JP2004258432A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の画像形成装置1は,感光体15Y,15M,15C,15Kと,中間転写ベルト11と,ベルトローラ12,13と,1次転写電源21とを有し,1次転写電源21の1極からの電流が各感光体15Y,15M,15C,15Kへ分岐して供給される画像形成装置である。そして,ベルトローラ12,13が1次転写電源21の他極に接続されており,1次転写電源21の1極から,ベルトローラ12,13に近い感光体15Y,15Kへの電流経路の抵抗値が,ベルトローラ12,13から遠い感光体15M,15Cへの電流経路の抵抗値より小さいものである。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,中間転写方式タンデム型のカラー画像形成装置に関する。さらに詳細には,1次転写電圧を印加する装置が全色共通の1つの1次転写電源である画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より,各色ごとの画像形成ユニットが中間転写ベルトに沿って設けられた中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置がある。このような画像形成装置として,1次転写のための転写ローラを有し,中間転写ベルトを挟んで各色の感光体に対向して各色の転写ローラが配置されているものがある。そして,画像形成時には,各色の画像形成ユニットによって,それぞれの感光体上に各色のトナー像が形成される。そして,各色の転写ローラに転写電圧を印加することにより,各色のトナー像が中間転写ベルト上に順次転写され重ね合わされる。
【0003】
このような画像形成装置では各色のトナー像を重ねて転写していくため,次第に中間転写ベルトがチャージアップして,下流側ほど転写効率が低下するという問題点があった。特に,各転写ローラに転写電圧を印加する電源装置が1台のみの構成の場合には,電源電圧の調整によって各色の転写電圧を調整するという方法は採用できない。このため,従来より,各色の転写ローラの抵抗値を下流側のものほど小さくしたり(例えば,特許文献1,特許文献2参照。),あるいは,各色の転写ローラ間にツェナーダイオードや抵抗器を配置する(例えば,特許文献3参照。)等の方法が考案されている。これによって,下流側の色ほど転写電圧が高くなるように,各色の転写電圧を調整するのである。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−289686号公報(第3頁)
【特許文献2】
特開平9−50197号公報(第6−7頁)
【特許文献3】
特開2001−255761号公報(第5−6頁,第1−2図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,前記した従来の画像形成装置のさらなる小型化によって,以下のような新たな問題点が浮上してきた。まず,このような画像形成装置を小型化する場合,一般に,中間転写ベルトを両側で張架するベルトローラ間の距離を小さくすることが望まれる。そのため,両ベルトローラの間に並べられた各転写ローラのうち両端のものと各ベルトローラとの間の距離は小さくなる。一方,ベルトローラの少なくとも片方は,2次転写の必要性から接地されており,また,ベルトローラおよび中間転写ベルトは導電性を有する素材で形成されている。これらのことから,転写ローラに流される転写電流が,中間転写ベルトおよび接地されたベルトローラを介してリークする。装置の小型化によって転写ローラとベルトローラとの距離が縮まると,このリーク電流量がさらに大きくなる。このため,従来の問題であったチャージアップによる影響よりも,このリーク電流による影響の方がより大きくなり,そのために各色の転写効率がばらつくという点が新たな問題点となった。
【0006】
本発明は,前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,装置を小型化した場合でも各色の転写効率のばらつきを減少させ,形成画像の画質を向上させた画像形成装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は,複数の像担持体と,各像担持体からトナー像の転写を受ける導電性の転写帯と,転写帯を架け渡すベルトローラと,各像担持体から転写帯への転写電流を供給する転写電源とを有し,転写電源の1極からの電流が各像担持体へ分岐して供給される画像形成装置であって,ベルトローラが転写電源の他極に接続されており,転写電源の1極から像担持体のうちベルトローラに近いものへの電流経路の抵抗値が,転写電源の1極から像担持体のうちベルトローラから遠いものへの電流経路の抵抗値より小さいものである。
【0008】
本発明の画像形成装置によれば,転写電流は,転写電源の1極から各像担持体へ分岐して供給される。このとき,ベルトローラに近い像担持体では,導電性の転写帯と他極に接続されたベルトローラを介して転写電流がリークする。ベルトローラから遠い像担持体では,リークはほとんどない。本発明では,ベルトローラに近い像担持体への電流経路の抵抗値が,ベルトローラから遠い像担持体への電流経路の抵抗値より小さくされているので,ベルトローラに近い像担持体へ分岐する電流は遠い像担持体より大きいものとなる。すなわち,リークのある像担持体への電流経路には,リークのない像担持体への電流経路より大きい電流が供給されている。従って,リーク後の正味の転写電流は,ベルトローラから遠いものと近いものとで同等にすることができる。これにより,装置を小型化した場合でも各色の転写効率のばらつきを減少させ,形成画像の画質を向上させることができる。
【0009】
本発明では,転写電源の1極から各像担持体への電流の分岐点と,像担持体のうちベルトローラから遠いものとの間に抵抗器を有することが望ましい。
このようにすれば,上記のように各電流経路の各抵抗値を設定することができるからである。
【0010】
あるいは本発明では,転写電源の1極から各像担持体への電流の分岐点と,像担持体との間にそれぞれ抵抗器を有し,像担持体のうちベルトローラに近いものの抵抗器の抵抗値が,像担持体のうちベルトローラから遠いものの抵抗器の抵抗値より小さいものであってもよい。
このようにしても,上記のように各電流経路の各抵抗値を設定することができるからである。
【0011】
あるいは本発明では,転写帯を挟んで各像担持体の反対側に,転写電流の経路の一部をなす転写ローラをそれぞれ有し,像担持体のうちベルトローラに近いものの転写ローラの抵抗値が,像担持体のうちベルトローラから遠いものの転写ローラの抵抗値より小さいものであってもよい。
このようにしても,上記のように各電流経路の各抵抗値を設定することができるからである。
【0012】
また本発明は,転写帯の表面抵抗値が108〜1012Ω/□の範囲内にあり,像担持体のうちベルトローラに近いものとベルトローラとの間の距離が80mm以下であるものに適用されるとよい。
転写帯の表面抵抗値がこの範囲外では適正な転写が行われない。また,像担持体のうちベルトローラに近いものとベルトローラとの間の距離がこれより遠いものでは,ベルトローラへのリークが小さく,本発明による効果がほとんどないからである。
【0013】
【発明の実施の形態】
「第1の実施の形態」
以下,本発明を具体化した第1の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態の画像形成装置1は,複写機,プリンタ,ファクシミリ等に搭載されるタンデム型カラー画像形成装置である。
【0014】
本実施の形態の画像形成装置1の機械的構成は,その概略を図1に示すように,中間転写ベルト11に沿って各色の画像形成部14Y,14M,14C,14Kが配置されている。中間転写ベルト11は2つのベルトローラ12,13によって張架されている。各画像形成部14Y,14M,14C,14Kは,それぞれ感光体15Y,15M,15C,15Kを有し,その周囲にはそれぞれ帯電器,露光器,現像器,クリーナ等が配置されている。さらに,中間転写ベルト11を挟んで感光体15Y,15M,15C,15Kと対向して,1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kが配置されている。また,ベルトローラ12に対向して2次転写ローラ18が配置され,ベルトローラ12と2次転写ローラ18との間は用紙19の搬送経路となっている。
【0015】
また,画像形成装置1の1次転写部分の電気回路構成を図2に示す。画像形成装置1は,図2に示すように,全ての1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kに転写電圧を印加する1次転写電源21を有している。また,2次転写ローラ18には,2次転写のための2次転写電源22が接続されている。さらに,1次転写電源21と2次転写電源22とのマイナス側,ベルトローラ12,13,および,感光体15Y,15M,15C,15Kは,いずれも接地されている。また,1次転写電源21のプラス側にはメイン調整抵抗23が接続され,さらに1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kが並列に接続されている。そして,メイン調整抵抗23と1次転写ローラ16Mとの間にはM調整抵抗24が,メイン調整抵抗23と1次転写ローラ16Cとの間にはC調整抵抗25がそれぞれ直列に接続されている。
【0016】
ここで,1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kは,アルミや鉄などの金属ローラを用いる。中間転写ベルト11としては,ポリカーボネート(PC)樹脂,ポリイミド(PI)樹脂,ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂,ウレタン系樹脂,フッ素系樹脂,ナイロン系樹脂等の樹脂や,シリコンゴム,ウレタンゴム等の弾性材,またはこれらに導電粉体やカーボンを分散させて抵抗調整を行ったもの等を用いる。そして,この中間転写ベルト11の表面抵抗値が,1×1012Ω/□以下となるように調整する。より好ましくは108〜1011Ω/□程度とする。また,ベルトローラ12,13は,アルミや鉄などの金属ローラか,心金の外周面を被覆材で被覆したローラを用いる。この被覆材としては,エチレンプロピレンゴム(EPDM)などの弾性材料に導電粉体やカーボンを分散させて,抵抗値を104Ω・cm以下に調整したものが望ましい。
【0017】
次に,この画像形成装置1において,画像を形成する動作について簡単に説明する。まず,各色の感光体15Y,15M,15C,15Kは,それぞれ帯電されて露光され,各色の静電潜像が形成される。次に,その静電潜像が現像されて,感光体15Y,15M,15C,15K上に各色のトナー画像が形成される。そして,1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kに転写電圧が印加され,1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kから感光体15Y,15M,15C,15Kへ転写電流が流される。これにより,トナーが中間転写ベルト11に引き寄せられて転写される。さらに,各色のトナー画像が次々と中間転写ベルト11の同じ位置に転写され,中間転写ベルト11上で重ね合わされることにより重ね合わせトナー像が形成される。この重ね合わせトナー像が,2次転写ローラ18で2次転写されて,用紙19にカラー画像が形成されるのである。
【0018】
次に,この画像形成の各動作のうち,1次転写に関する部分についてさらに説明する。まず,転写電圧が印加された際に各所に流される電流を,図3に示すように表す。1次転写電源21から流れる総電流はIaである。また,総電流Iaから各1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kへ向けての分岐電流を順にIy,Im,Ic,Ikとする。また,中間転写ベルト11を介してベルトローラ13へと流れるリーク電流をIx,ベルトローラ12へと流れるリーク電流をIzとする。さらに,各1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kから各感光体15Y,15M,15C,15Kへと流れる実質的な転写電流をそれぞれIp,Iq,Ir,Isと表す。
【0019】
このようにすると,各転写電流Ip,Iq,Ir,Isは,それぞれ次のように表される。
Ip=Iy−Ix
Iq=Im
Ir=Ic
Is=Ik−Iz
ここで,1次転写ローラ16Yとベルトローラ13との距離が,1次転写ローラ16Kとベルトローラ12との距離にほぼ等しい場合には,ほぼIxとIzとは等しい。また,1次転写ローラ16Y,16Kには調整抵抗が接続されていないので,IyとIkとは等しい。従って,次の(式1)が成立する。
Ip=Is=Iy−Ix (式1)
【0020】
一方,M調整抵抗24およびC調整抵抗25の抵抗値を設定することによって,ImとIcとは,IyやIkに比較して小さくなるように調整することができる。そこで,次の2式を満たすように,M調整抵抗24とC調整抵抗25との抵抗値を設定する。
Im=Iy−Ix
Ic=Iy−Ix
これにより,次の(式2)が成立する。
Iq=Ir=Iy−Ix (式2)
従って,(式1)と(式2)とから,次式が成立するので,各色の転写電流が均一となった。
Ip=Iq=Ir=Is
【0021】
また,総電流Iaは,各分岐電流Iy,Im,Ic,Ikの総和であり,メイン調整抵抗23の抵抗値によって調整可能である。
Ia=Iy+Im+Ic+Ik
従って,この総電流Iaは上記の各式により,IpとIxとで次式のように表すことができる。
そこで,Ipが転写に最適な電流値となるように,Ixの大きさに応じてメイン調整抵抗23の抵抗値を設定すればよい。そうすれば,各転写電流をいずれも転写に最適な電流値にすることができる。
【0022】
以上詳細に説明したように,本実施の形態の画像形成装置1によれば,メイン調整抵抗23とM調整抵抗24,C調整抵抗25とを有しているので,総電流Ia,1次転写ローラ16Mへの分岐電流Im,1次転写ローラ16Cへの分岐電流Icをそれぞれ調整することができる。従って,ベルトローラ12,13へのリーク電流の大きさに応じて,これらの調整抵抗の抵抗値を設定することにより,各色の転写電流の大きさを最適なものとすることができる。これにより,装置を小型化した場合でも各色の転写効率のばらつきを減少させ,形成画像の画質が向上されている。
【0023】
「第2の実施の形態」
以下,本発明を具体化した第2の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態の画像形成装置2は,その概略構成を図4に示すように,ベルトローラを3本備えている。3本目のベルトローラ31は,中間転写ベルト11の画像形成部14Y,14M,14C,14Kが配置されていない側に設けられ,中間転写ベルト11のテンションを調節するためのものである。それ以外の構成は,第1の実施の形態の画像形成装置1と同様であり,同じ符号を付して説明を省略する。
【0024】
この画像形成装置2においても,メイン調整抵抗23,M調整抵抗24,C調整抵抗25を備えているので,第1の実施の形態と同様に総電流Ia,および1次転写ローラ16Mへの分岐電流Im,1次転写ローラ16Cへの分岐電流Icを適宜調整することができる。ここでベルトローラ31は,各1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kから離れており,転写電流に影響を与えることはない。すなわち,第1の実施の形態と同様に,各色の転写電流を均一で転写に最適な電流値にすることができる。
【0025】
以上詳細に説明したように,本実施の形態の画像形成装置2によれば,第1の実施の形態の画像形成装置1と同様に,装置を小型化した場合でも各色の転写効率のばらつきを減少させ,形成画像の画質が向上されている。さらに,ベルトローラ31が接地されていることにより接地箇所が増えるので,中間転写ベルト11に溜まったチャージを速く逃がすことができる。特に,抵抗の大きい中間転写ベルト11ではチャージが溜まりやすいので,より効果的である。
【0026】
「第3の実施の形態」
以下,本発明を具体化した第3の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態の画像形成装置3は,その概略構成を図5に示すように,メイン調整抵抗23を有していない。そして,M調整抵抗24,C調整抵抗25だけでなく,Y調整抵抗32とK調整抵抗33とを有している。それ以外の構成は,第1の実施の形態の画像形成装置1と同様であり,同じ符号を付して説明を省略する。
【0027】
この画像形成装置3では,第1の実施の形態におけるメイン調整抵抗23に相当する抵抗値が,M調整抵抗24,C調整抵抗25,Y調整抵抗32とK調整抵抗33の4つにそれぞれ含まれている。例えば,この画像形成装置3のM調整抵抗24の抵抗値は,第1の実施の形態におけるM調整抵抗24の抵抗値にメイン調整抵抗23の抵抗値を加えたものである。従って,M調整抵抗24,C調整抵抗25,Y調整抵抗32,K調整抵抗33の各抵抗値をR24,R25,R32,R33とすると,R32,R33は,R24,R25に比較して小さく設定する。
R32,R33<R24,R25
【0028】
このようにすれば,画像形成装置1に比較して調整抵抗の数は多くなるが,細かな調整が可能となる。ベルトローラ12にリークするリーク電流Ixとベルトローラ13にリークするリーク電流Izとが異なる場合でも,Y調整抵抗32とK調整抵抗33との抵抗値の設定を変えることによって調整可能である。これにより,各色の転写電流を均一で転写に最適な電流値にすることができる。
【0029】
以上詳細に説明したように,本実施の形態の画像形成装置3によれば,画像形成装置1と同様に,装置を小型化した場合でも各色の転写効率のばらつきを減少させ,形成画像の画質が向上されている。
【0030】
「第4の実施の形態」
以下,本発明を具体化した第4の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態の画像形成装置4は,その概略構成を図6に示すように,メイン調整抵抗23,M調整抵抗24,C調整抵抗25等を有していない。そして,各1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kには,半導電性部材41Y,41M,41C,41Kが被覆されている。それ以外の構成は,第1の実施の形態の画像形成装置1と同様であり,同じ符号を付して説明を省略する。
【0031】
1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kに被覆されている半導電性部材41Y,41M,41C,41Kとしては,EPDM,アクリロニトルブタジエンゴム(NBR),ウレタンゴム,シリコンゴム等の弾性材料にカーボンや導電粉体を分散させて抵抗調整を行ったものを用いる。これにより,1次転写ローラ16Y,16M,16C,16K自体がそれぞれ抵抗値を持つようにしたものである。1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kの各抵抗値をR16Y,R16M,R16C,R16Kとすると,R16Y,R16Kは,R16M,R16Cに比較して小さく設定する。
R16Y,R16K<R16M,R16C
【0032】
各1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kの抵抗値の設定は,カーボンや導電粉体の分散量や被覆層の厚さ等により可能である。これにより,各色の転写電流を均一で転写に最適な電流値にすることができる。
【0033】
以上詳細に説明したように,本実施の形態の画像形成装置4によれば,画像形成装置1と同様に,装置を小型化した場合でも各色の転写効率のばらつきを減少させ,形成画像の画質が向上されている。
【0034】
「第5の実施の形態」
以下,本発明を具体化した第5の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態の画像形成装置5は,その概略構成を図7に示すように,ベルトローラ13が接地されていない。そして,1次転写ローラ16Yに直列にY調整抵抗51が設けられている。それ以外の構成は,第1の実施の形態の画像形成装置1と同様であり,同じ符号を付して説明を省略する。
【0035】
この画像形成装置5では,ベルトローラ13が接地されていないが,2次転写はベルトローラ12と2次転写ローラ18の間で行われるので,その動作に支障はない。一方,ベルトローラ13が接地されていないため,画像形成装置1ではベルトローラ13へリークしていたリーク電流Ixが発生しない。すなわち,この画像形成装置5では,発生するリーク電流はIzのみであり,その影響を受けるのは1次転写ローラ16Kのみである。従って,1次転写ローラ16Kに流れ込む電流量のみを他の3色より大きくすればよい。そこで,1次転写ローラ16Y,16M,16CにそれぞれY調整抵抗51,M調整抵抗24,C調整抵抗25を接続することにより,各色の転写電流を均一で転写に最適な電流値にすることができる。
【0036】
なお,このベルトローラ12のみが接地されてベルトローラ13が接地されない構成では,1次転写ローラ16Kに流れ込む電流量が他の3色より大きくなるように調整されればよく,図7に示した構成には限らない。第3の実施の形態の画像形成装置3のようにメイン調整抵抗23のない構成でもよい。また,第4の実施の形態の画像形成装置4のように1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kに半導電性部材41Y,41M,41C,41Kが被覆された構成でもよい。またあるいは,第2の実施の形態の画像形成装置2のように第3のベルトローラ31を有する構成であっても同様である。
【0037】
以上詳細に説明したように,本実施の形態の画像形成装置5によれば,画像形成装置1と同様に,装置を小型化した場合でも各色の転写効率のばらつきを減少させ,形成画像の画質が向上されている。
【0038】
なお,これらの実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
たとえば,上記の各実施の形態では,従来の問題点であったチャージアップについては,その影響は小さいので考慮していない。しかし,この影響も考慮して,各所の抵抗値を設定することも可能である。その場合には,上記の各実施の形態での設定に加えて,下流側の1次転写ローラ16Y,16M,16C,16Kへの電流経路の抵抗値を,上流側に比較してやや小さくなるように設定すればよい。例えば,第1の実施の形態の画像形成装置1では,1次転写ローラ16Yへの電流経路に小さな抵抗値の調整抵抗を加えて,1次転写ローラ16Kへの電流経路の抵抗値よりやや大きくなるようし,M調整抵抗24の抵抗値をC調整抵抗25の抵抗値よりやや大きく設定すればよい。
【0039】
【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,装置を小型化した場合でも各色の転写効率のばらつきを減少させ,形成画像の画質を向上させた画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る画像形成装置の機械的概略構成を示す説明図である。
【図2】第1の実施の形態に係る画像形成装置の電気的概略構成を示す説明図である。
【図3】第1の実施の形態に係る画像形成装置に流される転写電流を示す説明図である。
【図4】第2の実施の形態に係る画像形成装置の電気的概略構成を示す説明図である。
【図5】第3の実施の形態に係る画像形成装置の電気的概略構成を示す説明図である。
【図6】第4の実施の形態に係る画像形成装置の電気的概略構成を示す説明図である。
【図7】第5の実施の形態に係る画像形成装置の電気的概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置
11 中間転写ベルト(転写帯)
12,13,31 ベルトローラ
15Y,15M,15C,15K 感光体(像担持体)
16Y,16M,16C,16K 1次転写ローラ(転写ローラ)
21 1次転写電源(転写電源)
Claims (5)
- 複数の像担持体と,前記各像担持体からトナー像の転写を受ける導電性の転写帯と,前記転写帯を架け渡すベルトローラと,前記各像担持体から前記転写帯への転写電流を供給する転写電源とを有し,前記転写電源の1極からの電流が前記各像担持体へ分岐して供給される画像形成装置において,
前記ベルトローラが前記転写電源の他極に接続されており,
前記転写電源の1極から前記像担持体のうち前記ベルトローラに近いものへの電流経路の抵抗値が,前記転写電源の1極から前記像担持体のうち前記ベルトローラから遠いものへの電流経路の抵抗値より小さいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載する画像形成装置において,
前記転写電源の1極から前記各像担持体への電流の分岐点と,前記像担持体のうち前記ベルトローラから遠いものとの間に抵抗器を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載する画像形成装置において,
前記転写電源の1極から前記各像担持体への電流の分岐点と,前記像担持体との間にそれぞれ抵抗器を有し,
前記像担持体のうち前記ベルトローラに近いものの抵抗器の抵抗値が,前記像担持体のうち前記ベルトローラから遠いものの抵抗器の抵抗値より小さいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載する画像形成装置において,
前記転写帯を挟んで前記各像担持体の反対側に,転写電流の経路の一部をなす転写ローラをそれぞれ有し,
前記像担持体のうち前記ベルトローラに近いものの転写ローラの抵抗値が,前記像担持体のうち前記ベルトローラから遠いものの転写ローラの抵抗値より小さいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載する画像形成装置において,
前記転写帯の表面抵抗値が108〜1012Ω/□の範囲内にあり,
前記像担持体のうち前記ベルトローラに近いものと前記ベルトローラとの間の距離が80mm以下であることを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (4)
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