JP2001092267A

JP2001092267A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001092267A
Application number: JP26640299A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 博伊東; Toshihiko Yamazaki; 敏彦山▲嵜▼
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】２次転写バイアスによるスパークノイズの発
生を防ぎ、誤動作や中間転写ベルト膜の絶縁破壊を防
ぎ、画像ムラの発生を防ぐ。【解決手段】潜像担持体で現像したトナー像を中間転
写媒体に１次転写して、該中間転写媒体に対して２次転
写ローラを接離制御すると共に２次転写バイアスを印加
しトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置におい
て、中間転写媒体に対して２次転写ローラを接離制御す
る２次転写ローラ接離機構３と、２次転写ローラに２次
転写バイアスを印加する２次転写電源２と、中間転写媒
体に対して２次転写ローラを当接させた後に２次転写バ
イアスを印加し、該２次転写バイアスの印加の解除後に
２次転写ローラを離間させるように２次転写ローラ接離
機構３と２次転写電源２を制御する制御手段１とを備
え、２次転写ローラの接離制御時のスパークノイズの発
生を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潜像担持体で現像
したトナー像を中間転写媒体に１次転写して、該中間転
写媒体に対して２次転写ローラを接離制御すると共に２
次転写バイアスを印加しトナー像を記録媒体に転写する
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３はカラー画像形成装置の構成概要を
示す図、図４は図３におけるIIーII拡大部分断面図であ
る。カラー画像形成装置では、図３に示すように潜像担
持体としての感光体１０が駆動手段（図示せず）によっ
て図示矢印方向に回転駆動され、その周りに、回転方向
に沿って帯電手段としての帯電ローラ１１、現像手段と
しての現像ローラ２０、中間転写装置３０、及びクリー
ニング手段１２が配置されている。フルカラー画像を形
成することのできるカラー画像形成装置では、図示のよ
うに現像手段として、イエローの現像ローラ２０Ｙ、シ
アンの現像ローラ２０Ｃ、マゼンタの現像ローラ２０
Ｍ、ブラックの現像ローラ２０Ｋからなる４色のトナー
による現像器を用いている（例えば特開平１１−１６１
０５２号公報参照）。

【０００３】感光体１０は、例えば図４に示すように円
筒状の導電性基材１０ａと、その表面に形成された感光
層１０ｂとを有し、帯電ローラ１１は、感光体１０の外
周面に当接して外周面を、例えば−６００Ｖ程度に一様
に帯電させる。一様に帯電した感光体１０の外周面に
は、露光ユニット（図示せず）によって所望の画像情報
に応じた選択的な露光Ｌがなされる。この露光部位は、
例えば−１００Ｖ程度の電位に減衰して、この部位が静
電潜像を形成する。静電潜像は、現像ローラ２０のトナ
ーが付与されて現像され、可視像としてのトナー像とな
る。

【０００４】現像ローラ２０には、現像バイアスが印加
されており、負極性に帯電したトナーが前記電位減衰部
分に付着することによって現像される。したがって、フ
ルカラー画像では、４色の現像ローラ２０が選択的に感
光体１０に当接して、それぞれのトナーを感光体１０の
表面に付与して感光体１０上の静電潜像を現像する。そ
して、感光体１０上に現像されたトナー像は、中間転写
体としての中間転写ベルト３６上に転写される。

【０００５】中間転写装置３０は、駆動ローラ３１と４
本の従動ローラ３２、３３、３４、３５と、これら各ロ
ーラの回りに張架された無端状の中間転写ベルト３６と
を有している。中間転写ベルト３６は、例えば図４に示
すように導電層３６ａと、この導電層３６ａの上に形成
され、感光体１０に圧接される抵抗層３６ｂとを有する
複層ベルトで構成されている。また、導電層３６ａは、
合成樹脂からなる絶縁性基体３６ｃの上に形成されてお
り、この導電層３６ａの上に後述するように電極ローラ
３７を介して１次転写バイアスＶ１が印加される。

【０００６】駆動ローラ３１は、その端部に固定された
歯車が感光体１０の駆動用歯車（図示せず）と噛み合う
ことにより、感光体１０と略同一、つまり中間転写ベル
ト３６が感光体１０と略同一の周速で図示矢印方向に循
環駆動される。

【０００７】従動ローラ３５は、駆動ローラ３１との間
で中間転写ベルト３６がそれ自身の張力によって感光体
１０に圧接される位置に配設され、その圧接で１次転写
部Ｔ１を形成される。また、従動ローラ３２の位置に
は、中間転写ベルト３６を介して電極ローラ３７が対向
配置され、中間転写ベルト３６の導電層３６ａには、電
源装置５１より電極ローラ３７を介して１次転写バイア
スＶ１が印加される。

【０００８】従動ローラ３３は、２次転写部Ｔ２を形成
するバックアップローラであり、中間転写ベルト３６を
介して２次転写部材としての２次転写ローラ３８が対向
配置されている。２次転写ローラ３８は、中間転写ベル
ト３６に対して接離機構（図示せず）により接離可能に
なっており、電源装置５２より２次転写バイアスＶ２が
印加される。２次転写バイアスＶ２は、１次転写バイア
スＶ１より絶対値が大きく同極性で、２次転写ローラ３
８のクリーニング時などの２次転写が行われないときの
少なくとも一時期においては、少なくとも１次転写バイ
アスＶ１より絶対値が小さなクリーニング電圧となり、
あるいはオフされ印加されない。

【０００９】従動ローラ３４は、ベルトクリーナ３９の
ためのバックアップローラであり、ベルトクリーナ３９
は、中間転写ベルト３６と接触してその外周面に残留し
た付着トナーを掻き落とすクリーナブレード３９ａと、
掻き落とされたトナーを受ける受け部３９ｂとを備え、
中間転写ベルト３６に対して接離機構（図示せず）によ
り接離可能になっている。

【００１０】１次転写バイアスＶ１は、例えば＋３００
Ｖ〜＋７００Ｖの範囲で、２次転写バイアスＶ２は、例
えば＋６００Ｖ〜＋２０００Ｖの範囲で、温度センサ５
３、湿度センサ５４により環境温度、湿度を検出し、低
温低湿の場合には比較的高電圧に、高温高湿の場合には
比較的低電圧に、クリーニング電圧は＋１００Ｖ程度に
それぞれ設定される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のカラー画像形成
装置では、上記のように中間転写ベルト３６に２次転写
ローラを当接させ同時に２次転写バイアスを出力してい
るが、その際にスパークノイズが発生するため、例えば
ノイズによる誤動作や中間転写媒体膜の絶縁破壊が発生
したり、また、スパークノイズのメモリが画像ムラとな
って発生したりするなどの問題が生じている。

【００１２】多層中間転写媒体膜では、感光体上の画像
を１次転写しながら２次転写を行う場合、シーケンス上
２次転写バイアスを２次転写ローラ圧接以前に印加する
ようになっている。しかも、２次転写バイアスを印加す
る電源回路は、２次転写ローラ圧接動作中に定電流制御
を行うようになっている。そのため、２次転写ローラが
中間転写ベルトに接触していないと、上限電圧まで目一
杯、例えば上記定格の装置では４０００Ｖまで上昇して
しまい、２次転写ローラが中間転写ベルトに接触する際
に、スパークノイズが発生する。

【００１３】各部に印加される具体的なバイアス及び流
れる電流を説明すると以下のようになる。図５は１次転
写バイアス及び２次転写バイアス電源の等価回路を示す
図であり、Ｃは帯電ローラ、Ｃｐは感光体膜、Ｃｍは中
間転写ベルト膜、ｇはギャップ、Ｖａは帯電バイアス、
Ｖｔ１は１次転写バイアス電源、Ｖｔ２は２次転写バイ
アス電源、Ｉｃは帯電電流、Ｉｔ１は１次転写電流、Ｉ
ｔ２は２次転写電流、Ｔ２は２次転写ローラを示す。

【００１４】図５に示す回路における定格、条件は、例
えば以下のようなものである。帯電ローラＣへの印加電
圧Ｖａ＝−１．２ｋＶのとき、感光体の表面電位Ｖｏ＝
−５７０Ｖ、１次転写電源は、定電圧形式で、−４００
μＡの２次転写電流吸い込み可能、ベルトへの印加電圧
Ｖｔ１＝＋３００Ｖ定電圧のとき、ベルト表面電位Ｖｍ
＝＋３００Ｖ（５〜１５μＡ）、２次転写電源は、定電
流形式で、５００Ｖ以上の下限電圧設定可能、上限電圧
４ｋＶ、２次転写ローラ印加電流Ｉｔ２＝６０μＡに設
定（下限８００Ｖ）とする。

【００１５】環境として３５℃、湿度６５％で転写する
のに最適な電流値が６０μＡであるとき、２次転写ロー
ラＴ２が圧接する前に２次転写バイアスＶｔ２を印加す
ると、図５（Ｂ）における２次転写ローラＴ２での出力
電圧は、出力電圧上限の＋４ｋＶになる。そのため、２
次転写ローラＴ２が中間転写ベルトに近接すると、２次
転写ローラＴ２と中間転写ベルトとの間で放電が開始
し、充電と放電が繰り返され電磁波も発生する。

【００１６】このとき、放電による過剰な２次転写電流
は、ベルト表面からアルミ蒸着層を通り、１次転写バイ
アス電源Ｖｔ１に吸い込まれる。しかし、吸い込みきれ
ない場合、中間転写ベルト膜Ｃｍにチャージされること
により、ベルト電位は、通常＋３００Ｖのところが＋α
される。その結果、感光体膜Ｃｐの表面電位｜−６５０
Ｖ｜と中間転写ベルト膜Ｃｍの表面電位｜３００Ｖ＋α
｜の電位差Ｖが１０００Ｖを超えると、異常放電し、一
時的に感光体表面電位がプラスチャージされる。そのた
め、帯電ムラが濃度ムラとなって記録画像に現れる。

【００１７】上記のようなスパークノイズは、単層中間
転写媒体の場合、ベルトの膜厚が厚いため発生しにく
く、発生したとしても、ノイズの影響が感光体の表面電
位に影響しずらいので問題にならない場合が多い。しか
し、多層中間転写媒体では、このスパークノイズが乗る
と、電磁波が発生して装置が誤作動したり、モータを制
御しているチップが壊れてモータが回らなくなるなどの
問題が多発する。

【００１８】さらに、多層中間転写媒体では、膜厚を薄
くすることにより１次転写バイアスを低く設定できる利
点があるが、２次転写ローラが上限電圧まで上がった状
態で多層中間転写媒体の表面に接触すると、多層中間転
写媒体の膜が絶縁破壊を起こす場合がある。その結果、
アルミ層がむき出しになって、感光体とその部分が接触
することにより転写電流が集中し、感光体にピンホール
をできてしまうという問題も生じる。また、多層中間転
写媒体で通常使用することが多い抵抗範囲は、１２乗〜
１３乗のオーダのベルトである。一方、スパークノイズ
の影響を受けない抵抗値としては、１６乗以上の転写媒
体を使用すればよいが、この抵抗値の多層中間転写媒体
を使用した場合には、２次転写バイアスの電荷が蓄積
し、次の画像で前画像を記憶してしまうという問題が生
じる。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、２次転写バイアスによるスパーク
ノイズの発生を防ぎ、誤動作や中間転写ベルト膜の絶縁
破壊を防ぎ、画像ムラの発生を防ぐものである。

【００２０】そのために本発明は、潜像担持体で現像し
たトナー像を中間転写媒体に１次転写して、該中間転写
媒体に対して２次転写ローラを接離制御すると共に２次
転写バイアスを印加しトナー像を記録媒体に転写する画
像形成装置において、前記中間転写媒体に対して前記２
次転写ローラを接離制御する２次転写ローラ接離機構
と、前記２次転写ローラに２次転写バイアスを印加する
２次転写電源と、前記中間転写媒体に対して前記２次転
写ローラを当接させた後に前記２次転写バイアスを印加
し、該２次転写バイアスの印加の解除後に前記２次転写
ローラを離間させるように前記２次転写ローラ接離機構
と前記２次転写電源を制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装
置の実施の形態を説明するための図、図２は各電圧の印
加タイミングと２次転写ローラの接離タイミングを説明
するための図であり、１は制御装置、２は２次転写電源
装置、３は２次転写ローラ接離制御機構、４は他制御
系、５は温度センサ、６は湿度センサ、８はタイミング
調整部を示す。

【００２２】図１において、制御装置１は、例えばホス
トコンピュータ等からの印字指令信号に基づき画像形成
装置全体の作動を制御するものであり、先に図３で説明
したようなイエローＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、ブラッ
クの各現像ローラからなる４色のトナーによる現像器を
用いるカラー画像形成装置において、それぞれのバイア
ス電源の制御、静電潜像を形成する露光ユニットの制
御、現像ローラの接離制御等を行う。タイミング調整部
８は、２次転写時に２次転写ローラに印加する２次転写
バイアスを２次転写ローラが中間転写ベルトに圧接して
いる間だけになるように２次転写バイアスの印加と２次
転写ローラの接離のタイミングを調整するものである。

【００２３】２次転写電源装置２は、例えば発泡ウレタ
ンローラを用いて中間転写ベルト内部のバックアップロ
ーラとニップを形成している２次転写ローラに対してロ
ーラシャフトより電極を接触させて２次転写バイアスを
印加する定電流形式の電源装置であり、下限電圧制御を
行う。そして、２次転写時に２次転写バイアスを印加
し、２次転写ローラのクリーニング時には電圧を印加し
ない場合もあるが、適宜必要に応じてクリーニング電圧
を印加する。２次転写ローラ接離制御機構３は、中間転
写ベルトに対して２次転写ローラの接離制御を行うもの
であり、２次転写時に中間転写ベルトに対して２次転写
ローラを圧接させる。

【００２４】２次転写電源を定電流制御するメリット
は、その時の温湿度により転写するのに最適な（定）電
流を印加することができることであり、トナー層厚及び
紙の厚みの負荷に応じた電圧を自動可変に制御し、カラ
ー画像形成に有利である。しかし、定電流制御すると、
紙幅が狭い場合には、紙がない部分が中間転写媒体と直
接接触するため、無駄な電流が流れて電圧が降下してし
まうので、このような電圧降下を防ぎ、転写良好域を最
低限確保できる下限電圧を設定しておくのが下限電圧制
御である。

【００２５】他制御・電源系４は、２次転写電源、２次
転写ローラの接離制御以外の他のバイアス電源の制御、
静電潜像を形成する露光ユニットの制御、現像ローラの
接離制御等を行う制御系である。平常の温度、湿度の環
境における１次転写バイアスＶ１、２次転写バイアスＶ
２に対して、低温低湿の場合には１次転写バイアスＶ
１、２次転写バイアスＶ２を比較的高電圧にし、逆に高
温高湿の場合には１次転写バイアスＶ１、２次転写バイ
アスＶ２を比較的高電圧にしてクリーニング電圧を決め
ると、クリーニング効率が良好になり、画質の安定化を
図れることが判っており、温度センサ５、湿度センサ６
は、そのために環境温度、湿度を検出するものである。

【００２６】本発明に係る画像形成装置では、制御装置
１のタイミング調整部８に調整時間Δを設定し、２次転
写ローラに対して中間転写ベルトに圧接している間に限
り２次転写バイアスを印加するように、２次転写時の２
次転写ローラ接離制御機構３による接離タイミングと２
次転写電源装置による２次転写バイアスの印加タイミン
グを調整する。したがってその調整は、２次転写ローラ
接離制御機構３により中間転写ベルトに対して２次転写
ローラを圧接させるタイミングより調整時間Δだけ遅ら
せて２次転写電源装置２より２次転写ローラに対して２
次転写バイアスを印加し、また、中間転写ベルトに対す
る２次転写ローラの圧接を解除させる時は、そのタイミ
ングより調整時間Δだけ早く２次転写電源装置２より２
次転写ローラに対する２次転写バイアスの印加を解除さ
せるように行う。

【００２７】次に、各電圧の印加タイミングと２次転写
ローラの接離タイミングを図２及び図３を参照しつつ説
明する。感光体１０、現像ローラ２０及び中間転写ベル
ト３６が回転駆動されると、図２に示すｔ１時点で、帯
電ローラ１１による帯電が開始され、その後露光Ｌがな
される。続いて、ｔ２時点で１次転写バイアスＶ１が印
加され、ｔ３時点で１枚目の記録媒体のためのまず、イ
エローの現像ローラ２０Ｙが感光体１０に当接すると共
に、その現像バイアスが印加される。イエローの現像が
終わると、ｔ４時点で現像ローラ２０Ｙの感光体１０へ
の当接及び現像バイアスの印加が解除されると共に、次
のマゼンタを現像するために現像ローラ２０Ｍが感光体
１０に当接すると共に、その現像バイアスが印加され
る。以下シアン、ブラックの現像ローラ２０Ｃ、２０Ｋ
についても同様となる。ｔ７時点で、１枚目の記録媒体
の記録のため、２次転写ローラ３８が中間転写ベルト３
６に圧接され、略同時に、２枚目の記録媒体のための現
像ローラＹが感光体１０に当接するようになる。これに
対して、２次転写バイアスＶ２は、調整時間Δだけ遅れ
て印加される。そして、ｔ８時点で、１枚目の記録媒体
のための現像ローラ２０Ｋの感光体１０への当接及び現
像バイアスの印加が解除され、ｔ９時点で、１枚目の記
録媒体のための２次転写ローラ３８の中間転写ベルト３
６に対する圧接が解除される。このとき、２次転写バイ
アスＶ２の印加の解除は、２次転写ローラ３８の圧接解
除より調整時間Δだけ早いタイミングで行われる。この
ようにしてｔ３〜ｔ９の期間において、感光体１０上に
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順でトナー像が形成され、これが順次
中間転写ベルト３６に１次転写されてカラー画像となっ
た後、１枚目の記録媒体に２次転写されることとなる。

【００２８】上記のように本発明に係る画像形成装置で
は、２次転写ローラが中間転写ベルトに圧接されてから
２次転写バイアスが印加され、２次転写バイアスの印加
を解除してから２次転写ローラの圧接を解除するので、
スパークノイズによる従来の問題が解消する。特に、中
間転写媒体としては、ＰＥＴ上に形成されたアルミ導電
層上にウレタン系塗料を１０〜５０μｍの厚みで塗布さ
れたものに特に有効である。また、中間転写媒体の抵抗
は、各環境間で、表面抵抗ｌｏｇ１１〜１４Ω／□、体
積抵抗率ｌｏｇ１１〜１４Ωｃｍに調整されたものが望
ましい。単層中間転写媒体では、ベルトの膜厚が厚いた
め、スパークノイズが発生しにくく、スパークノイズが
発生したとしても、その影響が感光体の表面電位に影響
しにくく問題とならない場合が多い。しかし、多層中間
転写媒体では、スパークノイズが乗ると、装置が誤作動
したり、モータを制御しているチップが壊れ、モータが
回らなくなるという問題が多発するので、本発明は特に
有効である。

【００２９】また、ベルト転写方式を採用する場合、ベ
ルト強度の問題などから少なくとも１００μｍ以上の厚
みを必要としており、多層中間転写媒体よりも低めに抵
抗調整しているが、１次転写ローラ、ベルト裏面を通
り、転写に必要な表面電位にするため、１次転写ローラ
やベルト厚み分電圧降下する分を余分に印加しなければ
ならない。しかし、多層中間転写媒体では、ベルトの強
度を保つＰＥＴの部分と転写に必要なバイアスを調整す
る部分をパラレルに調整できるため、導電層上の中抵抗
塗料膜を例えば２０μｍと薄くでき、印加バイアスとベ
ルト表面電位がほぼ等しくできる。さらに、多層中間転
写媒体は、図３に示したようにバックアップローラ３５
を用いてベルト内側から突き出して感光体１０に接触さ
せるので、単層中間転写媒体のように裏面から１次転写
ローラなどにより印加する方式に比べて転写バイアスを
１／４以下にできるというメリットがある。

【００３０】２次転写ローラの離間定位置は、２次転写
バイアス最大値において影響を受けないように沿面距離
を設定するが、本発明によれば、２次転写ローラが圧接
されてからバイアスを印加し、その印加を解除してから
２次転写ローラを離間するので、１次転写バイアスの影
響に対する沿面距離を確保すればよくなる。その結果、
２次転写ローラの離接のストロークを短くすることがで
き、高速印字に有利となる。

【００３１】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、中間転写ベルトに対して２次転写ロ
ーラが圧接して、調整時間Δの経過後２次転写バイアス
を印加し、２次転写ローラの圧接を解除することにより
調整時間Δだけ先立って２次転写バイアスの印加を解除
したが、２次転写バイアスの印加、その解除の際の調整
時間Δは同じではなく、異なってもよいし、２次転写バ
イアスの印加の解除より調整時間Δだけ経過した後に２
次転写ローラの圧接の解除を行うようにしてもよい。さ
らに、２次転写ローラの圧接を検出してから２次転写バ
イアスを印加し、２次転写バイアスの印加を解除してか
ら２次転写ローラの圧接を解除するように検出、判定手
段を設け、制御シーケンスを設定してもよいことはいう
までもない。また、フルカラー画像形成装置について説
明したが、中間転写媒体を備えた画像形成装置であれば
これに限定するものではない。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、潜像担持体で現像したトナー像を中間転写媒
体に１次転写して、該中間転写媒体に対して２次転写ロ
ーラを接離制御すると共に２次転写バイアスを印加しト
ナー像を記録媒体に転写する画像形成装置において、中
間転写媒体に対して２次転写ローラを接離制御する２次
転写ローラ接離機構と、２次転写ローラに２次転写バイ
アスを印加する２次転写電源と、中間転写媒体に対して
２次転写ローラを当接させた後に２次転写バイアスを印
加し、該２次転写バイアスの印加の解除後に２次転写ロ
ーラを離間させるように２次転写ローラ接離機構と２次
転写電源を制御する制御手段とを備えたので、２次転写
バイアスによるスパークノイズの発生を防ぐことがで
き、スパークノイズによる誤動作や中間転写ベルト膜の
絶縁破壊を防ぎ、画像ムラの発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を説
明するための図である。

【図２】各電圧の印加タイミングと２次転写ローラの
接離タイミングを説明するための図である。

【図３】カラー画像形成装置の構成概要を示す図であ
る。

【図４】図３におけるIIーII拡大部分断面図である。

【図５】１次転写バイアス及び２次転写バイアス電源
の等価回路を示す図である。

【符号の説明】

１…制御装置、２…２次転写電源装置、３…２次転写ロ
ーラ接離制御機構、４…他制御系、５…温度センサ、６
…湿度センサ、８…タイミング調整部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体で現像したトナー像を中間転
写媒体に１次転写して、該中間転写媒体に対して２次転
写ローラを接離制御すると共に２次転写バイアスを印加
しトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置におい
て、前記中間転写媒体に対して前記２次転写ローラを接
離制御する２次転写ローラ接離機構と、前記２次転写ロ
ーラに２次転写バイアスを印加する２次転写電源と、前
記中間転写媒体に対して前記２次転写ローラを当接させ
た後に前記２次転写バイアスを印加し、該２次転写バイ
アスの印加の解除後に前記２次転写ローラを離間させる
ように前記２次転写ローラ接離機構と前記２次転写電源
を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形
成装置。