JP2002148898A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2002148898A
JP2002148898A JP2000345599A JP2000345599A JP2002148898A JP 2002148898 A JP2002148898 A JP 2002148898A JP 2000345599 A JP2000345599 A JP 2000345599A JP 2000345599 A JP2000345599 A JP 2000345599A JP 2002148898 A JP2002148898 A JP 2002148898A
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JP2000345599A
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Hiroyuki Akanuma
弘之 赤沼
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Color Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の作像ユニットを備えた画像形成装置と
して、高画質化及び高速化を維持しつつ、複数ある作像
ユニットにおける像担持体交換等に係るメンテナンス効
率を向上させることができるとともに、全作像ユニット
からみた場合の長寿命化を図ることもできるようにす
る。 【解決手段】 複数の作像ユニット10のすべてが作像
動作する場合には、その全作像ユニット10の帯電装置
12に対して直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を
印加するように制御し、複数の作像ユニット10の一部
が作像動作する場合には、その作像動作する作像ユニッ
トの帯電装置12に対して直流電圧のみの帯電電圧を印
加するように制御する制御手段70を具備させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ、複合機等に代表される画像形成装置
に係り、特に、間隔をあけて配設された複数の像担持体
にそれぞれ形成される各トナー像を中間転写ベルトに一
次転写させるタイプの画像形成装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】この種の画像形成装置としては、ドラム
状又はベルト状の感光体等の像担持体が水平方向又は垂
直方向等に所定の間隔をあけて配設され、その各像担持
体の表面に例えば電子写真方式等によりイエロー
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック
(K)の4色のトナー像を分配して形成した後、その各
像担持体の表面の一部(一次転写部)に接するように回
転移動する中間転写ベルトに対して当該像担持体上の各
トナー像を順次一次転写させ、最後に、その中間転写ベ
ルトに一次転写されたトナー像を記録用紙等の記録材に
一括して二次転写させることによりフルカラー画像等を
形成するものが知られている。
【0003】また、このような画像形成装置において
は、中間転写ベルトを挟んで前記各像担持体とは反対側
の位置に一次転写ロールをそれぞれ配設し、その各一次
転写ロールに像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに
静電的に転写させるための一次転写バイアスをそれぞれ
印加するロール方式の一次転写装置を使用する場合があ
る。
【0004】ところで、このような中間転写ベルトを使
用した画像形成装置においては、一般に、図6aに示す
ように、像担持体100と中間転写ベルト200との接
触部(一次転写部)Nの中央部に一次転写ロール150
を配設した場合(実線で示す一次転写ロール)、その接
触部Nの中間転写ベルト200の移動方向B上流側とな
る手前側で発生する隙間放電により像担持体100上の
一次転写前のトナー像Tが乱されていることあるため、
その対策として、一次転写ロール150を上記接触部N
の中央部よりも中間転写ベルト200の移動方向Bの下
流側にずらした位置に配設する構成(二点鎖線で示す一
次転写ロール)を採用することが知られている(特開平
9−152791号公報など)。図中のdは、一次転写
ロール150のずらした量(オフセット量)を示す。
【0005】この画像の乱れは、同図bに示すように、
中間転写ベルト200が像担持体100に接触する直前
(接触部Nの直前)においてベルト200と像担持体1
00の間に間隙放電による電界が形成され、この電界に
より像担持体100上のトナーが飛び散るという現象
(ブラー)が発生していることによるものである。図中
のKはトナー像(丸の点画像)Tの回りに飛び散ったト
ナーである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中間転
写ベルトを使用した画像形成装置においては、一次転写
ロール150を上記したように中間転写ベルト200の
移動方向Bの下流側にずらして配設した場合、特に複数
ある像担持体100のうちトナー像を形成する頻度が相
対的に高い特定の像担持体(実際にはブラック色のトナ
ー像を形成する像担持体が該当することが多い)では、
文字や線画等のようなライン(細線)状のトナー像が一
次転写される際に、そのライン状トナー像の中央部が中
間転写ベルト200側に一次転写されず抜けてしまう、
いわゆる転写中抜け(ホロキャラ)が発生してしまうと
いう課題がある。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、上述したよう
な複数の像担持体からトナー像を中間転写ベルトに一次
転写させる画像形成装置として、一次転写時のトナー飛
び散りに起因した画像乱れが発生することなく、トナー
像を形成する頻度が相対的に高い特定の像担持体におけ
る転写中抜け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。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し得る本
発明の画像形成装置は、間隔をあけて回転可能に配設さ
れ、表面にトナー像が形成される複数の像担持体と、こ
の各像担持体の表面の一部に順次接しながら周回移動す
る中間転写ベルトと、この中間転写ベルトを挟んで前記
各像担持体とは反対側の位置でかつその中間転写ベルト
と各像担持体との接触中央部よりも中間転写ベルトの移
動方向下流側にずらした位置にそれぞれ配設されるとと
もに、その各像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに
静電的に転写させるための一次転写バイアスがそれぞれ
印加される複数の一次転写ロールとを備えた画像形成装
置において、前記複数の像担持体のうちトナー像を形成
する頻度が相対的に高い特定の像担持体に対する前記一
次転写ロールのずらす量を、それ以外の像担持体に対す
る前記一次転写ロールのずらす量よりも小さくし、か
つ、前記特定の像担持体に対する前記一次転写ロールに
印加する一次転写バイアスを、それ以外の像担持体に対
する前記一次転写ロールに印加する一次転写バイアスよ
りも大きくしたことを特徴とするものである。
【0009】ここで、上記特定の像担持体に対する一次
転写ロールのずらす量(オフセット量)については、適
宜設定すればよいが、それ以外の像担持体に対する一次
転写ロールのずらす量(オフセット量)の0.3〜0.
5倍程度にすることが好ましい。また、上記特定の像担
持体に対する一次転写ロールに印加する一次転写バイア
スについても、適宜設定すればよいが、それ以外の像担
持体に対する一次転写ロールに印加する一次転写バイア
スの1.3〜2.0倍程度にすることが好ましい。
【0010】また、本発明の画像形成装置における上記
特定の像担持体は、トナー像を形成する頻度が相対的に
高い像担持体であれば特に制約されるものではないが、
転写中抜けが目立ちやすいことを考慮すると、少なくと
も、ブラック色のトナー像を形成する像担持体とするこ
とが望ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】[実施の形態1]図1〜図3は本
発明の実施の形態1を示すものであり、図1は本発明を
適用したカラー画像形成装置を示す概要図、図2はその
複数の一次転写ロールの各配設位置に関する構成を示す
要部説明図、図3は一次転写ロールに関する他の構成を
示す要部拡大図である。
【0012】このカラー画像形成装置は、4つの作像ユ
ニット10Y、10M、10C、10Kによって個別に
形成するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン
(C)、ブラック(K)の4色のトナー像を、中間転写
機構の中間転写ベルト20の表面に重ね合わせるように
一次転写させた後、その中間転写ベルト20から記録材
としての記録用紙P側に二次転写させることにより、い
わゆるフルカラー画像を形成することが可能なカラー画
像形成装置である。また、この装置は、4つの作像ユニ
ットのうち一部の作像ユニット、例えばブラック用作像
ユニット10Kのみを作動させることにより白黒画像等
の単色像を形成すること等も可能である。
【0013】まず、上記作像ユニット10はいずれも、
電子写真プロセスにより前記した4色の各トナー像をそ
れぞれ形成するものであり、画像形成装置本体1のほぼ
中央部で前記中間転写ベルト20の下方側となる位置に
水平方向に所定の間隔をあけて並べた状態で配設されて
いる。また、この各作像ユニット10はいずれも、基本
的に、所定の速度で矢印方向に回転駆動されるドラム外
周面に有機感光層等が配設された感光ドラム11と、こ
の感光ドラム11の表面を一様に帯電する帯電ロール1
2と、帯電後の感光ドラム11の表面に画像情報に応じ
た光を露光して静電潜像を形成する潜像形成装置として
の露光装置13と、その静電潜像を所定の色の現像剤で
現像する現像装置14と、その現像により形成されるト
ナー像を中間転写ベルト20に静電的に転写させる一次
転写ロール15と、感光ドラム11の表面を清掃するブ
レード方式のドラム用クリーニング装置16とを同様に
備えている。
【0014】このうち露光装置13は、4つの作像ユニ
ット10の下方側に配設された収容密閉ボックス17内
に収容されており、図示されていない4つの半導体レー
ザから各色ごとに分解された画像信号に応じて発せられ
るレーザ光LB−Y,LB−M,LB−C,LB−Kを
所定の光学系(レンズ等)を介して回転多面鏡18に照
射して偏向走査させた後、図示しない複数枚の反射ミラ
ーを介して対向する各感光ドラム11上に斜め下方から
走査露光するようになっている。図中の符号17aは、
上記各レーザ光LBを収容密閉ボックス17内から各作
像ユニット10の感光ドラム11にむけて透過出光させ
るための透明なガラス面を配した出光面部である。ま
た、一次転写ロール15としては、導電性ロール基材に
発泡ウレタン等からなる半導電性の弾性層を形成したも
のを使用した、また、この一次転写ロール15には、電
源装置(40)から感光ドラム11上のトナー像の帯電
極性とは逆極性の一次転写バイアスが印加されるように
なっている(図3参照)。
【0015】このような各作像ユニット10において
は、矢印方向に回転する感光ドラム11の表面が、帯電
ロール12によって一様に帯電処理された後、その帯電
表面に露光装置13から色分解された画像信号に応じた
レーザビームLBが前記出光面部17aを通して走査露
光されることによって静電潜像が書きこまれ、しかる
後、その潜像が現像装置14から供給される現像剤のト
ナーTにより現像されてトナー像となり、最後に、その
トナー像が感光ドラム11と一次転写ロール15の間を
通過する中間転写ベルト20の表面に順次一次転写され
るようになっている。この転写後の感光ドラム11の表
面は、ドラム用クリーニング装置16のブレードによっ
て残留トナー等が除去されて清掃される。
【0016】次に、上記中間転写ベルト20は、導電材
等を含有させて体積抵抗率を調整したポリイミドフィル
ム等のベルト基材上に、シリコーンゴム等の表面層を積
層形成した2層構造の無端状のベルトであって、駆動ロ
ール21、二次転写部のバックアップロール22、複数
の従動ロール23、24…に張架されるとともにその従
動ロール23、24の間で前記各作像ユニット10の感
光ドラム11とそれぞれ接するような状態で配設され、
駆動ロール21の回転動力により矢印B方向に回転走行
するようになっている。
【0017】また、この中間転写ベルト20の周囲に
は、中間転写ベルト20をバックアップロール22に押
し当てて二次転写部の圧接域を形成する二次転写ロール
25が配設されている。また、バックアップロール22
の導電性の軸に対して、図示されていないバイアス電源
装置から中間転写ベルト20上のトナー像の帯電極性と
同極性の二次転写バイアスを供給するための給電部材2
7が接触するように配設されている。さらに、中間転写
ベルト20の駆動ロール21と対向する位置には、その
ベルト20の表面を清掃するブレード方式のベルト用ク
リーニング装置26が配設されている。
【0018】このような中間転写ベルト20に(多重)
転写されたトナー像は、そのベルト20の回転に伴って
バックアップロール22と対向して配置される二次転写
ロール25と対向する二次転写部まで搬送される。そし
て、中間転写ベルト20上のトナー像は、このトナー像
の作像および二次転写タイミングに合わせて露光装置1
3の下方側に配設されている用紙収容トレイ30から用
紙送出機構31により送り出され、レジストロール32
等が配された用紙搬送路を通して二次転写部まで搬送さ
れる所定サイズの記録用紙Pに対し、静電的に二次転写
される。この二次転写後の中間転写ベルト20の表面
は、ベルト用クリーニング装置26のブレードによって
残留トナー等が除去されて清掃される。図1中の一点鎖
線は記録用紙Pの搬送経路を示す。
【0019】また、中間転写ベルト20からトナー像が
転写された記録用紙Pは、二次転写部を通過する際に中
間転写ベルト20部分から自然に剥離された後、定着装
置35における加熱ロール36と加圧部材(加圧パッド
や加圧ロールなど)37の圧接域を通過するように送ら
れて熱定着処理がなされ、しかる後、排出ロール38に
よって装置本体1の外(用紙排出収容部1a)に排出さ
れる。以上のプロセスを経ることにより、記録用紙Pに
所望のカラー画像などが形成される。
【0020】そして、この画像形成装置においては、図
2や図3に示すように各作像ユニット10における感光
ドラム11Y、11M、11C、11Kと対応する各一
次転写ロール15Y、15M、15C、15Kについ
て、各感光ドラム11と中間転写ベルト20との接触部
(一次転写部)Nの中央部からそのベルト20の移動方
向Bの下流側に所定量ずらして配設している。図中のd
1,d2,d3,d4は各一次転写ロール15Y、15M、
15C、15Kのずらし量(オフセット量)である。ま
た、この各一次転写ロール15のオフセット量d1〜d4
は、ブラック色Kのトナー像を形成する感光ドラム11
Kの使用頻度が高いことから、以下のような大小関係と
なるように設定している。 d1(=d2=d3)>d4
【0021】すなわち、この大小関係は、一次転写ロー
ル15Y、15M、15Cのオフセット量d1,d2,d
3についてはすべて同じとしたうえで、ブラック色Kの
トナー像を形成する感光ドラム11Kに対応する一次転
写ロール15Kのオフセット量d4を、その他の感光ド
ラム11Y、11M、11Cに対応する一次転写ロール
15Y、15M、15Cのオフセット量d1,d2,d3
よりも小さくしたものである。この例では、d1(=d2
=d3)=4mm、d4=2mmとした。なお必要によ
り、一次転写ロール15Y、15M、15Cのオフセッ
ト量d1,d2,d 3どうしの間においても、一次転写ロ
ール15Kのオフセット量d4よりも大きい範囲内であ
れば、大小関係をもたせても構わない。
【0022】また、各一次転写ロール15Y、15M、
15C、15Kのいずれにも、図3に示すように、一次
転写バイアス(直流の電流I又は電圧)を印加するため
の直流の電源装置30が接続されている。この各一次転
写ロール15Y、15M、15C、15Kに印加する各
一次転写バイアス(電流)I1,I2,I3,I4は、ブラ
ック色Kのトナー像を形成する感光ドラム11Kの使用
頻度が高いことから、以下のような大小関係となるよう
に設定している。 I1(=I2=I3)<I4
【0023】すなわち、この大小関係は、一次転写ロー
ル15Y、15M、15Cの一次転写バイアスI1
2,I3についてはすべて同じとしたうえで、ブラック
色Kのトナー像を形成する感光ドラム11Kに対応する
一次転写ロール15Kに印加する一次転写バイアスI4
を、その他の感光ドラム11Y、11M、11Cに対す
る一次転写ロール15Y、15M、15Cに印加する一
次転写バイアスI1,I2,I3よりも大きくしたもので
ある。この例では、I1(=I2=I3)=10μA、=
18μAとした。
【0024】図4は、このようなカラー画像形成装置を
用いて、主にブラック色Kの作像ユニット10Kにおけ
る一次転写時の転写中抜け及びトナー飛び散りの発生状
況に関する試験を行ったときの結果を示すものである。
【0025】この試験では、転写中抜けについては、文
字画像(明朝体文字)や細線のようなテスト画像を感光
ドラム11上に形成した後に中間転写ベルト20に一次
転写させ、そのときの一次転写画像を粘着テープに再転
写させたトナー像を拡大して限度見本と比較し、独自の
評価基準(グレード)で評価した。また、トナー飛び散
りについては、1on1off画像のようなテスト画像
を感光ドラム11上に形成した後に中間転写ベルト20
に一次転写させ、そのときの一次転写画像を粘着テープ
に再転写させたトナー像を拡大して限度見本と比較し、
独自の評価基準(グレード)で評価した。転写中抜けの
許容レベルはグレード1.5以下、トナー飛び散りの許
容レベルはグレード2以下である。また、この試験で
は、感光ドラム11直径がの有機感光体ドラムを使用
し、一次転写ロール15として直径が18.7mmの、
感光ドラム11の一次転写部である圧接部の幅約1.2
mm,1.4mmとプロセス速度(感光ドラム11の回
転速度)を104mm/secとし、感光ドラム11の
帯電装置12による帯電電位を−700Vとしてテスト
画像形成を行った。さらに、この試験は、感光ドラム1
1の直径が30mm、一次転写ロール15の直径が1
8.7mm、一次転写部である圧接部の幅が約1.2m
m(作像ユニット10kの場合)、約1.4mm(それ
以外の作像ユニットの場合)である条件下で行った。な
お、比較検討の観点から、一次転写ロール15kに対す
るオフセット量d4及び一次転写バイアスI4を他の一次
転写ロール15Y、15M、15Cの各オフセット量及
び一次転写バイアスと同じ条件に設定した場合について
も同様の試験を行い、そのときの結果を図4に併せて示
した。
【0026】図4に示す結果から明らかなように、ブラ
ック色を形成する感光ドラム11Kに対応する一次転写
ロール15kに関するオフセット量d4及び一次転写バ
イアスI4について前述したような大小関係となるよう
に設定したことにより、転写中抜けが発生しにくくなり
(同図a)、しかも、そのときトナー飛び散りに対する
特性もほとんど劣化しないこと(同図b)が確認され
た。ちなみに、他の作像ユニット10Y,10M,10
Cについてもトナー飛び散りに関する試験を同様に行っ
たところ(オフセット量dはいずれも2mm、一次転写
バイアスIはいずれも10μAとした)、グレード2の
結果が得られた。
【0027】特に、このような転写中抜けに関する改善
効果が得られたのは、以下の理由によるものと推測され
る。
【0028】すなわち、図5に示すように、ブラック色
を形成する感光ドラム11Kに対応する一次転写ロール
15kに関するオフセット量d4及び一次転写バイアス
4について、同図aに示すように他の一次転写ロール
15Y、15M、15Cの場合と同様のd4=4mm、
4=10μAという条件から、同図bに示すようなd4
=2mm、I4=18μAという条件に変更したことに
より、一次転写部でのトナー像Tの中央部にはたらく、
一次転写ロール15Kからの一次転写バイアスI 4によ
り形成される電界Eが増大し、この結果、そのトナー像
T(特にその中央部にあるトナー)に対して作用する一
次転写バイアスI4による静電吸引力QE(Qはトナー
の帯電電荷)のほうが、同じくそのトナー像に対して作
用する感光ドラム11上の吸着力(静電的吸着力及び物
理的付着力によるもの)Fよりも確実に大きくなるため
であると推測される(図5a,b中に示す各不等式を参
照)。なお、同図aの符号T0は、トナー像Tのうち中
間転写ベルト20に一次転写されず感光ドラム11に残
留して転写中抜けを引き起こした中央部のトナー群を示
す。また、前記試験において、図5aに示す条件下での
一次転写部におけるシステム抵抗(一次転写ロール15
から感光ドラム11側に流れ込む転写電流に対する電気
抵抗)をデジタル高電圧計の測定手段にて測定したとこ
ろ「88M(メガ)Ω」であり、同図bに示す条件下で
の一次転写部におけるシステム抵抗は「35mΩ」であ
った。
【0029】[他の実施の形態]実施の形態1において
は、感光ドラム11即ち作像ユニットが中間転写ベルト
20の下方側に配置され、一次転写ロール15が感光ド
ラム11よりも上側に配置された構成の画像形成装置に
本発明を適用した場合について例示したが、本発明は、
この他にも例えば、感光ドラム11即ち作像ユニットが
中間転写ベルト20の上方側に配置され、一次転写ロー
ル15が感光ドラム11よりも下側に配置された構成の
画像形成装置などにも同様に適用可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の像担持体からトナー像を中間転写ベルトに一次転
写させる画像形成装置において、一次転写時のトナー飛
び散りに起因した画像乱れが発生することなく、トナー
像を形成する頻度が相対的に高い特定の像担持体におけ
る転写中抜けを防止することができる。この結果、特
に、その特定の像担持体を使用して頻繁に画像形成を行
う際にも、トナー飛び散りに起因した画像乱れと転写中
抜けのいずれも発生しない高画質の画像形成を行うこと
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1に係るカラー画像形成装置を示
す概要図。
【図2】 図1の画像形成装置における一次転写ロール
の各配設位置の構成を示す要部説明図。
【図3】 図1の画像形成装置における一次転写ロール
に関する他の構成を示す要部拡大図。
【図4】 転写中抜け及びトナー飛び散りに関する試験
の結果を示すグラフ図。
【図5】 転写中抜けの改善効果に関するメカニズムを
模式的に示す概略説明図。
【図6】 一次転写ロールの配設位置とトナー飛び散り
現象を示す説明図。
【符号の説明】
11…感光ドラム(像担持体)、11K…ブラック色用
の感光ドラム、15…一次転写ロール、20…中間転写
ベルト、T…トナー像、B…移動方向、d…オフセット
量(ずらし量)、I…一次転写バイアス(電流)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 間隔をあけて回転可能に配設され、表面
    にトナー像が形成される複数の像担持体と、この各像担
    持体の表面の一部に順次接しながら周回移動する中間転
    写ベルトと、この中間転写ベルトを挟んで前記各像担持
    体とは反対側の位置でかつその中間転写ベルトと各像担
    持体との接触中央部よりも中間転写ベルトの移動方向下
    流側にずらした位置にそれぞれ配設されるとともに、そ
    の各像担持体上のトナー像を中間転写ベルトに静電的に
    転写させるための一次転写バイアスがそれぞれ印加され
    る複数の一次転写ロールとを備えた画像形成装置におい
    て、 前記複数の像担持体のうちトナー像を形成する頻度が相
    対的に高い特定の像担持体に対する前記一次転写ロール
    のずらす量を、それ以外の像担持体に対する前記一次転
    写ロールのずらす量よりも小さくし、 かつ、前記特定の像担持体に対する前記一次転写ロール
    に印加する一次転写バイアスを、それ以外の像担持体に
    対する前記一次転写ロールに印加する一次転写バイアス
    よりも大きくしたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記特定の像担持体がブラック色のトナ
    ー像を形成する像担持体である請求項1に記載の画像形
    成装置。
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