JP2003167444A

JP2003167444A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003167444A
Application number: JP2001365205A
Authority: JP
Inventors: Makoto Saito; 斎藤　　誠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】紙と中間転写ベルトに存在するギャップに異
常放電が発生し、そのため、トナーが意図しない位置に
飛散し、放電が発生した部分で濃度が著しく低下するな
どの画像不良が起きないようにすること。【解決手段】転写材Ｐが２次転写部位Ｎｔｒに到達す
る前に、中間転写ベルト７に沿わせるためには、２次転
写部位Ｎｔｒと、上ローラ３３２の中心Ｃとを結んだ線
と、搬送ローラ対通過直後の転写材Ｐの進行方向の延長
線Ｌとの交点Ａは、搬送ローラ対と２次転写部位Ｎｔｒ
との間にあることが必要であり、これにより、中間転写
ベルト７と転写材Ｐの距離を縮めることが可能であり、
ひいては２次転写部位の直前において中間転写ベルトか
ら離れた状態で転写部位に搬送される場合に起こる異常
放電に起因する画像不良を回避することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式ある
いは静電記録方式にて、各色成分トナー像を記録材上に
転写して画像を得る多色画像形成装置に関するものであ
り、カラー複写機やカラーレーザービームプリンタなど
に具現化し得る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、電子写真方式の画像形成装置
として、図８のような装置が利用されている。

【０００３】第一の像担持体である感光体ドラム１を備
えた画像形成装置であり、図示しない駆動手段によって
図中矢印の方向に回転自在に支持されている。感光体ド
ラム１の周囲には、帯電ローラ１２、露光装置３ｂ、現
像手段４、クリーニング装置１１が、また中間転写ベル
ト６を挟んで一次転写手段７１が配設されている。

【０００４】感光体ドラム１は円筒状のアルミシリンダ
の外周面に有機感光体（ＯＰＣ）層が形成されて構成さ
れている。また帯電ローラ１２は芯金上に導電性のゴム
層、および中抵抗表面層を設けて構成され、感光体ドラ
ム１表面に接触配置されており、帯電ローラ１２に直流
バイアスおよび交流バイアスの重畳バイアスを印加し
て、感光体ドラム１表面を一様に帯電させる。露光装置
３ｂは、画像情報に従った信号がレーザードライバ３ａ
に入力されるとレーザー光を発光し、感光体ドラム１表
面を照射することで、感光体ドラム１表面に静電潜像が
形成される。

【０００５】現像手段４は、イエロー４０１、マゼンダ
４０２、シアン４０３、ブラック４０４各色のトナー像
を現像する現像器を収納した回転可能なロータリー現像
器である。現像に際しては、感光体ドラム１と対向する
位置に、各色成分の現像剤を収容した現像器を回転交換
し、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成す
る。

【０００６】中間転写ベルト６の、感光体ドラム１と対
向する位置には、感光体ドラム１上の各色成分のトナー
像を中間転写ベルト上に転写する一次転写ローラ７１
が、中間転写ベルト６を挟んで配設されており、駆動ロ
ーラ６２、テンションローラ６１、一次転写ローラ７
１、従動ローラ７２２の４本のローラによって張架され
ている。また、従動ローラ７２２と対向する位置には、
中間転写ベルト６を挟んで二次転写ローラ７２１が配設
され、中間転写ベルト６上に積層されたトナー像を転写
材Ｐ上に一括転写を行う。

【０００７】感光体ドラム１のクリーニング装置１１
は、感光体ドラム１の駆動方向における、一次転写部の
下流に配設される。一次転写部において、中間転写ベル
ト６に転写されずに感光体ドラム１上に残った転写残ト
ナーの除去を行う。

【０００８】中間転写ベルト６のクリーニング装置８
は、中間転写ベルト６の駆動方向の二次転写部下流に配
設され、二次転写部における転写残トナーの除去を行
う。

【０００９】定着器９は、定着ローラ９１と加圧ローラ
９２の２本のローラを有し、転写材Ｐ上に転写されたト
ナー像を加熱加圧することで定着するものである。

【００１０】上記構成の画像形成装置の動作を説明す
る。感光体ドラム１を図中矢印の方向に回転駆動し、帯
電ローラ２に帯電バイアスを印加して感光体ドラム１表
面を均一に帯電する。

【００１１】次にイエローの色成分の画像情報に応じ
て、露光手段によって感光体を露光し、イエロー成分の
静電潜像を形成する。ロータリー現像器を回転して、イ
エロートナーを収容したイエロー現像器を感光体ドラム
対向位置に配置し、感光体ドラム１上の静電潜像にイエ
ロートナーを付着させてイエロートナー像を形成する。

【００１２】そして、感光体ドラム１上のイエロートナ
ー像を、一次転写ローラに一次転写バイアスを印加する
ことで、中間転写ベルト上にイエロートナー像を転写す
る。

【００１３】同様に、マゼンダ、シアン、ブラック各色
成分のトナー像を順に感光体ドラム１上に形成した後
に、中間転写ベルト上で積層することで、中間転写ベル
ト上に４色のトナー像を形成する。

【００１４】中間転写ベルト上の４色のトナー層は、二
次転写ローラに転写バイアスを印加することで、所定の
タイミングで搬送されてくる転写材上に一括転写され、
定着器によって定着され、フルカラーの永久画像として
得ることができる。

【００１５】中間転写体を用いた画像形成を行う中間転
写方式が採用される以前においては、搬送ベルト上に静
電吸着された転写材に対して、各色のトナー像を順に転
写材上に積層していく多重転写方式をとっていたため、
転写材の大きさ、厚み、表面粗さ、さらには転写材中の
空隙の存在による不均一性など、転写材の材料特性に画
質の良し悪しが大きく依存していた。

【００１６】中間転写方式ならば材料としてより均一
な、樹脂を基体とする中間転写体上でトナー層を積層す
ることから、転写材による画像劣化をより回避でき、画
質の向上が可能である。また、中間転写体としてはドラ
ム体、ベルト体の２種類があるが、特にベルト体を選択
することで、機体設計の自由度が高まることから、画像
形成装置の小型化、省スペース性が期待できる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような装置において、中間転写ベルト上に積層されたト
ナー層を転写材上に一括転写を行う２次転写部位の上流
において、紙挙動が不安定であることに起因する画像不
良が発生する問題点が指摘されている。

【００１８】たとえば、転写ニップ上流において、図９
のように紙と中間転写ベルトにギャップＬｇが存在する
場合について考える。転写バイアスが印加されること
で、このギャップにも相応の電界が発生する。この電界
の大きさが空気の絶縁破壊強さを超えると、ギャップに
おいて異常放電が発生し、中間転写ベルト７上に静電吸
着されていたトナー層Ｔの電荷がキャンセルされること
から、トナーが意図しない位置に飛散したり、転写バイ
アスを印加しても転写材上にトナーが転写されないなど
の理由で、画像むらとなってしまうおそれがある。

【００１９】したがって、このように放電が発生した部
分で濃度が著しく低下するなどの画像不良が起きないよ
うにするため、転写ニップ上流での中間転写ベルト―転
写材間ギャップの異常放電を抑制することでの対策が必
要となる。

【００２０】本出願に係る発明の目的は、このような従
来の問題点に鑑みなされたもので、常に高画質の画像を
出力する画像形成装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１記載の発
明は、像担持体と、露光手段と、該像担持体上の各色成
分の静電潜像を現像剤により顕像化する現像手段と、該
像担持体上の像を転写部位にて順次中間転写体上に転写
する１次転写手段と、前記中間転写体上に積層された像
を２次転写部位にて転写材に一括転写を行う２次転写手
段と、前記２次転写部位まで転写材を搬送する一対の搬
送ローラ対とを有する画像形成装置において、搬送ロー
ラ対のうち、前記２次転写部位において転写材がトナー
像を転写される転写面に当接しないローラの方が周速が
速く、かつ転写材との摩擦係数が大きいことを特徴とす
る画像形成装置にあり、請求項２記載の発明は前記搬送
ローラ対は、各々別個の駆動手段によって駆動されるこ
とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置であり、請
求項３記載の発明は前記搬送ローラ対通過直後の転写材
の進行方向の延長線と、前記搬送ローラ対のうち、転写
材の画像形成面に当接するローラの回転中心と２次転写
部位とを結んだ線との交点が、２次転写部位と搬送ロー
ラ対との間に位置することを特徴とする請求項１または
２記載の画像形成装置であり、請求項４記載の発明は前
記搬送ローラ対は、転写材の搬送されてくる所定のタイ
ミングに駆動が開始されることを特徴とする請求項１乃
至３のうちいずれかに記載の画像形成装置である。

【００２２】これらの構成により、転写ニップ上流での
中間転写ベルト―転写材間ギャップの異常放電を抑制す
ることが可能となり、それによって、高画質の画像を出
力することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明に係
る各実施の形態について説明する。

【００２４】（第１の実施の形態）図２は本発明の第１
の実施の形態を示す、電子写真方式の画像形成装置（カ
ラーレーザープリンタ）の概略構成図である。

【００２５】中間転写ベルト７の平面部に沿って、イエ
ローＰｙ、マゼンダＰｍ、シアンＰｃ、ブラックＰｋの
各色成分画像形成ユニットが配設されている。各画像形
成ユニットは基本的な構成はすべて同じ構成となってい
るので、以下で述べる画像形成ユニットの説明は、イエ
ローのユニットについてのみ行うものとする。

【００２６】感光体ドラム１ｙは直径３０ｍｍのアルミ
シリンダを基層として、感光体層、電荷輸送層、表面保
護層を積層して形成したものであり、表面保護層は光硬
化性のアクリル樹脂に酸化スズの微粒子を分散させた材
料で構成されており、電荷が注入されることによって感
光体ドラム１ｙの表面が一様に帯電される。

【００２７】電荷注入帯電器は帯電ローラ２ｙであり、
この帯電ローラ２ｙに−７００ＶのＤＣバイアスと１．
５ｋＶｐ−ｐのＡＣバイアスを重畳させたバイアスを印
加することで、感光体ドラム表面１ｙは一様に−７００
Ｖに帯電する。

【００２８】感光体ドラム１ｙの上方には画像露光器と
してのレーザービームスキャナ３ｙが配設されており、
画像情報に応じた露光を行うことによってイエロー成分
の静電潜像を形成する。

【００２９】現像器４ｙは一成分非磁性接触現像器であ
り、現像スリーブ５ｙ、規制ブレード６ｙを備えてお
り、非磁性一成分のイエロートナーを収容している。イ
エロートナーが供給された現像スリーブ５ｙは、現像部
において感光体ドラム１ｙと軽圧接され、感光体ドラム
１ｙと順方向に速度差を持って回転される。現像部に搬
送されたイエロートナーは、現像スリーブ５ｙに−３０
０Ｖの現像バイアスを印加することで、感光体ドラム１
ｙ上の静電潜像に付着し、可視像となる。

【００３０】中間転写ベルト７は、駆動ローラ８１、テ
ンションローラ８２、従動ローラ８３によって張架され
ており、感光体ドラム１ｙと接触して矢印の方向に１１
７［ｍｍ／ｓｅｃ］の速度で回転駆動される。一次転写
部９ｙに到達したイエロートナー像は中間転写ベルトを
介して感光体ドラムに対向して圧接されている一次転写
ローラ１０ｙによって中間転写ベルト７上に転写され
る。一次転写ローラ１０ｙはＥＰＤＭゴムにカーボンブ
ラックを分散させて１０^５Ω・ｃｍ程度となるように導
電化させ、発泡させてローラ形状にしたものを用いてお
り、一次転写バイアスとして１ｋＶを定電圧制御にて印
加している。

【００３１】以上の作像動作をマゼンダＰｍ、シアンＰ
ｃ、ブラックＰｋの各ユニットについても同様に行うこ
とで、中間転写ベルト７上にイエロー、マゼンダ、シア
ン、ブラックの４色のトナー像が積層される。４色のト
ナー層は中間転写ベルト７の駆動にしたがって搬送さ
れ、二次転写ローラ１１によって、所定のタイミングで
搬送されてくる転写材上に一括転写される。二次転写ロ
ーラは、一次転写ローラと同様の発泡ゴムからなってお
り、抵抗値が１０^８Ωとなるように抵抗調整されてい
る。また二次転写バイアスとして、３ｋＶを定電圧制御
にて印加している。

【００３２】本実施の形態では、中間転写ベルト７はポ
リイミド樹脂を基体とし、カーボンブラックを分散させ
て１０^９Ω・ｃｍ程度となるように抵抗調整を行い、厚
さは７５μｍである。また、中間転写ベルト７は、２次
転写部で転写材に転写されなかった転写残トナーをクリ
ーニングブレードを用いてクリーニングするため、ブレ
ードめくれによるクリーニング不良を避けるため、表面
の十点平均粗さＲｚが２μｍ以上となるように製造され
ている。

【００３３】上記構成において、転写材は給紙ローラ２
１によって給紙され、２次転写部まで、数個の搬送ロー
ラ対２２、３１、３２、３３によって搬送されてくる。
搬送されてきた転写材は、所定のタイミングで２次転写
ローラ１１に供され、中間転写ベルト７上に形成されて
いるトナー層の一括転写を受け、定着器１２まで搬送さ
れ、フルカラー画像の定着を受ける。

【００３４】このとき、２次転写ローラ１１直前の部分
においては、図３に示すように、転写材Ｐは完全に一致
した挙動を示さず、（ａ）のように転写材Ｐの先端が中
間転写ベルト７に沿うように接近する場合もあれば、
（ｂ）のように先端がガイドＧ１に沿って中間転写ベル
ト７からは離れる場合もある。これは搬送ローラ対３３
の下ローラ３３１、上ローラ３３２が完全に一致した周
速で回転しているとは限らないこと、さらには搬送ロー
ラ対３３と２次転写ローラ１１の周速が同様に一致して
いるとは限らないなどの理由によると考えることができ
る。

【００３５】図３（ｂ）に示したような、転写材Ｐが中
間転写ベルト７から離れてしまう場合について、画像不
良が発生するおそれがある。これは、図９に示すよう
に、２次転写ローラ近傍の上流において、転写材Ｐと中
間転写ベルト７との間に空隙Ｌｇが存在することによ
り、この空隙の電界強度が絶縁破壊強さを超える値とな
ったときに異常放電が発生するおそれがあるからであ
る。これは、放電が発生した箇所のトナー層Ｔの電荷が
キャンセルされることによってトナーが意図しない箇所
に飛散したり、電荷が失われたことによって転写バイア
スに応答せずに転写されないおそれがあることに起因す
る。

【００３６】したがって、図３（ａ）のように転写材Ｐ
を中間転写ベルト７に沿うように搬送すれば異常放電に
よる画像劣化を回避することができるものと期待され
る。そこで、搬送ローラ対３３のうち、下ローラ３３１
を上ローラ３３２に比べて駆動速度が２％速くなるよう
に駆動制御を行い、さらに紙との摩擦係数を大きくす
る。本実施の形態では、上ローラは金属（ＳＵＳ）ロー
ラとする一方で、下ローラは、ＳＵＳローラの表面をポ
リ４フッ化エチレン樹脂で被覆したものを用い、ともに
直径は２０ｍｍである。

【００３７】すなわち、図４に示すように、下ローラ３
３１の周速Ｖｌは上ローラ３３２の周速Ｖｕよりも大き
く、かつローラ表面の摩擦係数においては、下ローラ３
３１の転写材Ｐに対する摩擦係数μｌは上ローラのμｕ
よりも大きい。このとき、搬送ローラ対３３に加圧され
ながら図中矢印ｄの方向に搬送される転写材Ｐにおい
て、上部に受けるずり応力Ｆｕが下部のずり応力Ｆｌよ
りも小さいことから、転写材Ｐは搬送ローラ対通過後、
上ローラに沿うように応力を受ける。この応力によっ
て、図１に示すように、搬送ローラ対通過後の転写材Ｐ
が、上部にある中間転写ベルトに近づくように搬送され
る。

【００３８】上記搬送ローラ対３３は、周速差を設けて
いることから、転写材Ｐを間に挟んでいる状態で駆動さ
れることが望ましく、したがって転写材Ｐが搬送されて
くる所定のタイミングで駆動が開始されることが望まし
い。

【００３９】また、図５に示すように、転写材Ｐが２次
転写部位Ｎｔｒに到達する前に、中間転写ベルト７に沿
わせるためには、２次転写部位Ｎｔｒと、上ローラ３３
２の中心Ｃとを結んだ線と、搬送ローラ対通過直後の転
写材Ｐの進行方向の延長線Ｌとの交点Ａは、搬送ローラ
対と２次転写部位Ｎｔｒとの間にあることが必要であ
る。

【００４０】以上の構成により、中間転写ベルト７と転
写材Ｐの距離を縮めることが可能であり、ひいては２次
転写部位の直前において中間転写ベルトから離れた状態
で転写部位に搬送される場合に起こる異常放電に起因す
る画像不良を回避することが可能である。

【００４１】（第２の実施の形態）本実施の形態では、
図６（ａ）に示すように、上ローラの中心Ｃの位置を、
下ローラの中心Ｃｌよりも２ｍｍ搬送方向の下流にずら
した搬送ローラ対３３を検討した。

【００４２】本例においても、下ローラ３３１を上ロー
ラ３３２に比べて駆動速度が２％速くなるように駆動制
御を行い、さらに、上ローラは金属（ＳＵＳ）ローラと
する一方で、下ローラは、ＳＵＳローラの表面をポリ４
フッ化エチレン樹脂で被覆したものを用い、ともに直径
は２０ｍｍである。

【００４３】このとき、上ローラが下流にずれたことか
ら、搬送ローラ対３３通過後の転写材Ｐの進行方向は、
より図中上方に向かう。したがって、搬送ローラ対通過
直後の転写材の進行方向の延長線と、２次転写部位Ｎｔ
ｒと上ローラ３３２の中心Ｃとを結んだ線との交点Ａｓ
は、図中（ｂ）に示した、シフトしない場合の交点Ａと
比較して、より搬送ローラ対３３に近づくことがわか
る。

【００４４】これより、搬送ローラ対３３に周速差と摩
擦係数の差を設け、さらに搬送ローラ対３３のうち、転
写材の画像形成面に当接するローラの方を搬送ローラを
搬送方向下流にシフトさせることで、転写材Ｐは２次転
写部Ｎｔｒに至る前により中間転写体に近づけることが
でき、ひいては２次転写部直前における異常放電による
画像劣化を抑制することが可能である。

【００４５】（第３の実施の形態）以上は水平方向に転
写材Ｐを搬送する場合についての検討であったが、重力
に逆らう方向に、すなわち縦方向に転写材が搬送される
場合についても、本発明を適用することが可能である。

【００４６】図７に、縦方向に転写材Ｐを搬送する場合
の２次転写部位Ｎｔｒ近辺の概略構成図を示す。図中、
７は中間転写ベルト、１１は２次転写ローラ、８３は従
動ローラ、Ｔは中間転写体に担持されたトナー層、３３
は２次転写部位Ｎｔｒ直近上流の搬送ローラ対であり、
Ｇ１は搬送ガイド、Ｇｄは電界遮蔽板であり、材質はＳ
ＵＳで、アースにつながれており、中間転写ベルト７上
のトナー層の保護を目的として設けられている。

【００４７】この場合、搬送ローラ対３３のうち、転写
材の非画像形成面に当接するローラ３３１の方の周速を
２％速く設定し、ＥＴＦＥで表面コートを行って摩擦係
数を大きくした。これらのローラは、転写材Ｐの搬送さ
れてくる所定のタイミングで駆動が開始される。

【００４８】このとき、外ローラ３３１の方が周速が早
いので、転写材Ｐは搬送ガイドＧ１から離れた状態で搬
送されることより、転写材Ｐは中間転写ベルト７に沿っ
て２次転写部位Ｎｔｒに供されるので、２次転写部位Ｎ
ｔｒ直前での異常放電を抑制することができ、ひいては
画像不良を抑制することができる。

【００４９】この場合においても、図中（ｂ）に示すよ
うに、上ローラ３３２の中心Ｃと２次転写部位Ｎｔｒと
を結んだ線と、搬送ローラ対３３通過後の転写材Ｐ進行
方向の延長線の交点Ａが、２次転写部位Ｎｔｒと搬送ロ
ーラ対３３の間にある必要がある。

【００５０】また、上ローラ３３２を搬送方向下流、す
なわち図中下方向にシフトさせてもより効果的に転写材
Ｐを中間転写ベルト７に沿うように搬送することが可能
である。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
各請求項記載の発明によれば、中間転写体にトナー層を
積層し、２次転写部位にて転写材上にトナー層を一括転
写を行う画像形成装置において、２次転写部位の直近上
流の搬送ローラ対のうち、転写材の非画像形成面に当接
するローラの方が周速が速く、かつ転写材との摩擦係数
を大きくすることで、２次転写部位直前における異常放
電に起因する画像不良の発生を防ぐ、高画質の画像出力
を行う画像形成装置を実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
を説明するための図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
の概略図である。

【図３】図２における２次転写部位直前の転写材の挙動
を説明する図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る搬送ローラ対
周辺の状態を説明するための図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る２次転写部位
直前の転写材の挙動を説明するための図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置
を説明するための図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置
を説明するための図である。

【図８】従来のカラー画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図９】従来のカラー画像形成装置の課題を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム３露光装置４現像手段６，７中間転写ベルト３３２次転写部位直近の搬送ローラ対３３１２次転写部位直近の搬送下ローラ３３２２次転写部位直近の搬送上ローラ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA16 DE07 DE09 EC06 ED16 ED24 EE03 2H030 AB02 AD17 BB02 BB10 BB23 BB24 BB34 BB42 BB44 BB46 BB53 BB54 BB56 2H200 FA16 GA15 GA23 GA34 GA46 GA47 GA52 GA56 GB25 HA03 HB12 HB22 HB48 JA25 JA26 JA28 JA29 JB10 JB13 JB20 JB45 JB47 JC03 JC12 JC15 JC17 LB02 LB13 LC04 MA03 MA04 MA06 MB06 MC05 MC06 MC20 NA02 NA06 PA02 PA10 PA29 PB12 3F049 AA10 CA11 DA11 DA12 LA03 LA07 LB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、露光手段と、該像担持体上
の各色成分の静電潜像を現像剤により顕像化する現像手
段と、該像担持体上の像を転写部位にて順次中間転写体
上に転写する１次転写手段と、前記中間転写体上に積層
された像を２次転写部位にて転写材に一括転写を行う２
次転写手段と、前記２次転写部位まで転写材を搬送する
一対の搬送ローラ対とを有する画像形成装置において、
前記２次転写部位の直近上流の搬送ローラ対のうち、前
記２次転写部位において転写材がトナー像を転写される
転写面に当接しないローラの方が周速が速く、かつ転写
材との摩擦係数が大きいことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記搬送ローラ対は、各々別個の駆動手
段によって駆動され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】前記搬送ローラ対通過直後の転写材の進
行方向の延長線と、前記搬送ローラ対のうち、転写材の
画像形成面に当接するローラの回転中心と２次転写部位
とを結んだ線との交点が、２次転写部位と搬送ローラ対
との間に位置することを特徴とする請求項１または２記
載の画像形成装置。
【請求項４】前記搬送ローラ対は、転写材の搬送され
てくる所定のタイミングに駆動が開始されることを特徴
とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の画像形成
装置。