JP5043366B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、ベルト状の像担持体に担持されたトナー像を、転写ベルトを用いて転写材に転写する画像形成装置に関するものである。

従来の転写方式について図５を用いて説明する。図５は、一般的なローラ転写方式の２次転写部の構成図である。従来のローラ転写方式では、転写材１０４がレジストローラ２２、２３によって搬送される。２次対向ローラ１０３と２次転写ローラ１０２によってベルト状の像担持体である中間転写ベルト１００と転写材１０４が狭持され、中間転写ベルト１００と転写材１０４の間に接触領域（ニップ領域と呼ぶ）が形成される。
この２次対向ローラ１０３、又は、２次転写ローラ１０２に転写電界を印加することによって、ニップ領域において、中間転写ベルト１００上に形成されたトナー像が転写材１０４に転写される。

ところで、この転写方式では、転写材１０４がニップ領域に進入する直前の領域Ａにおいて、中間転写ベルト１００と転写材１０４との間に空隙が生じる。この空隙のために、領域Ａでは放電が生じやすくなる。転写材１０４と中間転写ベルト上のトナー像との間で起きた前記放電のために、中間転写ベルト１００上のトナー像を形成しているトナー粒子の電荷は逆極性化を起こす。その結果、ニップ領域において転写電界を印加したとしても、転写材１０４にトナー像が転写されない現象が発生し、画質不良の原因となっている。
また、領域Ａにおいて、放電が起きない場合であっても、領域Ａは転写電界が印加されるニップ領域に近いことから、領域Ａにも転写電界がかかるため、中間転写ベルト１００上のトナー粒子は、本来、トナー粒子が転写される転写材１０４の位置から外れた位置に転写されるプレ転写がおき、転写チリ等の画質不良の原因となっている。このように、領域Ａにおける空隙が転写不良を起こす問題が存在した。

かかる問題を解決するための技術を、図６を用いて説明する。図６は、図５のローラ転写方式を改善したローラ転写方式の２次転写部の構成図である。この方式では、２次転写ローラ１０２を中間転写ベルト１００の移動方向上流側に配置し、さらに、中間転写ベルト１００の外面に巻きつけることにより、ニップ領域に侵入する直前における、中間転写ベルト１００と転写材１０４との間の空隙をなくすことができる。その結果、ニップ領域直前で生じていた放電を抑制することができ、放電による画質不良を押さえることが可能となった。
しかし、より高速で転写を行おうとした場合、ニップ領域を通過する時間が短くなることから、中間転写ベルト１００上のトナー像を転写材１０４に転写するのに必要な転写電界は高くなると考えられる。
このことから、図６に示すように、２次転写ローラ１０２を中間転写ベルト１００に巻きつけるだけでは、中間転写ベルト１００の移動方向のより上流側における転写材１０４と中間転写ベルト１００との間にできる空隙での放電を押さえることができないため、画質不良を生じると考えられる。

そこで、高い転写電界に対しても放電を抑制する方式として、図７に示す転写ベルト１０１を用いた方式が提案されている。図７の方式では、アシストローラ１０６を任意の位置に配置することが可能なため、転写材１０４と中間転写ベルト１００を中間転写ベルト１００の移動方向上流の任意の位置で密着させることが可能になる。
この結果、転写電界が高い場合においても放電を抑制することができ、良好な画質を得ることが可能になった。関連する技術として、特開平１１−１５２９８号公報に示すものがある。
特開平１１−１５２９８号公報

従来の技術では、転写電界を印加する前に中間転写ベルト１００と転写材１０４を密着させることにより、放電が抑えられ、高画質の画像を得ることができたものの、転写ベルト１０１を中間転写ベルト１００に密着させるために、転写ベルトアシストローラ１０６を用いなければならず、その結果、構造が複雑になり、コストがかかるという新たな問題が発生する。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、ベルト転写方式を前提とし、ニップ領域入り口の空隙で発生する放電を抑制することにより、転写抜け、転写チリ等の画質不良を抑制し、尚且つ、複雑な機構を必要とせず、余分な部材を用いないことにより、コストを押さえることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ベルト状の像担持体の内周には、ベルト状の像担持体を転写ベルト方向に付勢する対向ローラを設け、転写ベルトの内周には、転写ベルトをベルト状の像担持体方向に付勢する転写ローラを設け、前記対向ローラと前記転写ローラとの間に電位差を発生させ、前記像担持体と転写ベルトの接触領域において、前記転写ローラを対向ローラに像担持体を介して接触させず、前記対向ローラよりも像担持体の移動方向の上流で転写ローラを像担持体に巻きつけて配置した画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、ベルト状の像担待体の体積抵抗率よりも、転写ベルトの体積抵抗率を低くする画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の画像形成装置において、対向ローラの中心点を通り、対向ローラに対し、ベルト状の像担持体が接触する際の接線方向に垂直な線分と、転写ローラの中心点を通り、線分に平行な線分の間の距離をオフセット量Ｌとし、転写ベルトの体積抵抗率Ｒ、転写ベルトの幅ｍ、転写ベルトの厚みｄ、ベルト状の像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写するのに必要な転写電流値をＩとした場合、転写ベルトにかかる電圧Ｖ＝Ｉ×Ｒ×Ｌ／（ｍ×ｄ）が、転写電流を与えるための転写バイアス電源が与えることのできる電圧の上限値以下を満たすオフセット量Ｌである画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装において、表面にトナー像が形成される複数の感光体を備え、前記像担持体は中間転写ベルトであって、前記複数の感光体上のトナー像がそれぞれ前記中間転写ベルトに転写されることを特徴とする。

本発明によれば、ベルト状の像担持体の内周には、ベルト状の像担持体を転写ベルト方向に付勢する対向ローラを設け、転写ベルトの内周には、転写ベルトをベルト状の像担持体方向に付勢する転写ローラを設け、前記対向ローラと前記転写ローラとの間に電位差を発生させ、像担持体と転写ベルトの接触領域において、転写電界を形成することにより、ベルト状の像担持体上に形成されたトナー像を、転写ベルトによって搬送された転写材に転写する画像形成装置において、転写ローラを対向ローラに像担持体を介して接触させず、前記対向ローラよりも像担持体の移動方向の上流で転写ローラを像担持体に巻きつけて配置したベルト転写方式を前提とし、ニップ領域入り口の空隙で放電が起き難くなることより、転写抜け、転写チリ等の画質不良を抑制し、尚且つ、複雑な機構を必要とせず、余分な部材を用いないことにより、コストを押さえることが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の作像系を示す概略構成図である。まず、図１を用いて、画像形成部と転写部の構成と動作について説明を行う。
画像形成部、及び１次転写部は、帯電器１０ａ〜１０ｄ、露光器１１ａ〜１１ｄ、現像器１２ａ〜１２ｄ、除電器１３ａ〜１３ｄ、クリーナー１４ａ〜１４ｄ、感光体１５ａ〜１５ｄ、１次転写ローラ１６ａ〜１６ｄ、エンドレスベルトから成る像担持体である中間転写ベルト１００から構成されている。
感光体１５ａ〜１５ｄは、図示の方向に回転する。また、中間転写ベルト（像担持体）１００は、ローラ３０、３１によって張架され、感光体１５ａ〜１５ｄと接触している。各装置は、中間転写ベルト１００と接している点から感光体１５の回転方向に対し、感光体１５ａ〜１５ｄの周りに、除電器１３ａ〜１３ｄ、クリーナー１４ａ〜１４ｄ、帯電器１０ａ〜１０ｄ、露光器１１ａ〜１１ｄ、現像器１２ａ〜１２ｄの順に配置されている。
１次転写ローラ１６ａ〜１６ｄは、感光体１５ａ〜１５ｄと中間転写ベルト１００が接している領域の裏側から押し付けて配置する。また、本実施の形態では、中間転写ベルト１００を駆動するローラはローラ３０であり、このローラ３０によって中間転写ベルト１００は、矢印の方向に移動を行う。

次に画像形成方法、及び、１次転写方法について説明を行う。感光体１５は帯電器１０により帯電させられる。その後、スキャナ又はＰＣからの画像データに基づいて、露光器１１からレーザービームを照射することによって、帯電している感光体１５上に静電潜像を生成する。その後、現像器１２で帯電したトナーを感光体１５上に現像する。感光体１５上に形成されたトナー像は、１次転写ローラ１６に、定電流又は定電圧により制御された電流又は電圧による転写電界を印加することによって、中間転写ベルト１００上に転写される。
中間転写ベルト１００上にトナー像を転写した後、感光体１５は、感光体１５上に残っている余電荷を除電器１３によって取り除き、クリーナー１４によって感光体１５上に残っているトナーを除去し、帯電器１０に戻るプロセスを繰り返す。
図１の画像形成装置は、シアン、マゼンタ、イエロ、ブラックの各４色に対し、それぞれ画像形成部を配置し、感光体１５ａで形成されたトナー像を中間転写ベルト１００上に１次転写を行った後、中間転写ベルト１００は、感光体１５ｂに移動し、感光体１０ａで転写したトナー像の上に、感光体１５ｂで形成されたトナー像の転写を行う。以下、順に感光体１５ｃ、１５ｄとトナー像を重ねて転写する。
中間転写ベルト１００上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１００を保持する２次対向ローラ１０３とエンドレスベルトから成る転写ベルト１０１を保持する２次転写ローラ１０２で形成される２次転写部において転写材１０４に転写される。２次転写部の下流側には定着ローラ２０、２１が配置されている。

次に本発明の特徴である２次転写部について詳細に説明を行う。
図２は、図１に示す画像形成装置における２次転写部近傍の詳細構成図である。
本実施の形態では、転写ベルト１０１を用い、２次転写ローラ１０２を２次対向ローラ１０３に中間転写ベルト１００を介して接触させず、２次転写ローラ１０２を中間転写ベルト１００の移動方向の上流に中間転写ベルト１００に巻きつけるように配置する。
図７に示す従来の転写ベルト１０１を用いた方式に比べ、本実施形態では、転写ベルトアシストローラ１０６を用いる必要がないことから、構造の容易さとコストの低減が可能となる。
ここで、転写ベルト１０１の体積抵抗率は、中間転写ベルト１００の体積抵抗率によって制限を受ける。図３は、図２の構成において、転写ベルト１０１の体積抵抗率が中間転写ベルト１００の体積抵抗率よりも低い場合の２次転写部の拡大図であり、図４は、図２の構成において、転写ベルト１０１の体積抵抗率が中間転写ベルト１００の体積抵抗率よりも高い場合の２次転写部の拡大図である。

転写ベルト１０１の体積抵抗率が中間転写ベルト１００の体積抵抗率より低い場合は、図３の矢印Ｂの経路に沿って転写電流が流れるので、中間転写ベルト１００上のトナー像１０５は、図３の転写点Ｃで転写材１０４に転写される。
この場合、中間転写ベルト１００と転写材１０４は、転写点Ｃから、オフセット量Ｌだけ離れた位置で密着することができるため、放電が起き難く、画質不良を抑制することができる。
逆に、転写ベルト１０１の体積抵抗率が中間転写ベルト１００よりも高い場合は、図４の矢印Ｂの経路に沿って転写電流が流れるので、中間転写ベルト１００上のトナー像１０５は、図４の転写点Ｃで転写材１０４に転写される。
この場合、中間転写ベルト１００と転写材１０４は、転写点Ｃの直前で密着することになるので、転写点Ｃの直前の空隙で放電が起きやすく、画質不良を起こしやすくなる。よって、転写ベルト１０１の体積抵抗率は、中間転写ベルト１００の体積抵抗率よりも低く設定しなければならない。
ここで、オフセット量Ｌは、転写バイアス電源の制限を受ける。以下、図３を用いてオフセット量Ｌの制限に付いて説明する。

転写電流は矢印Ｂに沿って流れる。この時、転写ベルト１０１の体積抵抗率Ｒ、転写ベルト１０１の幅ｍ、転写ベルト１０１の厚みｄ、中間転写ベルト１００上のトナー像１０５を転写材１０４に転写を行うのに必要な転写電流値をＩとした場合、転写ベルト１０１の移動方向に沿った分担電圧Ｖは、Ｉ×Ｒ×Ｌ／（ｍ×ｄ）で表される。この式から、転写ベルト１０１の移動方向に沿った分担電圧はオフセット量Ｌに比例することがわかる。
このことから、オフセット量Ｌを長く取りすぎた場合、転写ベルト１０１の移動方向に沿った分担電圧が大きくなり過ぎ、転写バイアス電源の電圧値の上限値を超える可能性がある。
この場合、中間転写ベルト１００上のトナー像１０５を、転写点Ｃで転写材１０４に転写するのに充分な転写電界をかけられなくなる。その結果、転写材１０４に中間転写ベルト１００上のトナー像１０５が転写されないという現象が生じ、画質不良となる。上記の理由からオフセット量Ｌに制限が生じる。
実際の値として、転写バイアス電源の上限値として５ｋＶ、転写ベルト１０４としてポリイミドベルトを用い、体積抵抗率１０８Ω・ｃｍ、転写電流３０μＡ、転写ベルト幅３０ｃｍ、厚み１００μｍの場合、オフセット量Ｌは、０．５ｃｍ以下に抑えなければならないことになる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の作像系を示す概略構成図である。 図１に示す画像形成装置における２次転写部近傍の詳細構成図である。 図２の構成において、転写ベルトの体積抵抗率が中間転写ベルトの体積抵抗率よりも低い場合の２次転写部の拡大図である。 図２の構成において、転写ベルトの体積抵抗率が中間転写ベルトの体積抵抗率よりも高い場合の２次転写部の拡大図である。 一般的なローラ転写方式の２次転写部の構成図（その１）である。 一般的なローラ転写方式の２次転写部の構成図（その２）である。 一般的なベルト転写方式の２次転写部の構成図である。

符号の説明

１００ 中間転写ベルト（ベルト状の像担持体）
１０１ 転写ベルト
１０２ ２次転写ローラ（転写ローラ）
１０３ ２次対向ローラ（対向ローラ）

Claims (4)

1. エンドレスベルトから成る像担持体の内周に、該像担持体を転写ベルト方向に付勢する対向ローラを設け、エンドレスベルトから成る転写ベルトの内周には、該転写ベルトを前記像担持体方向に付勢する転写ローラを設け、前記対向ローラと前記転写ローラとの間に電位差を発生させ、前記像担持体と転写ベルトの接触領域において、転写電界を形成することにより、前記像担持体上に形成されたトナー像を、転写ベルトによって搬送された転写材に転写する画像形成装置において、
   前記転写ローラを対向ローラに像担持体を介して接触させず、前記対向ローラよりも像担持体の移動方向の上流で転写ローラを像担持体に巻きつけて配置したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、前記像担待体の体積抵抗率よりも、前記転写ベルトの体積抵抗率を低くすることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２記載の画像形成装置において、前記対向ローラの中心点を通り、該対向ローラに対し、前記像担持体が接触する際の接線方向に垂直な線分と、前記転写ローラの中心点を通り、線分に平行な線分の間の距離をオフセット量Ｌとし、前記転写ベルトの体積抵抗率Ｒ、転写ベルトの幅ｍ、転写ベルトの厚みｄ、前記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写するのに必要な転写電流値をＩとした場合、前記転写ベルトにかかる電圧Ｖ＝Ｉ×Ｒ×Ｌ／（ｍ×ｄ）が、転写電流を与えるための転写バイアス電源が与えることのできる電圧の上限値以下を満たすオフセット量Ｌであることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像形成装において、
   表面にトナー像が形成される複数の感光体を備え、
   前記像担持体は中間転写ベルトであって、
   前記複数の感光体上のトナー像がそれぞれ前記中間転写ベルトに転写されることを特徴とする画像形成装置。

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