge supplied from the charge supply unit to the transfer roller or the transfer belt is a negative charge , The upper roller is of an elastic material, the lower roller is made of metal, the work function of the material of the lower roller is achieved by a smaller than the work function of the material of the upper roller.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. The printing process is the same as in the prior art, and a description thereof will be omitted. In the drawings, the same members as those of the related art are denoted by the same reference numerals.
[0030]
The lower roller 7b was made of metal, the roller rotating shaft was grounded, and the upper roller 7a was made of polyacetal resin containing carbon fiber. Since the lower roller 7b is grounded, charges leak, and the lower roller 7b is not charged. Then, only one roller was driven and the other roller was driven to eliminate a speed difference between the two rollers, thereby preventing frictional charging.
[0031]
As a result, charging of the back surface of the sheet in contact with the lower roller 7b can be prevented, and the toner adhered to the transfer belt 8 adheres to the back surface of the sheet and is collected, and scattering of the toner at the transfer portion is prevented. If the amount of carbon fiber added to the polyacetal resin of the upper roller 7a is increased and the upper roller 7a is made conductive and grounded, paper charging can be further prevented.
[0032]
Reference numeral 16 denotes a sheet thickness sensor for detecting the thickness of the sheet 6, which is usually of a light transmission type. It should be noted that the sensor for detecting double feed of sheets can also be used as a sheet thickness sensor. Information detected by the sheet thickness sensor 16 is sent to the control circuit 15. The control circuit 15 sends control signals to the drive power supply 22 of the exposure device 3 (laser, LED, etc.) and the operation circuit 14 (development bias power supply, motor drive circuit) of the developing machine 4 based on the information from the paper thickness sensor 16. , The exposure intensity, the developing bias voltage or the peripheral speed of the developing roller.
[0033]
5 and adhering toner amount M on the paper showing the relationship between the developing bias voltage V _B. Incidentally, the deposited toner amount M is an explanation of the same definitions as described above, the critical value M _S of adhering toner amount is 80 mg, the transfer current was kept constant.
[0034]
FIG. 5A shows a case where the peripheral speed ratio K (the ratio between the rotation speed of the developing roller and the photoconductor) is constant and the paper used is changed to 135 kg paper and 55 kg paper. 135kg paper, none of 55kg paper Although adhering toner amount M as the developing bias voltage _{V B} increases increases, the deposited toner amount M towards the thick 135kg paper thickness of the sheet is large. Adhering toner amount M on the paper is determined by the product of the transfer efficiency eta of the sheet and the developing toner amount M _g, which is developed on the photoreceptor by the developing roller from the photosensitive member (M _g × η), Ya belt transfer method In the case of the roller transfer method, since the sheet has a function of pressing the sheet against the photoconductor, the thicker the sheet, the higher the transfer efficiency.
[0035]
Therefore, when the transfer current is constant, the larger the thickness of the sheet, the larger the amount M of attached toner. Adhering toner amount M of 55kg paper when the developing bias _{V B} is 400V whereas the less critical value _{M S,} adhering toner amount M of 135kg paper becomes greater than the critical value _{M S.} Therefore, it is possible when using a 135kg paper developing bias voltage V _B is decreased and the developing toner amount M _g is reduced to 300 V, the deposited toner amount M below the critical value M _S.
[0036]
FIG. 5B shows a case where the paper used is fixed at 135 kg paper and the peripheral speed ratio is changed to K and 0.8K. When the peripheral speed ratio decreases to 20% of K to 0.8K, developing toner amount M _g is reduced, also reduced adhering toner amount M on the paper. The reduction in the peripheral speed ratio is also effective in preventing the trailing edge of a printed image from being chipped.
[0037]
Therefore, the thickness of the paper to be used is detected by the paper thickness sensor 16, and when the thickness is equal to or more than a predetermined value (for example, continuous paper of 135 kg paper), the developing bias voltage is reduced from 400V to 300V or the peripheral speed ratio is reduced. By lowering by 20% or by lowering both the developing bias voltage and the peripheral speed ratio, the amount of developing toner can be reduced and the amount of toner adhering on paper can be reduced.
[0038]
Further, by lowering the exposure intensity of the exposure device 3, the amount of developed toner can be reduced even if the contrast potential of the photosensitive member at the exposed portion is reduced.
[0039]
As described above, the amount of toner developed on the photoreceptor is reduced when printing on thick paper, so that the amount of toner adhered to the paper can be reduced without changing the transfer conditions. Soaring of the toner is prevented.
(Example 2)
When two materials are brought into contact with each other, they have a property that a material having a small work function is positively charged and a material having a large work function is negatively charged. Therefore, by appropriately selecting the material of the registration roller of the image forming apparatus according to the present invention, the charge of the registration roller and, consequently, the charge of the back surface of the sheet can be adjusted.
[0040]
When the upper roller 7a and the lower roller 7b are made of the same material, the work function is the same, so that no charging occurs, and the charging amount of the lower roller 7b can be made almost zero. As a result, it is possible to prevent the back surface of the paper from being charged when passing through the registration rollers, and the toner adhered to the transfer belt 8 adheres to the back surface of the paper and is collected.
[0041]
For example, both the upper roller 7a and the lower roller 7b are made of neoprene rubber (work function: about 4.9 eV), and both are made of SUS304 (work function: about 4.5 eV) or aluminum (work function: about 4.0 eV). ) May be used. However, when both rollers are made of the same kind of metal, there is a problem in the transportability of the sheet, so that it is necessary to provide a groove on the roller surface or to perform a rough surface treatment.
(Example 3)
When the polarity of the charge supplied by the transfer device 9 is positive, the toner that has adhered to the transfer belt 8 and is not collected by the bias cleaner 10 has a positive charge. In such a case, the material may be selected so that the work function of the material of the lower roller 7b is larger than the work function of the material of the upper roller 7a.
[0042]
Since the work function of the lower roller 7b is larger than that of the lower roller 7b, the lower roller 7b is negatively charged, and accordingly the backside of the paper is also negatively charged. Therefore, the toner having the positive charge remaining on the transfer belt 8 adheres to the backside of the paper and is collected. Is done.
[0043]
For example, the upper roller 7a is made of neoprene rubber, the lower roller 7b is made of polyacetal resin containing carbon fiber (work function: 5.0 eV), or the upper roller 7a is made of metal and the lower roller 7b is made of metal. It may be made of neoprene rubber.
(Example 4)
Conversely, when the polarity of the charge supplied by the transfer unit 9 is negative, the toner that adheres to the transfer belt 8 and is not collected by the bias cleaner 10 has a negative charge. Therefore, in such a case, the material may be selected such that the work function of the material of the lower roller 7b is smaller than the work function of the material of the upper roller 7a.
[0044]
Since the work function of the lower roller 7b is smaller than that of the lower roller 7b, the lower roller 7b is positively charged, and accordingly the backside of the paper is also positively charged. Therefore, the toner having the negative charge remaining on the transfer belt 8 adheres to the backside of the paper and is collected. Is done.
[0045]
For example, the upper roller 7a may be made of polyacetal resin containing carbon fiber, the lower roller 7b may be made of neoprene rubber, or the upper roller 7a may be made of neoprene rubber, and the lower roller 7b may be made of metal.
(Example 5)
FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the registration roller portion of the image forming apparatus according to the present invention.
[0046]
The upper roller 7a was made of metal and electrically grounded, and the lower roller 7b was made of neoprene rubber. Reference numeral 17 denotes a neutralization brush provided on the lower roller 7b side with respect to the nip portion of both rollers and on the downstream side of the pair of registration rollers in the sheet conveyance direction, and is made of a conductive fiber or a metal brush.
[0047]
The tip of the brush is in contact with the back surface of the paper 6, the lower roller 7b, or both the back surface of the paper 6 and the lower roller 7b, and removes the charged charge of the lower roller 7b and the paper.
[0048]
As a result, charging on the back surface of the paper can be prevented. As a material of the lower roller 7b, a plastic such as polyacetal resin containing carbon fiber can be used.
(Example 6)
FIG. 3 is a configuration diagram showing another embodiment of the registration roller portion of the image forming apparatus according to the present invention.
[0049]
The upper roller 7a was made of metal and electrically grounded, and the lower roller 7b was made of neoprene rubber. Reference numeral 18 denotes a corona charger provided on the lower roller 7b side with respect to the nip portion of both rollers and on the downstream side of the registration roller pair with respect to the paper transport direction, and the upper roller 7a functions as a counter electrode to discharge by a corona wire. Cause.
[0050]
FIG. 3A shows a case in which an AC power supply is used as the power supply 19 of the corona charger 18, and the charged charges on the back surface of the sheet are removed. FIG. 3B shows a case in which an AC power supply having a DC bias is used as the power supply 19 of the corona charger 18, and a charge having a polarity opposite to the charge supplied by the transfer device 9 is applied to the back surface of the paper 6.
[0051]
As a result, it is possible to prevent the back surface of the sheet from being charged by the charge of the same polarity as the toner remaining on the transfer belt 8.
[0052]
In the above description, the description has been given based on the image forming apparatus using the belt transfer method. However, when the present invention is applied to an image forming apparatus using a roller transfer method using a transfer roller instead of the transfer belt. The same operation and effect can be obtained.
[0053]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing the formation of a filming layer on a transfer belt and preventing the image quality of a printed image from deteriorating. Further, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing scattering of toner which occurs at the time of transfer and before and after the transfer and preventing deterioration in image quality of a printed image. Further, it is possible to provide an image forming apparatus capable of preventing the rise of toner and the generation of offset toner in a fixing device when paper is peeled off from a transfer belt, and preventing contamination in the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of a registration roller used in the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing another embodiment of the registration roller used in the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship among a rising toner amount, an offset toner amount, and an amount of toner adhered on a sheet.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between an amount of toner adhered on a sheet and a developing bias voltage.
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to the related art.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a charged state of a sheet passing through a pair of registration rollers.
[Explanation of symbols]
1 is a photoreceptor, 3 is an exposure device, 4 is a developing device, 5 is a toner, 6 is a paper, 7a and 7b are registration rollers, 8 is a transfer belt, 9 is a transfer device, 10 is a bias cleaner, and 11a and 11b are fixing. 15, a control circuit, 16 a paper thickness sensor, 17 a neutralization brush, and 18 a corona charger.

Claims

A photoreceptor, a transfer roller or a transfer belt provided opposite to the photoreceptor, and a charge on the transfer roller or the transfer belt having a polarity opposite to a charge polarity of a toner image formed on the photoreceptor; And a pair of transport rollers provided upstream of the transfer roller or the transfer belt in the transfer material transport direction with respect to the transfer roller or the transfer belt, and a toner image is formed on the transfer material passing between the photosensitive member and the transfer roller or the transfer belt. And a transfer roller pair, the transfer roller pair includes an upper roller provided on a side where the photosensitive member is arranged with respect to the transfer material transport path, and a transfer roller that transfers the toner image to the transfer material transport path. A lower roller provided on the side where the roller is disposed, and when the charge supplied from the charge supply means to the transfer roller or the transfer belt is a positive charge, the upper roller is made of metal. And, the lower roller and an elastic body, an image forming apparatus, characterized in that is larger than the work function of the material of the work function upper rollers of the material of the lower roller.

2. An image forming apparatus according to claim 1, wherein said elastic body is made of neoprene rubber.

A photoreceptor, a transfer roller or a transfer belt provided opposite to the photoreceptor, and a charge on the transfer roller or the transfer belt having a polarity opposite to a charge polarity of a toner image formed on the photoreceptor; And a pair of transport rollers provided upstream of the transfer roller or the transfer belt in the transfer material transport direction with respect to the transfer roller or the transfer belt, and a toner image is formed on the transfer material passing between the photosensitive member and the transfer roller or the transfer belt. And a transfer roller pair, the transfer roller pair includes an upper roller provided on a side where the photosensitive member is arranged with respect to the transfer material transport path, and a transfer roller that transfers the toner image to the transfer material transport path. A lower roller provided on the side where the roller is disposed, and when the charge supplied from the charge supply means to the transfer roller or the transfer belt is a positive charge, the upper roller is Constituted by rubber, the lower roller is constituted by polyacetal resin containing carbon fibers, the image forming apparatus characterized by being larger than the work function of the material of the work function upper rollers of the material of the lower roller.

A photoreceptor, a transfer roller or a transfer belt provided opposite to the photoreceptor, and a charge on the transfer roller or the transfer belt having a polarity opposite to a charge polarity of a toner image formed on the photoreceptor; And a pair of transport rollers provided upstream of the transfer roller or the transfer belt in the transfer material transport direction with respect to the transfer roller or the transfer belt, and a toner image is formed on the transfer material passing between the photosensitive member and the transfer roller or the transfer belt. And a transfer roller pair, the transfer roller pair includes an upper roller provided on a side where the photosensitive member is arranged with respect to the transfer material transport path, and a transfer roller that transfers the toner image to the transfer material transport path. A lower roller provided on the side where the roller is disposed, and when the charge supplied from the charge supply unit to the transfer roller or the transfer belt is a negative charge, the upper roller is made of an elastic material. Form, the lower roller is made of metal, an image forming apparatus having a work function of the material of the lower roller is characterized in that to be smaller than the work function of the material of the upper roller.

5. The image forming apparatus according to claim 4, wherein said elastic body is made of neoprene rubber.

A photoreceptor, a transfer roller or a transfer belt provided opposite to the photoreceptor, and a charge on the transfer roller or the transfer belt having a polarity opposite to a charge polarity of a toner image formed on the photoreceptor; And a pair of transport rollers provided upstream of the transfer roller or the transfer belt in the transfer material transport direction with respect to the transfer roller or the transfer belt, and a toner image is formed on the transfer material passing between the photosensitive member and the transfer roller or the transfer belt. And a transfer roller pair, the transfer roller pair includes an upper roller provided on a side where the photoconductor is disposed with respect to the transfer material transfer path, and a transfer roller. A lower roller provided on the side where the transfer roller is disposed with respect to the material conveyance path, and when the charge supplied from the charge supply unit to the transfer roller or the transfer belt is a negative charge, the upper roller is It is made of polyacetal resin containing carbon fiber, the lower roller is made of neoprene rubber, and the work function of the material of the lower roller is smaller than the work function of the material of the upper roller. Image forming device.