JP2002091128A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単色時とカラー時で転写ローラの接触位置を
変え、単色時は中間転写ベルトと像担持体を１回のみ接
触させる構成とすることで、単色転写での転写ラチチュ
ードを増加させつつ、多色重ね合わせ転写での再転写率
を減少させる。 【解決手段】 帯電、露光、現像の各手段を周囲に有す
る像担持体のユニットを複数組設け、前記各像担持体上
にトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体としての
中間転写ベルトに転写ローラにより一次転写した後、転
写材に中間転写ベルトから二次転写させ、単色画像形成
時は中間転写ベルトと像担持体の接触が１回しかなされ
ない画像形成装置であって、感光体と中間転写ベルトと
のニップ接触幅以内で転写ローラと中間転写ベルトが接
触するように構成し、単色画像形成時とカラー画像形成
時で、転写ローラの接触位置を異ならせた画像形成装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は像担持体としての感
光体と中間転写ベルトとが接触して一次転写させる方式
の画像形成装置において、単色画像形成時に高転写率を
確保すると共に、カラー画像形成時に一旦中間転写ベル
トに転写されたトナー像の一部が感光体へ再転写され転
写率が低下することを防止するようにした画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】像担持体からトナー像を、中間転写ベル
トや転写紙へ半導電性のローラやブレードなどのバイア
スを印加させた転写部材を接触させて転写させるものに
おいて、像担持体と中間転写ベルトや転写紙との接触幅
Ａよりも該中間転写ベルトや転写紙と転写部材の接触幅
Ｂを小さくすることにより優れた転写特性が得られるこ
とが知られている。しかしながら、転写部材の接触位置
の違いが転写性能にどのような影響をもたらすのかにつ
いては、これまで議論されていなかった。カラー電子写
真画像を得る画像形成装置として、帯電、露光、現像の
各手段を周囲に有する像担持体上にトナー像を形成し、
トナー像を中間転写ベルトに転写ローラにより１次転写
した後、転写紙などの記録材に中間転写ベルトから２次
転写させるものがあるが、カラー画像を得るためには中
間転写ベルトを像担持体に複数回接触させる必要があ
り、この際に再転写現象が発生してしまうという問題が
ある。中間転写ベルトに一旦転写されたトナーが像担持
体と再接触する毎に像担持体に戻ってしまうために最終
色トナーには再転写の問題はないが、例えば４色のトナ
ーにより画像を形成する場合、１，２，３色目について
はこのような問題が発生してしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記したよう
なトナー再転写現象を抑制しつつ単色画像形成時の高転
写率を確保した画像形成装置を提供することを課題目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的は次の技術手段
（１）〜（４）の何れかによって達成される。

【０００５】（１） 帯電、露光、現像の各手段を周囲
に有する像担持体のユニットを複数設け、前記各像担持
体上にトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体とし
ての中間転写ベルトに一次転写させる一次転写ローラ
と、一次転写されたトナー像を中間転写ベルトから転写
材に二次転写させる二次転写手段と、単色画像形成時は
中間転写ベルトと像担持体ユニットと一回のみ接触し、
カラー画像形成時は中間転写ベルトと少なくとも２回以
上像担持体ユニットと接触するように設定する設定手段
を有する画像形成装置であって、前記中間転写ベルトの
走行方向に関して前記像担持体と前記中間転写ベルトと
のニップ接触領域以内で前記一次転写ローラと前記中間
転写ベルトが接触するようにするとともに、単色画像形
成時とカラー画像形成時で、前記一次転写ローラの接触
位置を異ならせるように調節する調節手段を設けたこと
を特徴とする画像形成装置。

【０００６】（２） 前記単色画像形成時における前記
一次転写ローラと前記中間転写ベルトが接触する位置は
前記ニップ接触領域内で、その中心位置よりも中間転写
ベルト走行方向下流側の位置である事を特徴とする
（１）項に記載の画像形成装置。

【０００７】（３） 前記カラー画像形成時における前
記一次転写ローラと前記中間転写ベルトが接触する位置
は前記ニップ接触領域内で、その中心位置よりも中間転
写ベルト走行方向上流側の位置である事を特徴とする
（１）項に記載の画像形成装置。

【０００８】（４） 前記中間転写ベルト走行方向に亘
って前記像担持体ユニットを複数設け、単色画像形成時
は中間転写ベルトと像担持体ユニットの１つのみと接触
し、カラー画像形成時は中間転写ベルトと少なくとも２
つ以上の像担持体ユニットと接触するように設定する設
定手段を有する事を特徴とする（１）〜（３）項のいず
れか１項に記載の画像形成装置。

【０００９】本出願人は前記した転写ローラの接触位置
により転写率、再転写率が変化することを見出した。そ
れによれば転写ローラの接触位置を中間転写ベルトと像
担持体との接触幅Ａの中で下流側に持っていくと、単色
転写での転写ラチチュード（例えば転写電流が変化した
場合に所定値以上の転写率の値を確保できる電流値範囲
を転写ラチチュードといい、このラチチュードは環境条
件やトナー帯電量、中間転写体の電気抵抗等のバラツキ
により変化するため広ければ広いほど良い）の依存性が
増加するものの多色重ね合わせ転写での再転写率は増加
し、転写ローラの接触位置を中間転写ベルトと像担持体
とのニップ接触幅Ａの中で中間転写ベルト走行方向上流
側に持っていくと、単色画像の転写での転写ラチチュー
ドが減少するものの多色重ね合わせ画像の転写での再転
写率は減少することが判明した。そこで（１）項の記載
にあるように、単色画像形成時とカラー画像形成時で転
写ローラの接触位置を変えるとともに、単色画像形成時
は中間転写ベルトと像担持体を１回のみ接触させる構成
とすることにより、単色画像転写での転写ラチチュード
を増加させつつ、多色重ね合わせ画像転写での再転写率
を減少させることが可能となった。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術
的範囲や用語の意義を限定するものではない。

【００１１】図１は本発明に係わるカラー画像形成装置
の実施の形態の内、中間転写ベルトを水平方向に長く配
設してモノカラーからフルカラーに至る画像を形成する
ことができる画像形成装置の概略構成図である。

【００１２】本実施の形態においては、画像形成体又は
像担持体としての感光体２、帯電手段としての帯電ロー
ラ１、画像書込手段としての露光光学系１４及び現像手
段としての現像器３を少なくとも有するユニットとして
各色の画像形成ユニットが複数組（本実施の形態では４
組）構成され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の各色の前記画像形成ユニッ
トがループ状に走行する中間転写体としての中間転写ベ
ルト１５の水平な張架面に対向して、右からＹ、Ｍ、
Ｃ、Ｋの順に配設されている。そして各色の画像形成ユ
ニットは４組とも同じ構成にしてある。

【００１３】感光体２は導電性円筒状支持体表面に形成
された下引き層上に、前記電荷発生層（下層）、前記電
荷輸送層（上層）の順、又はこの逆の順にこれらの感光
層が積層され、前記電荷輸送層又は前記電荷発生層の表
面に更に公知の表面保護層、例えば、熱可塑性又は熱硬
化性ポリマーを主体とするオーバーコート層（ＯＣＬ）
などが形成されていてもよい。本実施の形態では、感光
体２の導電性円筒状支持体は接地されている。

【００１４】前記帯電ローラ１は、それぞれ所定の電位
に保持されたトナーと同極性の電圧印加によって感光体
２に対して帯電作用（本実施の形態においてはマイナス
帯電）を行い、感光体２に一様な電位を与える。

【００１５】前記露光光学系１４は、前記帯電ローラ１
に対して前記感光体２の回転方向下流側で現像器３の上
流側に配置される。該露光光学系１４は、該感光体２の
回転軸と平行に主走査方向に配列された、例えば、ＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）を複数個アレイ状に並べた露光素
子と、結像素子としての光集束性光伝送体（商品名：セ
ルフォックレンズアレイ）とで構成される露光用ユニッ
トである。露光光学系１４としてはその他レーザ光学系
を用いることも可能である。露光光学系１４は、例え
ば、別構成で設けた画像読み取り装置によって読み取ら
れメモリに記録された各色の画像データに従って感光体
２の感光層を像露光し、各色毎の静電潜像を形成する。

【００１６】前記現像器３は、感光体２の周面に対し所
定の間隙を保ち、感光体２の回転方向と順方向に回転す
る円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材で形成
された現像スリーブ（図示せず）を有し、内部に各色毎
の現像色に従いイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の一成分或いは二成分現像剤
を収容している。本実施の形態においては二成分現像剤
を収容している（本実施の形態においてはマイナス帯
電）。現像器３のスリーブは不図示の突き当てコロ等に
より、感光体２のドラム面と所定の間隙、例えば１００
〜５００μｍをあけて非接触に保たれており、その現像
スリーブに対して直流電圧と交流電圧を重畳した現像バ
イアスを印加することにより、接触または非接触の反転
現像を行い、感光体２のドラム上にトナー画像を形成す
る。

【００１７】中間転写体（中間転写ベルト）１５は、中
間転写ベルト駆動ローラ１１、中間転写ベルトテンショ
ンローラ１２、一次転写ニップ形成ローラ１８、中間転
写ベルト支持ローラ９，１０及び二次転写バックアップ
ローラ８に外接して張架され、中間転写体（中間転写ベ
ルト）１５の回転方向が反時計方向になるように、設け
られている。また、二次転写バックアップローラ８に対
向して中間転写体（中間転写ベルト）１５を介して二次
転写ローラ７が設けられている。そして５のクリーニン
グブレードＡが前記中間転写ベルト駆動ローラ１１の位
置の中間転写体（中間転写ベルト）１５に、２０のクリ
ーニングブレードＢが前記二次転写ローラ７に、４のク
リーニングブレードＣが像担持体としての感光体２に、
何れもカウンタ方向に当接して設けられている。また、
同様に、中間転写体（中間転写ベルト）１５を挟んで各
色毎の一次転写ローラ６が感光体２に対向して設けられ
ている。

【００１８】この中間転写体（中間転写ベルト）１５
は、体積抵抗が１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトで
あり、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド
（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリビニリデ
ンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エトラフルオロエチレン
−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂材料や、ＥＰ
ＤＭ、ＮＢＲ、ＣＲ、ポリウレタン等のゴム材料にカー
ボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導
電材料を含有させたりしたものが用いられ、厚みは、樹
脂材料の場合５０〜２００μｍ程度、ゴム材料の場合は
３００〜７００μｍ程度の設定にすることが好ましい。
なお樹脂ベルト上にゴム層を設けたり、さらに表層にコ
ーティング層を設けたりすることもある。

【００１９】中間転写体（中間転写ベルト）１５の駆動
は不図示の駆動モータによる中間転写ベルト駆動ローラ
１１の回転によって行われる。

【００２０】中間転写ベルト駆動ローラ１１は、例えば
ステンレス等の導電性芯金（符号なし）の周面に、ポリ
ウレタン、ＥＰＤＭ、シリコーン等のゴムや樹脂材料
に、カーボン等の導電性フィラーを分散させた導電また
は半導電性（符号なし）を被覆したものが用いられる。

【００２１】前記一次転写ローラ６は、中間転写体（中
間転写ベルト）１５を挟んで感光体２に対向して設けら
れ、中間転写体（中間転写ベルト）１５と感光体２との
間に転写域１５ｂを形成する。一次転写ローラ６にはト
ナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の
直流電圧を印加し、転写域１５ｂに転写電界を形成する
ことにより、感光体２上に形成される各色のトナー像が
中間転写体（中間転写ベルト）１５上に転写される。

【００２２】この各色毎の第１の転写手段である一次転
写ローラ６は、例えば外径８ｍｍのステンレス等の導電
性芯金（不図示）の周面に、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、
シリコーン等のゴム材料に、カーボン等の導電性フィラ
ーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたり
して、体積抵抗が１０⁵〜１０⁹Ω・ｃｍ程度のソリッド
状態または発泡スポンジ状態で、厚さが５ｍｍ、ゴム硬
度が２０〜７０°程度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）の半導電性弾
性ゴム（不図示）を被覆して形成される。

【００２３】転写材の表面に転写を行う二次転写ローラ
７は中間転写体（中間転写ベルト）１５を挟んで接地さ
れた二次転写バックアップローラ８に対向して設けら
れ、トナーと反対極性（本実施の形態においてはプラ
ス）の直流電圧が直流電源によって印加され、中間転写
体（中間転写ベルト）１５上に担持される重ね合わせト
ナー画像を二次転写ローラ７を介して転写材の表面に転
写する。

【００２４】中間転写体（中間転写ベルト）１５上のカ
ラートナー像を記録材としての転写材上に再転写する第
２の転写手段である二次転写ローラ７は、例えば外径１
６ｍｍのステンレス等の導電性芯金（不図示）の周面
に、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、シリコーン等のゴム材料
に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオ
ン性の導電材料を含有させたりして、体積抵抗が１０⁵
〜１０⁹Ω・ｃｍ程度のソリッド状態または発泡スポン
ジ状態で、厚さが７ｍｍ、ゴム硬度が２０〜７０°程度
（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）の半導電性弾性ゴム（不図示）を被
覆して形成される。二次転写ローラ７は一次転写ローラ
６と異なりトナーが接するため表面に半導電性のフッ素
樹脂やウレタン樹脂等の離型性の良いものを被覆する場
合がある。二次転写バックアップローラ８は、ステンレ
ス等の導電性芯金（不図示）の周面に、ポリウレタン、
ＥＰＤＭ、シリコーン等のゴムや樹脂材料に、カーボン
等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材
料を含有させたりした半導電性材料を、厚さが０．０５
〜０．５ｍｍ程度被覆して形成される。

【００２５】ここに、記録紙等の転写材は模式的に示し
た集積装置３５から一枚ずつ転写紙経路１６を通り搬送
され、前記二次転写ローラと二次転写バックアップロー
ラ８に挟まれた中間転写ベルト１５に重ねられるように
搬送され二次転写を受けて定着器４５に送られ熱溶着に
よる定着がなされて回収される。

【００２６】このような本発明の画像形成装置において
は、フルカラーの画像形成時に図１に示すような各画像
形成ユニットの一次転写に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各一次転
写ローラ６が感光体２にニップされた中間転写ベルト１
５に全て接触した状態で定常の機能を果たすようにして
ある。

【００２７】これに対して図２に示すものは、Ｙ，Ｍ，
Ｃ，Ｋの各画像形成ユニットの内の何れか一つの単色画
像形成、例えばＫの単色画像を形成するものであり、Ｋ
の一次転写ローラ６が中間転写ベルト１５に接触し、該
中間転写ベルト１５が感光体２にニップされた状態にし
てあり、後のＹ，Ｍ，Ｃの一次転写ローラ６は中間転写
ベルト１５の接触から離れ、その中間転写ベルト１５も
像担持体としての感光体２から離れた状態にしてある。

【００２８】このような感光体２から中間転写ベルト１
５へのトナー像の転写に当たっては、感光体上のトナー
が全て中間転写ベルト１５上に転写してくれることが望
ましい。即ち転写率が高いことが望ましい。しかし、単
色画像の作成の場合の転写とフルカラー（多色重ね合わ
せ画像）の場合の転写の場合とでは転写の仕組みが可成
り異なる。即ち、単色画像の場合は転写率を問題とする
だけでよいが、フルカラー画像の場合はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ
の各画像形成ユニットを逐次通過して行くとき、前の転
写位置で効率良く、即ち高い転写率で中間転写ベルト１
５に転写が行われても、次の転写位置では再転写が行わ
れ、折角中間転写ベルト１５に転写された、例えばＹの
トナーが次のＭの転写位置でＹのトナーの一部をＭの感
光体に再転写（逆転写）して戻してしまうことがある。
これは感光体２や中間転写ベルト１５上の画像に対して
好ましくない不自然な混色即ち色の濁りを起こすことに
もなり全く望ましくない。

【００２９】このような事態を避けて良好な転写が行わ
れるようにして良質の転写画像が得られるようにした構
成を次の図３、図４の部分正面図によって説明する。

【００３０】図において感光体２と中間転写ベルト１５
のニップ幅はＡであり、該中間転写ベルト１５と一次転
写ローラ６とのニップ幅はＢ及びＢ’である。そしてニ
ップ幅Ｂ及びＢ’はニップ幅Ａの範囲内で生ずるように
してある。そしてニップ幅がＢ’のようにニップ幅Ａの
範囲内で且つ中間転写ベルト１５の走行方向下流側にあ
るときは転写率が非常に良く従って単色の画像形成に良
質の画像が安定して得られることが分かった。

【００３１】この転写率や後述する再転写率の値は、図
５のグラフに示すように中間転写ベルトの体積抵抗値や
一次転写ローラの抵抗値、トナー帯電量などを振った場
合に変化するものの、ニップ位置がＢの場合とＢ’の場
合とでの差の傾向は変わらなかった。

【００３２】また、ニップ幅がＢのようにニップ幅Ａの
範囲内で且つ中間転写ベルト１５の走行方向上流側にあ
るときは転写率は稍下がるが、下流の感光体２に対する
再転写が抑制され、従ってカラーの画像形成に良質の画
像が安定して得られることが分かった。

【００３３】このように動作を制御するには感光体２に
対して中間転写ベルト１５及び一次転写ローラ６の位置
を決めて行かねばならない。それには一次転写ローラ６
を動かす事によって得られるし、更に、一次転写ニップ
形成ローラ１８も共に動かす事によって上記制御の自由
度は大きく広げられる。

【００３４】また、一次転写ニップ形成ローラ１８及び
一次転写ローラ６を共に動かすことにより、図２に示す
ように、単色画像形成時の中間転写ベルト１５の各感光
体２からの離脱や一次転写ローラの中間転写ベルト１５
からの離脱を行う制御も容易になる。

【００３５】尚、一次転写ローラ６と中間転写ベルト１
５とのニップ位置が感光体２と中間転写ベルト１５との
ニップ領域（ニップ幅Ａの範囲）外にあるときは満足の
得られる転写画像は全く得られなかった。

【００３６】以上は、単色画像形成の場合に対してフル
カラー画像形成の場合を比較して説明したが、二色又は
三色の多重画像形成の場合もフルカラー画像形成の場合
と全く同じ現象が起こり、フルカラー画像形成の場合と
同じ転写位置の条件を適用させることにより安定した良
質の転写画像が得られる事が確かめられた。

【００３７】

【発明の効果】本発明の画像形成装置では、単色時とフ
ルカラー時で転写ローラの接触位置を変えるとともに、
単色時は中間転写ベルトと像担持体を１回のみ接触させ
る構成とすることにより、単色転写での転写ラチチュー
ドを増加させつつ、多色重ね合わせ転写での再転写率を
減少させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置のフルカラー画像形成時
の状態を示す概略構成図である。

【図２】本発明の画像形成装置の単色画像形成時の状態
を示す概略構成図である。

【図３】本発明の画像形成装置の単色画像形成時におけ
る感光体と中間転写ベルトと一次転写ローラの位置の関
係を示す部分正面図である。

【図４】本発明の画像形成装置のフルカラー画像形成時
における感光体と中間転写ベルトと一次転写ローラの位
置の関係を示す部分正面図である。

【図５】転写電流値によって転写率及び再転写率が変わ
る様子を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 帯電ローラ ２ 感光体 ３ 現像器（３Ｙ：イエロー現像器、３Ｍ：マゼンタ現
像器、３Ｃ：シアン現像器、３Ｋ：ブラック現像器） ４ クリーニングブレードＣ ５ クリーニングブレードＡ ６ 一次転写ローラ ７ 二次転写ローラ ８ 二次転写バックアップローラ ９ 中間転写ベルト支持ローラ １０ 中間転写ベルト支持ローラ １１ 中間転写ベルト駆動ローラ １２ 中間転写ベルトテンションローラ １４ 露光光学系 １５ 中間転写ベルト １６ 転写紙経路 １８ 一次転写ニップ形成ローラ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H030 AA06 AB02 AD07 BB42 BB46 BB53 2H032 AA05 AA15 BA09 BA23 CA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電、露光、現像の各手段を周囲に有す
   る像担持体のユニットを複数設け、前記各像担持体上に
   トナー像を形成し、各トナー像を中間転写体としての中
   間転写ベルトに一次転写させる一次転写ローラと、一次
   転写されたトナー像を中間転写ベルトから転写材に二次
   転写させる二次転写手段と、単色画像形成時は中間転写
   ベルトと像担持体ユニットと一回のみ接触し、カラー画
   像形成時は中間転写ベルトと少なくとも２回以上像担持
   体ユニットと接触するように設定する設定手段を有する
   画像形成装置であって、前記中間転写ベルトの走行方向
   に関して前記像担持体と前記中間転写ベルトとのニップ
   接触領域以内で前記一次転写ローラと前記中間転写ベル
   トが接触するようにするとともに、単色画像形成時とカ
   ラー画像形成時で、前記一次転写ローラの接触位置を異
   ならせるように調節する調節手段を設けたことを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記単色画像形成時における前記一次転
   写ローラと前記中間転写ベルトが接触する位置は前記ニ
   ップ接触領域内で、その中心位置よりも中間転写ベルト
   走行方向下流側の位置である事を特徴とする請求項１に
   記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記カラー画像形成時における前記一次
   転写ローラと前記中間転写ベルトが接触する位置は前記
   ニップ接触領域内で、その中心位置よりも中間転写ベル
   ト走行方向上流側の位置である事を特徴とする請求項１
   に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記中間転写ベルト走行方向に亘って前
   記像担持体ユニットを複数設け、単色画像形成時は中間
   転写ベルトと像担持体ユニットの１つのみと接触し、カ
   ラー画像形成時は中間転写ベルトと少なくとも２つ以上
   の像担持体ユニットと接触するように設定する設定手段
   を有する事を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
   記載の画像形成装置。