JP2003084539A

JP2003084539A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003084539A
Application number: JP2001276584A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sugimoto; 勉杉本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体上のトナー像がばらけることなく、しか
も中間転写体上に各色トナー像を多重転写する際のリト
ランスファ防止が図れ、安価で高画質の画像が得られ
る、高信頼性の画像形成装置を提供する。【解決手段】所定方向に移動する各色トナー像が形成さ
れる感光体と、各色トナー像を多重転写される中間転写
体とを備える画像形成装置において、中間転写体が、感
光体を除電する除電光を透過するものであって、少なく
とも１つの感光体に関し、中間転写体の、トナー像の転
写を受ける表面に対する裏面側から、該中間転写体を透
過させて、感光体の、該感光体上の静電潜像がトナーで
現像された後、かつ該感光体上のトナー像が中間転写体
に転写される前の領域に、除電光を照射する光源を備え
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、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、中間転写体を用いて多重転写する
ことによりカラー画像を形成するカラー画像形成装置装
置には、例えば、感光体上に順次、イエロ−、シアン、
マゼンダ、ブラックの静電潜像を形成し、それぞれの潜
像をイエロ−、シアン、マゼンダ、ブラックの現像器で
現像し、現像された各色トナー像を感光体に接して回転
する中間転写体に、内部に配置されたコロトロンや導電
性ロールを用いて順次多重転写して４色のトナー像を形
成し、その４色のトナー像を用紙に一括転写した後用紙
に定着してカラー画像を形成する方式がある。

【０００３】また、静電潜像形成装置と感光体と現像器
とをそれぞれ内蔵した、イエロ−、マゼンタ、シアン、
ブラック各色のトナー像が形成される各画像形成ユニッ
トを設け、これら各画像形成ユニットの感光体上に形成
された各色のトナー像を、中間転写体に順次多重転写し
て４色のトナー像を形成し、用紙に一括して転写及び定
着してカラー画像を形成する、いわゆるタンデム方式が
ある。

【０００４】しかしながら上述したカラー画像を形成す
る方式では、第１色目（イエロ−）のトナー像を感光体
から中間転写体に転写するときはほとんど問題を生じな
いが、第２色目以降のトナー像を感光体から中間転写体
に転写するときに、既に転写されて中間転写体上に形成
されたトナー像の一部のトナーが感光体に逆戻りするい
わゆる「リトランスファ」現象が起こる場合がある。リ
トランスファが起こると中間転写体上のトナー像の濃度
が低下し、そのトナー像を転写された記録紙上の画像も
濃度が低下してしまうという問題がある。

【０００５】この問題を解決するために、特開平５−１
６５３８３号公報等において、感光体上に形成された各
色のトナー像を中間転写ベルト上に順次多重転写する際
に、除電ランプ等によって上記感光体の表面電位を除電
することによりリトランスファを抑制する技術が開示さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平５−１
６５３８３号公報等で開示された技術により、リトラン
スファを抑制するため、除電ランプ等によって感光体の
表面電位を除電すると、感光体上にトナー像を閉じ込め
ている表面電位の壁が取り除かれてしまい、トナー像の
形状を拘束している静電気力が弱くなるため、トナー像
がばらけやすくなるという問題がある。この現象は、特
にＹＭＣＫの各色を中間転写体に重ねあわせていく際の
３次色目や４次色目で起こりやすい。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、感光体上の
トナー像がばらけることなく、しかも中間転写体上に各
色トナー像を多重転写する際のリトランスファ防止が図
れ、安価で高画質の画像が得られる、高信頼性の画像形
成装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する、
本発明の画像形成装置は、回転する感光体上に静電潜像
を形成し該静電潜像をトナーで現像して該感光体上にト
ナー像を形成するプロセスを、各色トナーを用いて、１
つの感光体を備えて順次に、もしくは複数の感光体を備
えて分担して実行し、感光体上に形成された各色トナー
像を中間転写体上に順次に多重転写し、該中間転写体上
に多重転写された各色トナー像を、最終的に記録媒体上
に転写および定着することにより、該記録媒体上に定着
された複数色トナー像からなるカラー画像を形成する画
像形成装置において、上記中間転写体が、上記感光体を
除電する除電光を透過するものであって、少なくとも１
つの感光体に関し、上記中間転写体の、トナー像の転写
を受ける表面に対する裏面側から、該中間転写体を透過
させて、上記感光体の、該感光体上の静電潜像がトナー
で現像された後、かつ該感光体上のトナー像が上記中間
転写体に転写される前の領域に、除電光を照射する光源
を備えたことを特徴とする。

【０００９】ここで、上記光源は、上記トナーに対する
透過率が上記中間転写体に対する透過率よりも低い除電
光を出射するものであることが好ましい。

【００１０】また、上記光源は、８００ｎｍ以上の波長
域に中心波長を持つ除電光を出射するものであることも
好ましい態様である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施形態を示す画像形成
装置の概略構成図である。

【００１３】図１に示す画像形成装置は、Ａ方向に回転
する、トナー像が形成される感光体２と、その感光体２
を均一に帯電させる帯電装置３と、帯電した感光体２に
レーザ光を照射して静電潜像を形成する露光装置４と、
感光体２上の静電潜像に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーで現
像して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナー像を形成する現像装
置５と、感光体２と接触してニップ部１１を形成し、Ｂ
方向に循環移動して感光体２上の各色トナー像を順次重
ね合わせて転写される中間転写ベルト１と、ニップ部１
１において中間転写ベルト１に接触し転写電圧を印加す
る１次転写ロール７と、中間転写ベルト１上に形成され
た各色トナー像を用紙トレイ９から搬送される用紙Ｐに
２次転写する２次転写ロール８と、用紙Ｐ上に２次転写
された各色トナー像を加熱および加圧して用紙Ｐ上に定
着させる定着装置１０とを備えている。

【００１４】また、中間転写ベルト１を隔てて感光体２
とは反対側の、中間転写ベルト１の裏面側から、感光体
２の、現像装置５で現像された後、かつ感光体上のトナ
ー像が中間転写ベルト１に転写される前の領域に、中間
転写ベルト１を透過させ除電光を照射する除電ランプ６
を備え、除電ランプ６は、感光体２に波長域が８００ｎ
ｍ以上の除電光を照射して感光体２を除電する。

【００１５】図２は、本実施形態の画像形成装置の１次
転写ロール付近の拡大図である。

【００１６】図２において、１次転写ロール７は、光透
過性の中間転写ベルト１を挟んで感光体２を圧接し、ニ
ップ部１１を形成している。中間転写ベルト１上にはイ
エロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）色のトナー像１２が既に
転写されており、感光体２上には次に中間転写ベルト１
に転写される、シアン（Ｃ）色のトナー像１３が担持さ
れている。また、除電ランプ６は、中間転写ベルト１の
循環移動方向Ｂに関しニップ部の上流で、中間転写ベル
ト１を隔てた感光体２とは反対側の、中間転写ベルト１
の裏面側に配置され、感光体２上の静電潜像がトナーで
現像された後、かつ中間転写ベルト１に転写される前の
領域の、感光体２の移動方向に交わる軸方向全域に光透
過性の中間転写ベルト１を透過して除電光が照射される
ように構成されている。

【００１７】ここで、光透過性の中間転写ベルト１は、
例えばインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）や錫−アンチモ
ン酸化物（ＡＴＯ）等の透明酸化物微粒子や、過塩素酸
リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）等のイオン性添加物を樹脂バ
インダー中に分散させて作成することができる。本実施
形態においては、ＩＴＯ微粒子をポリイミド樹脂中に分
散することにより作成した、表面抵抗率が１０¹²Ω／
□、体積抵抗率が１０¹⁰Ω・ｃｍの半導電性の光透過性
中間転写ベルト１を用いている。

【００１８】また、除電ランプ７は、複数のＬＥＤ発光
素子６ａが一定間隔で直線状に配置された基板と、除電
光の照射幅を規制するためのスリットとを有している。
本実施形態においては、ＬＥＤ発光素子６ａは８００ｎ
ｍ以上の波長域の除電光を出射するので、中間転写ベル
ト１はその除電光を透過する。また、感光体２はその波
長域に感度を有するので、その除電光が照射されると除
電され、感光体２表面の電位は約５０Ｖ程度にまで低下
する。しかし、各色トナーは、その波長域の除電光をほ
とんど反射し、またＫトナーは、その波長域の除電光を
ほとんど吸収するので、各色トナー像を透過する除電光
は僅かとなる。

【００１９】次に、本発明の作用について説明する。

【００２０】感光体２は、感光体上の色トナー像を中間
転写ベルト１に転写する前に、中間転写ベルト１越しに
除電ランプ６により除電される。中間転写ベルト１上、
あるいは感光体２を含め多重転写されるＹ、Ｍ、Ｃもし
くはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の高濃度トナー像が存在する場合
は、除電光は大部分反射もしくは吸収されるので、感光
体２上のトナー像直下及び近傍の感光体２表面電位が除
電されて低下することはない。しかし、中間転写ベルト
１上、あるいは感光体２を含め単色の低濃度トナー像が
存在する場合、あるいはトナー像が全く存在しない場合
は、除電光の大部分が透過されるので、感光体２上のト
ナー像近傍もしくはトナー像直下の感光体２表面電位が
除電されて低下する。

【００２１】このように、中間転写ベルト１に転写する
前に感光体２に照射される除電光の光量は、多重転写さ
れるトナー濃度に応じて変化する。

【００２２】図３および図４は、中間転写ベルトに転写
する前に、中間転写ベルト、あるいは感光体上に存在す
るトナー量の違いによる、感光体上の画像部分、非画像
部分の除電量を比較した模式図である。

【００２３】像露光前の感光体初期電位を−６００Ｖ、
像露光後の画像部分電位を−３００Ｖに設定し、ＹＭＣ
３次色およびＣ１次色のそれぞれについてＣ色を転写す
る際の除電状態を比較した。

【００２４】図３は、ＹＭＣ３次色においてＣ色を転写
する際の除電特性を示したものであり、図３（ａ）は、
Ｃ色を現像した後の感光体表面電位を示し、図３（ｂ）
は、除電を行った、Ｃ色の転写前の感光体表面電位を示
している。

【００２５】図３において、非画像部分は、ＹＭＣ各色
を転写する際にそれぞれ除電光が照射されるので、感光
体表面電位は、−６００Ｖから残留電位レベルの−５０
Ｖまで下がっている。これに対して、画像部分は、Ｃ色
自身による除電光反射効果とすでに転写されているＹＭ
色の除電光反射効果とにより、概ね−３００Ｖの電位の
ままであり、画像部分直近の非画像部も除電光が若干広
がることやＹＭＣ各色トナーによる散乱による効果で除
電されないで残り、トナーのばらけを防いでいる。

【００２６】次に、図４は、Ｃ色のみを転写するときの
除電特性を示したものであり、図４（ａ）は、Ｃ色を現
像した後の感光体表面電位を示し、図４（ｂ）は、除電
を行った、Ｃ色の転写前の感光体表面電位を示してい
る。

【００２７】図４において、非画像部分は、図３に示し
た場合と同様に、感光体表面の電位は残留電位レベルの
−５０Ｖまで下がっている。これに対し、画像部分は、
除電光反射効果はＣ色トナーのみであるため、図３に示
した場合と異なり、−１００Ｖに電位が下がる。しか
し、画像部分極直近の非画像部も除電光が若干広がるこ
と等による効果で除電量がわずかに減少するので、トナ
ーのばらけを防ぐことができる。

【００２８】このように、中間転写ベルトに転写する前
に、中間転写ベルト、あるいは感光体上に存在するトナ
ー量の違いにより、画像部分の除電量が調整され、濃度
値が高いほど除電量が少なくなり、表面電位が高くなる
ので、中間転写ベルトに転写する際の転写電界が結果的
に調整されて、濃度値が高いほど転写電界を大きくする
ことができる。トナー濃度値に応じて転写電界の調整が
可能になると、転写プロセスにとって以下の効果が得ら
れる。

【００２９】第１に、総合的に転写効率が向上するとい
う効果がある。転写率は転写電圧が低すぎても、高すぎ
ても低下するので最適転写電圧が存在するが、その電圧
はトナー濃度によって異なっている。しかし、トナー濃
度値が低いほど最適転写電圧が低くなるのが一般的だか
らである。

【００３０】第２に、トナー周囲に必要以上の強さの電
界が形成されないので、トナーの極性反転が生じにく
く、トナーが逆転写されるリトランスファーが起きにく
い。

【００３１】次に、光透過性の中間転写ベルトについて
説明する。

【００３２】図５は、本実施形態に用いる感光体の分光
感度特性を示す図である。

【００３３】図５において、縦軸は、感光体の分光感度
（ｃｍ2／μＪ）、横軸は、光の波長（ｎｍ）を、表わ
している。

【００３４】図に示すように、一般のＯＰＣ（有機感光
体）は、波長５００〜９００ｎｍの赤外域から可視光域
に感度を有している。したがって、本実施形態で用いる
除電ランプは、少なくともこの波長域の光を出射するも
のでなければならなず、光透過性の中間転写ベルトは、
除電ランプの、この波長域の光を透過するものでなけれ
ばならない。

【００３５】また、この除電ランプから出射される光の
波長域は、トナー層で反射もしくは吸収し、ほとんど透
過しない波長域でなければならない。

【００３６】図６は、各色トナーの分光反射率を示す図
である。

【００３７】図６において、縦軸は、分光反射率
（％）、横軸は、波長（ｎｍ）、を表わしている。

【００３８】図からわかるように、黒色トナーは、大部
分が吸収され、反射率は概ね１０％未満である。シアン
色トナーは、波長が５００ｎｍ付近に反射率が５０％を
越える波長域があるが、反射率が８０％を超えるのは８
００ｎｍ以上の波長域である。また、マゼンタ色トナー
は、波長が４００ｎｍ付近に反射率が２０％を越える波
長域があるが、反射率が８０％を超えるのは６５０ｎｍ
以上の波長域である。さらに、イエロー色トナーは、反
射率が８０％を超えるのは６５０ｎｍ以上の波長域であ
る。したがって、除電ランプの出射光は、少なくとも８
００ｎｍ以上の波長域でないとその除電光の大部分を透
過してしまうトナー層が存在することがわかる。そこ
で、本実施形態では、発光波長が８４０ｎｍの赤外発光
ダイオードを除電ランプに用いている。

【００３９】次に、中間転写ベルトに転写される前に、
中間転写ベルトを透過して除電ランプから除電光を照射
する、本実施形態の画像形成装置を用いて画像形成試験
を行った結果について説明する。

【００４０】試験を行ったときの環境条件は以下の通り
である。感光体；ＯＰＣ（φ８４）、感光体中心間の相互距
離；１００ｍｍ、静電潜像電位；背景部は−６００
Ｖ、画像部は−３００Ｖ、露光装置；レーザ光波長７
８０ｎｍ、現像方式；２成分現像剤、現像ロール；
スリーブ径φ１６ｍｍ、スリーブ回転速度３００ｍｍ／
ｓ、感光体と現像ロールとの間隔０．３ｍｍ、現像バイ
アス；ＤＣ成分が−４００Ｖ、ＡＣ成分が１．５ｋＶＰ
−Ｐ（６ｋＨｚ）、転写前除電ランプ；発光ダイオー
ド８４０ｎｍ、中間転写体；光透過性の半導電性ポ
リイミドフィルム、プロセス速度；２００ｍｍ／ｓ、
転写条件；１次転写ロールは＋４００Ｖ、２次転写ロー
ルは＋１０００Ｖ、このような条件で画像を形成したところ、トナー濃度に
応じて転写電界が調整され、トナーの飛び散りのない高
画質の画像を、高い転写効率で出力することができた。

【００４１】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００４２】第２の実施形態は、第１の実施形態と較べ
て、画像形成装置がタンデム式であり、感光体を複数備
え、各感光体がそれぞれの色のトナー像を形成し、除電
ランプを各感光体それぞれに備える点が相違する。しか
し、除電ランプの除電特性、各感光体の分光感度特性、
中間転写ベルトの特性、各色トナーの特性などは共通す
るので重複する説明は省略し、相違する画像形成装置の
構成について説明する。

【００４３】図７は、本発明の第２の実施形態の画像形
成装置を示す概略構成図である。

【００４４】図７に示す画像形成装置は、直列に４つ配
置されトナー像を形成する感光体２と、各感光体２を均
一に帯電させる帯電装置３と、図示しない画像処理部に
おいて、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）
色から、イエロー（Ｙ）、マゼンダ(Ｍ)、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色に色変換等された画像データ
に基いて変調された露光光を、帯電した各感光体２に照
射することによりＹＭＣＫ毎の静電潜像を形成する露光
装置４と、その感光体２上のＹＭＣＫ毎の静電潜像を、
ＹＭＣＫ各色のトナーを収容し各トナーで現像して、各
感光体２上にＹＭＣＫ各色毎のトナー像を形成する各現
像装置５とを備えている。また、各感光体２と接触して
ニップ部１１を形成し、支持ロール１４に架け渡されて
矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト１５を備え、
感光体２上に形成されたＹＭＣＫ各色毎のトナー像は、
ニップ部１１において中間転写ベルト１５を介して各感
光体２と対向する１次転写ロール７により中間転写ベル
ト１５上に順次多重転写される。なお、中間転写ベルト
１５上に転写された後、各感光体２上に残留するトナー
像はクリーニング部材１６でクリーニングされる。一
方、画像を形成する用紙を収納する用紙トレイ９を備
え、用紙トレイ９に収納された用紙Ｐは、２次転写ロー
ル８が形成するニップ部に運ばれて中間転写ベルト１５
に重ね合わされ、中間転写ベルト１５上に多重転写され
た各色トナー像を２次転写される。なお、用紙Ｐ上に２
次転写された後になお、ベルト上に残留するトナーは、
ベルトクリーナ１７でクリーニングされる。用紙上に２
次転写された各色トナー像は、定着装置１０において加
熱および加圧されて用紙上に定着され、定着トナー像か
らなる画像が形成される。

【００４５】また、中間転写ベルト１５の循環移動方向
Ｂに関しニップ部１１の上流で、中間転写ベルト１５を
隔てた各感光体２とは反対側の、中間転写ベルト１５の
裏面側に各除電ランプ６が配置され、各感光体２上の静
電潜像がトナーで現像された後、かつ中間転写ベルト１
５に転写される前の領域の、各感光体２の移動方向に交
わる軸方向全域に光透過性の中間転写ベルト１５を透過
して除電光が照射されるように構成されている。

【００４６】各感光体２は、感光体２上の色トナー像を
中間転写ベルト１５に転写する前に、中間転写ベルト１
５越しに除電ランプ６により除電される。中間転写ベル
ト１５上に多重転写されたＹ、Ｍ、Ｃ、あるいはＭ、
Ｃ、Ｋ色等の高濃度トナー像が存在する場合は、除電光
はほとんど反射もしくは吸収されるので、当該感光体２
上のトナー像直下及び近傍の当該感光体２表面電位が除
電されて低下することはない。しかし、中間転写ベルト
１５上、あるいは当該感光体２を含め単色の低濃度トナ
ー像が存在する場合、あるいはトナー像が全く存在しな
い場合は、除電光の大部分が透過されるので、当該感光
体２上のトナー像近傍もしくはトナー像直下の当該感光
体２表面電位が除電されて低下する。

【００４７】このように、中間転写ベルト１５に転写す
る前に感光体２に照射される除電光の光量は、タンデム
方式においても多重転写されるトナー濃度に応じて変化
する。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本画像形成装置に
よれば、中間転写体を透過して除電光が照射され、感光
体の非画像部分は電位が低下するが、多重転写される画
像部分はほとんど電位が低下しないので、感光体上のト
ナー像をばらけさせることなく、しかも中間転写体から
のリトランスファが防止された安価で高画質の画像を、
高信頼性の下に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す画像形成装置の概略構
成図である。

【図２】本実施形態の画像形成装置の１次転写ロール付
近の拡大図である。

【図３】中間転写ベルトに転写する前に、中間転写ベル
ト、あるいは感光体上に存在するトナー量の違いによ
る、感光体上の画像部分、非画像部分の除電量を比較し
た模式図である。

【図４】中間転写ベルトに転写する前に、中間転写ベル
ト、あるいは感光体上に存在するトナー量の違いによ
る、感光体上の画像部分、非画像部分の除電量を比較し
た模式図である。

【図５】本実施形態に用いる感光体の分光感度特性を示
す図である。本発明におけるである。

【図６】各色トナーの分光反射率を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施形態の画像形成装置を示す
概略構成図である。

【符号の説明】

１，１５中間転写ベルト２感光体３帯電装置４露光装置５現像装置６除電ランプ７１次転写ロール８２次転写ロール９用紙トレイ１０定着装置１１ニップ部１２イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）色のトナー像１３シアン（Ｃ）色のトナー像１４支持ロール１６クリーニング部材１７ベルトクリーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H030 AB02 AD02 AD04 BB22 BB24 BB42 BB43 BB46 BB71 2H035 AA09 AA10 AA11 AB01 AB06 2H200 FA05 GA12 GA23 GA44 GA47 GA51 GA66 GA69 GB02 GB04 GB21 GB43 HA01 HB12 JA01 JC03 PA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する感光体上に静電潜像を形成し該静
電潜像をトナーで現像して該感光体上にトナー像を形成
するプロセスを、各色トナーを用いて、１つの感光体を
備えて順次に、もしくは複数の感光体を備えて分担して
実行し、感光体上に形成された各色トナー像を中間転写
体上に順次に多重転写し、該中間転写体上に多重転写さ
れた各色トナー像を、最終的に記録媒体上に転写および
定着することにより、該記録媒体上に定着された複数色
トナー像からなるカラー画像を形成する画像形成装置に
おいて、前記中間転写体が、前記感光体を除電する除電光を透過
するものであって、少なくとも１つの感光体に関し、前記中間転写体の、ト
ナー像の転写を受ける表面に対する裏面側から、該中間
転写体を透過させて、前記感光体の、該感光体上の静電
潜像がトナーで現像された後、かつ該感光体上のトナー
像が前記中間転写体に転写される前の領域に、除電光を
照射する光源を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記光源は、前記トナーに対する透過率が
前記中間転写体に対する透過率よりも低い除電光を出射
するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項３】前記光源は、８００ｎｍ以上の波長域に中
心波長を持つ除電光を出射するものであることを特徴と
する請求項１記載の画像形成装置。